KR101115593B1 - heating and cooling system for a barn - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따르면, 축사용 냉,난방장치는 프레임에 설치되는 것으로, 제 1열교환매체가 저장되는 열교환 매체 탱크와, 상기 제 1열교환 매체가 순환할 수 있도록 순환관들에 의해 연결되며 외기 또는 축사의 내기와 열교환이 이루어지며 덕트에 설치되는 복수개의 열교환기들과, 상기 순환관에 설치되어 상기 제 1열교환매체를 탱크와 열교환기들의 사이에서 순환시키는 펌프와, 상기 열교환 매체 탱크 내의 제 1열교환 매체를 냉각 또는 가열하기 위한 열펌핑수단과, 상기 덕트와 연결되어 열교환된 공기를 축사에 공급하기 위한 송풍유니트와, 상기 열교환기들의 사이에 설치되어 공기의 정화 및 살균하기 위한 필터유니트와, 상기 열교환기들이 설치된 덕트에 설치되어 덕트를 통과하는 공기를 가열하기 위한 히팅 열교환유니트를 구비한다.According to the present invention, the livestock cooling and heating device is installed in a frame, and is connected to a heat exchange medium tank in which a first heat exchange medium is stored, and by circulation pipes so that the first heat exchange medium can circulate, A plurality of heat exchangers installed in the duct and exchanging heat with a bet, a pump installed in the circulation pipe to circulate the first heat exchange medium between the tank and the heat exchangers, and a first heat exchange medium in the heat exchange medium tank. Heat pumping means for cooling or heating the air, a blower unit for supplying heat exchanged air connected to the duct to the livestock house, a filter unit installed between the heat exchangers, for purifying and sterilizing air, and the heat exchanger. The equipment is installed in a duct provided with a heating heat exchange unit for heating the air passing through the duct.
이는 축사용의 냉방 및 난방효율을 극대화 시킬 수 있다. This can maximize the cooling and heating efficiency of livestock.
축사, 난방, 히트 펌프. Barn, heating, heat pump.
Description
본 발명은 축사용 냉,난방장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 양계장, 양돈장 등의 축사를 냉난방하기 위한 축사용 냉, 난방장치에 관한 것이다. The present invention relates to a livestock cooling and heating device, and more particularly, to a livestock cooling and heating device for cooling and heating a livestock house, such as a poultry farm, a pig farm.
일반적으로 농가의 시설작물의 재배시설이나 가축사육을 위한 축사는 작물,가축의 성장에 상대적으로 큰 영향을 미치게 되므로 적정한 온도를 유지하고 있다. 특히, 돼지나 닭을 사육하기 위한 축사 내부의 온도가 너무 높거나 낮은 경우 사료 섭취율 저하, 분만율 저하, 집단폐사 등이 발생된다. In general, the farms for farming facility crops or livestock breeding houses maintain an appropriate temperature because they have a relatively large effect on the growth of crops and livestock. In particular, when the temperature inside the barn for breeding pigs or chickens is too high or too low, feed intake is lowered, delivery rate is lowered, and group mortality occurs.
대한민국의 양돈의 폐사는 연 62만두로 11.9%이며, 돼지의 폐사 원인으로는 돈사의 온도와 습도, 공기 오염이 주된 원인이 되고 있다. 양돈의 폐사 원인의 70%를 차지하는 온도 관리와 공기 오염을 해결함으로써 폐사율을 5% 이하로 줄일 수 있다. Pig deaths in South Korea are 620,000 head per year (11.9%), and pigs are mainly caused by pig temperature, humidity and air pollution. By controlling temperature and air pollution, which account for 70% of pig mortality, mortality can be reduced to less than 5%.
따라서, 혹서기 또는 혹한기에는 축사의 실내 온도를 적정한 상태로 유지하기 위한 냉, 난방장치가 설치된다.Therefore, a cold or heating apparatus is installed in a cold or cold period to maintain the indoor temperature of a barn in an appropriate state.
