KR101239245B1 - 식물 성장 촉진 난방 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열선과 축열물질을 내부에 포함한 축열 파이프로 식물을 재배하는 온실의 난방 장치를 구현하여서 식물의 재배 조건에 적합한 난방 조건을 유지하면서 유지 및 관리 비용을 절감할 수 있도록 개선한 식물 성장 촉진 난방 시스템을 개시하며, 상기 식물 성장 촉진 난방 시스템은 대상 식물의 재배를 위하여 특정된 영역의 토양 상부에 적층되며 단열 및 보온 효과와 배수성을 갖는 재질로 형성되는 기저층; 내부에 열선이 설치되고 축열물질이 충진된 축열 파이프를 포함하고 상기 축열 파이프를 상기 기저층 상부에 배치하여 형성되는 히터층; 상기 기저층과 상기 히터층 상부에 적층되며 상기 히터층을 매립하는 퇴비층; 상기 퇴비층 상부에 성토되는 흙성토층; 상기 흙성토층이 형성된 상기 영역의 상부에 온실을 이루기 위하여 설치되는 시설물들; 및 상기 히터층의 상기 열선에 전원을 공급하는 전원 장치;를 포함함을 특징으로 한다.

Description

식물 성장 촉진 난방 시스템{Heating system for accelerating the growth of a plant}

본 발명은 식물 성장 촉진 난방 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열선과 축열물질을 내부에 포함한 축열 파이프로 식물을 재배하는 온실의 난방 장치를 구현하여서 식물의 재배 조건에 적합한 난방 조건을 유지하면서 유지 및 관리 비용을 절감할 수 있도록 개선한 식물 성장 촉진 난방 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 비닐하우스와 같은 온실은 식물의 재배를 위한 생육 조건을 형성하기 위하여 난방을 필요로 한다.

종래의 온실의 난방 시스템은 기름이나 가스와 같은 화석 연료를 연소시켜서 물을 가열하는 보일러와 상기 보일러에서 가열된 물을 순환 및 저장하는 금속파이프 또는 PVC 파이프를 구비하며 가열된 물을 순환시킴으로써 난방을 도모한다.

이러한 종래의 난방 시스템은 고가의 기름 또는 가스를 연료로 사용하므로 난방비가 많이 든다. 그리고 기름 또는 가스를 연소하는 보일러가 고가이므로 이를 온실 시스템에 구성하는데 고가의 시설비가 필요한 문제점이 있었다.

또한, 종래의 난방 시스템은 큰 부피를 가지는 보일러가 설치될 공간이 마련되어야 하므로 설치장소가 제한적이며, 가열된 물이 순환되면서 난방을 하므로 열손실이 매우 크고, 온실 내의 위치에 따라 온도차가 발생하는 문제점이 있었다.

상술한 종래의 난방 시스템은 물이 파이프를 따라 순환하면서 냉각되므로 보일러에 가까운 쪽은 온도가 높고 보일러에서 먼거리에 있는 쪽은 온도가 상대적으로 낮아지므로, 재배할 식물에 적합한 온도로 온실 내부를 전체적으로 고르게 난방하고 적정 온도로 유지 관리하는데 어려움이 있으며, 이에 의하여 온실 내부의 식물의 발육이 제한되는 이차적인 문제점이 유발된다. 더하여 난방 시스템을 유지하는 데 많은 비용이 소요되는 문제점이 있었다.

또한, 순환식 보일러 방식 이외에 히터식 발열 난방 장치가 식물 재배를 위한 온실에 이용되고 있으나, 이 역시 많은 비용이 소요되고 화재 위험이 있으며 온실 내의 수분을 줄여 공기 중 습도를 없애 성장에 방해가 되고 계속해서 수분을 공급해야하는 문제점이 있었다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 전기 난방을 구현하면서 축열 파이프를 이용하여 온실 전체에 걸쳐 균일하고 안정적인 난방을 도모할 수 있는 식물 성장 촉진 난방 시스템을 제공함을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 축열 파이프를 매립하여 난방을 구현하면서 단열, 보온 및 배수 기능을 갖는 식물 성장 촉진 난방 시스템을 제공함을 다른 목적으로 한다.

