KR101508951B1 - 비닐하우스용 난방장치 및 그 시공방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비닐하우스의 바닥에 설치되는 비닐하우스용 난방장치 및 그 시공방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 비닐하우스용 난방장치는 비닐하우스 내측 바닥에 형성되는 비닐하우스용 난방장치에 있어서, 상기 바닥 상에 형성되는 단열부; 상기 단열부 상에 형성되며 시멘트 및 혼화제가 포함되어 구성되는 콘크리트부; 상기 콘크리트부 내부에 형성되며 외부의 전원장치와 연결되는 전기발열부를 포함하여 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 비닐하우스 난방장치의 시공방법은 비닐하우스 내측 바닥에 소정 깊이를 가지는 홈을 형성하고, 상기 홈의 바닥을 평평하게 하는 기초 형성단계; 상기 홈의 바닥에 단열부를 형성하는 단열부 형성단계; 상기 홈의 측면에 거푸집을 형성하는 거푸집 형성단계; 상기 단열부 상부에 철근을 형성하는 철근 형성단계; 상기 철근에 전기발열부를 결착하여 형성하는 결착단계; 상기 홈에 시멘트 및 혼화제를 넣어 콘크리트부를 양생하는 콘크리트부 형성단계를 포함하여 구성되는 것을 기술적 특징으로 하여 난방에 필요한 경제적 비용을 절감시킬 수 있다.

Description

비닐하우스용 난방장치 및 그 시공방법 {HEATING EQUIPMENT FOR GREENHOUSE AND CONSTRUCTION METHOD FOR THE SAME}
본 발명은 비닐하우스용 난방장치 및 그 시공방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 비닐하우스의 바닥에 설치되는 비닐하우스용 난방장치 및 그 시공방법에 관한 것이다.
근래 들어 농업기술의 발전과 각종 채소작물에 대한 수요 증대로 비닐하우스를 이용한 작물재배가 많이 이루어지고 있는데, 비닐하우스에서 재배되는 작물이 원활하게 생장하도록 하기 위해서는 비닐하우스의 내부온도를 적절하게 유지하는 것이 중요하다.
특히, 야간이나 겨울철과 같이 기온이 낮은 경우에는 비닐하우스의 내부 온도가 영하로 떨어져 작물에 피해가 발생하기 때문에 이를 방지하기 위해 비닐하우스의 열을 외부로 빼앗기지 않도록 해야 한다. 이렇게 비닐하우스 내부의 열이 외부로 전달되는 것을 방지하기 위해 비닐하우스의 외부를 이루는 비닐막을 이중으로 형성시켜 비닐막 사이에 공기층이 형성되도록 하는 등의 방법이 널리 이용되고 있다.
또 다른 방법으로, 비닐하우스 내부의 열이 외부로 전달되는 것을 방지하는 이외에 비닐하우스 내부에 열을 공급하기 위해 열풍기 또는 보일러 등이 많이 이용되고 있다. 열풍기는 고온의 공기를 일정속도로 비닐하우스 내부로 불어 넣어 공기가 비닐하우스의 내부를 일정 온도로 데워지도록 하는 방식으로 단시간에 비닐하우스 내부를 일정 온도 이상으로 높이는데 효과적이나 열풍기의 사용을 멈추면 비닐하우스 내부로 고온의 공기의 공급이 중단되어 비닐하우스 내부의 온도가 빨리 저하된다. 따라서 열풍기를 단시간이 아닌 장시간 사용해야 하고, 이로 인해 열풍기 사용으로 인한 비용이 증가한다. 또한 장시간 고온의 공기가 재배작물에 직접 닿게 되고, 습도가 적정 습도 이하로 낮아짐에 따라 재배작물의 생장에 악영향을 미칠 수 있다.
열풍기를 이용한 방식 이외에 보일러를 이용하여 내부에 히트파이프를 설치하는 방식도 이용되고 있다. 이러한 히트파이프를 이용한 방식이 '특허문헌 1'에 개시되어 있다. 도 1은 종래의 비닐하우스용 난방장치의 평면도, 도 2는 종래의 비닐하우스용 난방장치가 매립된 단면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면 종래의 비닐하우스용 난방장치는 비닐하우스 내측 바닥에 난방배관(1)을 매설하고, 매설된 난방배관(1)으로 보일러에서 가열된 온수를 순환시켜 비닐하우스 바닥을 가열하는 것을 특징으로 한다.
그러나 이러한 종래의 비닐하우스용 난방장치는 기름을 사용하여 물을 가열하기 때문에 난방 비용이 많이 드는 문제점이 있다.
