KR102281677B1 - 냉,온수를 이용한 외기 열교환방식의 하우스용 냉/난방 제어장치 - Google Patents

냉,온수를 이용한 외기 열교환방식의 하우스용 냉/난방 제어장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 계절에 관계없이 냉수 또는 온수의 공급수를 라디에이터 등의 열교환기측에 제공하여 하우스 내의 작물 재배 환경에 적합한 온도로 유지시킬 수 있으며, 온도 및 습도 조절을 위해 공급수의 공급유량 및 열교환기를 통과하는 공기의 풍량을 제어할 수 있도록 그 구조가 개선된 냉,온수를 이용한 외기 열교환방식의 하우스용 냉/난방 제어장치에 관한 것이다.
본 발명은 외부로부터 공급수가 공급되고, 제1,2운전밸브의 개폐동작에 따라 회수라인을 통해 열교환된 공급수가 회수되는 저장탱크와; 제어부의 제어에 의해 동작되고 상기 저장탱크 내에 충진된 공급수의 온도를 제1설정온도 범위 내로 냉각시키는 냉동기와; 상기 저장탱크로부터 공급수가 공급되도록 배관 연결되고 상기 제어부의 제어에 의해 동작되어 제2설정온도 범위 내의 온도로 공급수가 가온되도록 히팅시키는 히팅부가 구비된 공급유니트와; 상기 공급유니트로부터 공급된 냉수 또는 온수가 공급되도록 배관 연결되고 하우스에 배치되는 공급분배기와; 상기 공급분배기로부터 공급된 냉수 또는 온수가 분배 공급되도록 각각 배관 연결되며 하우스 실내측으로 외기가 공급되는 경로에 배치되는 복수의 열교환기와; 상기 열교환기측에 근접되게 배치되어 외기를 상기 열교환기를 통해 하우스의 실내측으로 공급하는 송풍팬과; 상기 복수의 열교환기측을 통과한 냉수 또는 온수가 회수되도록 배관 연결되고 회수라인을 통해 저장탱크측으로 배관 연결된 회수분배기와; 상기 하우스 실내의 온도를 감지하고 이를 제어부측으로 출력하는 온도감지센서와; 상기 하우스 실내의 습도를 감지하고 이를 상기 제어부측으로 출력하는 습도감지센서; 및 상기 온도감지센서와 습도감지센서로부터 인가된 신호를 근거로 상기 하우스 내의 실내 온도와 습도를 조절하도록 상기 공급분배기측으로 공급되는 냉수 또는 온수의 공급유량 및 상기 송풍팬의 동작을 제어하는 제어부;를 포함한 것이다.

Description

냉,온수를 이용한 외기 열교환방식의 하우스용 냉/난방 제어장치{HEATING AND COOLING CONTROL SYSTEM OF VINYLHOUS}
본 발명은 냉,온수를 이용한 외기 열교환방식의 하우스용 냉/난방 제어장치에 관한 것으로, 특히 계절에 관계없이 냉수 또는 온수의 공급수를 라디에이터 등의 열교환기측에 제공하여 하우스 내의 작물 재배 환경에 적합한 온도로 유지시킬 수 있으며, 온도 및 습도 조절을 위해 공급수의 공급유량 및 열교환기를 통과하는 공기의 풍량을 제어할 수 있도록 그 구조가 개선된 냉,온수를 이용한 외기 열교환방식의 하우스용 냉/난방 제어장치에 관한 것이다.
일반적으로, 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.
이러한 시설 하우스에서는 내부에서 재배되는 작물의 원활한 재배를 위하여, 내부 온도가 일정한 수준의 요구 온도 범위 내에서 유지되어야 하는데, 이러한 내부 온도 유지를 위하여, 시설 하우스에는 일반적으로 외부 기온이 낮은 오전 시간 및 심야 시간에는 난방이 요구되고, 저녁 전까지의 오후 시간에는 난방이 요구되거나 냉난방이 중지된 상태가 되고, 저녁 시간, 예를 들어 오후 4시 내지 5시 정도에는 냉방이 요구된다.
특히, 오후 4시 내지 5시 정도의 저녁 시간에 시설 하우스에서 요구되는 내부 온도와 실제 내부 온도 사이의 온도차가 하루 중 최대가 되는데, 이러한 최대의 온도차를 보정하기 위하여, 집중적인 냉방이 요구된다. 이러한 집중적인 냉방을 냉방 쇼크라 한다.
이러한 냉방 쇼크가 공급되면, 그 냉방 쇼크가 공급된 시설 하우스 내부의 작물의 과실이 튼실해지고, 낙과가 방지될 수 있다.
상기와 같이 시간대별로 냉방 쇼크 또는 난방을 공급하기 위하여, 시설 하우스에는 냉난방 장치가 설치된다.
그러나, 종래의 시설 하우스의 냉난방 장치에 의하면, 냉난방 장치를 구성하는 냉방을 공급하는 냉방 설비와 난방을 공급하는 난방 설비가 각각 별도로 설치되었으므로, 냉난방 장치의 크기가 과다하게 커지고, 그 제작 및 설치 비용이 과다해질 수 있는 단점이 있다.
또한, 종래의 시설 하우스의 냉난방 장치에 의하면, 냉난방 장치의 구동 에너지 공급원으로 유류(油類)가 이용되었는데, 이러한 유류 사용으로 인해 환경 오염이 유발될 수 있는 단점이 있다.