본 발명에 따른 식물 성장 촉진 난방 시스템은, 대상 식물의 재배를 위하여 특정된 영역의 토양 상부에 적층되며 단열 및 보온 효과와 배수성을 갖는 재질로 형성되는 기저층; 내부에 열선이 설치되고 축열물질이 충진된 축열 파이프를 포함하고 상기 축열 파이프를 상기 기저층 상부에 배치하여 형성되는 히터층; 상기 기저층과 상기 히터층 상부에 적층되며 상기 히터층을 매립하는 퇴비층; 상기 퇴비층 상부에 성토되는 흙성토층; 상기 흙성토층이 형성된 상기 영역의 상부에 온실을 이루기 위하여 설치되는 시설물들; 및 상기 히터층의 상기 열선에 전원을 공급하는 전원 장치;를 포함함을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 기저층은 볏짚으로 이루어질 수 있으며 15 센티미터 내지 30 센티미터의 두께로 이루어질 수 있다.

상기 히터층의 상기 축열 파이프에 충진되는 축열물질은 열선으로부터 열을 전달 받아 열을 오랜 시간 동안 유지할 수 있는 성질을 갖는 각종 오일들이 이용될 수 있다. 예를 들어, 열매체유, 유압유, 팜유 등이 단독 또는 혼합되어 사용될 수 있다. 이들 축열물질에는 원적외선 발생을 위한 황토분말, 포조란분말, 석분 등이 첨가될 수 있으며, 석분으로는 포르말, 맥반석, 게르마늄 등이 사용될 수 있다.

그리고, 상기 퇴비층은 바람직하게는 5센티미터 내지 15센티미터의 두께로 형성될 수 있으며, 보다 바람직하게는 10센티미터의 두께로 형성될 수 있다.

그리고, 상기 흙성토층은 상기 대상 식물이 채소류인 경우 25센티미터 내지 40센티미터의 두께, 보다 바람직하게는 30센티미터의 두께로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 흙성토층은 상기 대상 식물이 화훼류인 경우 50센티미터 내지 100센티미터의 두께로 형성될 수 있다.

그리고, 상기 히터층은 상기 축열 파이프가 모듈화되어서 이웃하는 파이프 간의 연결을 이루는 히팅 블럭들을 조립하여 형성될 수 있다.

본 발명에 의하면 축열 파이프를 이용하여 식물을 재배하는 온실 내의 전기 난방을 구현하여서 균일하고 안정적인 난방을 도모할 뿐만 아니라 저렴하게 설치할 수 있고 유지 비용이 많이 소요되지 않는 식물 성장 촉진 난방 시스템을 구현할 수 있는 효과가 있다.

또한, 전기 난방을 위한 축열 파이프를 성토되는 흙의 하부에 퇴비와 같이 매립함으로써 단열 및 보온 기능을 극대화할 수 있고, 배수와 습도 유지 기능을 가짐으로써 식물 성장 촉진 환경을 최적의 상태로 유지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 식물 성장 촉진 난방 시스템의 바람직한 실시예를 나타내는 단면도.
도 2는 도 1의 실시예에 적용되는 축열 파이프의 단면도.
도 3은 도 1의 실시예에 적용되는 히팅 블럭의 평면도.
도 4는 도 3의 히팅 블럭이 조립되는 상태를 예시한 평면도.

본 발명에 따른 식물 성장 촉진 난방 시스템은 도 1과 같이 구성될 수 있으며, 도 1을 참조하면 대상 식물을 재배하기 위하여 특정된 영역 상에 시설물들(10)이 설치된다.

시설물들(10)은 온실을 이루기 위한 상부 구조물을 의미하며, 상부 고조물은 비닐하우스의 경우 하우스의 형태를 이루는 프레임들과 프레임을 덮어서 보온 효과를 얻기 위한 비닐 등을 포함할 수 있다. 유리로 벽체나 지붕을 이루는 하우스 구조의 경우 덮게는 창을 이루는 요소들을 포함할 수 있다.

시설물들(10)에는 재배하는 작물에 수분을 공급하기 위한 샤워기나 스프링쿨러 등이 포함될 수 있다.

시설물들(10)의 내부 또는 외부에는 후술하는 축열 파이프(20) 내의 열선(24)에 전원을 공급하기 위한 전원 장치(12)가 설치될 수 있으며, 전원 장치(12)는 외부로부터 인입된 전원의 출력을 변환하여 열선(24)으로 공급하는 기능을 갖는다.

