KR102547618B1

KR102547618B1 - 냉난방 및 열회수 환기 기능을 갖는 무가온 온실

Info

Publication number: KR102547618B1
Application number: KR1020220069755A
Authority: KR
Inventors: 김대환
Original assignee: 김대환
Priority date: 2022-06-08
Filing date: 2022-06-08
Publication date: 2023-06-23

Abstract

본 발명은 적어도 일부가 온실 내의 중앙통로 지하에 매립되고, 난방모드에서는 주간에 상기 온실 내부의 공기를 통과시켜 축열체에 열에너지를 축적시키고, 야간에 상기 축열체에 축적된 열에너지를 이용하여 온실 난방을 수행하며, 냉방모드에서는 야간에 상기 온실 외부의 찬공기를 통과시켜 축열체를 냉각시키고, 주간에 상기 냉각된 축열체를 이용하여 온실 냉방을 수행하는 축열 유닛; 및 일단이 상기 온실의 내측으로 연장되고, 타단이 상기 온실의 외측으로 연장되며, 내측에 환기용 송풍기가 구비되어 있어서 상기 환기용 송풍기를 구동시켜 상기 온실 내부에서 상기 온실 외부로 배출되는 공기의 열에너지가 상기 온실 외부에서 상기 온실 내부로 흡입되는 공기로 전달되는 열교환 과정과 동시에 상기 온실의 환기가 수행되도록 하는 열회수 환기유닛을 포함하며, 상기 축열 유닛은 일단과 타단 사이의 일부가 상기 축열체의 상측에 밀착되어 구비되어, 상기 냉방모드에서 상기 온실 외부의 찬공기가 통과되도록 이루어지는 냉각배관을 더 포함하는 냉난방 및 열회수 환기 기능을 갖는 무가온 온실을 개시한다.

Description

냉난방 및 열회수 환기 기능을 갖는 무가온 온실{NON-HEATING GREENHOUSE WITH HEATING AND COOLING AND HEAT RECOVERY VENTILATION}

본 발명은 자체 냉난방 기능을 가지면서 동시에 환기 시 열손실을 최소화할 수 있는 열회수 환기 기능을 갖는 무가온 온실에 관한 것이다.

인류가 지구상에 등장한 초기에는 주로 거주지를 이동하며 수렵활동을 통해 삶을 영위해 왔으나 인구의 점차적인 증가와 더불어 농업을 위주로 한 정착생활로 변모해 왔다. 산업화 이후 농업기술의 발달로 농산물의 생산도 크게 늘었지만 인구의 급격한 증가로 상시적인 식량부족 문제가 대두되었으며, 열대지방을 제외한 대부분의 지역은 겨울철에 작물재배가 곤란하여 채소와 과일 같은 신선한 식량이 매우 부족한 실정이다.

또한 기후변화에 따른 가뭄, 폭우, 폭설, 태풍 등의 피해가 크게 늘어나고 해수의 상승과 도시화에 따른 경작지의 부족문제도 심각한 상황에 이르고 있다.

이런 상황에서 안정적인 식량확보를 위해 최근에는 온실을 이용한 사계절 작물재배기술과 정보통신기술을 활용한 스마트팜 기술의 적용이 크게 늘어나고 있다. 온실은 식물의 주요 생육환경인 광선, 온도, 습도 등을 인공적으로 조절할 수 있도록 만든 건축물로 피복재로는 투명도가 높은 플라스틱 필름, 플라스틱 판재, 또는 유리를 사용하며, 석탄, 석유, 전기 등의 2차 에너지를 이용해 난방과 냉방을 해결하는 가온 방식과 태양광만을 활용하여 온실 내부의 보온 효과를 유지하는 무가온 방식으로 구분된다.

가온 방식의 온실은 냉난방 문제를 비교적 쉽게 해결할 수 있는 장점으로 인해 널리 보급되고 있으나 겨울철 난방비가 총영업비의 30 ~ 40%를 차지하게 되어 농가의 소득을 크게 낮출 뿐만 아니라 온실 생산품의 가격이 높아지고 과다한 에너지의 사용으로 인해 막대한 이산화탄소를 배출하는 문제가 있다. 또한, 재배작물의 생산량이 투입되는 난방 에너지량에 비례하게 되어 겨울철 작물은 연료를 먹고 자란다는 말까지 등장하고 있다.

한편, 무가온 온실은 주간에 온실 내부로 유입되어 축적된 열만을 활용하여 온실 난방을 수행하므로, 야간의 온도유지가 매우 어려운 문제가 있다. 종래의 무가온 온실 기술은 보온에 중점을 두고 온실 속에 온실을 더 만드는 이중온실 구조를 이용하는 방법, 온실의 외부 표면에 보온력이 큰 덮개를 씌우는 방법, 그리고 온실의 북쪽을 축열벽으로 만들어 열을 저장하는 방법 등이 있다.

이중온실 구조는 열의 손실을 2배까지 줄일 수 있으나 시설비용이 늘어나고 겨울철 광량이 부족해지며, 내부의 축열량이 부족해 주로 가온 방식의 난방비를 절감하는 용도로 활용된다. 온실 외부 표면에 덮개를 씌우는 방식은 덮개의 개폐가 어렵고 마찬가지로 내부 축열량이 부족해 아주 낮은 온도유지만 가능한 수준이다.

축열벽을 이용하는 방식은 주로 겨울철 혹독한 기후인 중국 북부지방에서 이용해온 방식으로 온실 내로 유입되는 상당량의 태양광을 축열전용으로 저장하는 방식이다. 이 방식은 축열벽을 만드는데 큰 비용이 발생하고 단위 면적당 경작지가 크게 줄어드는 문제가 있다.

더욱이 상기 기술들은 난방에만 적용할 수 있는 기술이며, 냉방에 대해서는 적용할 수 없는 문제점이 있다. 이러한 점들을 감안할 때, 높은 효율의 냉난방 기능을 가지면서 추운 날씨에도 환기 시 열손실을 최소화할 수 있는 온실 구현 기술에 대한 개발이 필요한 실정이다.

본 발명의 첫 번째 목적은, 기존에 이미 설치된 온실이나 새로 신설될 온실 모두에서 무가온 방식으로 겨울철 난방과 여름철 냉방, 사계절 환기를 구현하여 최소 비용으로 1년내내 작물을 재배할 수 있도록 하는 냉난방 기능을 갖는 무가온 온실을 제공하는 것이다.

본 발명의 두 번째 목적은, 온실의 냉난방에 필요한 에너지를 효과적으로 절감할 수 있고, 외부의 추운 날씨에도 온실 내부의 열손실을 최소화하면서 환기를 수행할 수 있도록 하는 열회수 환기 기능을 갖는 무가온 온실을 제공하는 것이다.

본 발명의 첫 번째 목적을 달성하기 위하여, 적어도 일부가 온실 내의 중앙통로 지하에 매립되고, 난방모드에서는 주간에 상기 온실 내부의 공기를 통과시켜 축열체에 열에너지를 축적시키고, 야간에 상기 축열체에 축적된 열에너지를 이용하여 온실 난방을 수행하며, 냉방모드에서는 야간에 상기 온실 외부의 찬공기를 통과시켜 축열체를 냉각시키고, 주간에 상기 냉각된 축열체를 이용하여 온실 냉방을 수행하는 축열 유닛; 및 일단이 상기 온실의 내측으로 연장되고, 타단이 상기 온실의 외측으로 연장되며, 내측에 환기용 송풍기가 구비되어 있어서 상기 환기용 송풍기를 구동시켜 상기 온실 내부에서 상기 온실 외부로 배출되는 공기의 열에너지가 상기 온실 외부에서 상기 온실 내부로 흡입되는 공기로 전달되는 열교환 과정과 동시에 상기 온실의 환기가 수행되도록 하는 열회수 환기유닛을 포함하며, 상기 축열 유닛은 일단과 타단 사이의 일부가 상기 축열체의 상측에 밀착되어 구비되어, 상기 냉방모드에서 상기 온실 외부의 찬공기가 통과되도록 이루어지는 냉각배관을 더 포함하는 냉난방 및 열회수 환기 기능을 갖는 무가온 온실을 개시한다.

상기 축열 유닛은 상기 온실의 내부 중앙통로 지하에 매설되는 상기 축열체; 일단이 상기 온실 내측의 일단에서 상부방향으로 연장되어 구비되고, 타단이 상기 온실 내측의 타단에서 상부방향으로 연장되어 구비되며, 일단과 타단 사이의 일부가 상기 축열체의 하측에 밀착되어 구비되는 축열 배관; 및 상기 축열 배관의 상부방향으로 연장된 일단에 설치되어 상기 온실 내측의 공기를 흡입하는 축열 송풍기를 포함할 수 있다.

상기 축열체는 원통형 플라스틱 용기 내부에 액체가 채워지는 구조의 축열체로서, 상기 용기의 개수 또는 상기 용기 내부에 채워지는 액체의 양에 따라 열용량이 정의되는 축열체일 수 있다.

상기 두번째 목적은, 상기 첫번째 목적 중에서 온실의 여름철 냉방에 관한 것으로 상기 온실은 일측 상부에 온실 내부 공기를 외부로 배출하는 배기팬을 더 포함하고, 상기 축열 유닛은 일단이 상기 온실의 외측에서 상기 배기팬의 높이보다 낮은 위치로 연장되고, 타단은 상기 온실의 내측에서 상기 배기팬이 설치되지 않은 타측의 상부방향으로 연장되어 구비되며 일단과 타단 사이의 일부가 상기 축열체의 상측에 밀착되어 구비되는 냉각 배관; 및 상기 냉각 배관에서 상기 온실의 외측으로 연장된 일단에 구비되고, 상기 온실 외부의 공기를 흡입하여 상기 축열체를 냉각시키며, 상기 축열체로부터 열에너지를 흡수한 더운 공기를 상기 냉각 배관의 타단으로 토출시키는 순환 송풍기를 더 포함하며, 상기 축열체의 온도가 기설정된 온도보다 높은 경우, 상기 배기팬과 상기 순환 송풍기를 구동시켜 상기 축열체를 냉각시키는 것에 의해 달성될 수 있다.

본 발명의 두번째 목적은 또한, 일단이 상기 온실의 내측으로 연장되고, 타단이 상기 온실의 외측으로 연장되며, 일단과 타단 사이의 일부가 상기 온실의 내측과 외측 사이의 경계를 가로질러 바닥에 매설되는 내부공기 배출배관; 일단이 상기 온실의 내측으로 연장되고, 타단이 상기 온실의 외측으로 연장되며, 일단과 타단 사이의 일부가 상기 내부공기 배출배관과 밀착된 상태로 상기 온실의 내측과 외측 사이의 경계를 가로질러 바닥에 매설되는 외부공기 흡입배관; 상기 내부공기 배출배관 내측에 제1 환기용 송풍기로서 설치되는 배출 송풍기; 및 상기 외부공기 흡입배관 내측에 제2 환기용 송풍기로서 설치되는 흡입 송풍기를 포함하고, 상기 배출 송풍기 및 흡입 송풍기를 동시에 구동시켜 상기 온실 내측에서 외측으로 배출되는 공기의 열에너지가 상기 외부공기 흡입배관을 통해 흡입되는 외부공기에 전달되도록 하여 열회수 환기를 수행하는 것에 의해 달성될 수 있다.