대한민국 실용신안 등록 제 410652호에는 축사의 온도 및 습도 조절장치가 개시되어 있다. 개시된 온도 및 습도 조절장치는 케이스의 내부에 설치된 것으로, 물 저장을 위한 물탱크, 이 물탱크로부터 공급되는 물에 가열하거나 냉각시키기 위한 히터 및 냉각기와, 가열 또는 냉각된 물을 공급하기 위한 펌프, 이 전동펌프와 연계되며, 상기 케이스의 공기배출구에 복수로 구비된 노즐, 이 노즐 및 공기배출구를 통해 배출되는 물과 공기를 실내로 확산시키는 송풍기를 구비한다.Republic of Korea Utility Model Registration No. 410652 discloses a temperature and humidity control device for the barn. The disclosed temperature and humidity control device is installed inside the case, and includes a water tank for water storage, a heater and a cooler for heating or cooling water supplied from the water tank, a pump for supplying heated or cooled water, It is associated with the electric pump, and provided with a plurality of nozzles provided in the air outlet of the case, a blower for diffusing the water and air discharged through the nozzle and the air outlet into the room.
상기와 같이 구성된 온도 및 습도 조절장치는 물을 축사에 직접적으로 분사하는 구조를 가지고 있으므로 장시간 냉방과 난방의 효과를 기대하기 어렵다. The temperature and humidity control device configured as described above has a structure injecting water directly to the barn, it is difficult to expect the effect of long-term cooling and heating.
등록특허 제 0690078호에는 지하수를 이용한 농축산용 냉난방장치가 개시되어 있으며, 공개 특허 제 2002-0091611호에는 지열 및 배출공기의 열 에너지를 이용한 냉난방 및 공기정화 장치 겸용장치가 개시되어 있다. 그리고 실용신안 등록 제 0238733호에는 열교환기를 이용한 축사내 온도조절장치 및 공기정화 시스템의 기술적 구성이 개시되어 있다.Patent No. 0690078 discloses a heating and cooling device for concentrated livestock using groundwater, and Patent Publication No. 2002-0091611 discloses an air conditioning and air purifying device using a thermal energy of geothermal heat and exhaust air. In addition, Utility Model Registration No. 0238733 discloses a technical configuration of an in-house temperature control device and an air purification system using a heat exchanger.
그러나 상술한 바와 같이 같은 축사용 냉난방장치중 농축산용 냉난방장치는 보조 열원으로 지하수를 이용하게 되므로 상대적으로 구조가 복잡하여 단위 축사단지에 설치하기 어렵다. 특히 지하수를 2차 열원으로 이용하게 되므로 효율적인 온도 관리가 어렵고, 지하수를 2차 오염시킬 수 있는 문제점이 내재되어 있다. However, as described above, the air-conditioning and heating device for the concentrated livestock in the same livestock air conditioner uses groundwater as an auxiliary heat source, and thus, the structure is relatively complicated, and thus, it is difficult to install it in the unit house complex. In particular, since groundwater is used as a secondary heat source, it is difficult to efficiently manage temperature, and there is a problem in that groundwater is secondaryly contaminated.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 돼지, 닭 등의 가축을 사육하기 위한 축사의 냉, 난방에 따른 비용을 대폭 줄일 수 있으며, 축사에 따른 설계자유도를 높일 수 있는 축사의 냉난방장치를 제공함에 있다.The present invention is to solve the problems as described above, can significantly reduce the cost of cooling, heating the barn for raising livestock, such as pigs, chickens, heating and heating of the barn can increase the design freedom according to the barn In providing a device.
