KR102026596B1 - Energy supply system for horticulture utilizing technology - Google Patents

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Abstract

본 발명은 산간 도서지역과 같은 미개발 지역의 시설원예 하우스들에 필요한 에너지를 효율적으로 공급할 수 있도록 하기 위한 것으로서, 가스연료탱크; 상기 가스연료탱크에서 가스 연료를 공급받아 구동되는 가스엔진 및 상기 가스엔진에 연결되어 전기를 발생시키는 발전기를 포함하고, 상기 발전기에서 생산되는 전기를 복수의 시설원예 하우스로 분배하여 공급하며, 상기 가스엔진에서 연소 후 배출되는 배기가스 중의 유해가스 농도가 농작물의 생육에 필요한 기준치 이하로 유지되도록 제어된 상태의 이산화탄소가 포함된 배기가스를 복수의 시설원예 하우스로 분배하여 공급하는 공용 가스엔진 발전기; 및 상기 복수의 시설원예 하우스에 각각 설치되어 시설원예 하우스에 난방을 공급하는 보일러; 를 포함하여 이루어져, 시설원예 하우스들에 전기, 난방, 냉방 및 이산화탄소와 같은 에너지를 효율적으로 공급할 수 있는 시설원예용 에너지 공급 시스템에 관한 것이다.The present invention is to enable the efficient supply of the energy required for the horticulture house of the undeveloped area, such as mountain islands, gas fuel tank; A gas engine driven by receiving gas fuel from the gas fuel tank and a generator connected to the gas engine to generate electricity, and distributing and supplying electricity generated from the generator to a plurality of facility gardening houses, and supplying the gas A common gas engine generator for distributing and supplying exhaust gas containing carbon dioxide to a plurality of facility horticulture houses to be controlled so that the concentration of harmful gases in the exhaust gas discharged from the engine is maintained below a reference value necessary for growing crops; And a boiler installed at each of the plurality of facility horticulture houses to supply heating to the facility horticulture house. It includes, and relates to a facility horticulture energy supply system that can efficiently supply energy, such as electricity, heating, cooling and carbon dioxide to the facility horticulture houses.

Description

시설원예용 에너지 공급 시스템 {Energy supply system for horticulture utilizing technology}Energy supply system for facility horticulture {tech energy supply system for horticulture utilizing technology}

본 발명은 마을 단위의 지역이나 그린벨트 또는 산간 도서지역 등의 미개발 지역의 소규모 시설원예 하우스들에 에너지를 공급하는 에너지 공급 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an energy supply system for supplying energy to small-scale horticulture houses in undeveloped areas such as village-level areas or green belts or mountain islands.

종래에는 그린벨트 또는 산간 도서지역과 같은 미개발 지역의 시설원예 하우스들에 에너지(전기, 난방, 냉방 및 이산화탄소)를 공급함에 있어서, 전기는 한전의 전력망을 이용하거나 자체 발전기에서, 난방은 보일러에서, 냉방은 에어컨으로, 이산화탄소의 공급은 액상탄산시설 등을 이용하여 각각의 시설원예 하우스에 개별적으로 에너지를 공급하였기 때문에 매우 비효율적인 활용을 하고 있었다.Conventionally, in the supply of energy (electricity, heating, cooling and carbon dioxide) to facility horticulture houses in undeveloped areas such as green belts or mountain islands, electricity is used on KEPCO's grid or on its own generators, heating is in boilers, cooling Silver air conditioner, carbon dioxide supply was very inefficient because of the individual energy supply to each horticultural house using a liquid carbonated facility.

즉, 시설원예 하우스마다 발전기, 보일러, 에어컨 및 액상탄산시설이 각각 설치되어 에너지를 공급하도록 시스템이 구성되어 있어, 에너지들이 효율이 저하되며 시설원예 하우스가 많아질수록 에너지 공급 장치의 수가 증가하여 유지보수에 많은 비용 및 시간이 소요되는 문제점이 있다.In other words, the generators, boilers, air conditioners, and liquid carbonated facilities are installed in each horticultural house, and the system is configured to supply energy, so that the energy is reduced in efficiency, and as the number of horticultural houses increases, the number of energy supply devices increases and is maintained. There is a problem that costs a lot of money and time to repair.

KR 10-1398395 B1 (2014.05.16)KR 10-1398395 B1 (2014.05.16)

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 공용 가스 발전기를 이용해 복수의 시설원예 하우스에 전기 및 이산화탄소를 분배하여 공급하도록 하고 시설원예 하우스마다 각각 가스엔진 히트펌프(GHP)와 보일러를 설치하여 에너지 공급 시스템을 구성함으로써, 산간 도서지역과 같은 미개발 지역의 시설원예 하우스들에 필요한 에너지인 전기, 난방, 냉방 및 이산화탄소를 효율적으로 공급할 수 있는 시설원예용 에너지 공급 시스템을 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the problems described above, the object of the present invention is to distribute and supply electricity and carbon dioxide to a plurality of facility horticulture house using a common gas generator and each gas engine heat pump for each facility horticulture house A horticultural energy supply system that can efficiently supply electricity, heating, cooling, and carbon dioxide, which is the energy required for facility horticulture houses in undeveloped areas such as mountainous islands, by installing a GHP and a boiler. To provide.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 시설원예용 에너지 공급 시스템은, 가스연료탱크; 상기 가스연료탱크에서 가스 연료를 공급받아 구동되는 가스엔진 및 상기 가스엔진에 연결되어 전기를 발생시키는 발전기를 포함하고, 상기 발전기에서 생산되는 전기를 복수의 시설원예 하우스로 분배하여 공급하며, 상기 가스엔진에서 연소 후 배출되는 배기가스 중의 유해가스 농도가 농작물의 생육에 필요한 기준치 이하로 유지되도록 제어된 상태의 이산화탄소가 포함된 배기가스를 복수의 시설원예 하우스로 분배하여 공급하는 공용 가스엔진 발전기; 및 상기 복수의 시설원예 하우스에 각각 설치되어 시설원예 하우스에 난방을 공급하는 보일러; 를 포함하여 이루어질 수 있다.Plant horticultural energy supply system of the present invention for achieving the above object, the gas fuel tank; A gas engine driven by receiving gas fuel from the gas fuel tank and a generator connected to the gas engine to generate electricity, and distributing and supplying electricity generated from the generator to a plurality of facility gardening houses, and supplying the gas A common gas engine generator for distributing and supplying exhaust gas containing carbon dioxide to a plurality of facility horticulture houses to be controlled so that the concentration of harmful gases in the exhaust gas discharged from the engine is maintained below a reference value necessary for growing crops; And a boiler installed at each of the plurality of facility horticulture houses to supply heating to the facility horticulture house. It may be made, including.

또한, 상기 복수의 시설원예 하우스에 각각 설치되어 시설원예 하우스에 난방 또는 냉방을 선택적으로 공급하는 가스엔진 히트펌프(GHP)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.In addition, the gas engine heat pump (GHP) is installed in each of the plurality of facility horticulture house to selectively supply heating or cooling to the facility horticulture house may be further included.

또한, 상기 보일러가 시설원예 하우스에 난방 공급을 주로 하고, 상기 가스엔진 히트펌프가 시설원예 하우스에 난방 공급을 보조할 수 있다.In addition, the boiler mainly supplies the heating to the gardening house horticulture, the gas engine heat pump may assist the heating supply to the gardening house.

또한, 상기 보일러 및 가스엔진 히트펌프는 상기 가스연료탱크에서 가스 연료를 공급받고 상기 공용 가스엔진 발전기에서 전기를 공급받아 작동될 수 있다.In addition, the boiler and the gas engine heat pump may be operated by receiving gas fuel from the gas fuel tank and electricity from the common gas engine generator.

또한, 상기 복수의 시설원예 하우스로 이산화탄소가 각각 공급되는 분기 배관에 설치된 제어밸브에 연결되어 시설원예 하우스로 공급되는 이산화탄소의 양을 제어하며, 상기 보일러 또는 가스엔진 히트펌프에 연결되어 시설원예 하우스로 공급되는 난방 및 냉방을 제어하는 에너지 제어부를 더 포함하여 이루어질 수 있다.In addition, the plurality of facility horticulture house is connected to the control valve installed in the branch pipe to supply the carbon dioxide, respectively, to control the amount of carbon dioxide supplied to the facility horticulture house, connected to the boiler or gas engine heat pump to the horticulture house It may further comprise an energy control unit for controlling the heating and cooling supplied.

또한, 상기 공용 가스엔진 발전기는 한 쌍이 병렬로 구성되어, 한 쌍의 공용 가스엔진 발전기 중 어느 하나가 선택적으로 작동될 수 있다.In addition, the pair of common gas engine generators are configured in parallel, any one of the pair of common gas engine generator can be selectively operated.