기존 하우스용 냉난방장치와 관련된 기존 선행기술로는 한국 등록특허공보 제10-1227973호 "시설 하우스의 냉난방장치"(등록일자 : 2013.01.24)에 개시된 바와 같이, 외부 열을 수집하여 공급하는 열 공급 부재; 상기 시설 하우스와 연결되어 난방을 공급할 수 있는 난방 축열조; 상기 시설 하우스와 연결되어 냉방과 난방을 선택적으로 공급할 수 있는 냉난방 겸용 축열조; 상기 난방 축열조와 상기 냉난방 겸용 축열조 중 어느 하나에 가변적으로 연결되어, 상기 열 공급 부재의 열을 상기 난방 축열조로 공급하거나, 상기 냉난방 겸용 축열조의 열을 상기 열 공급 부재로 공급하는 난방 축열조측 히트 펌프; 및 상기 열 공급 부재의 열을 상기 냉난방 겸용 축열조로 공급하여 난방이 공급되도록 하거나, 상기 냉난방 겸용 축열조의 열을 상기 열 공급 부재로 공급하여 냉방이 공급되도록 하는 냉난방 겸용 축열조측 히트 펌프;를 포함하고, 상기 시설 하우스 내의 작물에 대한 난방이 공급될 때에는, 상기 난방 축열조측 히트 펌프에 의한 상기 열 공급부재의 열을 상기 난방 축열조로의 공급 및 상기 냉난방 축열조측 히트 펌프에 의한 상기 열 공급 부재의 열을 상기 냉난방 겸용 축열조로의 공급 중 적어도 하나가 이루어지고, 상기 시설 하우스 내의 작물에 대한 냉방 쇼크가 공급될 때에는, 상기 냉난방 겸용 축열조측 히트 펌프가 상기 냉난방 겸용 축열조의 열을 상기 열 공급 부재로 공급함과 함께, 상기 난방 축열조측 히트 펌프도 상기 냉난방 겸용 축열조의 열을 상기 열 공급 부재로 공급하는 것이다.
또한, 기존 하우스용 공기 조화시스템과 관련된 종래 다른 선행기술로는 한국 공개특허공보 제10-2018-72135호 "냉난방 전환장치, 그 제어방법 및 공기조화시스템"(공개일자 : 2018.06.29)에 개시된 바와 같이, 냉매를 실내기에 제공하기 위한 복수의 분지구, 복수의 분지구에 각각 대응되고, 실외기로부터 공급된 서로 다른 냉매 중 복수의 분지구 각각에 대응되는 적어도 하나의 실내기에 제공될 냉매를 각각 선택하기 위한 복수의 밸브, 복수의 분지구에 각각 대응되는 복수의 포트 및 복수의 포트를 통해 냉매 정보가 포함된 실내기 정보가 입력되면, 냉매 정보가 입력된 포트에 대응되는 분지구를 통해 냉매 정보와 대응되는 냉매가 제공되도록 복수의 밸브를 각각 제어하는 프로세서를 포함한 것이다.
그런데, 기존 하우스용 냉난방 및 공기 조화시스템은 별개의 구성으로 인식되어 각각의 장치를 별도 구매하거나, 별개의 시스템으로 취급하고 있다.
한국 등록특허공보 제10-1227973호 "시설 하우스의 냉난방장치"(등록일자 : 2013.01.24) 한국 공개특허공보 제10-2018-72135호 "냉난방 전환장치, 그 제어방법 및 공기조화시스템"(공개일자 : 2018.06.29)
본 발명은 상기한 제반문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 그 목적은 계절에 관계없이 냉수 또는 온수의 공급수를 라디에이터 등의 열교환기측에 제공하여 하우스 내의 작물 재배 환경에 적합한 온도로 유지시킬 수 있으며, 온도 및 습도 조절을 위해 공급수의 공급유량 및 열교환기를 통과하는 공기의 풍량을 제어할 수 있도록 그 구조가 개선된 냉,온수를 이용한 외기 열교환방식의 하우스용 냉/난방 제어장치를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 외부로부터 공급수가 공급되고, 제1,2운전밸브의 개폐동작에 따라 회수라인을 통해 열교환된 공급수가 회수되는 저장탱크와; 제어부의 제어에 의해 동작되고 상기 저장탱크 내에 충진된 공급수의 온도를 제1설정온도 범위 내로 냉각시키는 냉동기와; 상기 저장탱크로부터 공급수가 공급되도록 배관 연결되고 상기 제어부의 제어에 의해 동작되어 제2설정온도 범위 내의 온도로 공급수가 가온되도록 히팅시키는 히팅부가 구비된 공급유니트와; 상기 공급유니트로부터 공급된 냉수 또는 온수가 공급되도록 공급배관을 통해 배관 연결되고 하우스에 배치되는 공급분배기와; 상기 공급분배기로부터 공급된 냉수 또는 온수가 분배 공급되도록 각각 배관 연결되며 하우스 실내측으로 외기가 공급되는 경로에 배치되는 복수의 열교환기와; 상기 열교환기측에 근접되게 배치되어 외기를 상기 열교환기를 통해 하우스의 실내측으로 공급하는 송풍팬과; 상기 복수의 열교환기측을 통과한 냉수 또는 온수가 회수되도록 배관 연결되고 회수라인을 통해 저장탱크측으로 배관 연결된 회수분배기와; 상기 공급배관에 설치되어 상기 공급분배기측으로 공급되는 공급수의 온도를 감지하고 이를 제어부측으로 출력하는 공급수 온도검출센서와; 상기 공급배관에 설치되어 상기 공급분배기측으로 