상기 온실의 내측으로 연장되는 상기 내부공기 배출배관의 일단과 상기 외부공기 흡입배관의 일단은 서로 반대되는 방향으로 절곡되는 제1 반대면 절곡부를 각각 포함하고, 상기 온실의 외측으로 연장되는 상기 내부공기 배출배관의 타단과 상기 외부공기 흡입배관의 타단은 서로 반대되는 방향으로 절곡되는 제2 반대면 절곡부를 각각 포함할 수 있다.

상기 온실의 내측에는 펼침 모드에서 상기 온실 내측 공간이 상층과 하층으로 분리되도록 하여, 상기 상층이 온실 내부 공기를 외부로 배출하는 배기팬과 냉각 배관의 타단이 연통되도록 하는 배관영역으로 정의되도록 하는 터널형 커튼이 더 구비되고, 상기 냉각 배관은 일단이 상기 온실의 외측에서 상기 배기팬의 높이보다 낮은 위치로 연장되고, 타단은 상기 온실의 내측에서 상기 배기팬이 설치되지 않은 타측의 상부방향으로 연장되어 구비되며 일단과 타단 사이의 일부가 상기 축열체의 상측에 밀착되어 구비될 수 있다.

상기 터널형 커튼은 상기 온실 내측의 일단과 타단에 각각 적어도 2개가 설치되는 중심 폴대; 상기 온실 내측 공간의 일단에서 타단 방향으로 연장되도록 형성되며 양단이 상기 중심 폴대의 상측에 결합되어 서로 나란하게 설치되는 적어도 2개의 레일; 상기 레일의 연장방향과 교차되는 방향으로 연장되도록 적어도 2개가 나란하게 구비되며, 와이어에 의해 서로 연결되도록 설치되어 상기 와이어의 당김에 의해 상기 레일의 연장방향을 따라 이동하며 커튼의 펼침 모드와 접힘 모드를 구현하는 지지대; 및 상기 지지대 및 상기 지지대들 사이를 전체적으로 커버하는 커튼 피복부재를 포함할 수 있다.

상기 레일과 지지대의 사이에는 상면이 상기 지지대의 하면 형상에 대응하는 형상의 음각으로 형성되고, 하면이 수평하게 형성되어 상기 레일과의 접촉면적을 더 작게 줄이는 판형 스프링이 설치될 수 있다.

상기 터널형 커튼은 상기 온실 내측의 일단에 설치된 상기 폴대들 주변에 설치되는 2개의 구동 도르래; 상기 온실 내측의 타단에 설치된 폴대들 사이에 설치되는 1개의 축 도르래를 포함하고, 상기 와이어는 일단이 상기 구동 도르래들 중 1개의 일측 구동 도르래를 거쳐 연장되며, 상기 구동 도르래를 거쳐 연장된 상기 와이어는 상기 온실 내측의 일단에서 타단 방향으로 진행하는 제1 방향 구간에서는 상기 지지대들을 모두 관통하여 상기 축 도르래까지 연장되고, 상기 축 도르래까지 연장된 와이어는 상기 축 도르래에서 연장방향이 반대방향으로 전환되며, 상기 축 도르래에서 연장방향이 반대로 전환된 상기 와이어의 일단은, 상기 온실 내측의 타단에서 일단 방향으로 진행하는 제2 방향 구간에서는 상기 지지대들을 모두 연결하여 상기 구동 도르래들 중 1개의 타측 구동 도르래까지 연장되고, 상기 타측 구동 도르래를 통과한 상기 와이어의 일단은 상기 와이어의 타단과 연결되도록 형성될 수 있다.

상기 온실은 길이방향의 길이가 비교적 길게 이루어진 온실에서는 상기 축열체가 길이방향으로 배치되는 2개의 축열체로 구분될 수 있으며,

상기 축열체는 상기 온실 내측 바닥에서 일측에 매설되는 제1 축열체; 및 상기 제1 축열체와 일정 간격으로 이격되어 타측에 매설되는 제2 축열체를 포함하고, 상기 축열 배관은 제1 축열 배관과 제2 축열 배관을 포함하며, 상기 제1 축열 배관의 일단은 상기 제1 축열체의 일단에서 상부방향으로 연장되어 구비되고, 상기 제1 축열 배관의 타단은 상기 제1 축열체의 타단에서 상부방향으로 연장되어 구비되며, 상기 제1 축열 배관의 일단과 타단 사이의 일부는 상기 제1 축열체의 하측에 밀착되어 구비되고, 상기 제2 축열 배관의 일단은 상기 제2 축열체의 일단에서 상부방향으로 연장되어 구비되고, 상기 제2 축열 배관의 타단은 상기 제2 축열체의 타단에서 상부방향으로 연장되고 구비되며, 상기 제2 축열 배관의 일단과 타단 사이의 일부가 상기 제2 축열체의 하측에 밀착되어 구비되며, 상기 축열 송풍기는 상기 제1 축열 배관의 일단에 설치되는 제1 축열 송풍기; 및 상기 제2 축열 배관의 타단에 설치되는 제2 축열 송풍기를 포함하고, 상기 제1 축열 배관의 타단과 상기 제2 축열 배관의 일단은 서로 교차되도록 배치되어 상기 제1 축열 배관의 일단에서 상기 제1 축열 송풍기를 통해 흡입된 공기를 상기 제2 축열 배관의 타단 방향으로 토출되도록 하고, 상기 제2 축열 배관의 타단에서 상기 제2 축열 송풍기를 통해 흡입된 공기를 상기 제1 축열 배관의 일단 방향으로 토출되도록 할 수 있다. 여기서, 온실의 공기가 제 1축열체 부분에서 제 2축열체 부분으로 대순환이 이루어질 수 있다.

상기 온실은 길이방향의 양단에 열손실 방지용 태양열 난방기를 더 포함하고, 상기 태양열 난방기는 전면창이 35° 내지 50° 각도의 기울기를 가지며, 흑색 알루미늄 판재를 포함하는 집열판; 상기 집열판이 설치된 위치의 상측에 설치되는 발열팩; 및 상기 발열팩의 상측에 설치되어 송풍팬이 연결되고 상기 태양열 난방기 내측으로 연장되는 주름관을 포함할 수 있다.

상기 발열팩은 케이스 내측에 아세트산나트륨 과포화용액 및 압전소자를 포함하는 것으로 이루어진 발열팩일 수 있다.

상기 태양열 난방기 내측에는 제1 온도센서가 설치되고, 상기 태양열 난방기 의 외측에는 조도센서가 설치되며, 상기 발열팩에는 제2 온도센서가 설치되고, 상기 태양열 난방기에는 상기 제1 온도센서, 조도센서 및 제2 온도센서로부터 온도 정보 및 조도 정보를 수신하며, 상기 발열팩 및 상기 주름관의 송풍팬을 제어하는 제어모듈이 설치되며, 상기 제어모듈은 주간에 상기 송풍팬의 정지 상태에서 상기 제2 온도센서에서 측정된 발열팩의 온도가 기 설정된 온도 이상으로 올라갈 경우, 상기 송풍팬을 구동시켜 상기 온실 내측에 대한 난방을 수행하고, 상기 조도센서에서 측정된 햇빛의 세기가 기 설정된 햇빛의 세기 조건 보다 약한 상태에서 상기 온실 내측의 온도가 기 설정된 온도 이하로 내려가면 상기 발열팩에 신호를 인가하여 58℃ 내지 59℃ 온도로 승온시키고, 상기 송풍팬을 구동시켜, 상기 온실의 내측에 대한 난방을 수행할 수 있다.

상기 제어모듈은 상기 송풍팬의 구동 상태에서, 기 설정된 햇빛의 세기 조건과 상기 조도센서에서 측정된 햇빛의 세기를 비교하여 상기 조도센서에서 측정된 햇빛의 세기가 상기 기 설정된 햇빛의 세기 조건보다 약한 야간에서 강한 주간으로 전환되면, 상기 송풍팬의 구동을 정지시킬 수 있다.

상술한 해결수단을 통해 얻게 되는 본 발명의 효과는 다음과 같다.

첫째, 본 발명은 온실 내부의 공기를 순환시켜 축열체에 축적시키는 축열 유닛과 온실의 내측과 외측으로 각각 연장된 일단과 타단을 구비하고 환기용 송풍기를 구동시켜 온실의 환기를 수행하는 열회수 환기유닛을 통해 겨울철 난방과 여름철 냉방을 모두 원활하게 구현할 수 있으며, 온실내의 주야간 온도차 및 실내외 온도차를 최소화하면서 온실 환기를 수행할 수 있다.

둘째, 본 발명은 온실의 냉난방과 환기를 송풍기와 배관의 독특한 설치구조를 통해 구현함으로써, 가스나 등유 등의 별도 연료를 사용하지 않고도 효과적인 온실 냉난방을 구현하여 일반 온실과 비교했을 때 현저한 에너지 절감 효과를 달성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 냉난방 및 열회수 환기 기능을 갖는 무가온 온실의 전면 모습을 나타낸 개념도이다.
도 2는 도 1의 무가온 온실에서 축열 유닛과 열회수 환기유닛이 설치된 상태의 측면 모습을 나타낸 개념도이다.
도 3은 도 1의 무가온 온실에서 배기팬과 축열 유닛으로서 냉각 배관 및 순환 송풍기가 설치된 상태의 측면 모습을 나타낸 개념도이다.
도 4는 도 1의 무가온 온실에서 배기팬과 축열 유닛으로서, 축열 배관, 축열 송풍기, 냉각 배관 및 순환 송풍기가 설치되고, 터널형 커튼이 더 설치된 상태의 측면 모습을 나타낸 개념도이다.
도 5는 도 1의 무가온 온실이 측면 방향으로 길이가 길어질 경우, 축열 유닛이 분할되어 설치되는 모습을 나타낸 개념도이다.
도 6은 도 1의 무가온 온실에서 열회수 환기 유닛만을 분리하여 확대한 상태의 모습을 나타낸 개념도이다.
도 7은 도 1의 무가온 온실에서 터널형 커튼만을 분리하여 확대한 상태의 모습을 나타낸 개념도이다.
도 8은 도 7의 터널형 커튼의 와이어 연결구조의 모습을 나타낸 개념도이다.
도 9는 도 1의 무가온 온실에서 제어모듈의 구성과 동작 매뉴얼을 나타낸 개념도이다.
도 10은 도 1의 무가온 온실에 설치되는 태양열 난방기의 구조와 태양열 난방기 제어모듈의 구성을 나타낸 개념도이다.

