KR200404661Y1 - 시설하우스 난방장치 - Google Patents

Abstract

본 고안에 따르면, 시설하우스의 난방장치는 시설하우스 내의 상부측 프레임에 설치되는 작물의 상부에 위치되는 것으로 열교환기와 이 열교환기에 기류를 송풍하는 송풍기와, 상기 열교환기를 통과한 기류를 가이드하는 가이드 부재를 구비한 열교환 유니트들과; 상기 시설하우스 내에 설치되어 상기 열교환기에 열교환매체를 공급 및 회수하는 열교환 매체 공급관 및 열교환 매체 리턴관과; 열교환 매체 공급관, 열교환 매체 리턴관의 일측에 설치되어 열교환 매체를 순환시키는 펌프와, 상기 리턴관에 열교환 매체를 가열하기 위한 보일러와; 상기 보일러, 열교환 유니트, 펌프를 제어하기 위한 제어수단과; 상기 제어수단과 연계하여 시설하우스의 난방시 상기 열교환기의 온도가 시설하우스 내의 온도보다 낮은 것을 감지하여 상기 선택적으로 열교환 유니트를 구동시키기 위한 온도제어수단을 구비한다.

Description

시설하우스 난방장치{heating apparatus of equipment house}

본 고안은 시설하우스의 난방장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 장치 내의 열교환 매체의 순환구조 및 이의 제어가 개량되어 시설하우스 내의 작물이 불균일하게 성장하는 것을 방지할 수 있는 시설하우스의 난방장치에 관한 것이다.

일반적으로 시설하우스는 계절에 관계없이 원하는 농산물을 속성 재배할 수 있는 것으로, 농가의 수입을 증가시키는 수단으로써 크게 늘어나고 있다. 이러한 시설하우스는 경작물이 필요로 하는 환경, 즉 일정한 실내 온도와 알맞은 습도를 유지하여야 경작물이 정상적으로 성장할 수 있고, 또한 병충해로 인한 피해감소와 웃자람을 억제하게 되어 생산량 증가는 물론이고 고품질의 농산물을 수확할 수 있게된다.

따라서 시설하우스 내부는 적온과 적습을 유지시켜 경작물이 성장하는데 최적의 조건이 되도록, 겨울철과 같은 저온기에는 난방장치를 설치하여 시설하우스의 실내 및 지중, 지표를 가온하게 된다. 저온기에 시설하우스 내의 작은 온도편차는 작물의 성장속도를 서로 다르게 하므로 시설하우스의 난방시 균일한 온도 분포를 유지할 수 있도록 함이 바람직하다.

한편, 난방장치를 가동하는데 소요되는 난방비는 시설하우스의 경작물 재배에 소요되는 비용 중에서 가장 큰 비중을 차지하기 때문에, 최소의 난방비로 최적의 생장조건을 마련하는 것은 시설하우스의 운용에 있어서 가장 중요한 과제이다. 특히 난방비 절감은 시설하우스를 이용한 농작물 생산의 원가를 절감할 수 있어 그만큼 수입 증대효과를 얻을 수 있다. 대부분의 경우 시설하우스의 난방은 시설하우스 외부기온의 저하에 따라 시설하우스 내부 및 지중, 지표의 열이 외부로 발산(방사,복사) 또는 전도되면서 발생된 열손실을 소정의 열원을 이용하여 보충함으로써 이루어진다.

실용신안등록 제 20-0223179호에는 시설하우스의 난방비 절감장치가 개시되어 있다. 이 난방비 절감장치는 지하수(온천수)를 열원으로 이용하고 급수를 공급하기 위한 온수보일러에서 가열된 온수가 온수저장탱크를 통하여 에어핀식 또는 라디에이터식 열교환 코일을 통과할 때 강제 송풍에 의해 공기조화기의 온풍으로 시설하우스 실내로 공급하는 구조를 가진다.