공급되는 공급수의 유량을 계측하고 이를 제어부측으로 출력하는 유량검출센서와; 상기 하우스 실내의 온도를 감지하고 이를 제어부측으로 출력하는 온도감지센서와; 상기 하우스 실내의 습도를 감지하고 이를 상기 제어부측으로 출력하는 습도감지센서; 및 상기 온도감지센서와 습도감지센서로부터 인가된 신호를 근거로 상기 하우스 내의 실내 온도와 습도를 조절하도록 상기 공급분배기측으로 공급되는 냉수 또는 온수의 공급유량 및 상기 송풍팬의 동작을 제어하는 제어부;를 구비하고, 상기 제1설정온도는 13~18℃이고, 상기 제2설정온도는 25~30℃이며, 상기 제어부는 냉방운전시 제1운전밸브가 열리게 하여 하우스의 열교환기와 열교환된 공급수가 회수라인을 통해 외부로 회수되게 하고 제2운전밸브가 닫히게 하여 저장탱크로의 재유입을 차단하도록 제어하고, 난방운전시 제1운전밸브가 닫히게 하고 제2운전밸브가 열리게 하여 하우스의 열교환기와 열교환된 공급수가 회수분배기를 거쳐서 저장탱크로 재유입되도록 제어하며, 상기 유량검출센서로부터 공급수가 이송되지 않는 신호를 수신받은 경우 제2공급펌프의 운전을 정지시키도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 저장탱크는 공급수의 수위를 상측, 중측, 하측 높이 위치에서 각각 감지하는 수위레벨감지센서를 더 구비한 것이다.
상기 히팅부는 상,하로 서로 일정 간격 이격되도록 배치되고 상기 저장탱크로부터 공급된 공급수를 상기 공급분배기측으로 공급하도록 직렬 연결되며 상기 제어부의 제어신호에 따라 히팅동작되는 히터봉이 각각의 내부에 내장되어 상기 공급수를 가온시키는 복수의 히팅파이프와, 상기 복수의 히팅파이프 중 최하단에 위치한 히팅파이프에 마련되어 공급수가 공급되는 공급수 연결구와, 상기 복수의 히팅파이프 중 최상단에 위치한 히팅파이프에 마련되어 공급수가 상기 공급분배기측으로 공급되도록 마련된 공급수 공급구, 및 상기 공급수 연결구를 통해 상기 공급수 공급구측으로 배수되는 경로를 따라 상기 복수의 히팅파이프들을 통과하는 공급수가 지그재그 형태로 통과하도록 서로 근접한 히팅파이프의 일측단과 타측단 부위가 서로 번갈아 교번적으로 연결되는 연결부재로 구성된다.
상기 냉동기의 냉각파이프는 냉각 유체가 저장탱크의 상,하 내부를 지그재그 형태로 통과하도록 배치된 것이다.
상기 공급수는 지하수를 채용한 것이다.
본 발명은 하우스 내의 실내 온도와 습도를 감지하고 제1기준온도 미만시나 제2기준온도 초과시 제어부에서 공급분배기측으로 공급되는 공급수의 온도에 따라 냉동기 또는 히팅부의 동작을 제어하여 공급수를 냉각 또는 가온 동작시켜 하우스의 열교환기측에 냉각된 공급수 또는 가온된 냉각수를 공급함으로써, 열교환기를 통해 열교환된 외기를 하우스의 실내로 공급하여 하우스를 냉방 또는 난방할 수 있는 이점을 갖는다.
또한, 본 발명은 하우스 실내의 온도를 감지하는 온도감지센서와 상기 공급배관의 공급수 수온을 검출하는 온도검출센서를 각각 구비함에 따라, 상기 하우스 실내에 공급되는 공급수의 유량을 제어하고, 송풍팬의 풍량을 제어하여 하우스 내의 온도를 제어함과 아울러, 상기 히팅부에 의해 가온되는 상기 공급수의 온도를 각각 제어할 수 있는 이점을 갖는다.
그리고, 본 발명은 난방운전시 열교환기와 회수분배기를 거쳐 외기측과 열교환된 공급수를 다시 저장탱크 내부로 회수함으로써, 저장탱크 내의 공급수 온도보다 상대적으로 온도가 높은 회수라인 측의 공급수를 다시 저장탱크 내로 재공급하여 공급수의 가온에 사용되는 에너지를 절감할 수 있는 이점을 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 냉,온수를 이용한 외기 열교환방식의 하우스용 냉/난방 제어장치를 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명 히팅부의 구성을 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명 연결플랜지를 나타낸 정면도.
이하, 도면을 참조한 실시 예들의 상세한 설명을 통하여 본 발명에 따른 냉,온수를 이용한 외기 열교환방식의 하우스용 냉/난방 제어장치에 대해 보다 상세하게 기술하기로 한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 대한 상세한 설명은 생략될 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 사용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 또한, 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미한다.