KR 10-0324463 B1 (2002. 01. 31.)
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 전기를 사용하여 난방함으로써 경제적 비용을 절감시킬 수 있는 비닐하우스용 난방장치 및 그 시공방법을 제공하는 것이다.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 비닐하우스용 난방장치는 비닐하우스 내측 바닥에 형성되는 비닐하우스용 난방장치에 있어서, 상기 바닥 상에 형성되는 단열부; 상기 단열부 상에 형성되며 시멘트 및 혼화제가 포함되어 구성되는 콘크리트부; 및 상기 콘크리트부 내부에 형성되며 외부의 전원장치와 연결되는 전기발열부를 포함하여 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 비닐하우스용 난방장치의 시공방법은 비닐하우스 내측 바닥에 소정 깊이를 갖는 홈을 형성하고, 상기 홈의 바닥을 평평하게 하는 기초 형성단계; 상기 홈의 바닥에 단열부를 형성하는 단열부 형성단계; 상기 홈의 측면에 거푸집을 형성하는 거푸집 형성단계; 상기 단열부 상부에 철근을 형성하는 철근 형성단계; 상기 철근에 전기발열부를 결착하여 형성하는 결착단계; 및 상기 홈에 시멘트 및 혼화제를 넣어 콘크리트부를 양생하는 콘크리트부 형성단계를 포함하여 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.
본 발명에 따른 비닐하우스용 난방장치 및 시공방법은 콘크리트를 가열하여 난방함으로써 비닐하우스 내부의 온도가 적정 온도에 도달하면 전기발열부로 공급되는 전원을 차단하고도 적정 온도를 유지할 수 있어 난방에 필요한 경제적 비용을 절감시킬 수 있다.
도 1은 종래의 비닐하우스용 난방장치의 평면도
도 2는 종래의 비닐하우스용 난방장치가 매립된 단면도
도 3은 본 발명에 따른 비닐하우스용 난방장치의 사시도
도 4는 도 3의 부분 확대도
도 5는 본 발명에 따른 콘크리트부의 단면도
도 6은 본 발명에 따른 비닐하우스용 난방장치 설치 전의 사시도
도 7은 본 발명에 따른 비닐하우스용 난방장치 설치 후의 사시도
도 8은 본 발명에 따른 비닐하우스용 난방장치의 시공방법의 순서에 따른 사시도
도 9는 본 발명에 따른 비닐하우스용 난방장치의 시공방법의 순서도
아래에서는 본 발명에 다른 비닐하우스용 난방장치 및 그 시공방법을 도면을 통해 더욱 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 비닐하우스용 난방장치의 사시도로서, 본 발명에 따른 비닐하우스용 난방장치는 비닐하우스 내측 바닥 상에 형성되는 단열부(10); 단열부(10) 상에 형성되는 콘크리트부(20); 콘크리트부(20) 내부에 형성되는 전기발열부(30)를 포함하여 구성된다. 이와 같은 구성으로 전기발열부(30)에 전력을 공급하여 열을 발생시키고, 발생된 열이 콘크리트부(20)로 전달된다. 이렇게 콘크리트부(20)로 전달된 열이 비닐하우스 내부의 공기를 따뜻하게 하는 것을 기본적 기술 사상으로 한다.
단열부(10)는 글라스올류, 폴리에틸렌류 등 다양한 종류의 단열재 중에 선택되어 형성될 수 있다. 단열재는 토질의 종류 및 키우고자 하는 식물의 종류에 따라 적절하게 선택될 수 있다.
단열부(10)의 상부에는 전기발열부(30)를 내장하는 콘크리트부(20)가 형성되는데, 단열부(10)가 최하단에 위치하여 땅속으로 전달되는 열을 차단 및 반사함으로써 난방 효율을 향상시킬 수 있다.
콘크리트부(20)는 시멘트에 다양한 종류의 혼화제가 배합되어 형성된다. 혼화제는 필요에 따라 적절하게 선택될 수 있다.
도 4는 도 3의 부분 확대도로서, 전기발열부(30)는 소정 간격 이격되어 나란하게 배치되는 한 쌍의 메인케이블(32); 및 한 쌍의 메인케이블(32)에 병렬로 배치되며 양단이 한 쌍의 메인케이블(32)에 연결되는 복수 개의 발열케이블(34)을 포함하여 구성된다.