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상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 축사 냉난방장치는 The barn heating and cooling device of the present invention for achieving the above object
프레임에 설치되는 것으로, 제 1열교환매체가 저장되는 열교환 매체 탱크와, 상기 제 1열교환 매체가 순환할 수 있도록 순환관들에 의해 연결되며 외기 또는 축사의 내기와 열교환이루어지며 덕트에 설치되는 복수개의 열교환기들과, 상기 순환관에 설치되어 상기 제 1열교환매체를 열교환 매체 탱크와 열교환기들의 사이에서 순환시키는 펌프와, 상기 열교환 매체 탱크 내의 제 1열교환 매체를 냉각 또는 가열하기 위한 열펌핑수단과, 상기 덕트와 연결되어 열교환된 공기를 축사에 공급하기 위한 송풍유니트와, Installed in the frame, a plurality of heat exchange medium tanks in which the first heat exchange medium is stored, and connected by circulation pipes to circulate the first heat exchange medium, exchange heat with the inside of the outside air or the house, Heat exchangers, a pump installed in the circulation pipe to circulate the first heat exchange medium between the heat exchange medium tank and the heat exchangers, heat pumping means for cooling or heating the first heat exchange medium in the heat exchange medium tank; A blowing unit for supplying heat exchanged air connected to the duct to the livestock house;
상기 열교환기들의 사이에 설치되어 공기의 정화 및 살균 하기 위한 필터 유니트와,A filter unit installed between the heat exchangers for purifying and sterilizing air;
상기 열교환기들이 설치된 덕트에 설치되어 덕트를 통과하는 공기를 가열하기 위한 히팅 열교환유니트를 구비하여 된 것을 그 특징으로 한다.The heat exchangers are installed in the ducts are installed, characterized in that provided with a heat exchange unit for heating the air passing through the ducts.
본 발명에 있어서, 상기 필터 유니트는 열교환기들의 사이에 설치되는 탄소 필터유니트 및 광촉매필터유니트가 구비되며, 상기 광촉매 필터유니트의 전면 또는 후면에는 광촉매를 활성화시키기 위한 자외선램프가 구비되며, 상기 제 1열교환매체는 물 기준 100중량부에 대해 에틸렌 글리콜 30중량부가 혼합되어 이루어진다. 그리고 상기 열교환매체 탱크에는 보조 히터가 더 구비될 수 있다. In the present invention, the filter unit is provided with a carbon filter unit and a photocatalyst filter unit installed between the heat exchangers, the front or rear of the photocatalyst filter unit is provided with an ultraviolet lamp for activating the photocatalyst, the first The heat exchange medium is a mixture of 30 parts by weight of ethylene glycol based on 100 parts by weight of water. The heat exchange medium tank may further include an auxiliary heater.
본 발명에 따른 축사의 냉난방장치는 축사를 냉난방 시 그 효율을 극대화 시킬 수 있으며, 축사의 설계의 자유도를 높일 수 있으며, 시공성을 향상시킬 수 있다. The heating and cooling device of the barn according to the present invention can maximize the efficiency when heating and cooling the barn, can increase the degree of freedom of design of the barn, it is possible to improve the construction.
본 발명은 축사 냉 난방장치에 관한 것으로, 축사의 내부의 공기를 청정한 상태로 유지할 수 있으며, 축사의 내부의 습도가 상대적으로 높아지는 것을 방지할 수 있는 것으로, 그 일 실시예를 도 1 및 도 2에 나타내 보였다.The present invention relates to a barn cooling and heating apparatus, and to maintain the air inside the barn in a clean state, and to prevent the humidity inside the barn from increasing relatively, one embodiment of which is illustrated in FIGS. 1 and 2. Showed in.