본 발명에 따른 냉,온수를 이용한 외기 열교환방식의 하우스용 냉/난방 제어장치는 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면, 외부로부터 공급수가 공급되고, 제1,2운전밸브(102,104)의 개폐동작에 따라 회수라인(610)을 통해 열교환된 공급수가 회수되는 저장탱크(100)와; 제어부(800)의 제어에 의해 동작되고 상기 저장탱크(100) 내에 충진된 공급수의 온도를 제1설정온도 범위 내로 냉각시키는 냉동기(200)와; 상기 저장탱크(100)로부터 공급수가 공급되도록 배관 연결되고 상기 제어부(800)의 제어에 의해 동작되어 제2설정온도 범위 내의 온도로 공급수가 가온되도록 히팅시키는 히팅부(350)가 구비된 공급유니트(300)와; 상기 공급유니트(300)로부터 공급된 냉수 또는 온수가 공급되도록 공급배관(410)을 통해 배관 연결되고 하우스(10)에 배치되는 공급분배기(400)와; 상기 공급분배기(400)로부터 공급된 냉수 또는 온수가 분배 공급되도록 각각 배관 연결되며 하우스(10) 실내측으로 외기가 공급되는 경로에 배치되는 복수의 열교환기(500)와; 상기 열교환기(500)측에 근접되게 배치되어 외기를 상기 열교환기(500)를 통해 하우스(10)의 실내측으로 공급하는 송풍팬(550)과; 상기 복수의 열교환기(500)측을 통과한 냉수 또는 온수가 회수되도록 배관 연결되고 회수라인(610)을 통해 저장탱크(100)측으로 배관 연결된 회수분배기(600)와; 상기 공급배관(410)에 설치되어 상기 공급분배기(400)측으로 공급되는 공급수의 온도를 감지하고 이를 제어부(800)측으로 출력하는 공급수 온도검출센서(320)와; 상기 공급배관(410)에 설치되어 상기 공급분배기(400)측으로 공급되는 공급수의 유량을 계측하고 이를 제어부(800)측으로 출력하는 유량검출센서(320)와; 상기 하우스(10) 실내의 온도를 감지하고 이를 제어부(800)측으로 출력하는 온도감지센서(710)와; 상기 하우스(10) 실내의 습도를 감지하고 이를 상기 제어부(800)측으로 출력하는 습도감지센서(720); 및 상기 온도감지센서(710)와 습도감지센서(720)로부터 인가된 신호를 근거로 상기 하우스(10) 내의 실내 온도와 습도를 조절하도록 상기 공급분배기(400)측으로 공급되는 냉수 또는 온수의 공급유량 및 상기 송풍팬(550)의 동작을 제어하는 제어부(800);를 구비하고, 상기 제1설정온도는 13~18℃이고, 상기 제2설정온도는 25~30℃이며, 상기 제어부(800)는 냉방운전시 제1운전밸브(102)가 열리게 하여 하우스(10)의 열교환기(500)와 열교환된 공급수가 회수라인(610)을 통해 외부로 회수되게 하고 제2운전밸브(104)가 닫히게 하여 저장탱크(100)로의 재유입을 차단하도록 제어하고, 난방운전시 제1운전밸브(102)가 닫히게 하고 제2운전밸브(104)가 열리게 하여 하우스(10)의 열교환기(500)와 열교환된 공급수가 회수분배기(600)를 거쳐서 저장탱크(100)로 재유입되도록 제어하며, 상기 유량검출센서(320)로부터 공급수가 이송되지 않는 신호를 수신받은 경우 제2공급펌프(310)의 운전을 정지시키도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
도 1을 참조하면, 상기 저장탱크(100)는 외부의 공급수가 공급밸브(152)의 개방동작시 공급되어 내부에 충진되고, 공급수가 충진되는 내부에는 공급수의 냉각 열교환을 위한 냉동기(200)의 냉각파이프(210)가 마련된다.
상기 냉각파이프(210)는 냉각 유체가 상기 저장탱크(100)의 상,하 내부를 지그재그 형태로 통과하도록 배치된 구조를 갖는다.
상기 저장탱크(100)는 공급수의 수위를 상측, 중측 및 하측수위 높이 위치에서 각각 감지하는 수위레벨감지센서(110)를 구비하며, 내부의 공급수 온도를 감지하는 수온감지센서(120)가 구비된다.
상기 공급수는 지하수를 채용할 수 있다.
본 발명은 상기 지하수를 펌핑시켜 상기 저장탱크(100)측으로 공급하는 제1공급펌프(150)와, 상기 제1공급펌프(150)와 저장탱크(100) 사이의 유로를 개폐하는 공급밸브(152)가 구비된다.
상기 제1설정온도는 13~18℃의 온도 범위로 설정하는 것이 바람직하며, 상기 제1설정온도가 13℃미만일 경우에는 상기 공급수의 온도가 너무 낮기 때문에 하우스(10) 내에 너무 찬 공기가 유입되어 작물의 생육을 저하하게 되고, 18℃를 초과할 경우에는 하우스(10) 내의 내부 온도를 냉각시키는 냉각효율이 저하되는 단점이 있다.
상기 공급유니트(300)는 타측이 상기 저장탱크(100)의 일측 하부와 연결배관(305)으로 배관 연결되어 있으며, 일측이 공급분배기(400)와 공급배관(410)으로 배관 연결된 구조를 갖는다.
상기 연결배관(305)에는 상기 제어부(800)의 제어신호에 의해 동작되고, 상기 저장탱크(100) 내의 공급수를 공급유니트(300)측으로 공급하는 제2공급펌프(310)가 구비된다.