이러한 난방장치는 열교환 코일을 통과하는 팬코일유니트의 온도가 충분히 가열되지 않은 상태에서 단순히 하우스 내의 온도에 의해 송풍기를 구동시키는 경우 송풍되는 공기의 온도가 시설하우스 내의 온도와의 편차(송풍되는 공기의 온도가 시설하우스 내의 온도보다 낮은 경우)에 의해 송풍기 주위의 작물 성장이 지연되어 수확시기기 달라지는 문제점이 있다. 또한 라디에이터나 팬코일 유니트에 의해 열교환은 시설 하우스 내의 특정영역에서 이루어지게 되므로 시설하우스 내부의 온도편차가 상대적으로 큰 문제점이 있다.

시설하우스 내에서의 온도편차를 줄이기 위한 방식으로서, 난방수를 순환시키는 통로에 열교환수단이 설치된 기술적 구성이 대한민국 공개특허 제2000-0000364호, 대한민국 등록특허 제352480호 등에 개시되어 있다.

본 출원인은 시설하우스 난방을 위한 난방장치를 개발하여 실용신안 등록 제 20-0350463호로 등록 받았으며, 온실내의 열교환 시스템을 개발하여 실용신안 등록 제 20-0344749호로 등록 받았고, 시설하우스 난방장치를 지속적으로 연구 개발하여 이 건을 출원하기에 이르렀다.

본 고안은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 초기 구동시 냉풍이 공급되는 것을 방지하여 재배 작물의 불균일 한 성장을 방지할 수 있으며 시설하우스 내부의 온도 편차를 줄일 수 있는 시설하우스 난방장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 고안의 다른 목적은 초기 팬 코일형 열교환기로부터 송풍되는 공기의 온도가 시설하우스 내부의 온도보다 낮아 상대적으로 낮은 공기가 공급되는 것을 근본적으로 방지할 수 있는 시설하우스 난방장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 시설하우스 난방장치는

시설하우스 내의 상부측 프레임에 설치되는 작물의 상부에 위치되는 것으로 열교환기와, 이 열교환기에 기류를 송풍하는 송풍기와, 상기 열교환기를 통과한 기류를 가이드 하는 가이드 부재를 구비한 열교환 유니트들과;

상기 시설하우스 내에 설치되어 상기 열교환기에 열교환매체를 공급 및 회수하는 열교환 매체 공급관 및 열교환 매체 리턴관과;

열교환 매체 공급관, 열교환 매체 리턴관의 일측에 설치되어 열교환 매체를 순환시키는 펌프와;

상기 열교환 매체의 공급관 및 열교환 매체 리턴관을 순환하는 열교환매체를 가열하기 위한 보일러와;

상기 보일러, 열교환 유니트, 펌프를 제어하기 위한 제어수단과;

상기 제어수단과 연계하여 시설하우스의 난방시 상기 열교환기의 온도가 시설하우스 내의 온도보다 낮은 상태에서 열교환유니트의 송풍팬을 구동되는 것을 방지하기 위한 온도제어수단을 구비하여 된 것을 특징으로 한다.

상기 온도제어수단은 상기 열교환매체 공급관에 열교환 매체를 순환시키는 시간을 제어하는 타이머로 이루어진 질 수 있다. 상기 온도제어수단은 상기 시설하우스 내의 열교환 매체 리턴관 출구측의 물의 온도를 감지하여 제 1온도 감지센서를 구비한다.

한편, 상기 팬코일 유니트들에 공급되는 열교환 매체 공급관은 적어도 두 개의 제 1,2분기관으로 분기되고, 상기 이 분기된 분기관은 시설하우스의 내의 지표면 가장자리를 따라 연장되며 상기 작물의 상부에 위치되는 열교환 유니트와 연결된다. 시설하우스 내의 지표면 가장자리를 따라 설치되는 제 1,2분기관은 적어도 일측에서 중첩되는 중첩부를 가진다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 고안에 따른 시설하우스 난방장치는 계절 또는 외기의 온도에 구애받지 않고 작물을 재배할 수 있는 시설하우스의 내부에 온풍을 공급하여 작물의 성장에 적정한 온도를 유지할 수 있는 것으로, 그 일 실시예를 도 1 및 도 2에 나타내 보였다.