이하, 본 발명에 관련된 냉난방 및 열회수 환기 기능을 갖는 무가온 온실에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하의 설명에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에서 사용되는 “주간”은 낮시간을 의미하는 것으로, 예를 들어, 오전 6시(AM 6시) 시부터 저녁 6시(PM 6시) 사이의 시간으로 정의될 수 있다.

본 발명에서 사용되는 “야간”은 저녁 시간을 의미하는 것으로 예를 들어, 오후 6(PM 6시) 시부터 아침 6시(AM 6시) 사이의 시간으로 정의될 수 있다.

본 발명에서 사용되는 “겨울철”은 예를 들어, 12월 1일에서 2월 28일 사이의 기간으로 정의될 수 있으며, 온도가 영하 20℃에서 영상 10 ℃ 사이인 계절로 정의될 수 있다.

본 발명에서 사용되는 “봄철”은 예를 들어, 3월 1일에서 5월 31일 사이의 기간으로 정의될 수 있으며, 온도가 영상 8℃에서 영상 25 ℃ 사이인 계절로 정의될 수 있다.

본 발명에서 사용되는 “여름철”은 예를 들어, 6월 1일에서 8월 31일 사이의 기간으로 정의될 수 있으며, 온도가 영상 25℃에서 영상 50℃ 사이인 계절로 정의될 수 있다.

본 발명에서 사용되는 “가을철”은 예를 들어, 9월 1일에서 11월 30일 사이의 기간으로 정의될 수 있으며, 온도가 영상 8℃에서 영상 25℃ 사이인 계절로 정의될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 냉난방 및 열회수 환기 기능을 갖는 무가온 온실의 전면 모습을 나타낸 개념도이고, 도 2는 도 1의 무가온 온실에서 축열 유닛과 열회수 환기유닛이 설치된 상태의 측면 모습을 나타낸 개념도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 냉난방 및 열회수 환기 기능을 갖는 무가온 온실(100)은 온실 피복(161, 162), 축열 유닛(110) 및 열회수 환기유닛(120)을 포함한다.

상기 온실 피복(161, 162)은 온실의 내측과 외측을 구분하여 냉난방 및 열회수 환기 기능을 갖는 무가온 온실(100)의 내측 공간을 정의한다. 이러한 온실 피복(161, 162)은 예를 들어, 금속 소재의 온실 프레임(미도시)에 의해 지지되어 냉난방 및 열회수 환기 기능을 갖는 무가온 온실(100)을 형성할 수 있다.

상기 온실 피복(161, 162)의 소재는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, SiO₂, AL₂O₃, CaO, MgO, Na₂O를 함유한 유리 소재, PVC(Polyvinyl Chloride), Polyethylene, Polypropylene, EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 및 PET(Polyethylene Terephthalate)필름 등으로 이루어진 군에서 선택된 플라스틱 필름 소재로 이루어질 수 있다.

상기 축열 유닛(110)은 축열체(111), 축열 배관(112) 및 축열 송풍기(114)를 포함한다. 축열 유닛(110)은 적어도 일부가 상기 온실 피복(161, 162)에 의해 형성되는 온실의 내부 중앙통로 지하에 매설되고, 상기 온실 상부의 온도가 높은 겨울철 주간의 경우, 상기 온실 내부의 공기를 순환시켜 상기 축열체(111)에 열에너지를 축적시키고, 상기 온실 내측의 온도가 낮은 야간의 경우 상기 축열체(111)에 축적된 열에너지를 이용하여 난방을 수행한다.

여기서, 상기 기 설정된 수준 이상인 온도는 예를 들어, 겨울철에 후술하는 온실의 조도센서(미도시)에서 측정된 정보를 통해 온실의 제어모듈(미도시)이 주야를 식별하고 온실의 온도가 25℃ 이상으로 올라가는 주간에는 상기 축열체(111)를 축열시키고, 온도가 15℃ 이하로 내려가는 야간에는 상기 축열체(111)에 축열된 열에너지를 이용하여 온실 난방을 수행하는 과정에서 설정될 수 있는 상기 온도(25℃, 15℃)값과 같은 것으로 정의될 수 있다.

상기 축열 유닛(110)은 상기 온실의 난방모드에서는 주간에 상기 온실 내부의 공기를 통과시켜 상기 축열체(111)에 열에너지를 축적시키고, 야간에 상기 축열체(111)에 축적된 열에너지를 이용하여 온실 난방을 수행하며, 냉방모드에서는 야간에 상기 온실 외부의 찬공기를 통과시켜 축열체(111)를 냉각시키고, 주간에 상기 냉각된 축열체(111)를 이용하여 온실 냉방을 수행한다.

상기 축열체(111)는 온실 내측 바닥에 매설되며, 축열 배관(112)과의 접촉에 의해 열에너지를 축적할 수 있는 구조와 소재 등으로 이루어진 것이면 그 구조나, 형상, 소재 등이 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 원통형 플라스틱 용기 내부에 액체가 채워지는 구조의 축열체로서, 상기 용기의 개수 또는 상기 용기 내부에 채워지는 액체의 양에 따라 열용량이 정의되는 축열체로 구현될 수 있다.

이러한 원통형 플라스틱 용기 내부에 액체가 채워지는 구조의 축열체는 구체적으로, 2리터 내외의 용량을 갖는 폐페트병을 활용하여 구성될 수 있다.

상기 폐페트병을 이용한 축열체(111)는 예를 들어, 2리터 들이의 폐페트병에 물을 담아 중앙통로의 땅속에 1열에서 4열까지 매립하는 것으로 구성될 수 있다. 그 방출 열용량은 다음과 같다(온실길이가 100m이고, 축열체의 축열온도가 최고 25℃이고, 야간 온실의 최저기온을 15℃로 하면 온도차가 10℃이고, 페트병의 지름이 100mm 일 때 방출되는 열량 기준).

· 온실 전체의 방출 열용량 = 축열체의 방출 열용량 + 땅의 방출 열용량

· 축열체의 방출 열용량(1열) = 페트병 1개 축열량 × 온도차 × 페트병 수(온실길이 100m × 단위 m당 10개 페트병)

= (2㎏ × 비열cal/g) × 온도차(10℃) × 1,000 = 20,000kcal

· 축열체 4개 열의 방출 열용량 = 20,000kcal/1열 × 4열 = 80,000kcal

· 땅의 방출 열용량 = 축열체보다 부피가 매우 크지만 비열이 물의 1/4이고 축열체에서 멀어질수록 온도가 낮아지므로 축열체의 2배 적용 (수분함량에 따라 비열이 다름)

= 40,000kcal (1열) ~ 160,000kcal(4열)

· 온실 전체 방출 열용량 = 최소(1열 기준, 60,000kcal) ~ 최대(4열 기준, 240,000kcal)

· 극한 상황에서 실내 온도가 10℃까지 떨어지면 온도차가 15℃이어서 방출 열량은 위의 1.5배가 되고, 실내 온도가 5℃까지 떨어지면 온도차는 20℃방출 열량은 위의 2배가 된다.

· 무가온 온실이 보온력이 2배 이므로 최극한 상황(외기온도 -15℃이하) 시 내부온도는 5℃~ 10℃로 추정된다.

축열 배관(112)은 일단(112a)이 상기 온실 내측의 일단에서 상부방향으로 연장되어 구비되고, 타단(112b)이 상기 온실 내측의 타단에서 상부방향으로 연장되어 구비되며, 일단(112a)과 타단(112b) 사이의 일부가 상기 축열체(111)의 하측에 밀착되어 구비된다.

축열 송풍기(114)는 상기 축열 배관(112)의 상부방향으로 연장된 일단(112a)에 설치되어 상기 온실 내측의 공기를 흡입하여, 흡입된 공기가 상기 축열 배관(112)의 축열체(111)와 밀착된 일부를 통과하여 상기 축열 배관(112)의 타단(112b)로 토출되도록 한다.

따라서, 상기 축열 유닛(110)은 예를 들어, 겨울철의 낮 시간에 태양열에 의해 온실 상부에서 열에너지가 축적되는 고온의 공기를 상기 축열 송풍기(114)를 가동시켜 흡입함으로써, 상기 고온의 공기가 상기 축열 배관(112)의 축열체(111)와 밀착된 일부를 통과하도록 하여 상기 축열체(111)에 열에너지를 전달하도록 할 수 있다. 한편, 열에너지를 축열체(111)에 전달하여 냉각된 공기는 상기 축열 배관(112)의 타단으로 배출되어 다시 열에너지를 축적하게 된다.

여기서, 상기 축열 배관(112)의 축열체(111)와 밀착된 일부가 축열체(111)의 하측에 밀착되어 있어서, 이 구간을 지나는 고온의 공기가 중력의 반대 방향인 상부로 열에너지를 더욱 효과적으로 전달할 수 있으므로, 상기 축열체(111)의 축열 과정이 더욱 활성화될 수 있다.

즉, 상기 축열 유닛(110)은 겨울철 온실에서 가장 온도가 높은 온실 천정부위의 공기를 이용해 낮 동안에는 상기 축열체(111)에 열을 축적시키고, 야간에는 상기 축열체(111) 주위 토양에 낮 동안 축열된 열에너지를 방출하도록 하여 온실 내부 온도를 시간과 무관하게 일정한 상태로 유지시킬 수 있다.

상기 축열체(111)가 매설된 온실의 내부 중앙통로 바닥면에는 검은색 방수포(118) 또는 흰색 방수포(미도시)가 교체되어 커버될 수 있다. 즉, 겨울철과 같은 열에너지의 손실이 큰 상황에서는 상기 축열체(111)가 매설된 온실 내측 바닥면에 검은색 방수포(118)를 덧씌워서 커버함으로써, 태양광의 흡수에 의한 축열체(111)의 축열 효율을 극대화할 수 있다. 또한, 여름철과 같이 온실 내부의 과도한 열에너지 축적을 억제해야 하는 상황에서는 상기 축열체(111)가 매설된 온실 내측 바닥면에는 흰색 방수포(118)를 덧씌워서 태양광을 반사시킴으로써, 온실 내부의 과열을 방지할 수 있다.

열회수 환기유닛(120)은 예를 들어, 이후 설명하는 도 6에서와 같이 일단(121b, 122a)이 상기 온실 피복(161, 162)에 의해 형성되는 온실 내측으로 연장되고, 타단(121a, 122b)이 상기 온실 외측으로 연장되며, 내측에 환기용 송풍기(123, 124)가 구비되어 있어서 상기 환기용 송풍기(123, 124)를 구동시켜 상기 온실 내부에서 상기 온실 외부로 배출되는 공기의 열에너지가 상기 온실 외부에서 상기 온실 내부로 흡입되는 공기로 전달되는 열교환 과정과 동시에 상기 온실의 환기가 수행되도록 할 수 있다. 이와 같이 열교환 및 환기를 동시에 수행할 수 있는 열회수 환기유닛(120)의 세부 구조에 대해서는 다음의 도 6에서 구체적으로 설명한다.

