KR101510710B1 - 시설 하우스의 냉난방 시스템 및 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 시설 하우스의 냉난방 시스템 및 제어 방법에 관한 것으로, 시설 하우스 내의 환경과 농작물의 생육 상태를 감지하는 생육 감시부의 감지 결과에 따라 시설 하우스 내의 냉난방을 제어하는 냉난방 제어부를 구비하고, 관리자 서버 및 스마트 단말기를 통해 접속된 관리자 및 사용자의 제어 신호에 따라 냉난방 제어부의 동작을 제어하는 컨트롤 장치를 구비하고, 히트 펌프와, 지하수 및 태양열을 이용하여 냉난방을 실시하는 시설 하우스의 냉난방 시스템 및 제어 방법을 제공한다.

Description

시설 하우스의 냉난방 시스템 및 제어 방법{HEATING AND COOLING SYSTEM OF VINYLHOUS AND CONTROL METHOD FOR THE SAME}
본 발명은 시설 하우스의 냉난방 시스템 및 제어 방법에 관한 것으로, 지하수와 태양열을 이용한 하이브리드형 시설 하우스의 냉난방 시스템 및 제어 방법에 관한 것이다.
농업은 자연의 기상 조건에 따라서 생육 환경이 조성되므로 작황이 한 해의 기상 조건에 따라 변동이 심하다.
기존에 변동이 심한 자연 조건에만 의존하여 농업을 수행하는 대신에 많은 수확을 이루거나 또는 해당 지역의 자연 조건상 생산이 불가한 계절에 작물을 생육시켜 작물의 희소성으로 높은 부가가치를 얻을 수 있도록 하기 위하여 시설하우스기술이 시행되고 있다. 즉, 비닐 하우스를 이용한 재배를 통해 일정한 생육 조건을 인공적으로 조성하여 외부 자연 환경 조건에 영향을 받지 않고, 농업을 가능하게 하였다.
이를 위해 시설 하우스는 채소, 과수, 화훼작목 등을 속성으로 재배하여 수확량을 높이는 방안으로 사용되고 있으며, 시설 하우스에는 별도의 냉난방 장치를 두어 외부 환경 조건에 영향을 받지 않게 되었다.
이와 같은 시설 하우스의 냉난방 장치로 다양한 기술이 제안되었고, 최근에는 히트 펌프를 이용한 냉난방 시스템을 사용하는 기술이 부각되었다. 그러나, 기존의 히트 펌프 냉난방 시스템은 방열부와 흡열부의 온도 조건에 따라 그 성능 계수가 변화되어 일부 시간대에는 히트펌프의 효율이 매우 낮아지게 되는 문제가 발생하였다.
(특허 문헌 1) 한국등록특허 제10-0540362호 (특허 문헌 2) 한국등록실용신안 제20-0207871호 (특허 문헌 3) 한국공개특허 제2006-0008387호 (특허 문헌 4) 한국공개특허 제2008-0072235호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 적정 온도의 물을 온실에 제공하기 위해 저온 탱크와 고온 탱크 간에 히트펌프를 통한 열 교환이 이루어지게 하고, 지하수와 태양광을 통해 두 탱크내의 물 온도를 조절할 수 있어 효과적인 에너지 사용이 가능한 시설 하우스의 냉난방 시스템 및 제어 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 시설 하우스 내의 환경과 농작물의 생육 상태를 감지하는 생육 감시부의 감지 결과에 따라 시설 하우스 내의 냉난방을 제어하는 냉난방 제어부를 구비하고, 관리자 서버 및 스마트 단말기를 통해 접속된 관리자 및 사용자의 제어 신호에 따라 냉난방 제어부의 동작을 제어하는 컨트롤 장치를 구비한 시설 하우스의 냉난방 시스템에 있어서, 상기 시설 하우스의 온수 파이프에 목표 온도의 물을 제공하는 메인 물 탱크와, 상기 메인 물 탱크에 냉수를 제공하는 저온 탱크와, 상기 메인 물 탱크에 온수를 제공하는 고온 탱크와, 상기 저온 탱크와 고온 탱크 사이에 위치하여 저온 탱크로부터 열을 흡수하여 고온 탱크에 열을 방출하는 히트 펌프와, 상기 저온 탱크에 저온의 지하수를 공급하는 지하수 공급 장치와, 상기 고온 탱크에 온수를 제공하는 태양열 난방 장치 및 상기 메인 물 탱크의 온도를 목표 온도로 설정하기 위해 저온 탱크와 메인 물 탱크 사이와 고온 물탱크와 메인 물 탱크 사이의 벨브 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 시설 하우스의 냉난방 시스템을 제공한다.
