KR20080024897A - 이산화탄소를 이용한 축사의 환기 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 축사의 실내공기를 쾌적하게 유지시키는 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 축사 내부의 온도, 습도, CO2 농도에 따라 단계적으로 환기량 및 환기시간을 조절하여, 외부 조건에 관계없이 CO2를 적정수준으로 유지하며, 에너지를 절약하고 농가의 생산성을 향상시키는 이산화탄소를 이용한 축사의 환기 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 축사의 환기 시스템 제어방법은 CO2 농도, 온도, 및 습도의 기준값을 설정하는 단계; 현재의 CO2 농도, 온도 및 습도를 측정하는 단계; 측정값을 CO2 농도 및 온도의 기준범위와 비교하는 단계; CO2 농도의 측정값이 설정범위 이내이고, 온도의 측정값이 설정범위를 벗어나는 경우 온도에 의한 비례제어를 수행하는 단계; CO2 농도의 측정값이 설정범위를 벗어나고, 온도의 측정값이 설정범위 이내인 경우 CO2에 의한 제어를 수행하는 단계; CO2 농도의 측정값이 설정범위를 벗어나고, 온도의 측정값도 설정범위를 벗어나는 경우 온도 및 CO2에 의한 제어를 수행하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이산화탄소, CO2, 온도, 습도, 축사, 돈사, 환기 시스템
Description
도1은 본 발명에 따른 축사의 환기 시스템에 대한 블록도.
도2는 시간의 경과에 따른 CO2 농도를 시간대별로 도시한 그래프.
도3은 본 발명에 따른 축사의 환기 시스템의 제어방법을 순차적으로 나타내 보인 플로 차트.
도4는 온도에 의한 비례제어를 수행하는 단계를 순차적으로 나타낸 플로차트.
도5는 CO2에 의한 제어를 수행하는 단계를 순차적으로 나타낸 플로차트.
도6은 온도 및 CO2에 의한 제어를 수행하는 단계를 순차적으로 나타낸 플로차트.
도7은 습도에 의한 제어를 수행하는 단계를 순차적으로 나타낸 플로차트.
본 발명은 축사의 실내공기를 쾌적하게 유지시키는 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 축사 내부의 온도, 습도, CO2 농도에 따라 단계적으로 환기량 및 환기시간을 조절하여, 외부 조건에 관계없이 CO2를 적정수준으로 유지하며, 에너지를 절약하고 농가의 생산성을 향상시키는 이산화탄소를 이용한 축사의 환기 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
통상적인 기후환경의 특성상 하절기와 동절기의 온습도 차이가 극심한 경우, 실내의 이산화탄소(CO2) 농도를 기준으로 환기를 하면 외부의 온도에 따라 실내온도가 급격히 변하고, 실내온도를 기준으로 환기를 하면 CO2의 농도가 유지되지 않는다. 특히, 온도, 습도, 및 CO2 농도에 민감한 농축산 시설의 경우 이를 효율적으로 제어하기가 매우 어렵다.
이에 따라, 일반적으로 축사(특히, 돈사)의 경우 대부분의 양돈농장에 온도, 습도, 환기를 위한 시설로 전등전열, 가습기, 급배기 팬 등이 보급되고는 있으나, 이를 효율적으로 제어 관리하지는 못하고 있어 어린돼지의 경우 폐사율이 35%에 달한다. 즉, 난방의 경우 온도센서에 의해 전열등을 켜거나 끄는 등의 단순제어를 수행하고, 습도의 경우 타이머에 의하여 가습기를 제어하며, 환기도 타이머나 수동으로 급배기를 수행한다.
이렇게 단순 방법으로 제어를 수행하게 되면 동절기의 경우 환기를 자주하게 되면 실내온도가 급격하게 내려가고, 환기를 적게 하면 실내온도는 유지되지만 공기가 나빠 호흡기 질환이 자주 발생한다.
이러한 돈사의 실내공기를 제어하는 다른 종래기술로는 분묘에서 발생하는 암모니아를 이용하는 방법이 있다. 이는, 가열램프에 의해 난방을 수행하고, 가습기에 의해 습도를 조절하며, 암모니아의 농도를 검출하여 환기팬을 동작시키는 것이다.