도 3은 도 1의 무가온 온실에서 배기팬과 축열 유닛으로서 냉각 배관 및 순환 송풍기가 설치된 상태의 측면 모습을 나타낸 개념도이다.

도 3을 참조하면, 냉난방 및 열회수 환기 기능을 갖는 무가온 온실(100)은 일측 상부에 온실 내부 공기를 외부로 배출하는 배기팬(163)을 포함할 수 있다. 또한, 축열 유닛(110)은 냉각 배관(113) 및 순환 송풍기(115)를 포함할 수 있다.

냉각 배관(113)은 일단(113a)이 상기 온실의 외측에서 상기 배기팬(163)의 높이보다 낮은 위치로 연장되고, 타단(113b)은 상기 온실의 내측에서 상기 배기팬(163)이 설치되지 않은 타측의 상부방향으로 연장되어 구비되며 일단(113a)과 타단(113b) 사이의 일부가 상기 축열체(111)의 상측에 밀착되어 구비된다.

순환 송풍기(115)는 상기 냉각 배관(113)에서 상기 온실의 외측으로 연장된 일단(113a)에 구비되고, 상기 온실 외부의 공기를 흡입하여 상기 축열체(111)를 냉각시키며, 상기 축열체(111)로부터 열에너지를 흡수한 더운 공기를 상기 냉각 배관(113)의 타단(113b)으로 토출시킨다.

또한, 상기 축열 유닛(110)은 상기 축열체(111)의 온도가 기설정된 온도보다 높은 경우, 상기 배기팬(163)과 상기 순환 송풍기(115)를 구동시켜 상기 축열체(111)를 냉각시킨다.

즉, 상기 냉각 배관(113)과 상기 순환 송풍기(115)는 상기 축열체(111)의 온도가 기설정된 온도(ex, 25℃)보다 높게 나타날 수 있는 여름철 등에 상기 축열체(111)를 냉각시켜 온실 내부를 적절히 냉방시키는 구성으로 이용될 수 있다.

예를 들어, 상기 축열 유닛(110)은 여름철 야간에 상기 순환 송풍기(115)를 구동시켜 일 최저온의 외부 공기를 상기 냉각 배관(113)의 일단(113a)을 통해 흡입하여 상기 축열체(111)를 냉각시키고, 온도가 높은 낮 시간에는 상기 순환 송풍기(115)를 정지시켜 야간에 냉각된 상기 축열체(111)의 냉기가 온실 내부 공기를 냉각시키도록 하여 온실 내부의 냉방을 수행할 수 있다.

또한, 상기 축열 유닛(110)은 외부 기온이 작물생육에 적절한 봄과 가을철에는 외부 공기를 상기 냉각 배관(113)의 일단(113a)을 통해 흡입하여 상기 냉각 배관(113)의 타단(113b)을 통해 온실 내부로 토출되도록 하고, 온실 내부로 토출된 상기 외부 공기는 상기 배기팬(163)을 구동시켜 외부로 배출되도록 함으로써, 환기 기능을 수행할 수 있다.

또한, 상기 축열 유닛(110)은 상기 냉각 배관(113)과 상기 순환 송풍기(115)를 이용한 온실 공기의 환기 수행 시, 온실 내부 공기를 크게 순환시킬 수 있으므로, 온실내의 환기와 통풍이 동시에 구현되도록 하여 적절한 습도관리까지 추가 수행할 수 있는 장점이 있다.

도 4는 도 1의 무가온 온실에서 배기팬과 축열 유닛으로서, 축열 배관, 축열 송풍기, 냉각 배관 및 순환 송풍기가 설치되고, 터널형 커튼이 더 설치된 상태의 측면 모습을 나타낸 개념도이다.

도 4를 참조하면, 냉난방 및 열회수 환기 기능을 갖는 무가온 온실(100)은 온실의 내측에는 펼침 모드에서 상기 온실 내측 공간이 상층과 하층으로 분리되도록 하여, 상기 상층이 온실 내부 공기를 외부로 배출하는 배기팬(163)과 냉각 배관(113)의 타단(113b)이 연통되도록 하는 배관영역(PA)으로 정의되도록 하는 터널형 커튼(130)이 구비될 수 있다.

상기 터널형 커튼(130)은 상기 축열 유닛(110)과 함께 여름철 등 외부 온도가 높은 상황에서 온실 냉방을 구현하기 위한 구성으로 이용될 수 있다.

예를 들어, 외부 온도가 가장 높은 여름철 주간에는 우선 상기 터널형 커튼(130)을 펼침 모드로 구동시켜 온실 내부의 공간을 상층과 하층으로 분리하여 상기 상층이 온실 내부 공기를 외부로 배출하는 배기팬(163)과 냉각 배관(113)의 타단(113b)이 연통되도록 하는 배관영역(PA)으로 정의되도록 한다.

다음으로, 상기 순환 송풍기(115)와 배기팬(163)을 동시에 구동시켜, 상기 순환 송풍기(115)에 의해 외부공기가 상기 냉각 배관(113)으로 유입되어 상기 냉각 배관(113)의 타단(113b)을 통해 상기 배관영역(PA)으로 토출되도록 하고, 상기 배관영역(PA)에 축적된 뜨거워진 공기는 상기 배기팬(163)을 통해 외부로 배출되도록 하여 온실의 상부 즉 상기 배관영역(PA)에 축적된 뜨거워진 공기의 과열을 방지하고 온실의 하부를 적절히 냉방 시킬 수 있다.

또한, 상기 온실의 하층은 상기 축열 송풍기(114)를 구동시켜 하층의 상부에 존재하는 고온의 공기를 상기 축열 배관(112)을 통해 흡입하여 상기 축열체(111)와 밀착된 축열 배관(112)의 일부를 지나도록 하여 축열체(111)를 축열시키고, 상기 축열체(111)에서 열에너지를 빼앗긴 냉각된 공기가 상기 축열 배관(112)의 타단(112b)으로 토출되도록 하여 온실 하층의 냉방을 구현할 수 있다.

이러한 터널형 커튼(130)을 통한 온실 냉방 과정에서 상기 터널형 커튼(130)을 일부분만 접힘 모드가 되도록 조절하여 상기 온실의 상층과 하층의 공기가 서로 섞이도록 하여 온실의 환기가 동시에 이루어질 수 있도록 구현할 수 있다.

또한, 상기 터널형 커튼(130)은 여름철에 과도한 일사량에 의해 작물의 광합성량이 더 이상 증가하지 않는 광포화점에 이르게 되는 점을 감안하여 여름철의 낮시간에는 펼침 모드로 구동되어 온실에 대한 일사량을 감소시켜 작물의 고온피해와 화상피해를 줄일 수 있게 하는 장점이 있다.

도 5는 도 1의 무가온 온실이 측면 방향으로 길이가 길어질 경우, 축열 유닛이 분할되어 설치되는 모습을 나타낸 개념도이다.

도 5를 참조하면, 냉난방 및 열회수 환기 기능을 갖는 무가온 온실(100)은 온실의 구조에 따라 축열 유닛(110)의 축열 배관(112)과 냉각 배관(113)의 구조가 다양하게 변형될 수 있다.

즉, 상기 냉난방 및 열회수 환기 기능을 갖는 무가온 온실(100)은 측면 방향으로 길이가 길게 형성되는 구조에서는 축열 배관(112)과 냉각 배관(113)이 각각 일정한 간격별로 분할된 구조로 이루어짐으로써, 온실 내부의 위치나 구간별 온도차를 최소화하고 더욱 원활한 냉난방 및 환기를 수행할 수 있다.

예를 들어, 상기 축열체(111)는 상기 온실 내측 바닥에서 일측에 매설되는 제1 축열체(111a) 및 상기 제1 축열체(111a)와 일정 간격으로 이격되어 타측에 매설되는 제2 축열체(111b)를 포함하여 이루어질 수 있다.

이와 같이 축열체(111)가 2개로 나누어진 경우, 축열 배관은 제1 축열 배관(112)과 제2 축열 배관(116)을 포함할 수 있다.

상기 제1 축열 배관(112)의 일단(112b)은 상기 제1 축열체(111a)의 일단에서 상부방향으로 연장되어 구비되고, 상기 제1 축열 배관(112)의 타단(112ba)은 상기 제1 축열체(111a)의 타단에서 상부방향으로 연장되어 구비되며, 상기 제1 축열 배관(112)의 일단(112a)과 타단(112ba) 사이의 일부는 상기 제1 축열체(111a)의 하측에 밀착되어 구비된다.

또한, 상기 제2 축열 배관(116)의 일단(116a)은 상기 제2 축열체(111b)의 일단에서 상부방향으로 연장되어 구비되고, 상기 제2 축열 배관(116)의 타단(116b)은 상기 제2 축열체(116b)의 타단에서 상부방향으로 연장되고 구비되며, 상기 제2 축열 배관(116)의 일단(116a)과 타단(116b) 사이의 일부가 상기 제2 축열체(111b)의 하측에 밀착되어 구비된다.

여기서, 축열 송풍기(114)는 상기 제1 축열 배관(112)의 일단(114a)에 설치되는 제1 축열 송풍기(114a) 및 상기 제2 축열 배관(116)의 타단(116b)에 설치되는 제2 축열 송풍기(114b)를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 축열 배관(112)과 제2 축열 배관(116)으로 분리된 구조의 축열 배관(112, 116)은 상기 제1 축열 배관(112)의 타단(112ba)과 상기 제2 축열 배관(116)의 일단(116a)은 서로 교차되도록 배치되어 상기 제1 축열 배관(112)의 일단(112a)에서 상기 제1 축열 송풍기(114a)를 통해 흡입된 공기를 상기 제2 축열 배관(116)의 타단(116b) 방향으로 토출되도록 하고, 상기 제2 축열 배관(116)의 타단(116b)에서 상기 제2 축열 송풍기(114b)를 통해 흡입된 공기를 상기 제1 축열 배관(112)의 일단 방향으로 토출되도록 할 수 있다.

따라서, 이와 같이 제1 축열 배관(112)의 타단(112ba)과 제2 축열 배관(116)의 일단(116a)이 서로 교차되어 설치되는 온실에서는 축열 배관들(112, 116)들의 교차부(112ba, 116a)를 온실의 중심에 위치시켜 온실의 양측 단부와 중심부 사이의 공기가 서로 혼합되면서 순환되도록 함으로써, 측면 방향으로 길이가 길어지는 구조의 온실에서 온실의 양측 단부와 중심부 사이에서 발생할 수 있는 온도 차이를 최소화할 수 있다.