또한, 상기 공용 가스엔진 발전기에 연결되어 상기 가스엔진에서 발생되는 폐열을 이용해 물을 가열하여 온수가 저장되며, 저장된 온수를 복수의 시설원예 하우스로 분배하여 공급하는 축열조를 더 포함하여 이루어질 수 있다.In addition, the hot water is stored by using the waste heat generated by the gas engine is connected to the common gas engine generator is stored in the hot water, and may further comprise a heat storage tank for distributing the stored hot water to a plurality of facility horticulture house.

또한, 상기 보일러가 시설원예 하우스에 난방 공급을 주로 하고, 상기 축열조가 시설원예 하우스에 난방 공급을 보조할 수 있다.In addition, the boiler mainly supplies the heating to the gardening house horticultural, the heat storage tank may assist the heating supply to the gardening house.

또한, 상기 공용 가스엔진 발전기는, 상기 가스엔진의 배기관에 설치되어 배기가스에 포함된 유해가스들을 제거하는 제1삼원촉매; 상기 배기가스의 유동방향으로 상기 제1삼원촉매의 전방에 설치된 전방 산소센서와 제1삼원촉매의 후방에 설치된 후방 산소센서; 및 상기 가스엔진, 전방 산소센서 및 후방 산소센서에 연결되어 상기 가스엔진이 특정한 부하 이상의 위험운전영역에서 특정한 시간 이상 한 지점에서 연속으로 운전되는 경우, 가스엔진의 회전수(RPM)는 고정된 상태에서 미리 설정된 시간 동안 가스엔진의 현재 운전영역보다 낮은 부하의 운전영역으로 변경하여 가스엔진을 운전한 후 다시 원래의 운전영역으로 복귀하여 가스엔진을 운전하도록 제어하는 제어부; 를 더 포함하여 이루어질 수 있다.In addition, the common gas engine generator, the first ternary catalyst is installed in the exhaust pipe of the gas engine to remove harmful gases contained in the exhaust gas; A front oxygen sensor installed at the front of the first three-way catalyst and a rear oxygen sensor installed at the rear of the first three-way catalyst in a flow direction of the exhaust gas; And connected to the gas engine, the front oxygen sensor, and the rear oxygen sensor, when the gas engine is continuously operated at one point for a specific time or more in a dangerous operation area over a specific load, the RPM of the gas engine is fixed. A control unit for changing the operation region of the load lower than the current operation region of the gas engine to operate the gas engine and then returning to the original operation region to control the gas engine; It may be made to include more.

또한, 상기 위험운전영역은 가스엔진 부하 60kPa 이상의 운전영역일 수 있다.In addition, the dangerous driving region may be an operating region of a gas engine load of 60 kPa or more.

또한, 상기 특정한 시간은 가스엔진이 특정한 부하 이상의 위험운전영역의 한 지점에서 운전되기 시작한 시점으로부터 제1삼원촉매를 통과하여 배출되는 배기가스 중의 유해가스 농도가 발산하면서 증가하기 시작하는 현상이 나타나는 시점까지의 시간일 수 있다.In addition, the specific time is when the gas engine starts to operate at a point in the hazardous operation region over a specific load and starts to increase as the harmful gas concentration in the exhaust gas discharged through the first ternary catalyst diverges. It may be time to.

또한, 상기 특정한 시간은 배기가스 중의 특정한 한 가지의 유해가스 농도가 미리 설정된 기준치를 초과하기 전까지의 시간일 수 있다.In addition, the specific time may be a time until the concentration of one particular harmful gas in the exhaust gas exceeds a preset reference value.

또한, 상기 공용 가스엔진 발전기는, 상기 배기가스의 유동 방향으로 후방 산소센서의 후방 측 배기관에 설치된 제2삼원촉매를 더 포함하여 이루어질 수 있다.The common gas engine generator may further include a second three-way catalyst installed in the rear side exhaust pipe of the rear oxygen sensor in the flow direction of the exhaust gas.

본 발명의 시설원예용 에너지 공급 시스템은, 산간 도서지역과 같은 미개발 지역의 시설원예 하우스들에 에너지인 전기, 난방, 냉방 및 이산화탄소를 효율적으로 공급할 수 있는 장점이 있다.Facility horticultural energy supply system of the present invention, there is an advantage that can efficiently supply electricity, heating, cooling and carbon dioxide as energy to the horticultural house of the undeveloped area, such as the mountain islands.

또한, 에너지를 공급하기 위한 장치들의 수가 적어 유지보수 및 관리가 용이한 장점이 있다.In addition, there is a small number of devices for supplying energy has the advantage of easy maintenance and management.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 시설원예용 에너지 공급 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 시설원예용 에너지 공급 시스템에서 하나의 시설원예 하우스에 설치된 장치들을 나타낸 세부 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 시설원예용 에너지 공급 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제3시예에 따른 시설원예용 에너지 공급 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 시설원예용 에너지 공급 시스템에서 공용 가스엔진 발전기를 나타낸 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 시설원예용 에너지 공급 시스템에서 공용 가스엔진 발전기의 제어부에서의 운전영역 매핑 영역 상황 및 가스엔진 제어 방법을 나타낸 개념도이다.
도 7 및 도 8은 종래의 가스엔진 제어 방법에 따라 위험운전영역의 한 지점에서 연속적으로 가스엔진을 운전하였을 때 촉매의 산소저장능력 저하에 따른 배출가스의 발산 현상을 나타낸 그래프이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 시설원예용 에너지 공급 시스템에서 공용 가스엔진 발전기의 제어부에서 가스엔진을 제어하였을 때, 촉매의 산소저장능력이 회복되어 정상으로 배출가스가 제어되는 상태를 나타낸 그래프이다.1 is a block diagram showing a system for supplying energy for plant horticulture according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a detailed block diagram illustrating devices installed in one facility gardening house in the facility gardening energy supply system according to the first embodiment of the present invention.
3 is a block diagram showing a system for supplying energy for plant horticulture according to the second embodiment of the present invention.
Figure 4 is a block diagram showing a system for supplying energy for plant horticulture according to the third embodiment of the present invention.
Figure 5 is a block diagram showing a common gas engine generator in a facility horticulture energy supply system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating an operation area mapping area situation and a gas engine control method in a control unit of a common gas engine generator in a facility horticulture energy supply system according to an embodiment of the present invention.
7 and 8 are graphs showing the emission phenomenon of the exhaust gas according to the reduction of the oxygen storage capacity of the catalyst when the gas engine is continuously operated at one point of the dangerous operation region according to the conventional gas engine control method.
9 and 10 illustrate that when the gas engine is controlled by the control unit of the common gas engine generator in the facility horticulture energy supply system according to the embodiment of the present invention, the oxygen storage capacity of the catalyst is restored and the exhaust gas is normally controlled. It is a graph showing the state.

이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 시설원예용 에너지 공급 시스템을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the horticultural energy supply system of the present invention as described above will be described in detail.

<실시예 1><Example 1>

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 시설원예용 에너지 공급 시스템을 나타낸 구성도이다.1 is a block diagram showing a system for supplying energy for plant horticulture according to the first embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면 본 발명의 시설원예용 에너지 공급 시스템은, 가스연료탱크(1100); 상기 가스연료탱크(1100)에서 가스 연료를 공급받아 구동되는 가스엔진(100) 및 상기 가스엔진(100)에 연결되어 전기를 발생시키는 발전기(600)를 포함하고, 상기 발전기(600)에서 생산되는 전기를 복수의 시설원예 하우스(700)로 분배하여 공급하며, 상기 가스엔진(100)에서 연소 후 배출되는 배기가스 중의 유해가스 농도가 농작물의 생육에 필요한 기준치 이하로 유지되도록 제어된 상태의 이산화탄소가 포함된 배기가스를 복수의 시설원예 하우스(700)로 분배하여 공급하는 공용 가스엔진 발전기(1200); 및 상기 복수의 시설원예 하우스(700)에 각각 설치되어 시설원예 하우스(700)에 난방을 공급하는 보일러(1300); 를 포함하여 이루어질 수 있다.Referring to Figure 1, the facility horticulture energy supply system of the present invention, the gas fuel tank 1100; A gas engine 100 driven by receiving gas fuel from the gas fuel tank 1100 and a generator 600 connected to the gas engine 100 to generate electricity, which is produced by the generator 600. Distributes electricity to a plurality of facility horticulture house 700, and supplies carbon dioxide in a controlled state so that the concentration of harmful gases in the exhaust gas discharged after combustion in the gas engine 100 is kept below a reference value necessary for growing crops. A common gas engine generator 1200 for distributing and supplying the exhaust gas to the plurality of facility horticulture houses 700; And a boiler 1300 installed at each of the plurality of facility gardening houses 700 to supply heating to the facility gardening house 700. It may be made, including.