그러나, 축사의 내부에는 분묘를 비롯하여 사료로 인한 분진, 호흡에 의한 CO2 등에 의하여 암모니아 뿐 아니라 메틸메르캅탄, 황화수소 등이 발생하고, 이에 의하여 암모니아의 농도가 영향을 받는 경우가 발생한다. 또한, 축사의 청소상태, 가축의 나이 등에 따라 발생되는 암모니아의 농도가 달라질 수 있기 때문에 안정적인 실내의 온습도를 유지하기가 어렵다.
대한민국 특허출원 제10-2000-0050181호와 실용신안출원 제20-2005-0033662호는 CO2농도를 제어하여 온실 내부나 실내 온열환경의 온도, 습도, 및 CO2 농도를 제어하는 시스템 또는 그 방법을 제안하는 것이다.
그러나, 축사(특히, 돈사)의 경우 사육하는 돼지의 크기와 사육 두수, 운동량 등에 따라 그 내부 환경이 영향을 크게 받기 때문에, 상기와 같은 종래의 CO2농도를 제어하여 실내 온열환경이나 온실 등에 적용하는 시스템을 그대로 적용하기는 불가능한 문제점이 있다.
또한, 실내의 온도, 습도 및 CO2의 농도는 서로 밀접한 연관성을 가지고, 상호간에 영향을 주고받기 때문에, 이를 정밀하게 복합적, 단계적으로 제어할 필요성이 있다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 외부의 온도 및 습도 조건에 관계없이 돈사 내부의 대표성을 갖는 CO2 농도를 제어하여, 온도, 습도 및 CO2 농도가 최적의 실내 요구치를 유지하여 쾌적한 실내 공기가 유지되는 환기 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.
또한, 상호간의 영향을 주고받는 온도, 습도, CO2 농도를 복합적, 단계적으로 제어하여, 내부 공기 조건에 민감한 농축산 시설에 적용하고자 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 온도 및 습도 차이가 극심한 동절기, 하절기에 모두 적용 가능하며, 사육하는 돼지의 크기, 사육두수, 운동량 등에 따라 효과적으로 제어되는 환기시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 이산화탄소를 이용한 축사의 환기 시스템 제어방법은 축사의 실내공기 제어 방법에 있어서, (a) CO2 농도, 온도, 및 습도의 기준값을 설정하여 데이터베이스부(300)에 저장하는 단계(S100);
(b) CO2 센서(110), 온도센서(120), 및 습도센서(130)를 통해 현재의 CO2 농도, 온도 및 습도를 측정하는 단계(S200);
(c) 상기 (b)단계의 CO2 농도 및 온도의 측정값을 상기 (a)단계의 CO2 농도 및 온도의 기준범위와 비교하는 단계(S300);
(d) 상기 (c)단계에서 CO2 농도의 측정값이 설정범위 이내이고, 온도의 측정 값이 설정범위를 벗어나는 경우 온도에 의한 비례제어를 수행하는 단계(S400);
(e) 상기 (c)단계에서 CO2 농도의 측정값이 설정범위를 벗어나고, 온도의 측정값이 설정범위 이내인 경우 CO2에 의한 제어를 수행하는 단계(S500);
(f) 상기 (c)단계에서 CO2 농도의 측정값이 설정범위를 벗어나고, 온도의 측정값도 설정범위를 벗어나는 경우 온도 및 CO2에 의한 제어를 수행하는 단계(S600); 및
(g) 상기 (b)단계의 습도의 측정값을 상기 (a)단계의 습도의 기준범위와 비교하여 습도에 의한 제어를 수행하는 단계(S700)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, (d)단계는 (d-1) 온도의 측정값이 기준값보다 1 °C 이상 높은 경우, 제2환기팬의 동작을 일시적으로 중단시키는 단계(S410), (d-2) 온도의 측정값이 기준값보다 2 °C 이상 높은 경우, 제2환기팬을 동작시키고, 제3환기팬의 동작은 중단시키는 단계(S420). 