도 5에서와 같이 측면 방향으로 길이가 길어질 구조의 온실에서, 냉각 배관(113, 117)과 순환 송풍기(115a, 115b)의 구조도 상기 축열 배관(112, 116) 및 축열 송풍기(114a, 114b)의 구조와 유사하게 구현될 수 있다.

예를 들어, 축열체(111)가 제1 축열체(111a)와 제2 축열체(111b)로 분할되어 설치된 온실의 경우, 배기팬들(163a, 163b)을 온실의 일단과 양단에 각각 설치하고, 냉각 배관들(113, 117)을 상기 축열체들(111a 111b)이 설치된 위치에 대응되는 위치에 각각 설치하되 제1 냉각 배관(113)의 타단(113ba)과 제2 냉각 배관(117)의 일단(117a)은 서로 교차되도록 하여 온실 양단을 기준으로 중앙부에 설치되도록 한다.

이후, 이러한 냉각 배관(113, 117)들의 교차 구조에서 제1 냉각 배관(113)의 일단(113a)과 제2 냉각 배관(117)의 타단(117b)에 각각 설치된 순환 송풍기(115a, 115b)와 상기 배기팬들(163a, 163b)을 모두 구동시켜 제1 냉각 배관(113)의 일단(113a)과 제2 냉각 배관(117)의 타단(117b)을 통해 각각 흡입된 외부 공기가 온실의 중앙부에서 모두 토출되어 온실 중심부와 양측 단부의 공기가 서로 고르게 혼합되면서 순환되도록 함으로써, 측면 방향으로 길이가 길어질 구조의 온실에서 온실의 양측 단부와 중심부 사이에서 발생할 수 있는 온도 차이를 최소화할 수 있다.

도 6은 도 1의 무가온 온실에서 열회수 환기 유닛만을 분리하여 확대한 상태의 모습을 나타낸 개념도이다.

도 6을 참조하면, 열회수 환기유닛(120)은 외부공기 흡입배관(121), 내부공기 배출배관(122), 흡입 송풍기(123), 배출 송풍기(124)를 포함하는 것으로 이루어진다.

외부공기 흡입배관(121)은 일단(121b)이 온실의 내측으로 연장되고, 타단(121a)이 상기 온실의 외측으로 연장되며, 일단(121b)과 타단(121a) 사이의 일부가 상기 내부공기 배출배관(122)과 밀착된 상태로 온실의 내측과 외측 사이의 경계를 가로질러 바닥에 매설된다. 이때, 상기 외부공기 흡입배관(121)과 내부공기 배출배관(122)을 이루는 소재는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 PVC 관이 사용될 수 있다.

내부공기 배출배관(122)은 일단(122a)이 상기 온실의 내측으로 연장되고, 타단(122b)이 상기 온실의 외측으로 연장되며, 일단(122a)과 타단(122b) 사이의 일부가 상기 외부공기 흡입배관(121)과 밀착된 상태로 상기 온실의 내측과 외측 사이의 경계를 가로질러 바닥에 매설된다.

또한, 외부공기 흡입배관(121)의 일단(121b) 부근에는 흡입 송풍기(123)가 설치되고, 내부공기 배출배관(122)의 일단(122a) 부근에는 배출 송풍기(124)가 설치되어 있다.

따라서, 상기 흡입 송풍기(123)와 배출 송풍기(124)를 동시에 구동시키면 온실 내부의 공기가 내부공기 배출배관(122)을 통해 배출되고, 온실 외부의 공기는 외부공기 흡입배관(121)을 통해 온실 내부로 흡입된다. 따라서, 이러한 공기의 배출과 순환 과정에서 서로 밀착된 상태로 바닥에 매설되어 있는 내부공기 배출배관(122)과 외부공기 흡입배관(121) 사이에서 열교환이 이루어져, 온실 내부의 온도 변화가 최소화되면서 환기가 수행될 수 있다.

또한, 온실 내부의 열에너지 보존이 중요한 겨울철과 같은 시기에는 상기 배출 송풍기(124) 및 흡입 송풍기(123)를 동시에 구동시켜 상기 온실 내측에서 외측으로 배출되는 공기의 열에너지가 상기 외부공기 흡입배관(121)을 통해 흡입되는 외부공기에 전달되도록 하여 열회수 환기를 수행함으로써, 온실 내부의 열에너지를 안정적으로 보존하면서 온실 환기를 수행할 수 있다.

여기서, 상기 내부공기 배출배관(122)과 상기 외부공기 흡입배관(121)은 열교환 효율을 극대화할 수 있도록 온실의 내측과 외측 사이의 경계를 가로질러 바닥에 매설되는 밀착부위가 일정한 길이를 갖는 단위부가 다수 절곡되어 중첩된 구조로 구현됨으로써, 열교환 구간이 연장될 수 있다.

또한, 상기 열회수 환기유닛(120)은 환기 성능과 열회수 성능을 극대화할 수 있도록, 예를 들어, 온실의 내측으로 연장되는 상기 내부공기 배출배관(122)의 일단(122a)과 상기 외부공기 흡입배관(121)의 일단(121b)은 서로 반대되는 방향으로 절곡되는 제1 반대면 절곡부(122ab, 121ba)를 각각 포함할 수 있다. 또한, 상기 온실의 외측으로 연장되는 상기 내부공기 배출배관(122)의 타단(122b)과 상기 외부공기 흡입배관(121)의 타단(121a)은 서로 반대되는 방향으로 절곡되는 제2 반대면 절곡부(122ba, 121ab)를 각각 포함할 수 있다.

도 7은 도 1의 무가온 온실에서 터널형 커튼만을 분리하여 확대한 상태의 모습을 나타낸 개념도이고, 도 8은 도 7의 터널형 커튼의 와이어 연결구조의 모습을 나타낸 개념도이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 터널형 커튼(130)은 중심 폴대(131), 레일(132), 지지대(133), 와이어(134) 및 커튼 피복부재(135)를 포함한다.

중심 폴대(131a, 131b, 131c, 131d)는 온실 내측의 일단과 타단에 각각 적어도 2개가 설치되어 상측에는 적어도 2개의 레일(132)이 결합된다.

레일(132)은 온실 내측 공간의 일단에서 타단 방향으로 연장되도록 형성되며 양단이 상기 중심 폴대(131)의 상측에 결합되어 서로 나란하게 설치된다. 예를 들어, 상기 레일(132)은 온실의 중앙통로 측면에 철재관으로 형성될 수 있다.

지지대(133)는 레일(132)의 연장방향과 교차되는 방향으로 연장되도록 적어도 2개가 나란하게 구비되며, 상기 와이어(134)에 의해 서로 연결되도록 설치되어 상기 와이어(134)의 당김에 의해 상기 레일(132)의 연장방향을 따라 이동하며 터널형 커튼(130)의 펼침 모드와 접힘 모드를 구현한다.

상기 와이어(134)는 사용자가 직접 수동으로 당김 조작을 수행할 수도 있으며, 전기 모터(미도시)를 추가 장착하여 자동방식의 커튼 개폐 구조를 구현할 수도 있다. 여기서 와이어(134)는 예를 들어, 인장강도와 내구성 등이 우수한 굵은 낚시줄 등이 사용될 수 있다.

상기 지지대(133)의 개수는 상기 터널형 커튼(130)의 사이즈에 따라 다양한 개수로 사용될 수 있으며, 예를 들어, 도 7 및 도 8에서와 같이 8개 이상의 개수로 사용될 수 있다. 각각의 지지대(133)는 일정한 길이의 경간 와이어(134a) 2개로 연결되어 커튼을 열고 닫을 때 이러한 경간 와이어 길이 이상으로 벌어지지 않도록 설치된다.

상기 지지대(133b)의 소재나 구조는 커튼 피복부재(135)를 상측에 얹어 터널형 커튼(130)을 구현할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 내경 10mm 내외의 가는 PVC관으로 구성될 수 있으며, 가장 장력을 많이 받는 레일(132)의 양단부에 설치되는 지지대(133a)는 가볍고, 강도가 우수한 알루미늄 관이 사용될 수 있다.

각 지지대(133b)에는 3개의 홀(133ba, 133bb, 133bc)이 뚫려 있어서 와이어(134)를 연결하거나 관통할 수 있는 구조로 형성된다. 터널용 커튼(130)의 펼침 모드와 접힘 모드를 구현하기 위해 지지대(133)에 설치되는 와이어(134)는 중간에 이음부가 없이 레일(132)의 양단부에 설치되는 지지대(133a)에만 고정시킨다.

이러한 와이어(134)는 상기 양단부에 설치되는 지지대(133a)를 제외한 모든 지지대(133b)의 중간을 관통하고 터널용 커튼(130)의 끝에 설치되는 구동 도르래(136a, 136b)를 통해 어느 한 쪽 와이어(134)를 당기거나 다른 쪽 와이어(134)를 당김으로써 터널용 커튼(130)을 열고 닫을 수 있도록 구현될 수 있다.

예를 들어, 상기 터널형 커튼(130)은 상기 온실 내측의 일단에 설치된 상기 폴대들(131a, 131b) 주변에 설치되는 2개의 구동 도르래(136a, 136b) 및 상기 온실 내측의 타단에 설치된 폴대들(131c, 131d) 사이에 설치되는 1개의 축 도르래(137)를 포함하고,

상기 와이어(134)는 일단이 상기 구동 도르래(136a, 136b)들 중 1개의 일측 구동 도르래(136b)를 거쳐 연장되며, 상기 구동 도르래(136b)를 거쳐 연장된 상기 와이어(134)는 상기 온실 내측의 일단에서 타단 방향으로 진행하는 제1 방향 구간에서는 상기 지지대(133b)들을 모두 관통하여 상기 축 도르래(137)까지 연장되고, 상기 축 도르래(137)까지 연장된 와이어(134)는 상기 축 도르래(137)에서 연장방향이 반대방향으로 전환된다.

또한, 상기 축 도르래(137)에서 연장방향이 반대로 전환된 상기 와이어(134)의 일단은 상기 온실 내측의 타단에서 일단 방향으로 진행하는 제2 방향 구간에서는 상기 지지체(133b)들을 모두 연결하여 상기 구동 도르래(136a, 136b)들 중 1개의 타측 구동 도르래(136a)까지 연장되고, 상기 타측 구동 도르래(136a)를 통과한 상기 와이어(134)의 일단은 상기 와이어(134)의 타단과 연결되도록 형성될 수 있다.

따라서, 상기 터널용 커튼(130)은 사용자가 상기 구동 도르래(136a, 136b)가 설치된 위치에서 상기 와이어(134)의 단순한 당김 조작을 통해, 펼침 모드와 접힘 모드를 편리하게 구현할 수 있다.