상기 저온부 탱크 내의 물을 냉각시키기 위한 보조 에어컨부와, 상기 고온부 탱크 내의 물을 가열하기 위한 보조 보일러를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 메인 물 탱크와, 저온 탱크 및 고온 탱크에는 각 탱크 내의 물 온도를 측정하기 위한 온도 센서가 마련되고, 이들 각각에 물의 온도를 각기 일정하게 유지되도록 하기 위해 단열 물질로 그 외측이 감싸져 있는 것을 특징으로 한다.
상기 저온 탱크와 단열물질 사이에 보조 에어컨부의 차가운 바람이 이동하는 이동 통로가 위치하고, 상기 고온 탱크와 단열 물질 사이에 보조 보일러의 온수가 흐르는 이동 통로가 위치하는 것을 특징으로 한다.
상기 히트 펌프의 응축기와 증방기는 각기 저온 탱크와 고온 탱크 내측에 위치하는 것을 특징으로 한다.
상기 생육 감시부의 감시 결과에 따라 시설 하우스 내의 환경을 제어하는 환경 제어부와, 양액을 공급하는 양액 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 환경 제어부는 시설 하우스 내부의 공기를 순환시키거나, 내부 공기를 외부로 배출하거나, 외부 공기를 내부로 유입시키는 환기부와, 시설 하우스 내의 작물에 빛을 제공하는 광원부와, 시설 하우스 내에 CO2 가스를 제공하기 위한 이산화탄소 발생부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 컨트롤 장치는 사용자 및 관리자의 명령에 따라 시설 하우스 내의 생육 감시부 및 환경 제어부, 냉난방 제어부와 양액 제어부의 동작을 제어하는 제어신호를 생성하는 동작 제어부와, 생육 감시부의 센싱 결과를 사용자 및 관리자에게 제공하는 센싱 제어부와, 생육 감시부의 영상 촬영부에 의해 촬영된 영상을 사용자 및 관리자에게 제공하는 영상 제어부와, 센싱 결과와 촬영된 영상을 바탕으로 농작물의 생육 정도를 판단하는 생육 판단부와, 유/무선 통신을 통해 사용자의 스마트 단말기 또는 관리 서버와 통신을 하는 컨트롤 통신부와, 상기 각 부의 동작을 제어하는 통합 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 스마트 단말기는 컨트롤 장치 및 관리 서버와 통신하는 통신부와, 사용자를 인증하는 인증부와, 시설 하우스의 각 공간에 배치된 생육 감시부와, 환경 제어부, 냉난방 제어부, 양액 제어부의 위치를 화면에 표시하는 시설 모니터링부와, 생육 감시부와 환경 제어부, 냉난방 제어부, 양액 제어부의 동작을 제어하는 시설 제어부와, 영상 촬영부의 촬영된 영상을 확인하는 카메라 감시부와, 시설 하우스의 출입 기록을 확인하는 출입 감시부를 구비하는 어플리케이션부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 시설 하우스의 냉난방 제어 방법에 있어서, 저온 탱크의 물과 고온 탱크의 물의 온도를 히트 펌프와 지하수 공급 장치와 태양열 난방 장치를 통해 목표 온도로 설정하는 단계와, 시설 하우스 내 작물의 생육 상태를 확인하는 단계와, 생육 상태에 따라 시설 하우스 내의 온도를 설정하는 단계와, 설정된 온도에 대응하는 온도가 되도록 저온 탱크의 물과 고온 탱크의 물을 혼합하는 단계 및 혼합된 물을 시설 하우스에 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시설 하우스의 냉난방 제어 방법을 제공한다.
이와 같이 하여 본 발명은 적정 온도의 물을 온실에 제공하기 위해 저온 탱크와 고온 탱크 간에 히트펌프를 통한 열 교환이 이루어지게 하고, 지하수와 태양광을 통해 두 탱크내의 물 온도를 조절할 수 있어 효과적인 에너지 사용이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시설 하우스의 냉난방 시스템의 블록도.