가스연료탱크(1100)는 가스 연료가 저장되는 용기이고, 가스 연료로는 일례로 액화석유가스(LPG)가 될 수 있으며, 이외에도 천연가스, 도시가스, 바이오가스 및 신재생연료 등이 될 수 있다.The gas fuel tank 1100 is a container in which gas fuel is stored, and the gas fuel may be, for example, liquefied petroleum gas (LPG). In addition, the gas fuel tank 1100 may be natural gas, city gas, bio gas, and renewable fuel. .

공용 가스엔진 발전기(1200)는 가스엔진(100) 및 발전기(600)를 포함하여 구성될 수 있다. 가스엔진(100)은 가스연료탱크(1100)에 연결되어 가스 연료를 공급받아 구동되며, 발전기(600)는 가스엔진(100)에 연결되어 회전됨으로써 전기를 발생시킬 수 있다. 이때, 발전기(600)는 복수의 시설원예 하우스(700)에 전력 라인으로 연결되되, 발전기(600)에 연결된 하나의 메인 전력 라인에서 분기된 분기 전력 라인으로 각각의 시설원예 하우스(700)에 연결되어, 복수의 시설원예 하우스(700)에 전기를 분배하여 공급할 수 있다. 또한, 가스엔진(100)에서 연소 후 배출되는 배기가스 중에는 농작물의 생육을 저해하는 질소산화물(NOx), 일산화탄소(CO), 미연탄화수소(UHC) 등의 유해가스가 포함되어 있으므로, 상기한 유해가스들의 농도가 각각 농작물의 생육에 필요한 기준치 이하로 유지되도록 제어된 상태의 배기가스를 복수의 시설원예 하우스(700)로 분배하여 공급할 수 있다. 이때, 가스엔진(100)에서 가스 연료가 공기와 함께 연소된 후 배기관을 통해 배기가스가 배출되는데, 배기관에는 메인 배기가스 공급 배관이 연결되고 메인 배기가스 공급 배관에서 분기된 분기 배관으로 각각의 시설원예 하우스(700)에 연결되어, 복수의 시설원예 하우스(700)에 이산화탄소가 포함된 배기가스를 분배하여 직접 공급하여 시설원예 하우스(700)들의 이산화탄소 시비에 이용할 수 있다.The common gas engine generator 1200 may include a gas engine 100 and a generator 600. The gas engine 100 is connected to the gas fuel tank 1100 and is driven by receiving gas fuel, and the generator 600 is connected to the gas engine 100 and rotated to generate electricity. At this time, the generator 600 is connected to a plurality of facility horticulture house 700 as a power line, connected to each facility horticulture house 700 as a branch power line branched from one main power line connected to the generator 600. Thus, electricity may be distributed and supplied to the plurality of facility gardening houses 700. In addition, the exhaust gas discharged after combustion in the gas engine 100 contains harmful gases such as nitrogen oxides (NOx), carbon monoxide (CO), and unburned hydrocarbon (UHC), which inhibit the growth of crops. It is possible to distribute and supply the exhaust gas in a controlled state to a plurality of facility horticulture house 700 so that the concentration of each is maintained below the reference value required for the growth of the crops. At this time, after the gas fuel is burned with the air in the gas engine 100, the exhaust gas is discharged through the exhaust pipe. The exhaust pipe is connected to the main exhaust gas supply pipe and branched off from the main exhaust gas supply pipe. Connected to the horticulture house 700, the exhaust gas containing carbon dioxide is directly distributed to the plurality of horticultural horticultural house 700 to be used for the carbon dioxide fertilization of the horticultural house 700.

보일러(1300)는 일례로 연료를 연소시켜 열을 발생시키는 연소식 보일러가 사용될 수 있다. 그리고 보일러(1300)는 복수의 시설원예 하우스(700)에 각각 설치되어, 시설원예 하우스(700)마다 개별적으로 난방을 공급하도록 구성될 수 있다. 또한, 가스연료탱크(1100)에 연결된 메인 가스연료 배관에서 분기된 각각의 분기 가스연료 배관이 보일러(1300)에 연결되어, 보일러(1300)의 연료로 가스 연료가 사용될 수 있다. As the boiler 1300, a combustion boiler that generates heat by burning fuel, for example, may be used. In addition, the boiler 1300 may be installed in each of the plurality of facility gardening houses 700, and may be configured to individually supply heating to each facility gardening house 700. In addition, each branch gas fuel pipe branched from the main gas fuel pipe connected to the gas fuel tank 1100 is connected to the boiler 1300, so that the gas fuel may be used as the fuel of the boiler 1300.

그리하여 본 발명의 시설원예용 에너지 공급 시스템은, 산간 도서지역과 같은 미개발 지역에 복수의 시설원예 하우스(700)마다 각각 가스연료탱크 및 가스엔진 발전기를 설치하지 않고, 하나의 가스연료탱크(1100) 및 공용 가스엔진 발전기(1200)를 설치하여 공용 가스엔진 발전기(1200)에서 생산되는 전기 및 이산화탄소를 분배하여 각각의 시설원예 하우스(700)들에 공급할 수 있도록 구성됨으로써, 시설원예 하우스에 필요한 에너지인 전기 및 이산화탄소를 효율적으로 공급할 수 있다. 이때, 복수의 시설원예 하우스(700) 각각에서 필요로 하는 전력 부하에 따라 전기를 나누어 공급할 수 있으므로, 공용 가스엔진 발전기(1200)에서는 일정한 회전수로 가스엔진(100)이 작동될 수 있어 이산화탄소 시비에 사용되는 배기가스 중의 유해가스가 증가하지 않아 안정적이고 연속적인 이산화탄소의 시비가 이루어질 수 있다. 또한, 복수의 시설원예 하우스(700) 각각에서 필요로 하는 이산화탄소 부하에 따라 배기가스를 나누어 공급할 수 있으므로, 공용 가스엔진 발전기(1200)의 가스엔진(100)은 정지 및 가동을 반복하지 않고 계속적으로 작동되고 있는 상태로 유지되어, 배기가스 중의 유해가스들의 농도가 농작물의 생육에 필요한 기준치 이하로 유지된 상태에서 시설원예 하우스들에 안정적인 이산화탄소의 시비가 이루어질 수 있다. 즉, 가스엔진(100)의 작동 및 정지가 반복되거나 가스엔진의 초기 가동 후 약 10분 정도 이내에는 배기가스 중의 유해가스 농도가 기준치를 초과하는 경우가 발생하기 때문에 이때의 배기가스를 직접 시설원예 하우스의 이산화탄소 시비에 활용할 수 없다. 그러므로 시설원예 하우스 각각에 가스엔진 발전기를 설치하여 작동 및 정지를 반복하면서 사용하는 것에 비해, 하나의 공용 가스엔진 발전기(1200)를 이용해 전기 및 배기가스를 분배하여 공급할 수 있도록 하면, 배기가스에 포함된 유해가스의 농도가 증가하지 않으면서 필요한 시기에 즉각적으로 이산화탄소의 시비가 이루어질 수 있다. Thus, the facility horticulture energy supply system of the present invention is one gas fuel tank 1100 without installing a gas fuel tank and a gas engine generator for each of the plurality of facility horticulture houses 700 in an undeveloped area such as a mountain island. And installing a common gas engine generator 1200 to distribute electricity and carbon dioxide produced by the common gas engine generator 1200 to supply to each of the horticultural house 700, It can supply electricity and carbon dioxide efficiently. At this time, since the electricity can be divided and supplied according to the power load required in each of the plurality of facility horticulture house 700, in the common gas engine generator 1200, the gas engine 100 can be operated at a constant rotational speed of carbon dioxide fertilization Hazardous gases in the exhaust gases used in the present invention do not increase and stable and continuous application of carbon dioxide can be achieved. In addition, since the exhaust gas can be divided and supplied according to the carbon dioxide load required in each of the plurality of horticultural horticulture houses 700, the gas engine 100 of the common gas engine generator 1200 continues without stopping and restarting. Stable fertilization of carbon dioxide in facility horticulture houses can be achieved while being kept in operation, with the concentration of harmful gases in the exhaust gas being kept below the threshold for crop growth. That is, since the operation and stop of the gas engine 100 is repeated or the harmful gas concentration in the exhaust gas exceeds the reference value within about 10 minutes after the initial operation of the gas engine, the exhaust gas at this time is directly installed. It cannot be used to fertilize house carbon dioxide. Therefore, compared to installing and operating gas engine generators in each of the horticultural house, it is included in the exhaust gas when it is possible to distribute and supply electricity and exhaust gas using one common gas engine generator 1200. Carbon dioxide can be fertilized immediately at the required time without increasing the concentration of the harmful gases.