상기 공급배관(410)에는 상기 공급분배기(400)측으로 공급되는 공급수의 온도를 감지하는 공급수 온도검출센서(320)와 공급배관(410)을 통해 상기 공급분배기(400)측으로 공급되는 공급수의 유량을 계측하는 유량검출센서(330)가 각각 구비된다.
상기 공급수 온도검출센서(320)는 상기 공급배관(410)을 통과하는 공급수의 온도를 검출하여 이를 제어부(800)측으로 출력하게 되고, 상기 유량검출센서(330)는 상기 공급배관(410)을 통과하는 공급수의 유량을 검출하여 제어부(800)측으로 출력하게 된다.
상기 공급유니트(300)는 상기 저장탱크(100)에서 공급된 공급수를 선택적으로 가온하기 위한 히팅부(350)가 구비되어 있다.
구체적으로, 상기 히팅부(350)는 상,하로 서로 일정 간격 이격되도록 배치되고 상기 저장탱크(100)로부터 공급된 공급수를 상기 공급분배기(400)측으로 공급하도록 직렬 연결되며 상기 제어부(800)의 제어신호에 따라 히팅동작되는 히터봉(357)이 각각의 내부에 내장되어 상기 공급수를 가온시키는 복수의 히팅파이프(352)와, 상기 복수의 히팅파이프(352) 중 최하단에 위치한 히팅파이프(352A)에 마련되어 공급수가 공급되는 공급수 연결구(351)와, 상기 복수의 히팅파이프(352) 중 최상단에 위치한 히팅파이프(352n)에 마련되어 공급수가 상기 공급분배기(400)측으로 공급되도록 마련된 공급수 공급구(353)와, 상기 공급수 연결구(351)를 통해 상기 공급수 공급구(353)측으로 배수되는 경로를 따라 상기 복수의 히팅파이프(352)들을 통과하는 공급수가 지그재그 형태로 통과하도록 서로 근접한 히팅파이프(352)의 일측단과 타측단 부위가 서로 번갈아 교번적으로 연결되는 연결부재(355)로 구성된다.
상기 히팅파이프(352)의 각 일측에는 히터봉(357)이 삽입되어 연결되도록 사각형 형태의 연결플랜지(354)가 결합되어 있다.
상기 연결플랜지(354)의 중간에는 히터봉(357)이 삽입되도록 끼움공(354a)이 형성된 구조를 갖는다.
상기 히팅부(350)의 히터봉(357) 대신 상기 제어부(800)의 제어신호가 인가됨에 따라 가열되는 열선 등의 가열부재(미도시)가 구비될 수 있으며, 상기 가열부재는 상기 저장탱크(100)로부터 공급된 공급수를 공급분배기(400)측으로 공급하기 전에 제2설정온도의 범위 내로 가열시키는 기능을 수행하게 된다.
상기 제2설정온도는 25~30℃인 것이 바람직하며, 상기 제2설정온도가 25℃ 미만일 경우에는 하우스(10) 내의 난방효과가 미비하고, 30℃를 초과할 경우에는 과도한 온도 상승으로 인해 작물의 생육조건이 나빠지게 되는 단점이 있다.
이에 따라 상기 공급유니트(300)는 상기 저장탱크(100)로부터 공급된 공급수를 냉동기(200) 또는 히팅부(350)에 의해 냉각 또는 가열시킨 상태로 공급분배기(400)측으로 공급할 수 있다.
상기 공급분배기(400)는 하우스(10)와 근접된 외측 또는 하우스(10)의 실내측에 배치되어 상기 공급유니트(300)측으로부터 공급된 공급수를 각각의 열교환기(500)측으로 분배하도록 공급하는 기능을 수행한다.
상기 열교환기(500)는 상기 공급분배기(400)측과 각각 배관 연결되며 하우스(10) 실내측으로 외기가 공급되는 경로에 배치된다.
상기 열교환기(500)는 상기 공급분배기(400)로부터 공급된 공급수와 외기와의 온도차를 이용하여 냉기 또는 온기를 하우스(10) 내측으로 공급하는 라디에이터를 채용할 수 있다.
또한, 상기 송풍팬(550)은 상기 열교환기(500)와 근접된 위치에 배치되어 외기를 하우스(10) 내측으로 공급하는 과정에서 상기 외기를 상기 열교환기(500)측을 통과하도록 송풍하는 기능을 수행하게 된다.
상기 회수분배기(600)는 상기 열교환기(500)를 통과한 공급수가 각각 회수되도록 열교환기(500)와 배관 연결되고, 회수된 공급수를 상기 저장탱크(100)측으로 재공급하거나 외부의 회수라인(610)을 통해 외부로 배수하도록 회수라인(610)과 연결된 구조를 갖는다.
상기 하우스(10)에는 하우스(10) 내부의 온도를 감지하고 이를 출력하는 온도감지센서(710)와, 하우스(10) 실내의 습도를 감지하고 이를 출력하는 습도감지센서(720)가 각각 구비된다.
상기 제어부(800)는 상기 온도감지센서(710)와 습도감지센서(720)로부터 출력된 정보를 근거로 상기 히팅부(350)와 냉동기(200) 및 송풍팬(550)의 동작을 각각 개별적으로 제어하는 제어신호를 출력하게 된다.