도 2는 일 실시예에 따른 생육 감시부의 블록도.
도 3은 일 실시예에 따른 환경 제어부의 블록도.
도 4는 일 실시예에 따른 냉난방 제어부의 블록도.
도 5는 일 실시예에 따른 컨트롤 장치의 블록도.
도 6은 일 실시예에 따른 스마트 단말기의 블록도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 시설 하우스의 냉난방 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다. 따라서, 본 명세서를 통해 설명되는 각 구성부들의 존재 여부는 기능적으로 해석 되어야 할 것이다. 이러한 이유로 본 발명의 시설 하우스의 냉난방 시스템 및 제어 방법들의 구성은 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 한도 내에서 상이해질 수 있음을 명확히 밝혀둔다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시설 하우스의 냉난방 시스템의 블록도이다. 도 2는 일 실시예에 따른 생육 감시부의 블록도이고, 도 3은 일 실시예에 따른 환경 제어부의 블록도이고, 도 4는 일 실시예에 따른 냉난방 제어부의 블록도이고, 도 5는 일 실시예에 따른 컨트롤 장치의 블록도이고, 도 6은 일 실시예에 따른 스마트 단말기의 블록도이다.
도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 시설 하우스의 냉난방 시스템은 농작물이 생육하는 시설 하우스(100)와, 시설 하우스(100) 내의 환경과 농작물의 생육 상태를 감시하는 생육 감시부(200)와, 생육 감시부(200)의 감시 결과에 따라 시설 하우스(100) 내의 환경을 제어하는 환경 제어부(300)와, 생육 감시부(200)의 감시 결과에 따라 시설 하우스 내의 냉난방 관련 에너지를 제어하는 냉난방 제어부(400)와, 생육 감시부(200)의 감시 결과에 따라 시설 하우스(100) 내에 양액을 공급하는 양액 제어부(500)와, 생육 감시부(200)의 결과 및 관리 서버(700) 또는 스마트 단말기(800)의 제어 신호에 따라 각부의 동작을 제어하는 컨트롤 장치(600)와, 유무선 네트워크를 통해 상기 컨트롤 장치(600)에 접속하여 이를 관리하는 관리 서버(700)와, 무선 네트워크를 통해 상기 컨트롤 장치(600) 또는 관리 서버(700)에 접속하여 이의 동작을 제어하고, 관리하는 사용자 스마트 단말기(800)를 포함한다.
시설 하우스(100)는 생육 공간을 갖는 몸체와 몸체에 분포된 온수 파이프를 포함한다.
생육 감시부(200)는 시설 하우스(100) 내의 온도, 습도, 광도 및 CO2 농도를 센싱하는 센서부(210)와, 시설 하우스(100) 내에 배치된 영상 촬영부(220)를 포함한다.
센서부(210)는 온도 센서, 습도 센서, 광도 센서 및 CO2 센서를 포함한다. 영상 촬영부(220)는 시설 하우스(100) 내부를 촬영할 수 있는 다수의 카메라부(221)와, 촬영된 영상 신호를 유/무선 통신을 통해 제공하는 영상 제공부(222)와, 영상 제어 신호에 따라 카메라의 동작을 제어하는 카메라 제어부(223)를 구비한다.
환경 제어부(300)는 시설 하우스(100) 내부의 공기를 순환시키거나, 내부 공기를 외부로 배출하거나, 외부 공기를 내부로 유입시키는 환기부(310)와, 시설 하우스(100) 내의 작물에 빛을 제공하는 광원부(330)와, 시설 하우스(100) 내에 CO2 가스를 제공하기 위한 이산화탄소 발생부(320)를 구비한다.
또한, 양액 제어부(500)는 양액을 분무하는 양액 분무 장치를 포함한다.