또한, 전기를 생산하기 위한 발전기와 이산화탄소 시비를 위한 가스엔진을 포함한 배기가스 중의 유해가스 제어 장치들의 수가 현저히 줄어들기 때문에, 시설원예 하우스에 전기와 이산화탄소를 공급하기 위한 장치들의 유지보수 및 관리가 매우 용이해 질 수 있다.In addition, since the number of hazardous gas control devices in the exhaust gas, including generators for producing electricity and gas engines for carbon dioxide fertilization, is significantly reduced, the maintenance and management of the devices for supplying electricity and carbon dioxide to the horticultural house is very difficult. It can be easy.

또한, 상기 복수의 시설원예 하우스(700)에 각각 설치되어 시설원예 하우스(700)에 난방 또는 냉방을 선택적으로 공급하는 가스엔진 히트펌프(GHP, 1400)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.In addition, the gas garden heat pump (GHP) 1400 may be further provided to be installed in each of the plurality of facility gardening house 700 to selectively supply heating or cooling to the facility gardening house 700.

즉, 시설원예 하우스(700)들 각각에는 가스엔진 히트펌프(1400)가 설치 및 연결되어, 보일러(1300)에 시설원예 하우스(700)로 공급되는 난방이 부족할 때 가스엔진 히트펌프(1400)에서 난방을 공급하도록 할 수 있다. 그리고 시설원예 하우스(700)에서 냉방이 필요한 경우 가스엔진 히트펌프(1400)를 냉방으로 전환하여 냉방을 공급할 수 있다.That is, the gas garden heat pump 1400 is installed and connected to each of the horticulture house 700, so that when the boiler 1300 lacks the heating supplied to the horticultural house 700, the gas engine heat pump 1400. Can be supplied with heating. In addition, when cooling is required in the facility horticulture house 700, the gas engine heat pump 1400 may be converted into cooling to supply cooling.

이때, 시설원예 하우스(700)에 난방을 공급함에 있어서, 상기 보일러(1300)가 시설원예 하우스(700)에 난방 공급을 주로 하고, 상기 가스엔진 히트펌프(1400)가 시설원예 하우스(700)에 난방 공급을 보조할 수 있다.In this case, in supplying heating to the facility horticulture house 700, the boiler 1300 mainly supplies the heating to the facility horticulture house 700, the gas engine heat pump 1400 to the facility horticulture house 700 The heating supply can be assisted.

즉, 가스엔진 히트펌프(1400)는 난방과 냉방을 전환하여 둘 중 하나를 선택적으로 공급할 수 있으나, 가스엔진 히트펌프(1400)에서 난방과 냉방을 자주 전환하면 에너지 손실이 커지기 때문에, 시설원예 하우스(700)에 난방의 공급은 보일러(1300)가 주로 하고 난방이 부족한 경우에만 가스엔진 히트펌프(1400)가 난방을 보조하도록 작동될 수 있다. 그리고 시설원예 하우스(700)에 필요한 난방이 보일러(1300) 만으로도 부족하지 않은 경우에는 가스엔진 히트펌프(1400)는 냉방 공급용으로만 사용되어 보다 효율적으로 에너지가 사용될 수 있다.That is, the gas engine heat pump 1400 may selectively supply one of the two by switching heating and cooling, but the energy loss increases when the gas engine heat pump 1400 is frequently switched to heating and cooling. The supply of heating to the 700 may be operated so that the gas engine heat pump 1400 assists heating only when the boiler 1300 is mainly used and the heating is insufficient. In addition, when the heating required for the facility horticulture house 700 is not enough by the boiler 1300 alone, the gas engine heat pump 1400 may be used only for cooling supply so that energy may be used more efficiently.

또한, 상기 보일러(1300) 및 가스엔진 히트펌프(1400)는 상기 가스연료탱크(1100)에서 가스 연료를 공급받고 상기 공용 가스엔진 발전기(1200)에서 전기를 공급받아 작동될 수 있다.In addition, the boiler 1300 and the gas engine heat pump 1400 may be operated by receiving gas fuel from the gas fuel tank 1100 and electricity from the common gas engine generator 1200.

즉, 공용 가스엔진 발전기(1200)에서 생산된 전기는 각각의 시설원예 하우스(700)로 공급되어 시설원예 하우스(700)의 조명 장치 등에 사용될 수 있는데, 이 전기를 보일러(1300) 및 가스엔진 히트펌프(1400)의 작동에 사용할 수 있다.That is, the electricity produced in the common gas engine generator 1200 may be supplied to each of the horticultural horticulture house 700 to be used for lighting devices of the horticultural horticulture house 700, and the electricity may be used for the boiler 1300 and the gas engine heat. It can be used to operate the pump 1400.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 시설원예용 에너지 공급 시스템에서 하나의 시설원예 하우스에 설치된 장치들을 나타낸 세부 구성도이다.FIG. 2 is a detailed block diagram illustrating devices installed in one facility gardening house in the facility gardening energy supply system according to the first embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면 상기 복수의 시설원예 하우스(700)로 이산화탄소가 각각 공급되는 분기 배관에 설치된 제어밸브(1510)에 연결되어 시설원예 하우스(700)로 공급되는 배기가스의 양을 제어하며, 상기 보일러(1300) 또는 가스엔진 히트펌프(1400)에 연결되어 시설원예 하우스(700)로 공급되는 난방 및 냉방을 제어하는 에너지 제어부(1500)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.Referring to Figure 2 is connected to the control valve 1510 installed in the branch pipe to supply the carbon dioxide to the plurality of facility horticulture house 700, respectively, to control the amount of exhaust gas supplied to the facility horticulture house 700, It may further include an energy control unit 1500 connected to the boiler 1300 or the gas engine heat pump 1400 to control heating and cooling supplied to the facility horticulture house 700.

즉, 각각의 시설원예 하우스(700)에는 이산화탄소가 포함된 배기가스가 공급되도록 메인 배기가스 공급 배관에서 분기된 분기 배관이 연결되어 있는데, 이 분기 배관에는 시설원예 하우스(700)로 공급되는 배기가스의 양을 조절할 수 있도록 제어밸브(1510)가 설치될 수 있으며, 각각의 시설원예 하우스(700)에는 에너지 제어부(1500)가 설치되어 제어밸브(1510)와 연결되어 있어, 에너지 제어부(1500)가 제어밸브(1510)의 개폐를 제어하여 시설원예 하우스(700) 내의 이산화탄소 농도를 조절할 수 있다. 그리고 에너지 제어부(1500)는 시설원예 하우스(700)마다 설치된 보일러(1300)와 가스엔진 히트펌프(1400)에 연결되어 보일러(1300) 및 가스엔진 히트펌프(1400)의 작동을 제어함으로써 시설원예 하우스(700) 내의 온도를 조절할 수 있다.That is, each of the horticultural house 700 is connected to the branch pipe branched from the main exhaust gas supply pipe to supply the exhaust gas containing carbon dioxide, the exhaust pipe is supplied to the facility horticulture house 700 to the branch pipe The control valve 1510 may be installed to adjust the amount of each, and each facility horticulture house 700 is installed with an energy control unit 1500 is connected to the control valve 1510, the energy control unit 1500 By controlling the opening and closing of the control valve 1510, the concentration of carbon dioxide in the facility gardening house 700 can be adjusted. In addition, the energy control unit 1500 is connected to the boiler 1300 and the gas engine heat pump 1400 installed at each facility horticulture house 700 to control the operation of the boiler 1300 and the gas engine heat pump 1400. The temperature within 700 can be adjusted.

<실시예 2><Example 2>

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 시설원예용 에너지 공급 시스템을 나타낸 구성도이다.3 is a block diagram showing a system for supplying energy for plant horticulture according to the second embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면 상기 공용 가스엔진 발전기(1200)는 한 쌍이 병렬로 구성되어, 한 쌍의 공용 가스엔진 발전기(1200) 중 어느 하나가 선택적으로 작동될 수 있다.Referring to FIG. 3, the pair of common gas engine generators 1200 may be configured in parallel so that any one of the pair of common gas engine generators 1200 may be selectively operated.

즉, 공용 가스엔진 발전기(1200)는 한 쌍으로 구성되고 한 쌍의 공용 가스엔진 발전기(1200)는 가스연료탱크(1100)와 시설원예 하우스(700)들 사이에 병렬로 연결되어, 둘 중 어느 하나의 공용 가스엔진 발전기(1200)를 가동시켜 사용하다가 고장이 발생한 경우 다른 하나의 공용 가스엔진 발전기(1200)를 가동시켜 에너지 공급이 차단되지 않고 연속적으로 이루어질 수 있으며, 고장난 공용 가스엔진 발전기의 보수가 용이할 수 있다.That is, the common gas engine generator 1200 is composed of a pair and the pair of common gas engine generators 1200 are connected in parallel between the gas fuel tank 1100 and the horticulture house 700, either of which If a failure occurs while operating one common gas engine generator 1200 and operating another common gas engine generator 1200, the supply of energy may be continuously performed without being cut off, and repair of the failed common gas engine generator May be easy.