및 (d-3) 온도의 측정값이 기준값보다 3 °C 이상 높은 경우, 제3환기팬을 동작시키고, 제2환기팬의 동작은 중단시키는 단계(S430)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, (e)단계는 (e-1) CO2 농도의 측정값이 기준 설정범위보다 높은 경우, 제1환기팬을 동작시키는 단계(S510)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, (f)단계는 (g-1) 습도의 측정값이 기준값의 5% 이상인 경우, 제습장치를 동작시키는 단계(S710), (g-2) 습도의 측정값이 기준값의 3% 이내인 경우, 환 기팬을 동작시키는 단계(S720), 및 (g-3) 습도의 측정값이 기준값의 8% 이상인 경우, 고습경보를 발생시키는 단계(S730), (g-4) 습도의 측정값이 기준값의 3% 이하인 경우, 가습장치를 동작시키는 단계(S740), (g-5) 습도의 측정값이 기준값의 5% 이하인 경우, 환기팬의 동작을 중단 시키는 단계(S750), 및 (g-6) 습도의 측정값이 기준값의 8% 이하인 경우, 저습경보를 발생시키는 단계(S760)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, (g)단계는 (g-1) 습도의 측정값이 기준값의 5% 이상인 경우, 제습장치를 동작시키는 단계(S710), 및 (g-2) 습도의 측정값이 기준값의 3% 이내인 경우, 환기팬을 동작시키는 단계(S720), (g-3) 습도의 측정값이 기준값의 8% 이상인 경우, 고습경보를 발생시키는 단계(S730), (g-4) 습도의 측정값이 기준값의 3% 이하인 경우, 가습장치를 동작시키는 단계(S740), 및 (g-5) 습도의 측정값이 기준값의 5% 이하인 경우, 환기팬의 동작을 중단 시키는 단계(S750)를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명에 따른 기록매체는 상기의 방법들을 실행하기 위한 컴퓨터로 읽을 수 있는 프로그램을 기록할 수 있는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명에 따른 이산화탄소를 이용한 축사의 환기 시스템은 축사 내부의 환경을 감지하기 위한 적어도 하나 이상의 CO2 센서, 온도센서, 및 습도센서로 이루어진 센서부가 구비된 축사의 환기시스템에 있어서,
CO2 농도, 온도, 습도에 대한 기준값을 설정하고, 상기 센서부의 검출결과와 설정된 기준값에 따라 축사 내부의 각종 장치를 동작시키는 신호를 발생하는 중앙 제어부,
상기 중앙 제어부로부터 제어신호를 입력받아 제1환기팬의 동작을 컨트롤 하는 CO2 제어부,
상기 중앙 제어부로부터 제어신호를 입력받아 제2환기팬, 제3환기팬, 조명장치, 난방장치, 및 냉방장치의 동작을 컨트롤하는 온도 제어부, 및
상기 중앙 제어부로부터 제어신호를 입력받아 가습장치 및 제습장치의 동작을 컨트롤하는 습도 제어부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 터치 스크린, 키보드 등으로 이루어져 각종 데이터를 입력받는 입력부, 입력된 데이터, 센서부의 측정결과, 기준 설정값 등이 저장되는 데이터베이스부, 측정된 CO2 농도, 온도, 습도가 설정된 기준값에 비해 지나치게 높거나 낮은 경우 경보를 발생시키는 출력부, 중앙 제어부에 대한 원격 관리를 수행하는 원격 제어부를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도1은 본 발명에 따른 축사의 환기 시스템에 대한 블록도를 나타낸 것이다.
도1에 도시된 바와 같이, 본 발명 실시예의 환기 시스템은 돈사 내부의 환경을 감지하기 위한 CO2 센서(110), 온도센서(120), 및 습도센서(130)와 같은 다수 의 센서가 구비된 센서부(100), CO2 농도, 온도, 습도에 대한 기준값을 설정하고, 상기 센서부의 검출결과와 설정된 기준값에 따라 축사에 설치된 각종 장치를 동작시키는 신호를 발생하는 중앙 제어부(200), 상기 중앙 제어부(200)와 연동하며 각종 입력 데이터, 센서부(100)의 측정결과, 설정값 등이 저장되는 데이터베이스부(300)를 포함한다.