냉난방 제어부(400)는 시설 하우스(100)의 온수 파이프에 목표(설정) 온도의 물을 제공하는 메인 물 탱크(410)와, 메인 물 탱크(410)에 냉수를 제공하는 저온 탱크(420)와, 메인 물 탱크(410)에 온수를 제공하는 고온 탱크(430)와, 저온 탱크(420)와 고온 탱크(430) 사이에 위치하여 저온 탱크(420)로부터 열을 흡수하여 고온 탱크(430)에 열을 방출하는 히트 펌프(440)와, 저온 탱크(420)에 저온의 지하수를 공급하는 지하수 공급 장치(450)와, 고온 탱크(430)에 온수를 제공하는 태양열 난방 장치(460)와, 메인 물 탱크(410)의 온도를 목표 온도로 설정하기 위해 저온 탱크(420)와 메인 물 탱크(410) 사이와 고온 탱크(430)와 메인 물 탱크(410) 사이의 벨브 동작을 제어하는 제어부(470)를 포함한다. 또한, 냉난방 제어부(400)는 저온 탱크(420) 내의 물을 냉각시키기 위한 보조 에어컨부(480)와 고온 탱크(430) 내의 물을 가열하기 위한 보조 보일러(490)를 더 포함하는 것이 효과적이다.
메인 물 탱크(410)와, 저온 탱크(420) 및 고온 탱크(430)에는 각 탱크 내의 물 온도를 측정하기 위한 온도 센서가 마련되어 있는 것이 효과적이다. 상기 메인 물 탱크(410)는 설정된 물의 온도가 일정하게 유지되도록 하기 위해 단열 물질 즉, 단열 부재로 그 외측이 감싸져 있는 것이 효과적이다. 저온 탱크(420) 또한 그 외측이 단열 물질로 감싸져 있지만, 단열 물질과 저온 탱크(420) 사이에 보조 에어컨부(480)의 차가운 바람이 이동하는 이동 통로가 위치하는 것이 효과적이다. 이를 통해 보조 에어컨부(490)의 차가운 바람의 차가운 에너지가 외부로 누출되지 않고, 저온 탱크(420) 내의 물의 온도를 낮추는데 사용할 수 있다. 고온 탱크(430) 또한, 그 외측이 단열 물질로 감싸져 있지만, 단열 물질과 고온 탱크(430) 사이에 보조 보일러(490)의 온수가 흐르는 이동 통로가 위치하는 것이 바람직하다. 이를 통해 고온 탱크(430)의 물에 뜨거운 열을 효과적으로 전달할 수 있다.
히트 펌프(440)는 응축기, 압축기, 증발기 및 냉매 팽창관 그리고, 냉매를 포함한다. 증발기가 저온 탱크(420) 내에 위치하고, 응축기가 고온 탱크(430) 내에 위치하거나 이의 반대 배치도 가능하다. 이를 통해 저온 탱크(420)의 열을 흡수하여 고온 탱크(430)에 제공할 수 있다.
본 실시예에서는 이와 같은 히트 펌프(440)의 동작을 통해 저온 탱크(420) 내의 물의 온도를 고온 탱크(430) 내의 물의 온도보다 낮게 할 수 있다. 하지만, 앞선 종래 기술에서 언급한 바와 같이 히트 펌프(440)는 주변 환경 조건에 따라 그 성능에 있어서 차이가 발생하고, 이로인하여 매 순간 동일한 성능을 발휘할 수 없는 단점이 있다. 즉, 어느 순간에는 저온 탱크(420)와 고온 탱크(430) 내의 물의 온도 차가 크다가 어느 순간에는 낮아지게 되는 단점이 있다.
이에 본 실시예에서는 이와 같은 단점을 보완하기 위해 저온 탱크(420)에 저온의 물을 공급하는 지하수 공급 장치(450)는 구비한다.
지하수 공급 장치(450)는 지하수와 저온 탱크(420) 사이에 위치하여 지하의 저온의 물을 저온 탱크(420)에 공급한다. 이를 통해 저온 탱크(420) 내의 물을 온도를 낮게 유지할 수 있다. 본 실시예에서와 같이 지하수가 공급됨으로 인해 저온 탱크(420)에는 초과 공급된 물이 배수되는 배수관이 마련되는 것이 효과적이다. 그리고, 앞선 실시예에 한정되지 않고, 지하수가 저온 탱크(420) 외측을 따라 순환됨으로 인해 저온 탱크(420) 내의 물의 온도를 낮게 가져갈 수도 있다.