<실시예 3><Example 3>

도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 시설원예용 에너지 공급 시스템을 나타낸 구성도이다.Figure 4 is a block diagram showing a system for supplying horticultural energy according to a third embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면 상기 공용 가스엔진 발전기(1200)에 연결되어 상기 가스엔진(100)에서 발생되는 폐열을 이용해 물을 가열하여 온수가 저장되며, 저장된 온수를 복수의 시설원예 하우스(700)로 분배하여 공급하는 축열조(1600)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.Referring to FIG. 4, hot water is stored by using a waste heat generated from the gas engine 100 connected to the common gas engine generator 1200 to store hot water, and the stored hot water is distributed to a plurality of facility gardening houses 700. It may further comprise a heat storage tank 1600 for supplying.

즉, 전기 또는 이산화탄소가 필요한 경우 공용 가스엔진 발전기(1200)의 가스엔진(100)이 계속적으로 구동되기 때문에, 가스엔진(100)에서 발생되는 폐열을 이용해 물을 가열하고 가열된 온수가 축열조(1600)에 저장될 수 있다. 그리고 축열조(1600)에 저장된 온수는 각각의 시설원예 하우스(700)에 공급되어, 시설원예 하우스(700)에 필요한 난방 또는 온수로 활용될 수 있다.That is, when electricity or carbon dioxide is required, since the gas engine 100 of the common gas engine generator 1200 is continuously driven, water is heated using waste heat generated from the gas engine 100 and the heated hot water is stored in the heat storage tank 1600. ) Can be stored. In addition, the hot water stored in the heat storage tank 1600 may be supplied to each facility gardening house 700 and used as heating or hot water required for the facility gardening house 700.

이때, 상기 보일러(1300)가 시설원예 하우스(700)에 난방 공급을 주로 하고, 상기 축열조(1600)가 시설원예 하우스(700)에 난방 공급을 보조할 수 있다.In this case, the boiler 1300 mainly supplies heating to the facility gardening house 700, the heat storage tank 1600 may assist in supplying heating to the facility gardening house 700.

즉, 보일러(1300)는 시설원예 하우스(700)에 근접하여 설치되며, 축열조(1600)는 온수를 분배하여 공급하기 위해 시설원예 하우스(700)들로부터 멀리 이격되어 설치되기 때문에, 열 손실 및 온수 공급을 위한 에너지 손실이 상대적으로 적은 보일러(1300)가 시설원예 하우스(700)에 난방 공급을 주로 하고 난방이 부족한 경우에만 축열조(1600)가 난방을 보조하도록 작동될 수 있다. 그리하여 보다 효율적으로 에너지가 사용될 수 있다.That is, since the boiler 1300 is installed in close proximity to the facility gardening house 700, the heat storage tank 1600 is installed away from the facility gardening house 700 in order to distribute and supply hot water, heat loss and hot water The boiler 1300, which has relatively low energy loss for supply, mainly supplies heating to the horticultural house 700, and the heat storage tank 1600 may be operated to assist heating only when the heating is insufficient. Thus, energy can be used more efficiently.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 시설원예용 에너지 공급 시스템에서 공용 가스엔진 발전기를 나타낸 구성도이다.Figure 5 is a block diagram showing a common gas engine generator in a facility horticulture energy supply system according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면 상기 공용 가스엔진 발전기(1200)는, 상기 가스엔진(100)의 배기관(110)에 설치되어 배기가스에 포함된 유해가스들을 제거하는 제1삼원촉매(410); 상기 배기가스의 유동방향으로 상기 제1삼원촉매(410)의 전방에 설치된 전방 산소센서(430)와 제1삼원촉매(410)의 후방에 설치된 후방 산소센서(440); 및 상기 가스엔진(100), 전방 산소센서(430) 및 후방 산소센서(440)에 연결되어 상기 가스엔진(100)이 특정한 부하 이상의 위험운전영역에서 특정한 시간 이상 한 지점에서 연속으로 운전되는 경우, 가스엔진(100)의 회전수(RPM)는 고정된 상태에서 미리 설정된 시간 동안 가스엔진(100)의 현재 운전영역보다 낮은 부하의 운전영역으로 변경하여 가스엔진(100)을 운전한 후 다시 원래의 운전영역으로 복귀하여 가스엔진(100)을 운전하도록 제어하는 제어부(500); 를 더 포함하여 이루어질 수 있다.Referring to FIG. 5, the common gas engine generator 1200 may include a first ternary catalyst 410 installed in an exhaust pipe 110 of the gas engine 100 to remove harmful gases included in exhaust gas; A front oxygen sensor 430 installed at the front of the first ternary catalyst 410 and a rear oxygen sensor 440 installed at the rear of the first ternary catalyst 410 in the flow direction of the exhaust gas; And connected to the gas engine 100, the front oxygen sensor 430, and the rear oxygen sensor 440 to operate the gas engine 100 continuously at one point for a specific time or more in a dangerous driving region of a specific load or more. The rotation speed (RPM) of the gas engine 100 is changed to an operation region of a load lower than the current operation region of the gas engine 100 for a preset time in a fixed state, and then operates the gas engine 100 again. A control unit 500 for controlling the gas engine 100 to be returned to the operation region; It may be made to include more.

제1삼원촉매(410)는 가스엔진(100)의 배기관(110)에 설치되어, 가스엔진(100)의 연소실에서 연소되어 배출되는 배기가스에 포함된 유해가스들을 제거하여 배기가스 중의 유해가스 농도를 농작물의 생육에 필요한 기준치 이하로 저감시키며, 이에 따라 배기관(110)을 통해 배출되는 배기가스를 직접 시설원예 하우스(700)에 공급하여 이산화탄소 시비에 활용할 수 있으며, 배기가스에 포함된 이산화탄소가 및 질소가 활용될 수 있다. 그리고 가스엔진(100)에는 라디에이터(200)가 연결되어 냉각수가 순환되면서 가스엔진(100)에서 연소에 의해 발생되는 열을 냉각시킬 수 있다. 이때, 라디에이터(200)는 축열조에 연결되어 가열된 냉각수가 축열조로 보내져 난방 및 온수로 활용될 수 있으며, 라디에이터(200)에는 차가운 냉각수가 공급되어 냉각수가 보충될 수 있다.The first ternary catalyst 410 is installed in the exhaust pipe 110 of the gas engine 100 to remove harmful gases contained in the exhaust gas that is combusted and discharged from the combustion chamber of the gas engine 100 to remove the harmful gas concentration in the exhaust gas. To reduce the crop below the standard value required for growth, and thus, the exhaust gas discharged through the exhaust pipe 110 can be directly supplied to the horticultural house 700 to utilize the carbon dioxide fertilization, and the carbon dioxide contained in the exhaust gas and Nitrogen may be utilized. In addition, the radiator 200 may be connected to the gas engine 100 to cool the heat generated by the combustion in the gas engine 100 while the coolant is circulated. In this case, the radiator 200 may be connected to the heat storage tank and the heated cooling water may be sent to the heat storage tank to be used as heating and hot water, and the radiator 200 may be supplied with cold cooling water to supplement the cooling water.

전방 산소센서(430)는 배기가스의 유동방향으로 제1삼원촉매(410)의 전방에 설치되어, 제1삼원촉매(410)를 거치기 전인 가스엔진(100)에서 연소된 후 배출된 배기가스 중의 산소 농도를 측정할 수 있다. 그리고 후방 산소센서(440)는 배기가스의 유동방향으로 제1삼원촉매(410)의 후방에 설치되어, 제1삼원촉매(410)를 거친 후 유해가스들이 제거된 상태에서의 배기가스 중의 산소 농도를 측정할 수 있다.The front oxygen sensor 430 is installed in front of the first ternary catalyst 410 in the flow direction of the exhaust gas, and is discharged after being burned in the gas engine 100 before passing through the first ternary catalyst 410. Oxygen concentration can be measured. In addition, the rear oxygen sensor 440 is installed at the rear of the first three-way catalyst 410 in the flow direction of the exhaust gas, and after passing through the first three-way catalyst 410, oxygen concentration in the exhaust gas in a state in which harmful gases are removed. Can be measured.