또한, 상기 중앙 제어부(200)로부터 신호를 입력받아 각종 장치의 동작을 컨트롤 하는 CO2 제어부(210), 온도 제어부(220) 및 습도 제어부(230)를 더 포함하며, 제어 결과를 비롯한 각종 데이터가 출력되는 모니터, 프린터 등의 데이터 출력장치와 경보를 발생시키는 경보장치 등으로 이루어진 출력부(240), 외부로부터 각종 데이터를 입력받는 키보드, 터치스크린 등의 입력부(250), 상기 중앙 제어부(200)와 인터넷 등으로 연결되어 원격 관리를 수행하는 원격 제어부(260)가 구비된다.
또한, 상기 구성요소들에 의해 제어되는 제1환기팬(211), 제2환기팬(221), 제3환기팬(222), 조명장치(223), 난방장치(224), 냉방장치(225), 가습장치(231), 제습장치(232), 경보장치(241), 데이터 출력장치(242), 입력장치(251)가 구성되며, 필요에 따라 돈사내에 일반적으로 설치되는 쿨링패드, 환기창을 비롯한 각종 제어장치들을 더 포함할 수 있다.
CO2 제어부(210)는 돈사 내부의 돼지의 호흡량에 따라 발생되는 CO2 량을 기준으로 제1환기팬(211)과 연동하여 자동 환기를 수행하는 것으로, 과대 환기로 인 한 실내 온습도의 불균형을 해소하고 돈사 내부의 크기와 돼지의 크기 및 마리수의 변화에 따라 자동 환기량의 조절을 통하여 항상 일정한 CO2 농도를 유지하는 것이다.
이를 위해 중앙제어부(200)에서는 적정 CO2 농도의 설정값을 계산하여 데이터베이스부(300)에 저장하고, 상기 설정값과 CO2센서(110)에서 감지된 실제 CO2량을 비교하여 CO2 제어부(210)로 전송하게 된다.
여기서, 가로 16m, 세로 6m, 높이 2.4m로 이루어진 약 29평으로 이루어지고, 30~40kg의 돼지가 60마리가 사육중인 돈사를 예로 들면, 상기 돈사에 설치된 환기팬의 용량이 시간당 50리터라고 가정하면, 돼지 1마리 당 CO2 발생량은 0.005 liter/s가 되고, 총 CO2 량은 0.3 liter/s가 된다. 이에 따라 환기팬을 동작시켰을 때 표1과 같이 실내 CO2량의 최고치는 5500ppm에 달하게 된다.
| 신선공기공급량(liter/sec) | 50 | |
| 공기혼합비율 | 0.85 | |
| 환기율(per hr) | 0.7 | |
| 외기 CO2 농도(ppm) | 400 | 외기 경우 |
| 실내 CO2 량(ppm) | 5500 | 실내 CO2 최고치 |
도2는 시간의 경과에 따른 CO2 농도를 시간대별로 도시한 그래프이다.
도2에 도시된 바와 같이 100분 후 돈사 내의 CO2 농도는 약 3800 ppm으로 상승하는 것을 확인할 수 있다. 따라서 CO2의 농도에 따라 환기시점을 정하여 제어를 수행하게 되는 것이다.
이에 따라 본 발명 실시예에서는 중앙 제어부(200)에서 1000ppm을 기준 CO2 농도로 설정하여 상기 기준값을 CO2 센서(110)의 측정값과 비교하여, CO2 제어부(210)에 의해 제1환기팬(211)의 ON/OFF 동작을 제어하게 되는데, 바람직하게는 1500ppm 이상이 되는 경우 환기동작을 수행하게 된다.
이때, 상기 제1환기팬(211)은 일명 슬러지 팬으로 CO2의 농도 뿐 아니라 온도(난방기준)에 의하여도 연동 비례 제어가 가능하다.
온도 제어부(220)는 돈사 내부의 온도센서(120)의 검출결과에 따라 제2환기팬(221), 제3환기팬(222), 조명장치(223), 난방장치(224), 냉방장치(225) 등과 연동하여 실내 온도를 적정 수준으로 유지하는 것이다.