도면을 참조하면, 시설하우스 난방장치(10)는 시설하우스(100), 온실 등의 프레임에 소정의 간격으로 설치되는 열교환 유니트(20)들과, 상기 시설하우스(100)의 내부로 연장되며 펌프(31)가 설치되어 상기 열교환 유니트(20)들에 열교환 매체를 공급 및 회수하는 열교환매체 공급관(32) 및 열교환매체 리턴관(33)과, 상기 열교환 매체 공급관(32) 및 열교환 매체 리턴관(33)과 연결된 저장탱크(40)와, 상기 저장탱크(40)내의 열교환 매체를 가열하기 위한 보일러(50)를 구비한다. 그리고 상기 보일러(50), 열교환 유니트(20), 펌프(31)들를 제어하기 위한 제어수단(60)과, 상기 제어수단과 연계하여 시설하우스의 난방시 상기 열교환기 유니트의 송풍기를구동시키기 위한 온도 제어수단을 구비한다.

상기와 같이 구성된 본 고안에 따른 시설하우스 난방장치(10)를 구성요소별로 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

상기 열교환 유니트(20)는 시설하우스(100)의 프레임(101)에 의해 시설하우스의 천장 즉, 작물 재배 영역의 상부에 설치되는 것으로, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 팬 코일 유니트가 이용된다. 열교환 유니트(20)인 팬코일 유니트는 케이스(21)와, 이 케이스(21)의 내부에 설치되는 열교환기(22)와, 상기 케이스(21)의 하부에 설치되어 시설하우스(100) 내부의 공기를 열교환기(22)를 통하여 순환시키기 위한 송풍기(23)와, 상기 케이스(21)에 설치되어 상기 열교환기(22)를 통하여 배출되는 기류를 양측으로 가이드 하기 위한 가이드 부재(24)를 구비한다. 상기 열교환 유니트는 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고 시설하우스 내의 재배작물 상부측에 설치되어 열을 방출할 수 있는 구조이면 어느 것이나 가능하다.

상기 열교환매체 공급관(32) 및 열교환매체 리턴관(33)과 연결된 상기 열교환유니트(20)로의 열교환 매체 공급 및 회수에 따른 관내손실을 감안하여 공급 입구 측으로부터 멀어질수록 점차적으로 관경이 점차적으로 작아지도록 함이 바람직하다. 그리고 필요에 따라서 상기 열교환 매체 공급관(32)의 단부와 열교환매체 리턴관(33)의 단부는 상호 연결될 수도 있다.

그리고 상기 열교환 매체 공급관(32)은 도 2에 도시된 바와 같이 열교환 유니트(20)에 열교환 매체를 공급하는 것으로, 적어도 두 개의 제 1,2분기관(32a)(32b)으로 분기되고, 이 분기된 제 1,2분기관(32a)(32b)는 시설하우스(100)의 내의 지표면 가장자리를 따라 연장된다. 이때에 상기 제 1,2분기관(32a)(32b)은 상기 시설하우스(100) 내의 지표면 가장자리를 따라 전체적으로 형성될 수 있도록 적어도 일측의 중첩된 중첩부(32c)를 가진다. 상기 열교환 매체 공급관(32)은 분기되어 시설하우스 내의 지표면으로 분산 설치될 수도 있다.

상기 제어수단(60)은 보일러(50), 펌프(31),열교환 유니트(20) 등 시설하우스 난방장치(10)의 작동을 제어하기 위한 것으로, 마이크 콤이 이용될 수 있다. 여기에서 상기 제어수단(60)은 시설하우스(100) 내의 온도, 보일러(50) 내의 온도, 저장탱크(40)에 저장된 온수의 온도 등을 감지할 수 있는 온도감지센서 등이 구비될 수 있다.