제어부(500)는 가스엔진(100) 및 산소센서(430,440)들에 연결되어 산소센서(430,440)들에서 측정된 산소 농도에 따라 가스엔진(100)의 공연비 등을 제어할 수 있다. 그리고 제어부(500)는 가스엔진(100)의 회전수 및 부하에 대한 신호를 주기적으로 받아서, 가스엔진의 회전수(RPM)가 일정하게 유지되도록 제어할 수 있다. 여기에서 가스엔진(100)에는 발전기(600)가 연결되어 회전되므로, 가스엔진(100)의 회전수는 1800rpm(60Hz)이나 1500rpm (50Hz)으로 유지될 수 있다.The controller 500 may be connected to the gas engine 100 and the oxygen sensors 430 and 440 to control the air-fuel ratio of the gas engine 100 according to the oxygen concentration measured by the oxygen sensors 430 and 440. In addition, the controller 500 may periodically receive signals about the rotational speed and the load of the gas engine 100, and control the rotational speed RPM of the gas engine to be kept constant. Here, since the generator 600 is connected and rotated to the gas engine 100, the rotation speed of the gas engine 100 may be maintained at 1800 rpm (60 Hz) or 1500 rpm (50 Hz).

또한, 제어부(500)는 가스엔진(100)이 특정한 부하 이상의 위험운전영역에서 특정한 시간 이상 한 지점에서 연속으로 운전되는 경우, 현재의 운전영역보다 낮은 가스엔진 부하 및 회전수 중 어느 하나 이상의 운전영역으로 변경하였다가 다시 원래의 운전영역으로 복귀시킴으로써 제1삼원촉매(410)의 산소저장능력을 회복시킨다. 여기에서 위험운전영역이란 제1삼원촉매(410)의 산소저장능력(OSC; Oxygen Storage Capacity) 저하가 발생되어 제1삼원촉매(410)에서의 배출가스 중의 유해가스 농도 제어가 불가능하게 될 수 있는 특정한 가스엔진 부하 이상의 운전영역이 될 수 있다. 즉, 가스엔진(100)에서 연소 후 배출되는 배기가스 중의 산소 농도가 너무 높거나 낮으면 촉매에서의 유해가스의 제거율이 크게 낮아지게 되는데, 산소 농도의 변화 폭을 줄이기 위해 촉매의 기본 물질인 세리아(CeO2)는 산소를 저장할 수 있는 기능인 산소저장능력(OSC)을 갖고 있다. 또한, 엔진이 작동되는 중에는 엔진 출력의 다양한 조건에 따라 이론공연비에서 어긋나기 때문에 그 조정을 산소센서들을 이용해서 전자제어한다. 그러나 이 제어는 완벽하게 할 수 없기 때문에 정화 효율에 한계가 있다. 그리하여 촉매 자체에 의해 마이크로 공간에서 정밀하게 제어하는 것이 산소저장능력(OSC)이다.In addition, when the gas engine 100 is continuously operated at one point for a specific time or more in a dangerous operation area over a specific load, the control unit 500 operates at least one of a gas engine load and a rotation speed lower than the current operation area. By changing to and returning to the original operation region to restore the oxygen storage capacity of the first ternary catalyst 410. Herein, the dangerous driving region may cause deterioration of oxygen storage capacity (OSC) of the first ternary catalyst 410, which may make it impossible to control the concentration of harmful gases in the exhaust gas of the first ternary catalyst 410. It can be an operating area above a certain gas engine load. That is, if the oxygen concentration in the exhaust gas discharged after combustion in the gas engine 100 is too high or low, the removal rate of harmful gases from the catalyst is greatly lowered. (CeO 2 ) has oxygen storage capacity (OSC) which is a function to store oxygen. In addition, while the engine is operating, the adjustment is electronically controlled using oxygen sensors because the engine is deviated from the theoretical performance ratio according to various conditions of the engine output. However, since this control cannot be perfected, there is a limit to the purification efficiency. Thus, the precise control in the microspace by the catalyst itself is the oxygen storage capacity (OSC).

이에 따라 제어부(500)에서는 제1삼원촉매(410)의 산소저장능력(OSC) 저하가 발생되어 촉매에서의 배출가스 중의 유해가스 농도 제어가 불가능하게 될 수 있는 가스엔진(100)의 특정 부하 이상의 위험운전영역의 한 지점에서 연속으로 특정한 시간 이상 운전되고 있을 때, 현재의 운전영역보다 낮은 가스엔진 부하의 운전영역으로 잠시 변경하여 운전하였다가 다시 원래의 운전영역으로 복귀하여 운전하도록 제어함으로써 제1삼원촉매(410)의 산소저장능력을 회복시켜 배기가스 중의 유해가스 농도를 미리 설정된 기준치 이하로 정상화되도록 하는 것이다. 또는 제1삼원촉매(410)의 산소저장능력이 저하되기 시작하거나 저하가 예상될 때 가스엔진(100)의 운전영역을 현재의 운전영역보다 낮은 가스엔진 부하의 운전영역으로 변경하였다가 다시 원래의 운전영역으로 복귀시키는 가스엔진의 제어 방법을 통해 제1삼원촉매의 산소저장능력을 회복시켜 배출가스의 정상화를 이룰 수 있으며, 이에 따라 위험운전영역 내의 원래의 운전영역의 한 지점에서 운전을 계속할 수 있다. 그리하여 공용 가스엔진 발전기(1200)의 가스엔진(100)에 비교적 높은 부하가 걸린 상태로 연속적으로 운전되더라도 제1삼원촉매(100)의 산소저장능력(OSC)을 회복시키는 제어를 통해 공용 가스엔진 발전기(1200)를 정지시키지 않고 배기가스 중의 유해가스들의 농도가 농작물의 생육에 필요한 기준치 이하로 유지되는 상태에서 공용 가스엔진 발전기(1200)를 연속적으로 가동시킬 수 있어, 시설원예 하우스(700)들에 계속적으로 전기 및 이산화탄소를 공급할 수 있다.Accordingly, the control unit 500 may reduce the oxygen storage capacity (OSC) of the first ternary catalyst 410 and may cause the control of harmful gas concentration in the exhaust gas from the catalyst to be more than a specific load of the gas engine 100. When continuously operating at a point in the dangerous operation area for a predetermined time or more, the operation is changed to the operation area of the gas engine load lower than the current operation area for a while, and then the operation is returned to the original operation area and controlled to return to the first operation area. By restoring the oxygen storage capacity of the three-way catalyst 410 to normalize the harmful gas concentration in the exhaust gas below a predetermined reference value. Alternatively, when the oxygen storage capacity of the first ternary catalyst 410 begins to decrease or is expected to decrease, the operation region of the gas engine 100 is changed to the operation region of a gas engine load lower than the current operation region and then back to the original operation region. Through the control method of the gas engine to return to the operating region, the oxygen storage capacity of the first three-way catalyst can be restored to normalize the exhaust gas, and thus the operation can be continued at one point of the original operating region in the dangerous operating region. have. Thus, even when the gas engine 100 of the common gas engine generator 1200 is operated continuously with a relatively high load applied, the common gas engine generator is controlled to restore the oxygen storage capacity (OSC) of the first three-way catalyst 100. Without stopping the 1200, the common gas engine generator 1200 can be continuously operated in a state in which the concentration of harmful gases in the exhaust gas is kept below the reference value necessary for the growth of crops, so that the facility gardening house 700 can be operated. It can continue to supply electricity and carbon dioxide.

또한, 제1삼원촉매(410)만을 이용하고 전방 산소센서(430) 및 후방 산소센서(440)를 통해 가스엔진(100)의 공연비를 제어하면, 일산화탄소의 농도 및 질소산화물의 농도가 농작물의 생육에 필요한 기준치 이하로 유지될 수 있으나, 후방 산소센서(440)의 후방에 더 설치된 제2삼원촉매(420)를 이용해 한 번 더 배기가스 중의 유해가스들을 제거하면 일산화탄소의 농도 및 질소산화물의 농도가 거의 0(zero)에 가깝게 일정한 상태로 유지될 수 있다. 그리하여 가스엔진(100)에서 연소 후 배출되는 배기가스를 시설원예용 하우스(700)에 직접 공급하여 안정적으로 이산화탄소 시비에 활용할 수 있다.In addition, when only the first ternary catalyst 410 is used and the air-fuel ratio of the gas engine 100 is controlled through the front oxygen sensor 430 and the rear oxygen sensor 440, the concentration of carbon monoxide and the concentration of nitrogen oxide are grown in the crop. Although it can be maintained below the reference value, but by removing the harmful gases in the exhaust gas once more using the second ternary catalyst 420 further installed in the rear of the rear oxygen sensor 440, the concentration of carbon monoxide and nitrogen oxide concentration It can remain constant close to zero. Thus, by directly supplying the exhaust gas discharged after combustion in the gas engine 100 to the horticultural house 700, it can be stably utilized for carbon dioxide fertilization.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 시설원예용 에너지 공급 시스템에서 공용 가스엔진 발전기의 제어부에서의 운전영역 매핑 영역 상황 및 가스엔진 제어 방법을 나타낸 개념도이다.FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating an operation area mapping area situation and a gas engine control method in a control unit of a common gas engine generator in a facility horticulture energy supply system according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면 상기 위험운전영역은 가스엔진 부하 60kPa 이상의 운전영역일 수 있다.Referring to FIG. 6, the dangerous driving region may be an operating region of a gas engine load of 60 kPa or more.