또한, 고온 탱크(430)에 고온의 물을 공급하는 태양열 난방 장치(460)를 구비한다.
태양열 난방 장치(460)는 집열판을 통해 태양광의 에너지로 온수를 생성하고, 이를 고온 탱크(430)에 공급한다. 이를 통해 고온 탱크(430)의 물의 온도를 높게 유지할 수 있다. 고온 탱크(430)에도 배수관이 마련될 수 있다. 그리고, 태양열 난방 장치(460)에 의해 가열된 온수가 고온 탱크(430) 외측을 따라 순환하여 고온 탱크(430)의 물의 온도를 높일 수도 있다.
이와 같이, 지하수 공급 장치(450)와 태양열 난방 장치(460)는 제어부(470)에 의해 그 동작이 제어된다. 즉, 히트 펌프(440)에 의한 냉수 및 온수의 제어가 원활하지 않을 경우에 한하여 동작하도록 하는 것이 가능하다. 물론, 히트펌프(440)와 함께 지하수 공급 장치(450)와 태양열 난방 장치(460)가 동시에 동작할 수 있다. 물론, 지하수 공급 장치(450)와 태양열 난방 장치(460)만 동작할 수도 있다.
물론, 별도의 고온 탱크(430)를 사용하지 않고, 태양열 난방 장치(460)에 고온 탱크(430)가 일체화될 수도 있다.
또한, 제어부(470)는 저온 탱크(420)와 고온 탱크(430)의 벨브를 제어하여 시설 하우스(100)에 제공할 물의 온도를 일정하게 유지한다. 즉, 저온 탱크(420) 내의 물의 온도가 10도이고, 고온 탱크(430) 내의 물의 온도가 40도인경우, 만일, 시설 하우스(100)에 공급할 물의 온도가 40도일 때는 고온 탱크(430)의 물 만을 메인 물 탱크(410)에 공급한다. 하지만, 10도일 경우에는 저온 탱크(420) 내의 물 만을 메인 물 탱크(410)에 공급하여 시설 하우스(100)에 10도의 물을 제공한다. 또한, 35도의 물을 제공할 경우, 저온 탱크(420)의 물과 고온 탱크(430)의 물을 동시에 공급하되 온도 제어를 위해 이 두 탱크에서 공급되는 물의 양을 조절할 수 있다. 이를 통해 메인 물 탱크(410)의 물의 온도를 일정하게 유지할 수 있다.
본 실시예에서는 시설 하우스(100) 내의 생육 감시부(200)에 의해 감지된 생육 정도에 따라 양액 제어부(500)가 동작한다. 양액 제어부(500)는 배양액이 저장된 저장부와, 이를 시설 하우스 내에 분무하는 분무 장치와, 분무 장치의 동작을 제어하는 제어부를 구비한다. 이를 통해 양액을 외부에서도 자동으로 제공할 수 있다.
컨트롤 장치(600)는 사용자 및 관리자의 명령에 따라 시설 하우스(100) 내의 생육 감시부(200) 및 환경 제어부(300), 냉난방 제어부(400)와 양액 제어부(500)의 동작을 제어하는 제어신호를 생성하는 동작 제어부(610)와, 생육 감시부(200)의 센싱 결과를 사용자 및 관리자에게 제공하는 센싱 제어부(620)와, 영상 촬영부(220)의 촬영된 영상을 사용자 및 관리자에게 제공하는 영상 제어부(630)와, 센싱 결과와 촬영된 영상을 바탕으로 농작물의 생육 정도를 판단하는 생육 판단부(640)와, 유/무선 통신을 통해 사용자의 스마트 단말기(800) 또는 관리 서버(700)와 통신을 하는 컨트롤 통신부(650)와, 상기 각 부의 동작을 제어하는 통합 제어부(660)를 포함한다.
관리 서버(700)는 컨트롤 장치(600)로부터 제공된 정보를 저장하는 저장부와, 생육 감시부의 동작을 결정하고, 생육 감시부의 감지 결과에 따라 환경 제어부, 냉난방 제어부, 양액 제어부의 동작을 결정하는 동작 결정부를 구비한다. 이를 통해 시설 하우스 내의 온도, 습도, 광도 및 CO2 농도가 설정 범위를 벗어 아는 경우, 컨트롤 장치를 통해 환경 제어부, 냉난방 제어부를 동작시켜 시설 하우스 내의 온도, 습도, 광도 및 CO2 농도를 일정하게 유지할 수 있다.