상기 제어부(800)는 수온감지센서(120), 온도검출센서(320),유량검출센서(330), 온도감지센서(710), 습도감지센서(720)의 각각으로부터 각각의 감지신호를 인가받고, 그에 적합한 제어신호를 제1,2운전밸브(102,104), 제1,2공급펌프(150,310),공급밸브(152), 냉동기(200),히터봉(357), 송풍팬(550) 각각의 동작을 제어하도록 출력하게 된다.
상기 제어부(800)의 제어신호 출력은 상기 온도감지센서(710)로부터 인가된 온도가 제1기준온도 미만이거나, 제2기준온도 초과시 이에 따라 하우스(10)를 냉방 또는 난방시키도록 제어신호를 출력하게 된다.
상기 제1기준온도와 제2기준온도는 하우스(10) 내의 작물 생육에 지장이 발생하는 온도(생육 부적합온도)를 나타낸 것이며, 일반적인 작물의 생육 부적합온도가 12℃, 30℃초과시이므로 예를 들어 상기 제1기준온도는 12℃이고, 제2기준온도는 30℃로 설정할 수 있다.
이러한 구성을 갖는 본 발명은 계절 변화에 관계없이 하우스(10) 내의 온도와 습도를 계측하고 하우스(10) 실내의 온도와 습도가 작물의 생육조건에 적합하지 않을 경우, 상기 제어부(800)가 상기 제2공급펌프(310)와 송풍팬(550)의 동작을 제어하고, 상기 냉동기(200) 또는 히팅부(350)의 동작을 선택적으로 제어하는 제어신호를 출력하게 된다.
하측의 수위레벨감지센서(110)를 통해 저장탱크(100) 내의 공급수가 부족한 하위 수위로 계측될 경우에는 제어부(800)의 제어신호에 의해 동작되는 제1공급펌프(150)와 공급밸브(152)를 통해 지하수를 저장탱크(100)의 내부로 공급하게 되고, 상측의 수위레벨감지센서(110)를 통해 저장탱크(100) 내의 공급수 수위가 상위 수위로 계측될 경우 저장탱크(100) 내의 공급수 공급을 정지시키게 된다.
이후에, 하우스(10) 내에 하절기 냉방이 요구되는 하절기에는 온도감지센서(710)로부터 감지된 하우스(10) 내의 실내 온도가 작물의 생육 조건에 적합하지 않는 온도까지 상승하게 되고, 이를 해소하고자 하우스(10) 실내를 냉방시키는 냉방운전을 수행하게 되며 이를 위해 상기 제어부(800)가 냉동기(200)를 구동시키게 되고, 상기 저장탱크(100)의 내부에 일부위가 마련된 냉각파이프(210)의 구조적 특성상 냉각파이프(210) 내의 냉각 유체가 순환 이송되는 중에 저장탱크(100) 내의 공급수와 열교환되면서 공급수의 수온을 제1설정온도의 범위 내 온도로 냉각시킨다.
이때, 상기 수온감지센서(120)는 상기 저장탱크(100) 내의 공급수 온도를 검출하고 이를 제어부(800)측으로 출력함으로써, 상기 제어부(800)에 의한 상기 냉동기(200)의 동작 시기를 제어부(800)가 인식할 수 있도록 한다.
이후에, 냉각된 공급수는 연결배관(305)에 구비된 제2공급펌프(310)의 작동에 의해 공급유니트(300)의 내부를 통과한 후에 상기 공급분배기(400)의 내부로 공급된다.
상기 냉방운전시에는 상기 히팅부(350)의 히터봉(357)이 정지동작되어 상기 공급유니트(300)측으로 공급되는 공급수측에 열이 전도되지 않도록 한다.
상기 냉각된 공급수는 상기 공급유니트(300)를 통해 각각의 열교환기(500)측으로 분배되도록 공급된다.
이어서, 상기 송풍팬(550)은 제어부(800)의 제어신호가 인가됨에 따라 회전 구동되어 외기를 열교환기(500)를 통해 하우스(10)의 실내로 공급하게 된다.
상기 송풍팬(550)을 통해 공급된 외기는 열교환기(500)를 통해 하우스(10) 실내로 공급되는 중에 열교환기(500)와 열교환되어 냉각된 상태로 하우스(10)의 실내로 공급됨에 따라 하우스(10)의 실내 공기를 냉각시키는 냉방기능을 수행하게 된다.
즉, 냉방운전시에는 제어부(800)의 제어에 의해 제1운전밸브(102)가 열리게 되어 하우스(10)의 열교환기(500)와 열교환된 공급수가 회수라인(610)을 통해 외부로 회수되고, 제2운전밸브(104)가 닫히게 되어 저장탱크(100)로의 재유입을 차단하게 된다.
반대로, 난방운전시에는 제어부(800)의 제어에 의해 제1운전밸브(102)가 닫히게 되고 제2운전밸브(104)가 열리게 되어 하우스(10)의 열교환기(500)와 열교환된 공급수가 회수분배기(600)를 거쳐서 저장탱크(100)로 재유입된다.
이로 인해, 상기 공급유니트(300)측으로 공급되는 공급수와 하우스(10) 내의 실내 온도 차를 이용하여 하우스(10)의 실내를 냉난방할 수 있게 된다.
상기 공급배관(410)측에 구비된 유량검출센서(330)는 공급수의 이송을 감지하며, 공급수가 이송되지 않을 경우에는 제어부(800)측에 신호를 출력하여 제어부(800)측에서 제2공급펌프(310)와 히팅파이프(352) 등의 소손 방지 및 화재를 예방하기 위하여 운전을 정지시키는 제어신호를 출력하게 된다.