그리고 메인케이블(22)이 전도체(32a); 전도체(32a)를 감싸는 제1 피복(32b); 및 상기 제1 피복(32b)을 감싸는 제2 피복(32c)으로 구성되고, 발열케이블(34)이 전도체(32a)와 연결되어 도통되는 카본발열체(34a); 및 카본발열체(34a)를 감싸는 절연피복(34b)으로 구성된다. 또한 메인케이블(32)과 발열케이블(34)의 연결부위에 절연커버(36)가 형성된다.
이러한 구성의 전기발열부(30)는 외부의 전원장치로부터 전력을 공급받아 열을 발생시키고, 발생된 열을 콘크리트부(20)로 전달한다.
콘크리트는 일반적으로 계절적 요인 등에 따른 온도 변화로 수축과 팽창을 반복하게 되는데, 이에 따라 콘크리트 내부에 매립되는 전선 등의 피복(외피)에 인장력 등의 스트레스가 가해진다. 이러한 스트레스가 반복되면 피복이 파손될 수 있는 문제점이 발생한다. 피복 파손시 전선에 연결된 난방장치의 고장뿐만 아니라 화재가 발생할 수도 있다.
이와 같은 피복 파손을 방지하기 위해 제2 피복(32c)이 SEBS(STYRENE-ETHYLENE/BUTYLENE-STYRENE) 블록 공중합체 30~50중량%; 오일 20~40중량%; 폴리프로필렌 20~40중량%; 및 충진제 5~11중량%;를 포함하여 구성될 수 있다. 제2 피복(32c)이 위와 같이 구성되면 인장력에 대한 내구성이 현저히 향상된다.
콘크리트부(20)이 주변의 온도 변화에 의해 수축과 팽창을 반복하더라도 제2 피복(32c)의 내구성이 향상됨으로써 메인케이블(22)이 파손되는 것을 방지할 수 있다.
또한 메인케이블(32)은 이중 피복 구조를 갖기 때문에 설령 제2 피복(32c)이 파손되더라도 제1 피복(32b)이 온전하게 전도체(32a)를 보호할 수 있다.
콘크리트부(20) 내부에 전기발열부(30)를 형성하기 위해서는 콘크리트부(20)를 제조(양생)하는 과정에서 전기발열부(30)를 콘크리트부(20) 내부에 형성시켜야 한다. 이때 도선 케이블로 이루어지는 전기발열부(30)가 형태를 유지하기 힘들고 원래 의도했던 바와 다르게 형성될 수 있다. 이를 방지하기 위해 본 발명에 따른 비닐하우스용 난방장치는 이하에서 설명되는 철근(40)을 더 포함하여 구성될 수 있다. 철근(40)은 콘크리트 양생 도중에도 형태를 그대로 유지할 수 있고, 이러한 철근(40)에 전기발열부(30)가 결착됨으로써 콘크리트부(20) 양생 중 전기발열부(30)가 유동되는 것을 방지할 수 있다.
이와 같은 철근(40)은 도 3에 도시된 바와 같이 다수의 철근(40)이 콘크리트부(20)의 길이 방향을 따라 형성될 수 있다. 철근(40)은 크게 원형철근과 이형철근으로 구분되는데, 콘크리트와의 부착력이 크며 콘크리트에 균열이 생길 때 균열 폭이 작은 장점을 갖는 이형철근이 사용되는 것이 바람직하다. 철근(40)이 콘크리트부(20) 내부에 형성됨으로써 콘크리트의 부족한 인장력을 보완할 수 있다.
이상 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 비닐하우스용 난방장치는 콘크리트부(20)가 바닥에 매설됨으로써 마치 온돌과 같은 방식으로 난방을 하게 된다. 즉, 바닥에 매설된 콘크리트부(20)를 가열하여 비닐하우스 내측 바닥을 따뜻하게 하면, 바닥의 따뜻해진 공기가 상승하고, 위쪽의 차가운 공기는 상승하는 공기에 밀려 바닥으로 하강하며, 하강된 차가운 공기는 콘크리트부(20)에 의해 따뜻해진다. 이와 같이 바닥을 가열하여 자연대류를 발생시켜 난방효과를 극대화시킬 수 있다.