또한, 이러한 와이어(134)에 의한 터널용 커튼(130)은 구동은 와이어(134)가 모든 지지대(133b)의 중심을 관통하여 이루어지므로, 마치 진주목걸이에서 진주의 중간에 구멍을 뚫어 실로 꿰듯이 상기 와이어(134)와 지지대(133b)의 연결 구조가 구현되도록 하여 상기 지지대(133b)들이 터널용 커튼(130)의 개폐 시 팽팽한 텐션을 유지한 상태로 정렬되어 움직일 수 있게 한다.

상기 커튼 피복부재(135)는 상기 지지대(133) 및 상기 지지대(133)들 사이를 전체적으로 커버하며 터널용 커튼(130)이 구현되도록 한다. 상기 커튼 피복부재(135)의 소재는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 앞서 언급한 도 1의 온실 피복(161)과 동일한 소재로 이루어질 수 있다.

한편, 상기 레일(132)과 지지대(133)의 사이에는 상면이 상기 지지대(133)의 하면 형상에 대응하는 형상의 음각으로 형성되고, 하면이 수평하게 형성되어 상기 레일(132)과의 접촉면적을 더 작게 줄이는 판형 스프링(132a)이 설치될 수 있다.

상기 지지대(133)의 아래에 놓이는 레일(132)과의 접촉부위는 잦은 마찰력 발생으로 인해 쉽게 마모되어 닳게 될 수 있으므로, 예를 들어 마찰에 강한 스테인레스 재질의 판형 스프링(132a)을 설치하여 지지대(133)와 레일(132)을 모두 보호하며, 유지보수를 간편하게 할 수 있다. 이때 레일(132)과 판형 스프링(132a)은 선과 선이 한 점에서 만나는 구조이므로 마찰력이 최소화될 수 있다.

각 지지대(133) 상측에는 커튼 피복부재(135)로서 투명 또는 차광 필름을 설치하여 온실 유지보수용 투명 테이프로 부착하면 터널용 커튼(130)이 완성되며, 이 때 필름의 길이가 경간 와이어(134a)의 길이보다 약간 길게 설치하면 필름 자체에는 큰 장력이 가해지지 않기 때문에 커튼 피복부재(135)의 손상을 방지할 수 있다.

이러한 터널용 커튼(130)은 겨울철 야간에는 이중온실 구조를 만들어 보온을 극대화하고 여름철에는 냉방모드의 핵심적인 역할과 차광기능을 겸하게 된다.

도 9는 도 1의 무가온 온실에서 제어모듈의 구성과 동작 매뉴얼을 나타낸 개념도이다.

도 9를 참조하면, 냉난방 및 열회수 환기 기능을 갖는 무가온 온실(100)은 각종 송풍기, 배기팬 등의 복잡한 제어를 단순화하여 수동제어 하거나 원격제어가 가능하도록 하는 제어모듈(170)을 포함할 수 있다.

제어모듈(170)의 제어 판넬에는 조도센서(171), 외기온도센서(172), 내부온도센서(173), 외기습도센서(174) 및 내부습도센서(175) 등과 같은 각종 센서로부터 수집된 조도, 온도, 습도 등의 표시부가 있고, 수동제어 또는 원격제어를 선택할 수 있는 스위치가 있으며, 4가지 모드를 선택할 수 있는 절환 스위치가 구비된다. 또한 원격 단말기와 통신할 수 있도록 CDMA/LTE 모뎀과 안테나가 포함되어 사용자 단말과의 통신을 수행한다.

조도센서(171)에 의해 주간과 야간이 구분되고 동작 모드가 자동으로 전환될 수 있다. 수동제어에서는 사용자가 제어판의 표시부 정보를 토대로 절환 스위치를 돌려 원하는 모드를 선택할 수 있다. 원격제어에서는 모든 센서 정보를 토대로 더욱 세밀하고 상세한 제어가 가능하다.

도 10은 도 1의 무가온 온실에 설치되는 태양열 난방기의 구조와 태양열 난방기 제어모듈의 구성을 나타낸 개념도이다.

도 10을 참조하면, 냉난방 및 열회수 환기 기능을 갖는 무가온 온실(100)은 열손실 방지용 태양열 난방기(140)를 포함할 수 있다.

길이가 긴 대형 온실의 특성상 온실의 양단 끝부분은 열의 손실이 매우 크기 때문에 이 부분은 온실의 중심부에 비해 온도가 낮아질 수 있다. 이런 문제를 해결하기 위해 온실의 양단에 태양열 난방기(140)를 설치하여 추가적인 난방을 공급받을 수 있다. 이러한 태양열 난방기(140)는 온실 밖의 태양광을 이용하기 때문에 온실 내의 일사량은 변하지 않는다.

상기 태양열 난방기(140)는 외부 함체에 설치되며, 집열판(144), 주름관(142), 및 발열팩(143)을 포함한다.

외부 함체는 16mm 내외의 두께를 갖는 투명한 복층 폴리카보네이트 판재(이하 PC 판재)가 사용된다. 복층 PC판재는 투명도가 매우 높아 80% 이상의 광투과율을 보이고, 중공구조로 중간에 공기층이 있어서 단열성이 매우 우수하며, 강하고 내구성이 높은 소재이다.

구체적으로, 상기 외부 함체의 전면창은 정남향의 45°의 경사각을 갖도록 설치되어 난방기가 사용되는 추분부터 동지, 춘분까지 햇빛을 가장 많이 받도록 형성된다. 상기 외부 함체의 내부에는 35° 내지 50° 각도의 기울기를 가지며, 더 구체적으로는 45° 각도의 기울기를 가지며 흑색으로 채색된 알루미늄 판재를 포함하는 집열판(144)을 구성하고, 그 위에 축열 및 발열기능을 갖는 발열팩(143)을 배치하여 집열판(144)에서 모아진 열이 집중되도록 한다. 상기 발열팩(143)의 상측에는 송풍팬(146)이 연결되어 온실 내측으로 연장되는 검은색 플라스틱 주름관(142)이 설치된다.

외부 함체의 맨위에는 차광스크린(141)을 설치하여 난방기를 사용하지 않을 때에는 햇빛을 차단할 수 있도록 한다. 이러한 태양열 난방기(140)의 외부 한쪽 끝에 소형 태양광 모듈(147)과 소형 이차전지를 설치하여 태양열 난방기 제어모듈(180)과 송풍팬(146)에 전력을 공급한다.

상기 발열팩(143)은 케이스(143a) 내측에 아세트산나트륨 과포화용액(143c) 및 압전소자(143b)를 포함하는 것으로 이루어진 발열팩으로 이루어진다.

아세트산나트륨 과포화용액(143c)은 무수아세트산나트륨 140g당 물 100ml 비율로 혼합하면 65℃에서 모두 용해되게 된다. 일단 용해된 과포화액은 온도가 서서히 내려가더라도 응고되지 않고 액체상태가 유지된다. 이 과포화액은 매우 불안정한 상태이므로 온도가 내려간 상태에서 충격을 주게 되면 순식간에 응고가 되면서 약 58℃정도의 많은 응고열을 발산한다. 이 때의 충격수단으로는 압전소자(143b)를 팩의 내부에 동봉하여 트리거 신호를 주면 압전소자(143b)가 진동하고 그 충격으로 과포화액을 응고시킨다.

함체 내부의 발열팩(143)에 내부 온도센서(181)를 설치하고 외부에 조도센서(183)와 온실 내에 온도센서(182)를 설치하여 태양열 난방기(140)를 제어할 수 있다.

예를 들어, 상기 태양열 난방기(140)의 제어를 위해 온실 내측에는 온실 온도센서로서 제1 온도센서(182)가 설치되고, 상기 온실의 외측에는 조도센서(183)가 설치되며, 상기 발열팩(143)에는 내부 온도센서로서 제2 온도센서(181)가 설치되도록 하고, 상기 태양열 난방기(140)에는 상기 제1 온도센서(182), 조도센서(183) 및 제2 온도센서(181)로부터 온도 정보 및 조도 정보를 수신하며, 상기 발열팩(143) 및 상기 주름관(142)의 송풍팬(146)을 제어하는 제어모듈(180)이 설치될 수 있다.

여기서, 상기 제어모듈(180)은 주간에 상기 송풍팬(146)의 정지 상태에서 상기 제2 온도센서(181)에서 측정된 아세트산나트륨 과포화용액 및 압전소자(143b)를 포함하는 발열팩(143)의 온도가 기 설정된 온도 이상으로 올라가 과포화용액이 모두 액체가 될 경우, 상기 송풍팬(146)을 구동시켜 상기 태양열 난방기(140)의 고온의 열을 상기 온실 내측으로 보내 난방을 수행하고, 겨울철 야간에 상기 온실 내측의 온도가 기 설정된 온도 이하로 내려가면 상기 발열팩의 압전소자(143b)에 신호를 가해 과포화용액의 응고열에 의한 58℃의 열을 상기 송풍팬(146)을 통해 상기 온실의 내측에 대한 난방을 수행할 수 있다.

또한, 상기 조도센서(183)에서 측정된 햇빛의 세기가 기 설정된 햇빛의 세기 조건 보다 약한 상태 즉, 저녁시간대와 같은 시간대에서는 상기 온실 내측의 온도가 기 설정된 온도 이하로 내려가면 상기 발열팩(143)과 상기 송풍팬(146)을 구동 시켜, 상기 온실의 내측에 대한 난방을 수행할 수 있다.

여기서, 상기 발열팩(143)의 구동은 상기 발열팩(143)이 예를 들어, 압전소자(143b)를 포함하는 것으로 이루어진 경우, 상기 압전소자(143b)에 신호를 가하여 58℃ 내지 59℃ 사이의 온도, 더 구체적으로는 58℃ 내외의 온도가 유지되도록 하여, 58℃ 내외의 온도를 갖는 비교적 더운 공기가 상기 송풍팬(146)을 통해 상기 온실 내측에 공급되도록 하여 온실 난방을 수행할 수 있다.

또한, 상기 태양열 난방기(140)의 제어모듈(180)은 상기 송풍팬(146)의 구동 상태에서, 기 설정된 햇빛의 세기 조건과 상기 조도센서(183)에서 측정된 햇빛의 세기를 비교하여 상기 조도센서에서 측정된 햇빛의 세기가 상기 기 설정된 햇빛의 세기 조건보다 약한 상태에서 강한 상태로 전환되면, 즉 야간에서 주간으로 전환되면, 상기 송풍팬(146)의 구동을 정지시켜 상기 발열팩(143)에 열에너지가 전달되어 축적되도록 할 수 있다. 즉, 상기 송풍팬(146)의 구동을 정지시켜 태양열이 과포화용액을 액화시키는데 집중되도록 할 수 있다.

또한 다음과 같은 시나리오에 따라 상기 제어모듈(180)은 상기 태양열 난방기(140)를 제어할 수 있다.

1) 아침에 해가 떠서 집광이 시작되면 내부 온도가 올라가고 65℃에 이르면 과포화액이 모두 액체가 된다.