도면을 참조하면, 축사 난방장치(10)는 돼지, 닭, 소 등을 사육하기 위한 축사를 냉, 난방하기 위한 것으로, 축사 내에 설치되는 송풍덕트와 연결되며 외기 또는 내기와 연통될 수 있도록 설치되는 덕트(12)를 구비하고, 상기 프레임(11)의 하부 측에는 제 1열교환매체(100)가 저장되는 열교환 매체 탱크(21)를 구비한다. 상기 덕트(12)에는 외기 또는 내기와의 열교환을 위한 제 1,2,3열교환기(31)(32)(33)들이 소정의 간격으로 연속하여 설치된다. 그리고 상기 각 제 1,2,3열교환기(31-33)들은 상기 열교환매체 탱크(21) 내의 제 1열교환매체(100)를 순환시킬 수 있도록 순환관(35)에 의해 폐회로를 구성하게 되는데, 상기 제 1,2,3열교환기(31-33)들과 상기 열교환매체 탱크(21)는 순환관(35)에 의해 병열로 연결되어 선택된 열교환기 만이 구동될 수 있도록 함이 바람직하다. 순환관(35)에는 각각의 열교환기들로 제 1열교환 매체(100)의 공급을 단속하기 위한 밸브(36)들이 설치되고, 순환관(35)에는 제 1열교환 매체(100)을 순환시키기 위한 펌프(37)가 설치된다. 여기에서 상기 제 1,2,3열교환기는 서펜틴 타입이 사용될 수 있는데, 이에 한정되지 않고 플레이트 튜브 타입이 이용될 수 있다. 상기 제1열교환 매체는 물 100 기준 중량부에 대해 에틸렌 글리콜이 30 중량부 포함된 부동액을 이루어질 수 있으며, 제 1열교환 매체의 축열용량을 증가시키기 위해 구리, 철의 나노 금속 분말이 포함된다. 이 때에 상기 나노 금속분말은 제 1열교환 매체의 순환 시 간섭을 받지 않도록 물 100 기준 부피부에 대해 나노 금속 분말 10 부피부를 포함시키는 것이 바람직하다.Referring to the drawings, the
그리고 상기 제 1,2열교환기(31)(32)들이 설치된 덕트(12)의 출구측에는 공기를 흡입하여 축사내의 송풍덕트(미도시) 또는 축사의 내부에 송풍하기 위한 송풍유니트(40)가 설치되는데, 이 송풍유니트(40)는 송풍기의 하우징에 시로코팬의 회전축이 지지되고, 상기 회전축은 모터에 의해 구동되는데, 상기 회전축과 모터의 구동축과 직결되거나 가속기에 의해 연결될 수 있다. 상기 송풍유니트(40)는 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고, 덕트를 통하여 외기를 흡입하여 축사의 내부로 송풍할 수 있는 구조이면 어느 것이나 가능하다.In addition, a blowing
상기 제 1,2,3열교환기(31-33)들의 사이에는 공기의 정화 및 살균을 위한 필터 유니트(50)가 구비된다. 이 필터 유니트(50)는 상기 제1,2열교환기(31)(32)의 사이에 탄소필터(51)가 설치되고, 상기 제 2,3열교환기(32)(33)의 사이에 광촉매 필터(52)가 설치되는데, 상기 광촉매 필터(52)는 자외선에 의해 활성화 되거나 가시광에 의해 활성화되는 것을 사용함이 바람직하다. 그리고 상기 제 2 또는 제 3열교환기(33)의 상호 대향되는 측에는 상기 광촉매 필터(52)를 활성화시키기 위한 가시광 또는 자외선을 조사하는 램프가 설치될 수 있다. 이 자외선을 조사하는 램프는 발광다이오드(52a)가 이용될 수 있다. A
그리고 상기 제 3열교환기(33)와 송풍유니트(40) 사이의 덕트(12)에는 난방 시 흡입되는 공기를 가열하기 위한 히팅 열교환 유니트(60)를 구비한다. 이 히팅 열교환 유니트(60)는 전열히터를 사용하는 것이 바람직한데, 이에 한정되지는 않는다. 또한 상기 열교환 매체 탱크(21)에는 제 1열교환매체(100)를 가열하기 위한 보조 히터(101)가 설치될 수 있는데, 상기 히팅 열교환 유니트(60)와 보조 히터(101)는 축사의 난방 시에 이용될 수 있다.In addition, the