콘크리트부(20)는 현열이 높은 시멘트를 포함하여 구성되기 때문에 전기발열부(30)로부터 열을 전달받으면, 그 열을 오랫동안 보관하게 된다. 또한 콘크리트부(20)는 바닥에 매설되어 차가운 외부 공기와 직접 맞닿지 않기 때문에 전기발열부(30)로부터 전달받은 열을 더 오래 보관할 수 있다. 이처럼 콘크리트부(20)는 외부의 전원장치로부터 전력이 공급되지 않더라도 상당한 시간 동안 열을 보관하고 천천히 비닐하우스 내부의 공기로 전달할 수 있다. 따라서 비닐하우스 내부의 온도를 일정하게 유지하기 위해 전원장치를 항상 켜놓지 않아도 되고, 이로 인해 전기료를 대폭 절감시킬 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 콘크리트부의 단면도로서, 콘크리트부(20)의 보온성을 향상시키기 위해 콘크리트부(20) 내부에 과립형 PCM(24)이 포함되어 구성될 수 있다. PCM(Phase Change Material)은 온도의 변화에 따라 상이 변하는 물질로서 상이 변할 때 열을 잠열의 형태로 축적하는 특성을 갖고 있다. 잠열은 현열에 비해 훨씬 더 많은 에너지를 저장 또는 방출할 수 있는데, 이러한 특성 때문에 PCM을 건축물에 적용시 냉난방 부하를 줄임 수 있고, 이로써 건출물 에너지 저감에 기여할 수 있어 PCM을 포함하는 건축물 내장재가 최근 활발히 개발되고 있다. 그러나 건축물에 적용하는 PCM은 고체-액체의 상변화가 일어나고, 액체 상태에서의 불안정성으로 인하여 PCM이 누출될 염려가 있다. 때문에 건축물에 적용하는 PCM은 미세한 캡슐 형태로 제작되는 것이 일반적이다.
그러나 본 발명에 따른 비닐하우스용 난방장치는 콘크리트부(20) 내부에 미세한 기공(22)이 형성되고, 기공(22)에 과립형 PCM(24)이 포함되어 형성될 수 있다. 따라서 PCM을 보호하는 별도의 캡슐을 만들 필요가 없어 제작이 용이하고, 비용이 적게 드는 장점이 있다.
이처럼 콘크리트부(20) 내부에 과립형 PCM(24)이 포함되어 구성됨으로써, 콘크리트부(20)가 전기발열체(20)로부터 전달받은 열을 더 오래 보관할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 비닐하우스용 난방장치 설치 전의 사시도, 도 7은 본 발명에 따른 비닐하우스용 난방장치 설치 후의 사시도, 도 8은 본 발명에 따른 비닐하우스용 난방장치의 시공방법의 순서에 따른 사시도, 도 9는 본 발명에 따른 비닐하우스용 난방장치의 시공방법의 순서도이다.
본 발명에 따른 비닐하우스용 난방장치의 시공방법은 비닐하우스 내측 바닥에 소정 깊이를 갖는 홈(S)을 형성하고, 홈(S)의 바닥을 평평하게 하는 기초 형성단계(S10); 홈(S)의 바닥에 단열부(10)를 형성하는 단열부 형성단계(S20); 홈(S)의 측면에 거푸집(12)을 형성하는 거푸집 형성단계(S30); 단열부(10) 상부에 철근(40)을 형성하는 철근 형성단계(S40); 철근(40)에 전기발열부(30)를 결착하여 형성하는 결착단계(S50); 홈(S)에 시멘트 및 혼화제를 넣어 콘크리트부(20)를 양생하는 콘크리트부 형성단계(S60)를 포함하여 구성된다.
① 기초 형성단계(S10): 비닐하우스 내측 바닥에 소정 깊이를 가지는 홈(S)을 형성하고, 홈(S)의 바닥을 평평하게 하는 단계이다. 이러한 홈(S)을 도 6에 도시된 바와 같이 식물을 심는 이랑과 이랑 사이 즉, 고랑에 형성할 수 있다. 또한 콘크리트부(20) 전체가 바닥에 매립되는 것이 아니라 콘크리트부(20)의 상면만 노출되도록 홈(S)을 형성할 수 있고, 노출된 콘크리트부(20)의 상면을 사람의 이동통로로 활용할 수도 있다. 이렇게 콘크리트부(20)의 상면이 이동통로로 활용되는 경우, 콘크리트부(20)의 상면에 우레탄(미도시)이 추가적으로 형성될 수 있다.
또한 콘크리트부(20)가 비닐하우스의 측벽 근처에 일렬로 나란하게 배치되도록 홈(S)을 형성할 수 있다. 비닐하우스의 측벽은 외부와 접하여 온도가 쉽게 내려갈 수 있는데, 도 7에 도시된 바와 같이 비닐하우스 양 측벽 하단에 설치됨으로써 측벽을 통해 비닐하우스 내부의 온도가 내려가는 것을 방지하여 난방 효율을 극대화시킬 수 있다.