2) 내부 온도가 더 올라 70℃에 이르면 송풍기가 작동하여 뜨거운 공기를 온실로 보낸다. 이후 송풍팬(146)은 다음 날 아침까지 계속 동작하여 난방을 지속한다.

3) 밤이 되어 온실의 온도가 특정온도 이하가 되면 제어모듈(180)이 압전소자(143b)에 트리거 신호를 보내 과포화액을 응고시킨다. 이 때의 응고열로 온실의 온도가 올라간다.

4) 다시 해가 떠서 집광을 시작하면 제어모듈(180)이 송풍팬(146)을 꺼서 집광되는 모든 열이 과포화액의 액화에 사용되도록 한다. 이후 2)번 절차로 돌아간다.

상기 태양열 난방기(140)는 3m와 5m 길이의 2종으로 만들어 다양한 온실에 적용할 수 있도록 하며, 이동이 가능하여 쉽게 설치할 수 있는 구조로 구현될 수 있다. 또한 태양광 모듈(147)과 이차전지, 제어모듈(180)은 일체화된 독립형 장치이므로 별도의 조작이 불필요하고, 온실의 온도가 원하는 온도 이하일 때 압전소자(143b)에 트리거 신호를 주어 온실의 온도를 올릴 수 있다. 또한, 발열팩(143)에 축열된 열도 난방용으로 활용하고 이후 응고열까지 난방으로 활용할 수 있어서 열효율이 매우 높은 장치이다.

전술한 내용은 단지 예시적인 것에 불과하며, 설명된 실시예들의 범주 및 기술적 사상을 벗어남이 없이, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 수정들이 이루어질 수 있다. 전술한 실시예들은 개별적으로 또는 임의의 조합으로 구현될 수 있다.

100 : 냉난방 및 열회수 환기 기능을 갖는 무가온 온실
110 : 축열 유닛
120 : 열회수 환기 유닛
130 : 터널형 커튼
140 : 태양열 난방기