또한, 관리 서버(700)는 별도 사용자 스마트 단말기()에서 사용할 어플리케이션(앱)을 제작하고, 배포하는 기능을 갖는 것도 가능하다.
스마트 단말기(800)는 컨트롤 장치(600) 및 관리 서버(700)와 통신하는 통신부(810)와, 컨트롤 장치(600)로부터 제공된 신호를 처리하여 보여 주고, 컨트롤 장치(600)를 통해 생육 감시부(200), 환경 제어부(300), 냉난방 제어부(400), 양액 제어부(500)의 동작을 제어할 수 있는 어플리케이션부(820)를 포함한다.
어플리케이션부(820)는 사용자를 인증하는 인증부(821)와, 시설 하우스(100)의 각 공간에 배치된 생육 감시부(822)와, 환경 제어부(300), 냉난방 제어부(400), 양액 제어부(500)의 위치를 화면에 표시하는 시설 모니터링부(823)와, 생육 감시부(200)와 환경 제어부(300), 냉난방 제어부(400), 양액 제어부(500)의 동작을 제어하는 시설 제어부(824)와, 영상 촬영부(220)의 촬영된 영상을 확인하는 카메라 감시부(825)와, 시설 하우스(100)의 출입 기록을 확인하는 출입 감시부(826)를 포함한다.
앞서의 설명을 다시 정리하면, 생육 감시부(200)의 감시 결과는 컨트롤 장치(600)에 제공되고, 컨트롤 장치(600)는 제공받은 결과를 관리 서버(700) 또는 스마트 단말기(800)에 제공한다. 이를 통해 원격에서도 시설 하우스(100) 내부 환경, 농작물의 생육 상태 그리고, 양액 제공 시기를 판단할 수 있다. 물론, 사용자가 사전에 컨트롤 장치(600)에 생육 감지 결과에 대한 제어 값을 입력하고, 이 입력된 값에 따라 컨트롤 장치(600)가 환경 제어부(300), 냉난방 제어부(400) 및 양액 제어부(500)를 자동으로 제어할 수 있다.
하기에서는 상술한 시설 하우스의 냉난방 시스템을 이용한 제어 방법을 설명한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 시설 하우스의 냉난방 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7에 도시된 바와 같이 저온 탱크 내의 물의 온도를 측정하여 목표 온도가 아닐 경우 히트 펌프 및 지하수를 이용하여 목표 온도로 설정한다. 또한, 고온 탱크 내의 물의 온도를 측정하여 목표 온도가 아닐 경우 히트 펌프 및 태양열 난방 장치를 통해 목표 온도로 설정한다(S110). 물론, 보조 에어컨을 통해 저온 탱크 내의 물의 온도를 목표 온도에 맞게 설정할 수 있고, 보조 보일러를 통해 고온 탱크 내의 물의 온도를 목표 온도에 맞게 설정할 수도 있다.
시설 하우스 내의 생육 감시를 통해 내부 환경과 생육 상태를 확인한다(S120).
시설 하우스의 냉난방이 필요하다고 판단한 경우, 사용자 또는 관리자는 스마트 단말기 및 관리 서버를 통해 컨트롤 장치를 제어하여 냉난방 제어부를 동작시킨다.
이를 위해 먼저, 사용자 또는 관리자로부터 시설 하우스의 온도를 설정한다(S130).
이어서, 설정 온도에 맞게 저온 탱크 내의 물과 고온 탱크 내의 물을 메인 물 탱크 내에서 혼합한다(S140). 그리고, 설정 온도에 맞게 저장된 메인 물 탱크의 물을 시설 하우스에 제공한다(S150).
이를 통해 시설 하우스 내의 냉난방을 수행할 수 있게 된다.