상기 온도제어수단(70)은 상기 제어수단과 연계하여 시설하우스(100) 내의 온도와 열교환기(22)의 온도 또는 열교환 매체의 온도를 감지하여 난방시 시설하우스 내의 온도보다 낮은 온도의 기류가 공급되어 작물의 불균일 한 성장의 발생을 근본적으로 방지할 수 있는 것으로, 열교환 유니트(20)에 열교환 매체를 공급하는 펌프(31)의 구동이 일정시간 동안 이루어진 후 제어수단(60)에 의해 상기 열교환 유니트(20)의 송풍기(23)를 구동시키기 위한 타이머(71)로 이루어질 수 있다. 이때에 상기 타이머(71)의 시간 조정은 열교환 매체 공급관(32)을 통하여 공급된 열교환 매체가 각 열교환 유니트(20)의 열교환기(22)를 통과한 후 열교환기가 송풍시 적정온도를 발할수 있는 시간 즉, 열교환 매체가 적정한 온도로 리턴관(33)을 통하여 회수되는 시간으로 이루어진다. 상기 타이머는 보일러의 구동시간을 제어할 수도 있다.

상기 온도 제어수단(70)의 다른 실시예로서는 열교환 매체 리턴관(33)의 출구측에 설치되어 최종적으로 리턴되는 열교환 매체의 온도를 감지하는 제 1온도 감지센서(72)을 구비한다. 상기 제 1온도 감지센서(72)는 열교환 매체 리턴관(33)이 다수개로 분기된 경우 열교환 매체 공급관(32)의 최단부 측에 위치되는 열교환 유니트와 인접되는 측의 리턴관에 설치함이 바람직하다.

그리고 상기 온도 제어수단의 다른 실시예로서는 시설하우스 내의 온도를 감지하는 제 2온도 감지센서(75)와, 상기 제어수단(60)에 의해 제 2온도 감시센서(75)에 의해 감지된 온도와 리턴관으로 회수되는 온도 즉, 리턴관의 최 단부에 설치되는 열교환 매체의 온도를 감지하는 제 3온도 감지센서(76)를 구비하고, 상기 상기 제어수단(60)에 의해 제 2,3온도감지센서(75)(76)에 의해 감지된 온도 차를 비교하여 상기 열교환 유니트(20)의 선택적으로 구동시킨다. 상기 온도 제어수단(70)은 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고, 난방시 하우스 내부의 온도보다 열교환기(22)의 온도가 낮은 상태에서 송풍기(23)가 구동되지 않도록 지연시킬 수 있는 수단이면 어느 것이나 가능하다.

상술한 바와 같이 구성된 본 고안에 따른 시설하우스 난방장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저 저온기에 시설하우스 난방장치(10)를 이용하여 시설하우스 내부를 난방하기 위해서는 제어수단(60)에 의해 보일러(50)를 구동시켜 저장탱크(40) 내의 열교환 매체를 가열한다. 상기와 같이 저장탱크(40) 내의 열교환 매체의 가열이 충분히 이루어지면 펌프(31)가 구동되어 저장탱크(40)내의 열교환매체가 열교환 매체 공급관(32)을 통하여 각 열교환 유니트(20)의 열교환기(22)에 공급된다.

상기 열교환 매체 공급관(32)은 이의 제 1,2분기관(32a)(32b)이 시설하우스 내부의 지표면을 따라 연장된 후 재배되는 작물의 상부측에 위치되는 열교환 유니트(20)를 통하여 공급되므로 외기와 내기가 인접하는 시설하우스 가장자리에서의 온도 편차를 최소화 시킬 수 있다.

이 과정에서 상기 온도 제어수단(70)인 타이머(71)가 작동된다. 그리고 이 타이머(71)에 의해 설정된 시간 즉, 열교환 매체가 열교환 매체 리턴관(33)으로 회수될 때까지의 시간이 지나면 제어수단(60)에 의해 열교환 유니트(20)의 송풍기(23)가 작동되어 시설하우스의 내부를 난방하게 된다. 이와 같이 초기 난방이 이루어진 상태에서 제어수단(60)에 의해 시설하우스 내부의 온도가 설정된 온도 이하로 떨어지면 상기 펌프(31)와 열교환 유니트(20)의 송풍기(23)를 작동시켜 시설하우스 내부의 온도가 설정된 온도 이하로 떨어지는 것을 방지한다.