Claims

적어도 일부가 온실 내의 중앙통로 지하에 매립되고,
난방모드에서는 주간에 상기 온실 내부의 공기를 통과시켜 축열체에 열에너지를 축적시키고, 야간에 상기 축열체에 축적된 열에너지를 이용하여 온실 난방을 수행하며, 냉방모드에서는 야간에 상기 온실 외부의 찬공기를 통과시켜 축열체를 냉각시키고, 주간에 상기 냉각된 축열체를 이용하여 온실 냉방을 수행하는 축열 유닛; 및
일단이 상기 온실의 내측으로 연장되고, 타단이 상기 온실의 외측으로 연장되며, 내측에 환기용 송풍기가 구비되어 있어서 상기 환기용 송풍기를 구동시켜 상기 온실 내부에서 상기 온실 외부로 배출되는 공기의 열에너지가 상기 온실 외부에서 상기 온실 내부로 흡입되는 공기로 전달되는 열교환 과정과 동시에 상기 온실의 환기가 수행되도록 하는 열회수 환기유닛을 포함하며,
상기 축열 유닛은 일단과 타단 사이의 일부가 상기 축열체의 상측에 밀착되어 구비되어, 상기 냉방모드에서 상기 온실 외부의 찬공기가 통과되도록 이루어지는 냉각배관을 더 포함하는 냉난방 및 열회수 환기 기능을 갖는 무가온 온실.
제1항에 있어서,
상기 축열 유닛은,
상기 온실의 내부 중앙통로 지하에 매설되는 상기 축열체;
일단이 상기 온실 내측의 일단에서 상부방향으로 연장되어 구비되고, 타단이 상기 온실 내측의 타단에서 상부방향으로 연장되어 구비되며, 일단과 타단 사이의 일부가 상기 축열체의 하측에 밀착되어 구비되는 축열 배관; 및
상기 축열 배관의 상부방향으로 연장된 일단에 설치되어 상기 온실 내측의 공기를 흡입하는 축열 송풍기;
를 포함하는 냉난방 및 열회수 환기 기능을 갖는 무가온 온실.
제2항에 있어서,
상기 축열체는,
원통형 플라스틱 용기 내부에 액체가 채워지는 구조의 축열체로서, 상기 용기의 개수 또는 상기 용기 내부에 채워지는 액체의 양에 따라 열용량이 정의되는 축열체인 냉난방 및 열회수 환기 기능을 갖는 무가온 온실.
적어도 일부가 온실 내의 중앙통로 지하에 매립되고,
난방모드에서는 주간에 상기 온실 내부의 공기를 통과시켜 축열체에 열에너지를 축적시키고, 야간에 상기 축열체에 축적된 열에너지를 이용하여 온실 난방을 수행하며, 냉방모드에서는 야간에 상기 온실 외부의 찬공기를 통과시켜 축열체를 냉각시키고, 주간에 상기 냉각된 축열체를 이용하여 온실 냉방을 수행하는 축열 유닛; 및
일단이 상기 온실의 내측으로 연장되고, 타단이 상기 온실의 외측으로 연장되며, 내측에 환기용 송풍기가 구비되어 있어서 상기 환기용 송풍기를 구동시켜 상기 온실 내부에서 상기 온실 외부로 배출되는 공기의 열에너지가 상기 온실 외부에서 상기 온실 내부로 흡입되는 공기로 전달되는 열교환 과정과 동시에 상기 온실의 환기가 수행되도록 하는 열회수 환기유닛;을 포함하며,
상기 축열 유닛은,
상기 온실의 내부 중앙통로 지하에 매설되는 상기 축열체;
일단이 상기 온실 내측의 일단에서 상부방향으로 연장되어 구비되고, 타단이 상기 온실 내측의 타단에서 상부방향으로 연장되어 구비되며, 일단과 타단 사이의 일부가 상기 축열체의 하측에 밀착되어 구비되는 축열 배관; 및
상기 축열 배관의 상부방향으로 연장된 일단에 설치되어 상기 온실 내측의 공기를 흡입하는 축열 송풍기;를 포함하며,
상기 온실은 일측 상부에 온실 내부 공기를 외부로 배출하는 배기팬을 더 포함하고,
상기 축열 유닛은
일단이 상기 온실의 외측에서 상기 배기팬의 높이보다 낮은 위치로 연장되고, 타단은 상기 온실의 내측에서 상기 배기팬이 설치되지 않은 타측의 상부방향으로 연장되어 구비되며 일단과 타단 사이의 일부가 상기 축열체의 상측에 밀착되어 구비되는 냉각 배관; 및
상기 냉각 배관에서 상기 온실의 외측으로 연장된 일단에 구비되고, 상기 온실의 외부의 공기를 흡입하여 상기 축열체를 냉각시키며, 상기 축열체로부터 열에너지를 흡수한 더운 공기를 상기 냉각 배관의 타단으로 토출시키는 순환 송풍기;
를 더 포함하며,
상기 축열체의 온도가 기설정된 온도보다 높은 경우, 상기 배기팬과 상기 순환 송풍기를 구동시켜 상기 축열체를 냉각시키는 냉난방 및 열회수 환기 기능을 갖는 무가온 온실.
적어도 일부가 온실 내의 중앙통로 지하에 매립되고,
난방모드에서는 주간에 상기 온실 내부의 공기를 통과시켜 축열체에 열에너지를 축적시키고, 야간에 상기 축열체에 축적된 열에너지를 이용하여 온실 난방을 수행하며, 냉방모드에서는 야간에 상기 온실 외부의 찬공기를 통과시켜 축열체를 냉각시키고, 주간에 상기 냉각된 축열체를 이용하여 온실 냉방을 수행하는 축열 유닛; 및
일단이 상기 온실의 내측으로 연장되고, 타단이 상기 온실의 외측으로 연장되며, 내측에 환기용 송풍기가 구비되어 있어서 상기 환기용 송풍기를 구동시켜 상기 온실 내부에서 상기 온실 외부로 배출되는 공기의 열에너지가 상기 온실 외부에서 상기 온실 내부로 흡입되는 공기로 전달되는 열교환 과정과 동시에 상기 온실의 환기가 수행되도록 하는 열회수 환기유닛;을 포함하며,
상기 열회수 환기유닛은
일단이 상기 온실의 내측으로 연장되고, 타단이 상기 온실의 외측으로 연장되며, 일단과 타단 사이의 일부가 상기 온실의 내측과 외측 사이의 경계를 가로질러 바닥에 매설되는 내부공기 배출배관;
일단이 상기 온실의 내측으로 연장되고, 타단이 상기 온실의 외측으로 연장되며, 일단과 타단 사이의 일부가 상기 내부공기 배출배관과 밀착된 상태로 상기 온실의 내측과 외측 사이의 경계를 가로질러 바닥에 매설되는 외부공기 흡입배관;
상기 내부공기 배출배관 내측에 제1 환기용 송풍기로서 설치되는 배출 송풍기; 및
상기 외부공기 흡입배관 내측에 제2 환기용 송풍기로서 설치되는 흡입 송풍기;
를 포함하고,
상기 배출 송풍기 및 흡입 송풍기를 동시에 구동시켜 상기 온실 내측에서 외측으로 배출되는 공기의 열에너지가 상기 외부공기 흡입배관을 통해 흡입되는 외부공기에 전달되도록 하여 열회수 환기를 수행하는 냉난방 및 열회수 환기 기능을 갖는 무가온 온실.
제5항에 있어서,
상기 온실의 내측으로 연장되는 상기 내부공기 배출배관의 일단과 상기 외부공기 흡입배관의 일단은 서로 반대되는 방향으로 절곡되는 제1 반대면 절곡부를 각각 포함하고,
상기 온실의 외측으로 연장되는 상기 내부공기 배출배관의 타단과 상기 외부공기 흡입배관의 타단은 서로 반대되는 방향으로 절곡되는 제2 반대면 절곡부를 각각 포함하는 냉난방 및 열회수 환기 기능을 갖는 무가온 온실.
적어도 일부가 온실 내의 중앙통로 지하에 매립되고,
난방모드에서는 주간에 상기 온실 내부의 공기를 통과시켜 축열체에 열에너지를 축적시키고, 야간에 상기 축열체에 축적된 열에너지를 이용하여 온실 난방을 수행하며, 냉방모드에서는 야간에 상기 온실 외부의 찬공기를 통과시켜 축열체를 냉각시키고, 주간에 상기 냉각된 축열체를 이용하여 온실 냉방을 수행하는 축열 유닛; 및
일단이 상기 온실의 내측으로 연장되고, 타단이 상기 온실의 외측으로 연장되며, 내측에 환기용 송풍기가 구비되어 있어서 상기 환기용 송풍기를 구동시켜 상기 온실 내부에서 상기 온실 외부로 배출되는 공기의 열에너지가 상기 온실 외부에서 상기 온실 내부로 흡입되는 공기로 전달되는 열교환 과정과 동시에 상기 온실의 환기가 수행되도록 하는 열회수 환기유닛;을 포함하며,
상기 온실의 내측에는 펼침 모드에서 상기 온실의 내측 공간이 상층과 하층으로 분리되도록 하여, 상기 상층이 온실 내부 공기를 외부로 배출하는 배기팬과 냉각 배관의 타단이 연통되도록 하는 배관영역으로 정의되도록 하는 터널형 커튼이 더 구비되고,
상기 냉각 배관은 일단이 상기 온실의 외측에서 상기 배기팬의 높이보다 낮은 위치로 연장되고, 타단은 상기 온실의 내측에서 상기 배기팬이 설치되지 않은 타측의 상부방향으로 연장되어 구비되며 일단과 타단 사이의 일부가 상기 축열체의 상측에 밀착되어 구비되는 냉난방 및 열회수 환기 기능을 갖는 무가온 온실.
제7항에 있어서,
상기 터널형 커튼은
상기 온실 내측의 일단과 타단에 각각 적어도 2개가 설치되는 중심 폴대;
상기 온실의 내측 공간의 일단에서 타단 방향으로 연장되도록 형성되며 양단이 상기 중심 폴대의 상측에 결합되어 서로 나란하게 설치되는 적어도 2개의 레일;
상기 레일의 연장방향과 교차되는 방향으로 연장되도록 적어도 2개가 나란하게 구비되며, 와이어에 의해 서로 연결되도록 설치되어 상기 와이어의 당김에 의해 상기 레일의 연장방향을 따라 이동하며 커튼의 펼침 모드와 접힘 모드를 구현하는 복수의 지지대들; 및
상기 복수의 지지대들 및 상기 지지대들 사이를 전체적으로 커버하는 커튼 피복부재;
를 포함하는 냉난방 및 열회수 환기 기능을 갖는 무가온 온실.
제8항에 있어서,
상기 레일과 지지대의 사이에는 상면이 상기 지지대의 하면 형상에 대응하는 형상의 음각으로 형성되고, 하면이 수평하게 형성되어 상기 레일과의 접촉면적을 더 작게 줄이는 판형 스프링이 설치되는 냉난방 및 열회수 환기 기능을 갖는 무가온 온실.
제8항에 있어서,
상기 터널형 커튼은
상기 온실 내측의 일단에 설치된 상기 폴대의 주변에 설치되는 2개의 구동 도르래;
상기 온실 내측의 타단에 설치된 폴대 사이에 설치되는 1개의 축 도르래;
를 포함하고,
상기 와이어는 일단이 상기 2개의 구동 도르래 중 1개의 일측 구동 도르래를 거쳐 연장되며, 상기 구동 도르래를 거쳐 연장된 상기 와이어는 상기 온실 내측의 일단에서 타단 방향으로 진행하는 제1 방향 구간에서는 상기 지지대들을 모두 관통하여 상기 축 도르래까지 연장되고, 상기 축 도르래까지 연장된 와이어는 상기 축 도르래에서 연장방향이 반대방향으로 전환되며,
상기 축 도르래에서 연장방향이 반대로 전환된 상기 와이어의 일단은,
상기 온실 내측의 타단에서 일단 방향으로 진행하는 제2 방향 구간에서는 상기 지지대들을 모두 연결하여 상기 2개의 구동 도르래 중 1개의 타측 구동 도르래까지 연장되고,
상기 타측 구동 도르래를 통과한 상기 와이어의 일단은 상기 와이어의 타단과 연결되도록 형성되는 냉난방 및 열회수 환기 기능을 갖는 무가온 온실.
적어도 일부가 온실 내의 중앙통로 지하에 매립되고,
난방모드에서는 주간에 상기 온실 내부의 공기를 통과시켜 축열체에 열에너지를 축적시키고, 야간에 상기 축열체에 축적된 열에너지를 이용하여 온실 난방을 수행하며, 냉방모드에서는 야간에 상기 온실 외부의 찬공기를 통과시켜 축열체를 냉각시키고, 주간에 상기 냉각된 축열체를 이용하여 온실 냉방을 수행하는 축열 유닛; 및
일단이 상기 온실의 내측으로 연장되고, 타단이 상기 온실의 외측으로 연장되며, 내측에 환기용 송풍기가 구비되어 있어서 상기 환기용 송풍기를 구동시켜 상기 온실 내부에서 상기 온실 외부로 배출되는 공기의 열에너지가 상기 온실 외부에서 상기 온실 내부로 흡입되는 공기로 전달되는 열교환 과정과 동시에 상기 온실의 환기가 수행되도록 하는 열회수 환기유닛;을 포함하며,
상기 축열 유닛은 일단과 타단 사이의 일부가 상기 축열체의 상측에 밀착되어 구비되는 냉각 배관을 포함하며,
상기 축열 유닛은,
상기 온실의 내부 중앙통로 지하에 매설되는 상기 축열체;
일단이 상기 온실 내측의 일단에서 상부방향으로 연장되어 구비되고, 타단이 상기 온실 내측의 타단에서 상부방향으로 연장되어 구비되며, 일단과 타단 사이의 일부가 상기 축열체의 하측에 밀착되어 구비되는 축열 배관; 및
상기 축열 배관의 상부방향으로 연장된 일단에 설치되어 상기 온실 내측의 공기를 흡입하는 축열 송풍기;
를 포함하며,
상기 축열체는
상기 온실의 내측 바닥에서 일측에 매설되는 제1 축열체; 및
상기 제1 축열체와 일정 간격으로 이격되어 타측에 매설되는 제2 축열체;
를 포함하고,
상기 축열 배관은 제1 축열 배관과 제2 축열 배관을 포함하며,
상기 제1 축열 배관의 일단은 상기 제1 축열체의 일단에서 상부방향으로 연장되어 구비되고, 상기 제1 축열 배관의 타단은 상기 제1 축열체의 타단에서 상부방향으로 연장되어 구비되며, 상기 제1 축열 배관의 일단과 타단 사이의 일부는 상기 제1 축열체의 하측에 밀착되어 구비되고,
상기 제2 축열 배관의 일단은 상기 제2 축열체의 일단에서 상부방향으로 연장되어 구비되고, 상기 제2 축열 배관의 타단은 상기 제2 축열체의 타단에서 상부방향으로 연장되고 구비되며, 상기 제2 축열 배관의 일단과 타단 사이의 일부가 상기 제2 축열체의 하측에 밀착되어 구비되며,
상기 축열 송풍기는
상기 제1 축열 배관의 일단에 설치되는 제1 축열 송풍기; 및
상기 제2 축열 배관의 타단에 설치되는 제2 축열 송풍기;
를 포함하고,
상기 제1 축열 배관의 타단과 상기 제2 축열 배관의 일단은 서로 교차되도록 배치되어 상기 제1 축열 배관의 일단에서 상기 제1 축열 송풍기를 통해 흡입된 공기를 상기 제2 축열 배관의 타단 방향으로 토출되도록 하고,
상기 제2 축열 배관의 타단에서 상기 제2 축열 송풍기를 통해 흡입된 공기를 상기 제1 축열 배관의 일단 방향으로 토출되도록 하는 냉난방 및 열회수 환기 기능을 갖는 무가온 온실.
적어도 일부가 온실 내의 중앙통로 지하에 매립되고,
난방모드에서는 주간에 상기 온실 내부의 공기를 통과시켜 축열체에 열에너지를 축적시키고, 야간에 상기 축열체에 축적된 열에너지를 이용하여 온실 난방을 수행하며, 냉방모드에서는 야간에 상기 온실 외부의 찬공기를 통과시켜 축열체를 냉각시키고, 주간에 상기 냉각된 축열체를 이용하여 온실 냉방을 수행하는 축열 유닛; 및
일단이 상기 온실의 내측으로 연장되고, 타단이 상기 온실의 외측으로 연장되며, 내측에 환기용 송풍기가 구비되어 있어서 상기 환기용 송풍기를 구동시켜 상기 온실 내부에서 상기 온실 외부로 배출되는 공기의 열에너지가 상기 온실 외부에서 상기 온실 내부로 흡입되는 공기로 전달되는 열교환 과정과 동시에 상기 온실의 환기가 수행되도록 하는 열회수 환기유닛;을 포함하며,
상기 온실은 길이방향의 양단에 열손실 방지용 태양열 난방기를 더 포함하고,
상기 태양열 난방기는
전면창이 35° 내지 50° 각도의 기울기를 가지며, 흑색 알루미늄 판재를 포함하는 집열판;
상기 집열판이 설치된 위치의 상측에 설치되는 발열팩; 및
상기 발열팩의 상측에 설치되어 송풍팬이 연결되고 상기 태양열 난방기 내측으로 연장되는 주름관;
을 포함하는 냉난방 및 열회수 환기 기능을 갖는 무가온 온실.
제12항에 있어서,
상기 발열팩은 케이스 내측에 아세트산나트륨 과포화용액 및 압전소자를 포함하는 것으로 이루어진 발열팩인 냉난방 및 열회수 환기 기능을 갖는 무가온 온실.
제12항에 있어서,
상기 태양열 난방기 내측에는 제1 온도센서가 설치되고, 상기 태양열 난방기의 외측에는 조도센서가 설치되며, 상기 발열팩에는 제2 온도센서가 설치되고, 상기 태양열 난방기에는 상기 제1 온도센서, 조도센서 및 제2 온도센서로부터 온도 정보 및 조도 정보를 수신하며, 상기 발열팩 및 상기 주름관의 송풍팬을 제어하는 제어모듈이 설치되며,
상기 제어모듈은
상기 송풍팬의 정지 상태에서 상기 제2 온도센서에서 측정된 발열팩의 온도가 기 설정된 온도 이상으로 올라갈 경우, 상기 송풍팬을 구동시켜 상기 온실 내측에 대한 난방을 수행하고,
상기 조도센서에서 측정된 햇빛의 세기가 기 설정된 햇빛의 세기 조건 보다 약한 상태에서 상기 온실 내측의 온도가 기 설정된 온도 이하로 내려가면 상기 발열팩에 신호를 인가하여 58℃ 내지 59℃ 온도로 승온시키고, 상기 송풍팬을 구동 시켜, 상기 온실의 내측에 대한 난방을 수행하는 냉난방 및 열회수 환기 기능을 갖는 무가온 온실.
제14항에 있어서,
상기 제어모듈은 상기 송풍팬의 구동 상태에서, 기 설정된 햇빛의 세기 조건과 상기 조도센서에서 측정된 햇빛의 세기를 비교하여 상기 조도센서에서 측정된 햇빛의 세기가 상기 기 설정된 햇빛의 세기 조건보다 약한 야간에서 강한 주간으로 전환되면, 상기 송풍팬의 구동을 정지시키는 냉난방 및 열회수 환기 기능을 갖는 무가온 온실.