한편, 상기 열교환 매체 탱크(21) 내의 제 1열교환 매체(100)를 냉각 또는 가열하기 위한 열펌핑수단(70)을 더 구비한다. On the other hand, it is further provided with heat pumping means 70 for cooling or heating the first
상기 열펌핑수단(70)은 제 1열교환매체(100)가 저장되는 열교환매체탱크(21)에 설치되는 제 4열교환기(71)와 상기 프레임(11)에 설치되어 외기에 의해 냉각 되거나 외기로부터 열을 흡수하기 위한 제 5열교환기(72)와 상기 제 4, 5열교환기(71)(72)를 연결하여 폐회로를 구성하는 냉매 순환관(73)과, 상기 냉매순환관(73)에 설치되는 팽창밸브(74) 및 압축기(75)와, 상기 냉매 순환관(73)에 설치되어 제4열교환기(71) 또는 제5열교환기(72) 측으로 해서 팽창밸브(74)를 통해 정역방향으로 순환되면서 하나의 사이클을 이루도록 하는 사방밸브(76)를 구비한 히트펌프로 이루어질 수 있다. 상기와 같이 구성된 본 발명에 있어서, 상기 제 5열교환기에는 이에 열을 공급하기 위한 보조 열공급수단(80)이 더 구비될 수 있는데, 이 보조열공급수단(80)은 제 5열교환기(72)와 인접되게 설치되어 열을 교환하는 제 6열교환기(81)와, 축사의 돈분 또는 계분, 퇴비 내에 설치되어 이들의 발열시 발생되는 열을 흡수하기 위한 제 7열교환기(82)와, 상기 제 6,7열교환기(81)(82)를 연결하며 열교환매체를 순환하기 위한 폐회로를 구성하는 보조 순환관(83)와, 상기 보조순환관에 설치되는 보조 열교환매체 탱크(84) 및 펌프(85)를 구비한다.The heat pumping means 70 is installed in the
상기 열펌핑수단(70)은 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고, 일반적인 냉동사이클 즉, 사방밸브을 가지지 않은 일반적인 냉동 사이클을 이루는 구조를 가질 수도 있다. The heat pumping means 70 is not limited to the above-described embodiment, and may have a structure forming a general refrigeration cycle, that is, a general refrigeration cycle without a four-way valve.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 축사 냉난방장치의 작용을 설명하면 다음과 같다. Referring to the operation of the barn heating and cooling device according to the present invention configured as described above are as follows.
먼저 하절기에 축사의 내부를 냉방하기 위해서는 히트펌프의 사방밸브(76)의조작으로 상기 열교환매체 탱크(21)의 내부에 설치된 제 4열교환기(71)가 증발기로 이용되고, 상기 제 5열교환기(72)가 응축기로 이용된다. 따라서 First, in order to cool the inside of the house in summer, the
따라서 냉매는 압축기→사방밸브→제5열교환기→팽창밸브→제4열교환기→사방밸브→압축기로 순환되는 사이클을 이룬다. Therefore, the refrigerant is circulated from the compressor to the four-way valve to the fifth heat exchanger to the expansion valve to the fourth heat exchanger to the four-way valve to the compressor.