즉, 가스엔진의 회전수에 관계없이 가스엔진 부하 60kPa 이상의 상대적으로 고 부하 운전영역에서는 제1삼원촉매(410)의 산소저장능력 저하가 발생하여 제1삼원촉매(410)에서의 배출가스 제어 불가능 현상이 나타날 수 있으며, 이때의 가스엔진 부하가 60kPa 이상일 수 있다. 그리고 가스엔진 부하 60kPa이라는 말의 의미는 가스엔진의 흡기부의 압력을 측정한 값이 60kPa 이라는 것이고, 이를 보통 엔진의 부하조건으로 표기한다. 즉, 엔진은 운전자나 또는 이미 입력된 값으로 엑셀레이터를 밟으면 스로틀밸브가 열리고 공기를 흡입하게 된다. 이때 대기에서 공기를 흡입하는 방식이기 때문에 흡기압력은 대기압보다 작은 값을 보이는데, 대기압이 100kPa이므로 60kPa 정도이면 스로틀 밸브를 많이 연 상태가 되어 고부하 상태이다.That is, the oxygen storage capacity of the first ternary catalyst 410 is lowered in the relatively high load operating region of the gas engine load of 60 kPa or more regardless of the rotation speed of the gas engine, so that the emission control of the first ternary catalyst 410 cannot be controlled. The phenomenon may occur, and the gas engine load at this time may be 60 kPa or more. The meaning of the gas engine load 60kPa means that the measured pressure of the intake portion of the gas engine is 60kPa, and this is usually expressed as the load condition of the engine. That is, the engine opens the throttle valve and inhales the air when the driver or the accelerator is pressed on the already input value. At this time, the intake pressure is smaller than the atmospheric pressure because the air intake method, but the atmospheric pressure is 100kPa, 60kPa or so, the throttle valve is opened a lot, the state is high load.

도 7 및 도 8은 종래의 가스엔진 제어 방법에 따라 위험운전영역의 한 지점에서 연속적으로 가스엔진을 운전하였을 때 촉매의 산소저장능력 저하에 따른 배출가스의 발산 현상을 나타낸 그래프이다.7 and 8 are graphs showing the emission phenomenon of the exhaust gas according to the reduction of the oxygen storage capacity of the catalyst when the gas engine is continuously operated at one point of the dangerous operation region according to the conventional gas engine control method.

도 7 및 도 8을 참조하면, 일례로 가스엔진(100)이 특정한 부하 이상의 위험운전영역의 한 지점에서 운전되기 시작한 시점으로부터 약 30분 전후에서 질소산화물(NOx)의 농도 또는 일산화탄소(CO)의 농도가 발산하면서 증가되는 것을 알 수 있으며, 이후 미리 설정된 유해가스 농도의 기준치를 초과하여 제1삼원촉매(410)에서의 배기가스 제어가 불가능해지는 것을 알 수 있다. 이에 따라 위험운전영역의 한 지점에서 연속으로 가스엔진(100)이 운전될 수 있는 시간인 특정한 시간은, 특정한 부하 이상의 위험운전영역의 한 지점에서 운전되기 시작한 시점으로부터 제1삼원촉매(410)를 통과하여 배출되는 배기가스 중의 유해가스 농도가 발산하면서 증가하기 시작하는 현상이 나타나는 지점까지의 시간인 30분으로 설정될 수 있다. 또한, 특정한 시간이내이면서 배기가스 중의 유해가스 농도가 미리 설정된 기준치를 초과하기 전에 미리 제1삼원촉매(410)의 산소저장능력을 회복시켜 촉매에서의 배기가스 제어가 정상화되도록 할 수 있다.Referring to FIGS. 7 and 8, for example, the concentration of nitrogen oxides (NOx) or carbon monoxide (CO) is about 30 minutes from the time when the gas engine 100 starts to be operated at a point of a dangerous operation region over a specific load. It can be seen that the concentration is increased while diverging, and since the control of the exhaust gas in the first ternary catalyst 410 becomes impossible after exceeding the threshold value of the preset harmful gas concentration. Accordingly, the specific time, which is a time at which the gas engine 100 can be continuously operated at one point in the dangerous driving region, starts the first ternary catalyst 410 from a time point at which the gas engine 100 starts to operate at a point in the dangerous driving region having a specific load or more. It can be set to 30 minutes, which is the time to the point where the phenomenon that the harmful gas concentration in the exhaust gas passing through passes diverges and starts to increase. In addition, the oxygen storage capacity of the first ternary catalyst 410 may be restored in advance before the harmful gas concentration in the exhaust gas exceeds a predetermined reference value within a certain time so that the exhaust gas control in the catalyst is normalized.

도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 시설원예용 에너지 공급 시스템에서 공용 가스엔진 발전기의 제어부에서 가스엔진을 제어하였을 때, 촉매의 산소저장능력이 회복되어 정상으로 배출가스가 제어되는 상태를 나타낸 그래프이다.9 and 10 illustrate that when the gas engine is controlled by the control unit of the common gas engine generator in the facility horticulture energy supply system according to the embodiment of the present invention, the oxygen storage capacity of the catalyst is restored and the exhaust gas is normally controlled. It is a graph showing the state.

일례로 가스엔진이 위험운전영역 중 한 지점인 회전수 1,800rpm 및 부하 70kPa 의 현재 운전영역에서 30분 이상 운전 시, 촉매의 산소저장능력(OSC) 저하가 발생하여 배출가스 중의 유해가스(NOx 또는 CO)의 농도가 발산하면서 증가하는 현상이 나타났다. 이때, 제어부(500)에 의해 현재 운전영역에서 가스엔진의 회전수를 고정한 상태에서 상대적으로 저부하(30~40kPa)로 부하를 변동하여 1~2분간 운전을 한 후 다시 원래의 운전영역인 회전수 1,800rpm 및 부하 70kPa 의 운전영역으로 복귀하여 운전할 수 있다. 그리하면 도 9 및 도 10과 같이 증가하던 질소산화물(NOx) 및 일산화탄소(CO)의 농도가 감소하여 기준치 이하의 정상 범위에서 유지되는 것을 알 수 있다.For example, when the gas engine is operated for more than 30 minutes in the current operating zone of 1,800 rpm and load of 70 kPa, which is one of the hazardous operating zones, a decrease in the oxygen storage capacity (OSC) of the catalyst may occur, which may cause harmful gases (NOx or The concentration increased as the concentration of CO) diverged. At this time, the controller 500 changes the load at a relatively low load (30-40 kPa) in a state in which the rotation speed of the gas engine is fixed in the current operating region, and operates for 1 to 2 minutes, and then rotates the original operating region again. It can be operated by returning to the operating range of several 1,800 rpm and the load of 70 kPa. Then, it can be seen that the concentrations of nitrogen oxides (NOx) and carbon monoxide (CO), which have been increased as shown in FIGS. 9 and 10, are reduced to be maintained in the normal range below the reference value.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and the scope of application of the present invention is not limited to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Of course, various modifications can be made.

1100 : 가스연료탱크
1200 : 공용 가스엔진 발전기
100 : 가스엔진 110 : 배기관
200 : 라디에이터
410 : 제1삼원촉매 420 : 제2삼원촉매
430 : 전방 산소센서 440 : 후방 산소센서
500 : 제어부
600 : 발전기
700 : 시설원예 하우스
1300 : 보일러
1400 : 가스엔진 히트펌프(GHP)
1500 : 에너지 제어부 1510 : 제어밸브
1600 : 축열조1100: gas fuel tank
1200: common gas engine generator
100: gas engine 110: exhaust pipe
200: radiator
410: the first three-way catalyst 420: the second three-way catalyst
430: front oxygen sensor 440: rear oxygen sensor
500: control unit
600: generator
700: Facility Horticulture House
1300: Boiler
1400: gas engine heat pump (GHP)
1500: energy control unit 1510: control valve
1600: heat storage tank

Claims (13)