상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명은 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 시설 하우스 200 : 생육 감시부
300 : 환경 제어부 400 : 냉난방 제어부
410 : 메인 물 탱크 420 : 저온 탱크
430 : 고온 탱크 440 : 히트 펌프
450 : 지하수 공급 장치 460 : 태양열 난방 장치
470 : 제어부 480 : 보조 에어컨부
490 : 보조 보일러 500 : 양액 제어부
600 : 컨트롤 장치 700 : 관리 서버
800 : 스마트 단말기

Claims (10)

  1. 시설 하우스 내의 환경과 농작물의 생육 상태를 감지하는 생육 감시부의 감지 결과에 따라 시설 하우스 내의 냉난방을 제어하는 냉난방 제어부를 구비하고, 관리자 서버 및 스마트 단말기를 통해 접속된 관리자 및 사용자의 제어 신호에 따라 냉난방 제어부의 동작을 제어하는 컨트롤 장치를 구비한 시설 하우스의 냉난방 시스템에 있어서,
    상기 시설 하우스의 온수 파이프에 목표 온도의 물을 제공하는 메인 물 탱크;
    상기 메인 물 탱크에 냉수를 제공하는 저온 탱크;
    상기 메인 물 탱크에 온수를 제공하는 고온 탱크;
    상기 메인 물 탱크와, 저온 탱크 및 고온 탱크에는 각각에 물의 온도를 각기 일정하게 유지되도록 하기 위해 메인 물 탱크와, 저온 탱크 및 고온 탱크 각각의 외측을 감싸는 단열 부재;
    상기 저온 탱크와 고온 탱크 사이에 위치하여 저온 탱크로부터 열을 흡수하여 고온 탱크에 열을 방출하는 히트 펌프;
    상기 저온 탱크에 저온의 지하수를 공급하는 지하수 공급 장치;
    상기 고온 탱크에 온수를 제공하는 태양열 난방 장치; 및
    차가운 바람의 차가운 에너지가 외부로 노출되지 않고 상기 저온 탱크의 물을 냉각시키기 위해 상기 저온 탱크와 이의 외측을 감싸는 단열 부재 사이의 이동 통로에 차가운 바람을 이동시키는 보조 에어컨부;
    상기 고온 탱크의 물에 뜨거운 열을 효과적으로 전달하기 위해 상기 고온 탱크와 이의 외측을 감싸는 단열 부재 사이의 이동 통로에 온수를 흐르게 하는 보조 보일러;
    상기 메인 물 탱크와, 저온 탱크 및 고온 탱크에는 각 탱크 내의 물 온도를 측정하기 위한 온도 센서; 및
    상기 메인 물 탱크의 온도를 목표 온도로 설정하기 위해 저온 탱크와 메인 물 탱크 사이와 고온 물탱크와 메인 물 탱크 사이의 벨브 동작을 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 히트 펌프의 응축기와 증발기는 각기 저온 탱크와 고온 탱크 내측에 위치하는 것을 특징으로 하는 시설 하우스의 냉난방 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 생육 감시부의 감시 결과에 따라 시설 하우스 내의 환경을 제어하는 환경 제어부와, 양액을 공급하는 양액 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시설 하우스의 냉난방 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 환경 제어부는 시설 하우스 내부의 공기를 순환시키거나, 내부 공기를 외부로 배출하거나, 외부 공기를 내부로 유입시키는 환기부와, 시설 하우스 내의 작물에 빛을 제공하는 광원부와, 시설 하우스 내에 CO2 가스를 제공하기 위한 이산화탄소 발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 시설 하우스의 냉난방 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 컨트롤 장치는 사용자 및 관리자의 명령에 따라 시설 하우스 내의 생육 감시부 및 환경 제어부, 냉난방 제어부와 양액 제어부의 동작을 제어하는 제어신호를 생성하는 동작 제어부와, 생육 감시부의 센싱 결과를 사용자 및 관리자에게 제공하는 센싱 제어부와, 생육 감시부의 영상 촬영부에 의해 촬영된 영상을 사용자 및 관리자에게 제공하는 영상 제어부와, 센싱 결과와 촬영된 영상을 바탕으로 농작물의 생육 정도를 판단하는 생육 판단부와, 유/무선 통신을 통해 사용자의 스마트 단말기 또는 관리 서버와 통신을 하는 컨트롤 통신부와, 상기 각 부의 동작을 제어하는 통합 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 시설 하우스의 냉난방 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 스마트 단말기는 컨트롤 장치 및 관리 서버와 통신하는 통신부와,
    사용자를 인증하는 인증부와, 시설 하우스의 각 공간에 배치된 생육 감시부와, 환경 제어부, 냉난방 제어부, 양액 제어부의 위치를 화면에 표시하는 시설 모니터링부와, 생육 감시부와 환경 제어부, 냉난방 제어부, 양액 제어부의 동작을 제어하는 시설 제어부와, 영상 촬영부의 촬영된 영상을 확인하는 카메라 감시부와, 시설 하우스의 출입 기록을 확인하는 출입 감시부를 구비하는 어플리케이션부를 포함하는 것을 특징으로 하는 시설 하우스의 냉난방 시스템.