온실은 대상 식물을 재배하기 위하여 특정된 영역의 토양을 터파기 한 후 먼저 기저층을 형성하고, 그 상부에 히터층, 퇴비층 및 흙성토층을 순차적으로 형성한다.

여기에서, 기저층(14)은 볏짚층으로 형성할 수 있으며, 기저층(14)인 볏짚층은 10 ㎝ 이상의 두께를 갖도록 형성할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 10 ㎝ 내지 15 ㎝의 두께로 볏짚층이 형성될 수 있다.

볏짚층을 이루는 볏짚은 단열과 보온 및 배수가 뛰어난 기능을 갖는다. 그리고, 볏짚은 습기를 머금은 상태에서 습도와 온도를 오래 유지하므로 식물의 성장에 도움을 준다.

그리고, 기저층(14)의 상부에 히터층을 이루는 축열 파이프(20)를 배치하며, 축열 파이프(20)는 관체(22) 내에 도 2와 같이 열선(24)가 설치되고 축열물질(26)이 충진된 구조를 갖는다. 여기에서 열선(24)은 공지의 발열을 위한 열선들이 사용될 수 있다.

축열 파이프를 이와 같이 구성함에 의해 전 영역을 걸쳐 균일한 열 공급이 가능하여 온실 전체에 균일한 환경을 제공할 수 있으며, 온실의 유지 관리가 용이하며, 난방비를 크게 절감할 수 있다.

상기 히터층의 상기 축열 파이프(20)에 충진되는 축열물질(26)은 열선으로부터 열을 전달 받아 열을 오랜 시간 동안 유지할 수 있는 성질을 갖는 각종 오일들이 이용될 수 있다. 예를 들어, 열매체유, 유압유, 팜유 등이 단독 또는 혼합되어 사용될 수 있다.

축열물질(26)은 축열 시간이 길기 때문에 히팅된 열선(24)의 열을 장시간 보유할 수 있기 때문에 적은 전력으로 고효율의 보온 효과를 제공할 수 있다.

또한, 열매체유, 유압유, 팜유는 가열 시 쉽게 증발되지 않으므로 파이프의 폭발 위험이 없고, 파이프의 재료로 일반적으로 사용되는 폴리에틸렌 성분과 반응성이 없어 파이프를 손상시키거나 파이프 외부로 유출되지 않는 장점이 있다.

특히, 팜유는 상온에서 고체 상태로서 35℃의 녹는점을 갖는다. 따라서, 난방장치를 가동되어 열선이 가열되면 온도가 상승하면서 액체 상태로 변하며, 난방장치의 가동을 멈추게 되면 온도가 하강하면서 다시 고체 상태로 변하게 된다. 이처럼 팜유는 온도 하강시 액체에서 고체로 상태 변화를 하면서 응고열을 방출하게 되어 쉽게 온도가 떨어지지 않는 성질을 가지며, 이로부터 오랜 축열 시간을 갖게 되는 바 난방비를 절감할 수 있을 뿐만 아니라 난방 장치의 고장 시에도 온실 내의 온도를 오랜 시간 동안 유지할 수 있는 장점이 있다.

이들 축열물질에는 원적외선 발생을 위한 황토분말, 포조란분말, 석분 등이 첨가될 수 있으며, 석분으로는 포르말, 맥반석, 게르마늄 등이 사용될 수 있다.

원적외선은 파장이 25㎛ 이상인 적외선으로 열작용이 크고 침투력이 강하며, 유기화합물 분자에 대한 공진 및 공명 작용이 강하다. 그러므로 위 물질들을 축열물질에 첨가함으로써 난방효과를 더욱 향상시키고 원적외선이 세균을 제거하므로 식물 생장에 적합한 환경을 제공할 수 있다.

상술한 축열 파이프(20)는 히터층을 이루도록 배치될 수 있으며, 히터층을 이루기 위하여 도 3과 같이 히팅 블럭(30)으로 제작되어서 배치될 수 있다. 이와 같이 히팅 블록(30)으로 히터층을 구성함에 의해 전문 시공자가 아닌 농민 또는 일반인들도 용이하게 온실 내에 난방장치를 설치할 수 있다. 히터층 설치 시 축열 파이프(20) 사이의 간격은 특별히 제한되지 않으나 대략 30~40cm 간격으로 배치시키는 것이 바람직하다.