이를 위해 중앙제어부(200)에서는 기준 온도값을 설정하여 데이터베이스부(300)에 저장하고, 상기 설정값과 온도센서(120)에서 감지된 실제 온도를 비교하여 온도 제어부(220)로 전송하게 되고, 그 온도차 및 동절기, 하절기에 여부에 따라 각종 장치들의 동작이 제어된다.
이에 따라 본 발명 실시예에서는 기준 온도값을 25 °C로 설정하여 상기 기준값을 온도 센서(120)의 측정값과 비교하여 그 온도차에 따라 상기 제2환기팬(221), 제3환기팬(222)의 동작을 제어한다.
예를 들어, 제2환기팬(221)은 실내온도가 설정치보다 2 °C 이상 높은 경우 동작하고, 온도 차이가 1 °C 내외인 경우 일시적으로 동작을 멈춘다. 또한, 제3환기팬(222)은 실내 온도가 설정치보다 3 °C 이상 높은 경우 동작하며, 온도 차이가 2 °C 이상인 경우는 동작을 멈춘다. 이는 적정 실내온도를 유지하면서도 다양한 환기팬을 제어하여 최적의 실내환경을 유지하기 위한 것이다. 또한, 필요에 따라 제1환기팬(211)도 온도 변화에 따라 동작 가능하도록 설정할 수 있다.
이렇게 환기팬이 동작함에 따라 CO2의 농도도 유동적으로 변화하게 되므로, CO2 농도에 의한 제어와 온도에 의한 제어는 결과적으로 서로 연동하여 이루어지게 된다.
위와 같은 환기팬에 의한 온도제어와는 독립적으로 조명장치(223), 난방장치(224) 및 냉방장치(225)에 의한 온도제어도 수행된다.
먼저, 동절기의 경우 실내온도가 설정값 보다 낮기 때문에 난방장치(224)가 동작하게 된다. 이때, 난방장치(224)의 동작과 동시에 환기팬의 작용으로 외부공기가 유입되어 실내온도가 하강할 때에는(예를 들어, 설정값 보다 2 °C 이상 온도가 낮아지는 경우) 일시적으로 외부공기의 유입을 차단하고 난방모드는 유지하여, 온도조건에 의한 난방장치(225)의 동작을 우선으로 수행하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 저온경보 설정값(예를 들어, 설정값보다 3 °C 이상 온도가 낮아지는 경우) 이하일 때는 출력부(240)와 연동되는 경보장치(241)를 통해 경보를 발생시킬 수 있다. 같은 방법으로 실내온도가 설정값 보다 낮은 경우 조명장치(223)에 의해 실내온도를 높여줄 수도 있다.
하절기의 경우 실내온도가 설정값 보다 높기 때문에 냉방장치(225)가 동작하게 된다. 이때, 냉방장치(225)의 동작과 동시에 환기팬의 작용으로 외부공기가 유입되어 실내온도가 상승할 때에는(예를 들어, 설정값 보다 2 °C 이상 온도가 높아지는 경우) 일시적으로 외부공기의 유입을 차단하고 냉방모드는 유지하여, 온도조건에 의한 냉방장치(225)의 동작을 우선으로 수행하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 고온경보 설정값(예를 들어, 설정값보다 3 °C 이상 온도가 높아지는 경우) 이상일 때는 출력부(240)와 연동되는 경보장치(241)를 통해 경보를 발생시킬 수 있다.
이러한 온도제어에 사용되는 조명장치(223)는 전등 전열기 등을, 난방장치(224)는 온풍 난방기, 온수보일러, 전기 난방기 등을, 냉방장치(225)는 냉방기, 지하수 냉방기, 쿨링패드 냉방기 등을 사용한다. 기타 밸브 등과 같은 다양한 온도 제어 장비가 더 구비될 수 있다.
습도 제어부(230)는 돈사 내부의 습도센서(130)의 검출결과에 따라 가습장치(231), 제습장치(232) 등과 연동하여 실내 습도를 적정 수준으로 유지하는 것이다.