이와 반대로, 동절기 난방이 필요한 경우에는 온도감지센서(710)로부터 감지된 하우스(10) 내의 실내 온도가 작물의 생육 조건에 적합하지 않는 온도까지 하강하게 되고, 이를 해소하고자 제어부(800)가 하우스(10) 실내를 난방시키기 위해 히팅부(350)를 구동시키게 되고, 상기 저장탱크(100)로부터 연결배관(305)을 통해 공급유니트(300)의 내부로 유입된 공급수가 히팅파이프(352)를 통과하는 중에 열교환되면서 공급수의 수온을 제2설정온도의 범위 내 온도로 가온되도록 상승시킨다.
상기 가온된 공급수는 연결배관(305)에 구비된 제2공급펌프(310)의 작동에 의해 공급유니트(300)의 내부를 통과한 후에 상기 공급분배기(400)의 내부로 공급된다.
이때, 상기 냉동기(200)는 정지동작되어 상기 공급유니트(300)측으로 공급되는 공급수측에 열이 전도되지 않도록 한다.
상기 가온된 공급수는 상기 공급유니트(300)를 통해 각각의 열교환기(500)측으로 분배되도록 공급된다.
이어서, 상기 송풍팬(550)은 제어부(800)의 제어신호가 인가됨에 따라 회전 구동되어 외기를 열교환기(500)를 통해 하우스(10)의 실내로 공급하게 된다.
상기 송풍팬(550)을 통해 공급된 외기는 열교환기(500)를 통해 하우스(10) 실내로 공급되는 중에 열교환기(500)와 열교환되어 가온된 상태로 하우스(10)의 실내로 공급됨에 따라 하우스(10)의 실내 공기를 상승시키는 난방기능을 수행하게 된다.
앞서 설명한 동절기나 하절기가 아닌 봄, 가을철에도 하우스(10) 내의 온도가 제1기준온도 미만으로 내려가거나, 제2기준온도를 초과할 경우에 제어부(800)에서 이를 감지하여 제어신호를 출력함으로써, 앞서 설명한 냉방 또는 난방 기능을 수행하게 된다.
한편, 하우스(10) 내의 실내 습도 조절은 난방시 열교환기(500)의 배관 온도 및 온도와 습도의 상관관계를 이용하여 하우스(10) 내의 온도 조절과 습도를 동시에 제어할 수 있다.
따라서, 본 발명은 하우스(10) 내의 실내 온도와 습도를 감지하고 제1기준온도 미만시나 제2기준온도 초과시 제어부(800)에서 공급분배기(400)측으로 공급되는 공급수의 온도에 따라 냉동기(200) 또는 히팅부(350)의 동작을 제어하여 공급수를 냉각 또는 가온 동작시켜 하우스(10)의 열교환기(500)측에 냉각된 공급수 또는 가온된 냉각수를 공급함으로써, 열교환기(500)를 통해 열교환된 외기를 하우스(10)의 실내로 공급하여 하우스(10)를 냉방 또는 난방할 수 있는 이점을 갖는다.
또한, 본 발명은 하우스(10) 실내의 온도를 감지하는 온도감지센서(710)와 상기 공급배관(410)의 공급수 수온을 검출하는 온도검출센서(320)를 각각 구비함에 따라, 상기 하우스(10) 실내에 공급되는 공급수의 유량을 제어하고, 송풍팬(550)의 풍량을 제어하여 하우스(10) 내의 온도를 제어함과 아울러, 상기 히팅부(350)에 의해 가온되는 상기 공급수의 온도를 각각 제어할 수 있는 이점을 갖는다.
그리고, 본 발명은 난방운전시 열교환기(500)와 회수분배기(600)를 거쳐 외기측과 열교환된 공급수를 다시 저장탱크(100) 내부로 회수함으로써, 저장탱크(100) 내의 공급수 온도보다 상대적으로 온도가 높은 회수라인(610) 측의 공급수를 다시 저장탱크(100) 내로 재공급하여 공급수의 가온에 사용되는 에너지를 절감할 수 있는 이점을 갖는다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 대해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 앞서 설명된 실시 예에 국한되어 한정되어서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
즉, 이상에서와 같이 설명한 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
10 : 하우스 100 : 저장탱크
102 : 제1운전밸브 104 : 제2운전밸브
110 : 수위레벨감지센서 120 : 수온감지센서
150 : 제1공급펌프 152 : 공급밸브
200 : 냉동기 210 : 냉각파이프
300 : 공급유니트 305 : 연결배관
310 ; 제2공급펌프 320 : (공급수)온도검출센서
330 ; 유량검출센서 350 : 히팅부
351 : 공급수 연결구 352 : 히팅파이프
353 : 공급수 공급구 354 : 연결플랜지
354a : 끼움공 355 : 연결부재
357 : 히터봉 400 : 공급분배기
410 : 공급배관 500 : 열교환기
550 : 송풍팬 600 : 회수분배기
610 : 회수라인 710 : 온도감지센서
720 : 습도감지센서 800 : 제어부

Claims (5)

  1. 외부로부터 공급수가 공급되고, 제1,2운전밸브(102,104)의 개폐동작에 따라 회수라인(610)을 통해 열교환된 공급수가 회수되는 저장탱크(100)와;
    제어부(800)의 제어에 의해 동작되고 상기 저장탱크(100) 내에 충진된 공급수의 온도를 제1설정온도 범위 내로 냉각시키는 냉동기(200)와;