② 단열부 형성단계(S20): 토질의 종류 및 키우고자 하는 식물의 종류에 따라 적절하게 단열재를 선택하고, 선택한 단열재를 홈(S)의 바닥에 깔아 단열부(10)를 형성하는 단계이다.
③ 거푸집 형성단계(S30): 단열부(10) 상에 콘크리트부(20)를 형성하기 위해 거푸집(12)을 형성하는 단계이다. 이러한 거푸집(12)으로 콘크리트 거푸집용 합판을 사용하는 것이 일반적이나 필요에 따라 경질섬유판, 합성수지, 알루미늄 패널 등이 사용될 수도 있다.
④ 철근 형성단계(S40): 콘크리트부(20)의 골격을 이루며 전기발열부(30)를 결착하기 위한 철근(40)을 형성하는 단계이다.
⑤ 결착단계(S50): 철근(40)에 전기발열부(30)를 결착하여 형성하는 단계이다. 철근(40)에 전기발열부(30)를 결착하기 위해 케이블타이 등이 사용될 수 있다.
⑥ 콘크리트부 형성단계(S60): 시멘트에 혼화제를 첨가하고 물과 배합하여 콘크리트부(20)를 형성하는 단계이다.
또한 본 발명에 따른 비닐하우스용 난방장치의 시공방법은 콘크리트부(20) 상에 우레탄을 형성하는 우레탄 형성단계(S70)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 이처럼 우레탄이 형성됨으로써 콘크리트부(20)가 사용자의 이동통로로 이용될 때 사용자에게 적당한 탄성을 제공하여 이동이 편안하도록 도와줄 수 있다.
10: 단열부 12: 거푸집
20: 콘크리트부 22: 기공
24: 과립형 PCM 30: 전기발열부
32: 메인케이블 32a: 전도체
32b: 제1 피복 32c: 제2 피복
34: 발열케이블 34a: 카본발열체
34b: 절연피복 40: 철근

Claims (7)

  1. 비닐하우스 내측 바닥에 형성되는 비닐하우스용 난방장치에 있어서,
    상기 비닐하우스의 양 측벽 바닥 및 고랑에 형성되는 단열부(10);
    상기 단열부(10) 상에 형성되며 시멘트 및 혼화제가 포함되어 구성되는 콘크리트부(20);
    상기 콘크리트부(20) 내부에 형성되며 외부의 전원장치와 연결되는 전기발열부(30) 및
    상기 전기발열부(30)와 결착되는 철근(40)을 포함하고,
    상기 콘크리트부(20) 내부에 기공(22)이 형성되며 상기 기공(22)에 과립형 PCM(Phase Change Material)(24)이 포함되어 구성되고,
    상기 콘크리트부(20) 상에 우레탄이 형성되며,
    상기 전기발열부(30)는
    소정 간격 이격되어 나란하게 배치되는 한 쌍의 메인케이블(32);
    상기 한 쌍의 메인케이블(32)에 병렬로 배치되며 양단이 상기 한 쌍의 메인케이블(32)에 연결되는 복수 개의 발열케이블(34)을 포함하여 구성되고,
    상기 한 쌍의 메인케이블(32)은 전도체(32a); 상기 전도체(32a)를 감싸는 제1 피복(32b); 및 상기 제1 피복(32b)을 감싸는 제2 피복(32c)으로 구성되며,
    상기 발열케이블(34)은 상기 전도체(32a)와 연결되어 도통되는 카본발열체(34a); 상기 카본발열체(34a)를 감싸는 절연피복(34b)으로 구성되고,
    상기 메인케이블(32)과 상기 발열케이블(34)의 연결부위에 절연커버(36)가 형성되는 것을 특징으로 하는 비닐하우스용 난방장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 피복(32c)은 SEBS(STYRENE-ETHYLENE/BUTYLENE-STYRENE) 블록 공중합체 30~50중량%; 오일 20~40중량%; 폴리프로필렌 20~40중량%; 및 충진제 5~11중량%;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 비닐하우스용 난방장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
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JPH0974924A (ja) * 1995-09-12 1997-03-25 Nichifu Co Ltd 保温ユニット
JP2000227229A (ja) * 1999-02-03 2000-08-15 East Japan Railway Co コンクリート平板
KR20120009025A (ko) * 2010-07-21 2012-02-01 (주)지티 향상된 인장률을 갖는 전선 외피 보호용 2차 피복 조성물을 이용한 난방발열장치

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