이 과정에서 상기 열교환매체 탱크(21) 내의 제 1열교환매체(100)는 제 4열교환기(71)인 증발기에 의해 냉각된다. In this process, the first
상기와 같이 냉각된 제1열교환매체(100)는 순환관(35)을 순환하면서 제 1,2,3열교환기(31)(32)(33)에 공급되어 덕트(12)를 통하여 공급되는 축사내부의 공기를 냉각시키게 되고, 이 냉각된 공기를 상기 축사의 내부 또는 송풍덕트를 통하여 공급함으로써 공급함으로써 축사를 냉방할 수 있다. 축사의 냉방 시 상기 덕트에는 필터 유니트인 탄소필터(51)와 광촉매필터(52)가 설치되어 있으므로 덕트(12)를 통과하는 공기를 정화 및 살균할 수 있다, 특히 상기 광촉매필터(52)는 발광다이오드(52a)에 의해 공기가 광이 조사되고 있으므로 광촉매 필터를 활성화 시켜 살균 효과를 극대화 할 수 있다. The first
그리고 축사의 내부를 난방하기 위해서는 밸브를 조작하여 냉매가 압축기(75)에서 사방밸브(76)를 통해 제4열교환기(71)로 공급되어 응축되도록 하고 제 5열교환기(72)에서 증발되도록 함으로써 제1열교환 매체(100)를 가열한다. 따라서 히트펌프를 순환하는 냉매는 압축기→사방밸브→제4열교환기→팽창밸브→제5열교환기→사방밸브→압축기로 순환되는 사이클을 이룬다.In order to heat the inside of the house, the valve is operated so that the refrigerant is supplied from the
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이 과정에서 상기 제 5열교환기가 외기와 열교환이 이루어져 냉각됨으로써 상기 제 4열교환기(71)에 의한 제 1열교환매체를 가열하게 됨과 아울러 열교환 매체 탱크(21)에 설치된 보조 히터에 의해 제 1열교환 매체가 가열된다. 이 과정에서 상기 제 5열교환기(72)는 돈분 및 계분에 의해 발효되는 열을 보조열공급수단(80)을 통하여 흡수 할 수 있으므로 제 5열교환기(72)에서의 냉방부하를 크게하여 난방효율을 극대화 시킬 수 있다. 즉, 열교환매체가 제 6,7열교환기(81)(82)를 순환하면서 돈분 또는 계분의 발효 시 발생되는 열을 제 5열교환기(72)에 전달하게 됨으로써 상술한 바와 같은 효과를 얻을 수 있다. In this process, the fifth heat exchanger cools down by exchanging heat with the outside air, thereby heating the first heat exchange medium by the
이와 같이 가열된 제 1열교환매체(100)가 순환펌프에 의해 제 1,2,3열교환기로(31-33)로 공급되어 덕트(12)로 유입되는 공기가 1차 가열되고, 히팅 열교환기(60)에 의해 2차 가열된 후 송풍기유니트(40)를 통하여 축사의 내부 또는 축사에 설치된 송풍덕트를 통하여 축사를 난방하게 된다. The first
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 축사 냉난방장치는 축사를 계절에 따라 냉, 난방할 수 있다. As described above, the barn air conditioner according to the present invention can heat and heat the barn according to the season.
특히, 돈사의 경우 1000 입방미터의 돈사온도를 20 내지 25℃로 적정온도를 유지하는데, 소요되는 비용을 상대적으로 줄일 수 있었으며, 박테리아, 바이러스 곰팡이 번식하는 억제습도를 70% 이하로 용이하게 유지할 수 있었다. In particular, in the case of pigs, the cost of maintaining the proper temperature of pigs at 1000 cubic meters from 20 to 25 ℃ could be relatively reduced, and the suppressed humidity of breeding bacteria and viruses can be easily maintained at 70% or less. there was.
특히 상기 제1열교환매체에는 축열용량을 크게 하기 위한 금속 나노 분말이 혼합되어 있으므로 축열용량이 크게할 수 있으며 열전달효율을 높일 수 있다. In particular, since the metal nanopowder for increasing the heat storage capacity is mixed in the first heat exchange medium, the heat storage capacity can be increased and the heat transfer efficiency can be improved.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the scope of the invention.
따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be defined only by the appended claims.
본 발명은 축상용 냉난방장치는 축사 뿐만 아니라 산업현장, 주거지 등에도 널리 적용 가능하다. In the present invention, the axial air-conditioning device can be widely applied not only to livestock houses but also to industrial sites and residential areas.
도 1은 본 발명에 따른 축사용 냉,난방장치의 측단면도,1 is a side cross-sectional view of a livestock cooling and heating device according to the present invention,
도 2는 본 발명에 따른 축사용 냉,난방장치를 나타내 보인 사시도, 2 is a perspective view showing a livestock cooling and heating device according to the present invention,
도 3은 본 발명에 따른 축사용 냉,난방장치의 다른 실시예를 나타내 보인 사시도. Figure 3 is a perspective view showing another embodiment of the livestock cooling and heating device according to the present invention.
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