한편, 상기 온도 제어수단(70)의 제1온도감지센서(72)가 열교환매체 리턴관(33)의 출구측에 설치되어 있으므로 이 열교환매체 리턴관(33)을 통하여 리턴되는 열교환 매체의 온도를 감지하여 서정된 온도 즉, 시설하우스 내부의 온도보다 높은 경우 열교환유니트의 송풍기(23)를 구동시킨다.

상기 온도감지센서가 시설하우스 내부의 온도를 감지하는 제 2온도감지센서(75)와, 열교화 매체 리턴관(33)의 단부에 설치되는 제 3온도 감지센서(76)를 구비한 경우 이들에 의해 감지된 온도에 의해 상기 열교환기의 온도가 상기 시설하우스 내부의 온도 보다 높은 경우 상기 제어수단(60)에 의해 송풍기를 구동시켜 시설하우스 내부의 기류를 열교환기(22) 측으로 순환시켜 시설하우스(100)의 내부를 난방하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 따른 시설하우스의 난방장치는 초기 구동시 상대적으로 낮은 공기가 상기 작물 측으로 공급되어 식물의 성장이 부분적으로 지연되는 것을 근본적으로 방지할 수 있다.

본 고안은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 고안의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

도 1 은 본 고안에 따른 시설하우스 난방장치를 개략적으로 나타내 보인 도면,

도 2는 본 고안에 따른 시설하우스에 열교환 유니트 및 열교환 매체 공급 및 리턴관이 설치된 상태를 도시한 사시도,

도 3는 본 고안에 따른 열교환 유니트의 분리사시도,

도 4은 본 고안에 따른 열교환 유니트의 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10; 시설하우스의 난방장치.

20; 열교환 유니트

32; 열교환매체 공급관

33; 열교환 매체 리턴관

60; 제어수단

70;온도 제어수단

Claims (6)

1. 시설하우스 내의 상부측 프레임에 설치되는 작물의 상부에 위치되는 것으로 열교환기와, 이 열교환기에 기류를 송풍하는 송풍기와, 상기 열교환기를 통과한 기류를 가이드하는 가이드 부재를 구비한 열교환 유니트들과;

   상기 시설하우스 내에 설치되어 상기 열교환기에 열교환매체를 공급 및 회수하는 열교환 매체 공급관 및 열교환 매체 리턴관과;

   열교환 매체 공급관, 열교환 매체 리턴관의 일측에 설치되어 열교환 매체를 순환시키는 펌프와;

   상기 열교환매체 공급관 및 리턴관을 순환하는 열교환 매체를 가열하기 위한 보일러와;

   상기 보일러, 열교환 유니트, 펌프를 제어하기 위한 제어수단과;

   상기 제어수단과 연계하여 시설하우스의 난방시 상기 열교환기의 온도가 시설하우스 내의 온도보다 낮은 상태에서 열교환유니트의 송풍팬을 구동되는 것을 방지하기 위한 온도제어수단을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 시설하우스 난방장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 온도제어수단은 상기 열교환 유니트에 열교환 매체를 공급 및 리턴시키는 시간을 제어하는 타이머로 이루어진 것을 특징으로 하는 시설하우스의 난방장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 온도 제어수단은 열교환 매체 리턴관의 단부에 설치되는 제 1온도감지센서로 이루어진 것을 특징으로 하는 시설하우스의 난방장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 온도제어수단은 시설하우스 내의 온도를 감지하는 제 2온도 감지센서와, 상기 제어수단에 의해 제 2온도 감시센서에 의해 감지된 온도와 열교환매체 리턴관의 단부에 설치되어 상기 송풍기의 동을 제어하기 위한 제 3온도감지센서를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 시설하우스의 난방장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 열교환 매체 공급관은 적어도 두 개의 제 1,2분기관으로 분기되고, 상기 이 분기된 분기관은 시설하우스의 내의 지표면 가장자리를 따라 연장되며 상기 작물의 상부에 위치되는 열교환 유니트와 연결된 것을 특징으로 하는 시설하우스 난방장치.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 제 1,2분기관은 시설하우스의 지표면 가장자리에서 중첩되는 적어도 하나의 중첩부를 가진 것을 특징으로 하는 시설하우스 난방장치.