    상기 저장탱크(100)로부터 공급수가 공급되도록 배관 연결되고 상기 제어부(800)의 제어에 의해 동작되어 제2설정온도 범위 내의 온도로 공급수가 가온되도록 히팅시키는 히팅부(350)가 구비된 공급유니트(300)와;
    상기 공급유니트(300)로부터 공급된 냉수 또는 온수가 공급되도록 공급배관(410)을 통해 배관 연결되고 하우스(10)에 배치되는 공급분배기(400)와;
    상기 공급분배기(400)로부터 공급된 냉수 또는 온수가 분배 공급되도록 각각 배관 연결되며 하우스(10) 실내측으로 외기가 공급되는 경로에 배치되는 복수의 열교환기(500)와;
    상기 열교환기(500)측에 근접되게 배치되어 외기를 상기 열교환기(500)를 통해 하우스(10)의 실내측으로 공급하는 송풍팬(550)과;
    상기 복수의 열교환기(500)측을 통과한 냉수 또는 온수가 회수되도록 배관 연결되고 회수라인(610)을 통해 저장탱크(100)측으로 배관 연결된 회수분배기(600)와;
    상기 공급배관(410)에 설치되어 상기 공급분배기(400)측으로 공급되는 공급수의 온도를 감지하고 이를 제어부(800)측으로 출력하는 공급수 온도검출센서(320)와;
    상기 공급배관(410)에 설치되어 상기 공급분배기(400)측으로 공급되는 공급수의 유량을 계측하고 이를 제어부(800)측으로 출력하는 유량검출센서(320)와;
    상기 하우스(10) 실내의 온도를 감지하고 이를 제어부(800)측으로 출력하는 온도감지센서(710)와;
    상기 하우스(10) 실내의 습도를 감지하고 이를 상기 제어부(800)측으로 출력하는 습도감지센서(720); 및
    상기 온도감지센서(710)와 습도감지센서(720)로부터 인가된 신호를 근거로 상기 하우스(10) 내의 실내 온도와 습도를 조절하도록 상기 공급분배기(400)측으로 공급되는 냉수 또는 온수의 공급유량 및 상기 송풍팬(550)의 동작을 제어하는 제어부(800);를 구비하고,
    상기 제1설정온도는 13~18℃이고, 상기 제2설정온도는 25~30℃이며,
    상기 제어부(800)는 냉방운전시 제1운전밸브(102)가 열리게 하여 하우스(10)의 열교환기(500)와 열교환된 공급수가 회수라인(610)을 통해 외부로 회수되게 하고 제2운전밸브(104)가 닫히게 하여 저장탱크(100)로의 재유입을 차단하도록 제어하고, 난방운전시 제1운전밸브(102)가 닫히게 하고 제2운전밸브(104)가 열리게 하여 하우스(10)의 열교환기(500)와 열교환된 공급수가 회수분배기(600)를 거쳐서 저장탱크(100)로 재유입되도록 제어하며, 상기 유량검출센서(320)로부터 공급수가 이송되지 않는 신호를 수신받은 경우 제2공급펌프(310)의 운전을 정지시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 냉,온수를 이용한 외기 열교환방식의 하우스용 냉/난방 제어장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 저장탱크(100)는 공급수의 수위를 상측, 중측 및 하측수위 높이 위치에서 각각 감지하는 수위레벨감지센서(110)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 냉,온수를 이용한 외기 열교환방식의 하우스용 냉/난방 제어장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 히팅부(350)는 상,하로 서로 일정 간격 이격되도록 배치되고 상기 저장탱크(100)로부터 공급된 공급수를 상기 공급분배기(400)측으로 공급하도록 직렬 연결되며 상기 제어부(800)의 제어신호에 따라 히팅동작되는 히터봉(357)이 각각의 내부에 내장되어 상기 공급수를 가온시키는 복수의 히팅파이프(352)와,
    상기 복수의 히팅파이프(352) 중 최하단에 위치한 히팅파이프(352A)에 마련되어 공급수가 공급되는 공급수 연결구(351)와,
    상기 복수의 히팅파이프(352) 중 최상단에 위치한 히팅파이프(352n)에 마련되어 공급수가 상기 공급분배기(400)측으로 공급되도록 마련된 공급수 공급구(353)와,
    상기 공급수 연결구(351)를 통해 상기 공급수 공급구(353)측으로 배수되는 경로를 따라 상기 복수의 히팅파이프(352)들을 통과하는 공급수가 지그재그 형태로 통과하도록 서로 근접한 히팅파이프(352)의 일측단과 타측단 부위가 서로 번갈아 교번적으로 연결되는 연결부재(355)로 구성된 것을 특징으로 하는 냉,온수를 이용한 외기 열교환방식의 하우스용 냉/난방 제어장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉동기(200)의 냉각파이프(210)는 냉각 유체가 저장탱크(100)의 상,하 내부를 지그재그 형태로 통과하도록 배치된 것을 특징으로 하는 냉,온수를 이용한 외기 열교환방식의 하우스용 냉/난방 제어장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 공급수는 지하수를 채용한 것을 특징으로 하는 냉,온수를 이용한 외기 열교환방식의 하우스용 냉/난방 제어장치.
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