가스연료탱크;
상기 가스연료탱크에서 가스 연료를 공급받아 구동되는 가스엔진 및 상기 가스엔진에 연결되어 전기를 발생시키는 발전기를 포함하고, 상기 발전기에서 생산되는 전기를 복수의 시설원예 하우스로 분배하여 공급하며, 상기 가스엔진에서 연소 후 배출되는 이산화탄소가 포함된 배기가스를 복수의 시설원예 하우스로 분배하여 공급하는 공용 가스엔진 발전기; 및
상기 복수의 시설원예 하우스에 각각 설치되어 시설원예 하우스에 난방을 공급하는 보일러; 를 포함하여 이루어지며,
상기 공용 가스엔진 발전기는,
상기 가스엔진의 배기관에 설치되어 배기가스에 포함된 유해가스들을 제거하는 제1삼원촉매;
상기 배기가스의 유동방향으로 상기 제1삼원촉매의 전방에 설치된 전방 산소센서와 제1삼원촉매의 후방에 설치된 후방 산소센서; 및
상기 가스엔진, 전방 산소센서 및 후방 산소센서에 연결되어 상기 가스엔진이 특정한 부하 이상의 위험운전영역에서 특정한 시간 이상 한 지점에서 연속으로 운전되는 경우, 가스엔진의 회전수(RPM)는 고정된 상태에서 미리 설정된 시간 동안 가스엔진의 현재 운전영역보다 낮은 부하의 운전영역으로 변경하여 가스엔진을 운전한 후 다시 원래의 운전영역으로 복귀하여 가스엔진을 운전하도록 제어하는 제어부; 를 더 포함하는 시설원예용 에너지 공급 시스템.
Gas fuel tank;
A gas engine driven by receiving gas fuel from the gas fuel tank and a generator connected to the gas engine to generate electricity, and distributing and supplying electricity generated from the generator to a plurality of facility gardening houses, and supplying the gas A common gas engine generator for distributing and supplying exhaust gas containing carbon dioxide discharged after combustion from an engine to a plurality of facility gardening houses; And
A boiler that is installed in each of the plurality of facility gardening houses and supplies heating to the facility gardening house; It is made, including
The common gas engine generator,
A first ternary catalyst installed in an exhaust pipe of the gas engine to remove harmful gases contained in exhaust gas;
A front oxygen sensor installed at the front of the first three-way catalyst and a rear oxygen sensor installed at the rear of the first three-way catalyst in a flow direction of the exhaust gas; And
When the gas engine is continuously operated at one point for a specific time or more in a dangerous operation area over a specific load by being connected to the gas engine, the front oxygen sensor and the rear oxygen sensor, the RPM of the gas engine is fixed. A control unit for changing the operation area of the load lower than the current operation area of the gas engine for a preset time to drive the gas engine and then returning to the original operation area to control the gas engine; Facility horticultural energy supply system further comprising.
제1항에 있어서,
상기 복수의 시설원예 하우스에 각각 설치되어 시설원예 하우스에 난방 또는 냉방을 선택적으로 공급하는 가스엔진 히트펌프(GHP)를 더 포함하여 이루어지는 시설원예용 에너지 공급 시스템.
The method of claim 1,
A facility horticultural energy supply system further comprising a gas engine heat pump (GHP) installed in each of the plurality of facility horticulture houses to selectively supply heating or cooling to the facility horticulture house.
제2항에 있어서,
상기 보일러가 시설원예 하우스에 난방 공급을 주로 하고, 상기 가스엔진 히트펌프가 시설원예 하우스에 난방 공급을 보조하는 것을 특징으로 하는 시설원예용 에너지 공급 시스템.
The method of claim 2,
The boiler mainly supplies heating to the horticultural house, and the gas engine heat pump assists in supplying heating to the horticultural house.
제2항에 있어서,
상기 보일러 및 가스엔진 히트펌프는 상기 가스연료탱크에서 가스 연료를 공급받고 상기 공용 가스엔진 발전기에서 전기를 공급받아 작동되는 것을 특징으로 하는 시설원예용 에너지 공급 시스템.
The method of claim 2,
The boiler and the gas engine heat pump is supplied to the gas fuel from the gas fuel tank and supplied with electricity from the common gas engine generator, the horticultural energy supply system characterized in that the operation.
제3항에 있어서,
상기 복수의 시설원예 하우스로 이산화탄소가 각각 공급되는 분기 배관에 설치된 제어밸브에 연결되어 시설원예 하우스로 공급되는 이산화탄소의 양을 제어하며, 상기 보일러 또는 가스엔진 히트펌프에 연결되어 시설원예 하우스로 공급되는 난방 및 냉방을 제어하는 에너지 제어부를 더 포함하여 이루어지는 시설원예용 에너지 공급 시스템.
The method of claim 3,
It is connected to the control valve installed in the branch pipe to supply the carbon dioxide to the plurality of facility horticulture house to control the amount of carbon dioxide supplied to the facility horticulture house, it is connected to the boiler or gas engine heat pump is supplied to the facility horticulture house A horticultural energy supply system further comprising an energy control unit for controlling heating and cooling.
제1항에 있어서,
상기 공용 가스엔진 발전기는 한 쌍이 병렬로 구성되어, 한 쌍의 공용 가스엔진 발전기 중 어느 하나가 선택적으로 작동되는 것을 특징으로 하는 시설원예용 에너지 공급 시스템.
The method of claim 1,
The common gas engine generator is a pair is configured in parallel, any one of a pair of common gas engine generator is a gardening energy supply system, characterized in that to operate selectively.
제1항에 있어서,
상기 공용 가스엔진 발전기에 연결되어 상기 가스엔진에서 발생되는 폐열을 이용해 물을 가열하여 온수가 저장되며, 저장된 온수를 복수의 시설원예 하우스로 분배하여 공급하는 축열조를 더 포함하여 이루어지는 시설원예용 에너지 공급 시스템.
The method of claim 1,
Hot water is stored by heating the water using waste heat generated from the gas engine connected to the common gas engine generator, and supplying facility horticulture energy further comprising a heat storage tank for distributing the stored hot water to a plurality of facility horticulture houses. system.
제7항에 있어서,
상기 보일러가 시설원예 하우스에 난방 공급을 주로 하고, 상기 축열조가 시설원예 하우스에 난방 공급을 보조하는 것을 특징으로 하는 시설원예용 에너지 공급 시스템.
The method of claim 7, wherein
The boiler mainly supplies heating to the horticultural house, and the heat storage tank assists in supplying heating to the horticultural house.
제1항에 있어서,
상기 가스엔진은 일정한 회전수로 작동되며, 상기 가스엔진은 정지 및 가동을 반복하지 않고 계속적으로 작동되고 있는 상태로 유지되어, 상기 가스엔진에서 연소 후 배출되는 배기가스 중의 유해가스 농도가 농작물의 생육에 필요한 기준치 이하로 유지된 상태의 이산화탄소가 포함된 배기가스를 복수의 시설원예 하우스 각각에서 필요로 하는 이산화탄소 부하에 따라 복수의 시설원예 하우스로 분배하여 공급하는 것을 특징으로 하는 시설원예용 에너지 공급 시스템.
The method of claim 1,
The gas engine is operated at a constant rotational speed, and the gas engine is kept in a state of being continuously operated without stopping and restarting, so that the concentration of harmful gases in the exhaust gas discharged after combustion in the gas engine grows the crops. Facility horticultural energy supply system, characterized in that for supplying the exhaust gas containing carbon dioxide in the state maintained below the required standard for the plurality of facility horticulture house according to the carbon dioxide load required by each of the plurality of facility horticulture house. .
제1항에 있어서,
상기 위험운전영역은 가스엔진 부하 60kPa 이상의 운전영역인 것을 특징으로 하는 시설원예용 에너지 공급 시스템.
The method of claim 1,
The hazardous driving zone is a facility horticultural energy supply system, characterized in that the operating area of the gas engine load 60kPa or more.
제1항에 있어서,
상기 특정한 시간은 가스엔진이 특정한 부하 이상의 위험운전영역의 한 지점에서 운전되기 시작한 시점으로부터 제1삼원촉매를 통과하여 배출되는 배기가스 중의 유해가스 농도가 발산하면서 증가하기 시작하는 현상이 나타나는 시점까지의 시간인 것을 특징으로 하는 시설원예용 에너지 공급 시스템.
The method of claim 1,
The specific time ranges from the time when the gas engine starts to operate at a point in the hazardous operation region above a specific load to the time when the concentration of harmful gas in the exhaust gas discharged through the first ternary catalyst begins to diverge. Facility horticultural energy supply system, characterized in that the time.
제11항에 있어서,
상기 특정한 시간은 배기가스 중의 특정한 한 가지의 유해가스 농도가 미리 설정된 기준치를 초과하기 전까지의 시간인 것을 특징으로 하는 시설원예용 에너지 공급 시스템.
The method of claim 11,
The specific time is a facility horticultural energy supply system, characterized in that the time before the concentration of one particular harmful gas in the exhaust gas exceeds a predetermined reference value.
제1항에 있어서,
상기 공용 가스엔진 발전기는,
상기 배기가스의 유동 방향으로 후방 산소센서의 후방 측 배기관에 설치된 제2삼원촉매를 더 포함하여 이루어지는 시설원예용 에너지 공급 시스템.The method of claim 1,
The common gas engine generator,
And a second ternary catalyst installed in the exhaust side of the rear side of the rear oxygen sensor in the flow direction of the exhaust gas.
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