  10. 시설 하우스 내의 환경과 농작물의 생육 상태를 감지하는 생육 감시부의 감지 결과에 따라 시설 하우스 내의 냉난방을 제어하는 냉난방 제어부를 구비하고, 관리자 서버 및 스마트 단말기를 통해 접속된 관리자 및 사용자의 제어 신호에 따라 냉난방 제어부의 동작을 제어하는 컨트롤 장치를 구비한 시설 하우스의 냉난방 시스템에 있어서,
    상기 시설 하우스의 온수 파이프에 목표 온도의 물을 제공하는 메인 물 탱크;
    상기 메인 물 탱크에 냉수를 제공하는 저온 탱크;
    상기 메인 물 탱크에 온수를 제공하는 고온 탱크;
    상기 메인 물 탱크와, 저온 탱크 및 고온 탱크에는 각각에 물의 온도를 각기 일정하게 유지되도록 하기 위해 메인 물 탱크와, 저온 탱크 및 고온 탱크 각각의 외측을 감싸는 단열 부재;
    상기 저온 탱크와 고온 탱크 사이에 위치하여 저온 탱크로부터 열을 흡수하여 고온 탱크에 열을 방출하는 히트 펌프;
    상기 저온 탱크에 저온의 지하수를 공급하는 지하수 공급 장치;
    상기 고온 탱크에 온수를 제공하는 태양열 난방 장치; 및
    차가운 바람의 차가운 에너지가 외부로 노출되지 않고 상기 저온 탱크의 물을 냉각시키기 위해 상기 저온 탱크와 이의 외측을 감싸는 단열 부재 사이의 이동 통로에 차가운 바람을 이동시키는 보조 에어컨부;
    상기 고온 탱크의 물에 뜨거운 열을 효과적으로 전달하기 위해 상기 고온 탱크와 이의 외측을 감싸는 단열 부재 사이의 이동 통로에 온수를 흐르게 하는 보조 보일러;
    상기 메인 물 탱크와, 저온 탱크 및 고온 탱크에는 각 탱크 내의 물 온도를 측정하기 위한 온도 센서;
    상기 메인 물 탱크의 온도를 목표 온도로 설정하기 위해 저온 탱크와 메인 물 탱크 사이와 고온 물탱크와 메인 물 탱크 사이의 벨브 동작을 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 히트 펌프의 응축기와 증발기는 각기 저온 탱크와 고온 탱크 내측에 위치하는 것을 특징으로 하는 시설 하우스의 냉난방 시스템을 이용한 시설 하우스의 냉난방 제어 방법에 있어서,
    저온 탱크의 물과 고온 탱크의 물의 온도를 히트 펌프와 지하수 공급 장치와 태양열 난방 장치를 통해 목표 온도로 설정하는 단계;
    시설 하우스 내 작물의 생육 상태를 확인하는 단계;
    생육 상태에 따라 시설 하우스 내의 온도를 설정하는 단계;
    설정된 온도에 대응하는 온도가 되도록 저온 탱크의 물과 고온 탱크의 물을 혼합하는 단계; 및
    혼합된 물을 시설 하우스에 공급하는 단계를 포함하되,
    상기 저온 탱크와 이의 단열 부재 사이 이동 통로에 보조 에어컨부의 차가운 바람을 공급하여 저온 탱크 내의 물을 냉각시키고, 상기 고온 탱크와 이의 단열 부재 사이 이동 통로에 보조 보일러의 온수를 흐르게 하여 고온 탱크의 물에 뜨거운 열을 전달하는 것을 특징으로 하는 시설 하우스의 냉난방 제어 방법.
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