히팅 블럭(30)은 장변과 단변으로 조립되어서 장방체 형상을 이루는 메인 프레임(32)과 상기 메인 프레임(32) 내부에 배치되는 축열 파이프(20)를 안정적으로 고정하기 위하여 구성되는 보조 프레임(34)을 포함한다.

도 3과 같은 히팅 블럭(30)은 도 4와 같이 전개되어서 상술한 도 1의 히터층을 이룰 수 있으며, 히터층은 퇴비층(16)에 매립될 수 있다.

퇴비층(16)은 5센티미터 내지 15센티미터의 두께로 형성될 수 있으며 바람직하게는 10센티미터의 두께로 형성될 수 있다. 퇴비층(16)은 재배할 식물에 따라서 그에 적합한 것으로 구성될 수 있으며 화학비료보다는 자연친화적인 퇴비가 보온, 보습 및 단열 등의 기능성을 보강할 수 있다.

축열파이프(20)를 매립하는 퇴비층(16) 상부에는 재배할 식물에 따라서 다양한 두께로 흙성토층(18)이 형성됨이 바람직하다.

흙성토층(18)은 재배할 대상 식물이 채소류를 포함하는 원예류인 경우 25 ㎝ 내지 40 ㎝의 두께로 형성될 수 있으며 30 ㎝ 정도의 두께로 형성됨이 바람직하다.

그리고, 흙성토층(18)은 재배할 대상 식물이 꽃 종류를 포함하는 화훼류인 경우 50 ㎝ 내지 80 ㎝의 두께로 형성될 수 있으며 50 ㎝ 정도의 두께로 형성됨이 바람직하다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 시설물들 12 : 전원 장치
14 : 볏짚층 16 : 퇴비층
18 : 흙성토층 20 : 축열 파이프
22 : 관체 24 : 열선
26 : 축열물질 30 : 히트블럭
32 : 메인프레임 34 : 보조프레임

Claims (10)

1. 대상 식물의 재배를 위하여 특정된 영역의 토양 상부에 적층되며 단열 및 보온 효과와 배수성을 갖는 재질로 형성되는 기저층;
   내부에 열선이 설치되고 축열물질이 충진된 축열 파이프를 포함하고, 상기 축열 파이프를 상기 기저층 상부에 배치하여 형성되는 히터층;
   상기 기저층과 상기 히터층 상부에 적층되며 상기 히터층을 매립하는 퇴비층;
   상기 퇴비층 상부에 성토되는 흙성토층;
   상기 흙성토층이 형성된 상기 영역의 상부에 온실을 이루기 위하여 설치되는 시설물들; 및
   상기 히터층의 상기 열선에 전원을 공급하는 전원 장치;를 포함하며,
   상기 히터층의 상기 축열 파이프에 충진되는 축열물질은 유압유, 열매체유 및 팜유로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 것을 포함하며,
   상기 축열물질에는 황토분말, 포조란분말 또는 석분이 첨가되는 식물성장 촉진 난방 시스템.
   
2. 제1 항에 있어서,
   상기 기저층은 볏짚으로 이루어지는 식물성장 촉진 난방 시스템.
   
3. 제1 항에 있어서,
   상기 기저층은 15 센티미터 내지 30 센티미터의 두께로 이루어지는 식물성장 촉진 난방 시스템.
   
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1 항에 있어서,
   상기 퇴비층은 5센티미터 내지 15센티미터의 두께로 형성되는 식물성장 촉진 난방 시스템.
   
8. 제1 항에 있어서,
   상기 흙성토층은 상기 대상 식물이 채소류인 경우 25센티미터 내지 40센티미터의 두께로 형성되는 식물성장 촉진 난방 시스템.
   
9. 제1 항에 있어서,
   상기 흙성토층은 상기 대상 식물이 화훼류인 경우 50센티미터 내지 100센티미터의 두께로 형성되는 식물성장 촉진 난방 시스템.
   
10. 제1 항에 있어서,
    상기 히터층은 상기 축열 파이프가 모듈화되어서 이웃하는 파이프 간의 연결을 이루는 히팅 블럭들을 조립하여 형성되는 식물 성장 촉진 난방 시스템.

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