이를 위해 중앙제어부(200)에서는 기준 습도값을 설정하여 데이터베이스부(300)에 저장하고, 상기 설정값과 습도센서(130)에서 감지된 실제 습도를 비교하여 습도 제어부(230)로 전송하게 되고, 그 습도차 및 외부 고습(하절기), 외부 저습(동절기)에 여부에 따라 각종 장치들의 동작이 제어된다.
이에 따라 본 발명 실시예에서는 기준 습도값을 80 %로 설정하여 상기 기준값을 습도 센서(130)의 측정값과 비교하여 그 온도차에 따라 상기 가습장치(231), 제습장치(232)의 동작을 제어한다.
예를 들어, 내부보다 외부의 습도가 상대적으로 높은 하절기의 경우에는 환기팬 작동 시 외부의 고습한 공기가 유입되어 실내습도가 급상승 할 우려가 있기 때문에, 실내습도가 설정치보다 5% 이상 상승하는 경우 제습장치(232)를 동작시킨다. 같은 이유로 실내습도가 설정치의 3% 이내일 경우에 환기팬을 동작시키도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 고습경보 설정값(예를 들어, 설정값보다 8% 이상 높아지는 경우) 이상일 때는 출력부(240)와 연동되는 경보장치(241)를 통해 고습경보를 발생시킬 수 있다.
내부보다 외부의 습도가 상대적으로 낮은 동절기의 경우 환기팬 작동 시 외부의 건조공기 유입으로 실내온도가 급하강 할 우려가 있기 때문에, 실내습도가 설정치보다 3% 이하로 내려가는 경우 가습장치(231)를 동작시켜 원하는 습도를 유지시킨다. 같은 이유로 실내습도의 편차가 설정치의 5% 이내일 경우에 환기팬은 동작하지 않고 가습장치(231)만 우선 동작시키도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 저습경보 설정값(예를 들어, 설정값보다 2% 이상 낮아지는 경우) 이하일 때는 출력부(240)와 연동되는 경보장치(241)를 통해 저습경보를 발생시킬 수 있다.
이러한 습도제어에 사용되는 가습장치(231)는 드라이포그, 원심식, 초음파식 등의 다양한 가습기를 사용하고, 제습장치(232)는 전등, 환기팬 등을 사용하며 상기 제습장치(232)는 온도나 CO2 제어에 이용되는 다른 제어장치를 이용하거나 별도의 장비를 구비할 수도 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명 축사의 환기 시스템의 제어방법을 이하의 도면을 참조하여 보다 자세히 설명한다.
도3은 본 발명에 따른 축사의 환기 시스템의 제어방법을 순차적으로 나타내 보인 플로 차트이다.
도3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 축사의 환기 시스템의 제어방법은 (a) CO2 농도, 온도, 및 습도의 기준값을 설정하여 데이터베이스부(300)에 저장하는 단계(S100); (b) CO2 센서(110), 온도센서(120), 및 습도센서(130)를 통해 현재의 CO2 농도, 온도 및 습도를 측정하는 단계(S200); (c) 상기 (b)단계의 CO2 농도 및 온도의 측정값을 상기 (a)단계의 CO2 농도 및 온도의 기준범위와 비교하는 단계(S300); (d) 상기 (c)단계에서 CO2 농도의 측정값이 설정범위 이내이고, 온도의 측정값이 설정범위를 벗어나는 경우 온도에 의한 비례제어를 수행하는 단계(S400); (e) 상기 (c)단계에서 CO2 농도의 측정값이 설정범위를 벗어나고, 온도의 측정값이 설정범위 이내인 경우 CO2에 의한 제어를 수행하는 단계(S500); (f) 상기 (c)단계에서 CO2 농도의 측정값이 설정범위를 벗어나고, 온도의 측정값도 설정범위를 벗어나는 경우 온도 및 CO2에 의한 제어를 수행하는 단계(S600); 및 (g) 상기 (b)단계의 습도의 측정값을 상기 (a)단계의 습도의 기준범위와 비교하여 습도에 의한 제어를 수행하는 단계(S700)를 포함하여 이루어진다.
도4는 온도에 의한 비례제어를 수행하는 단계를 순차적으로 나타낸 플로차트이다.
도4에 도시된 바와 같이 (d) 온도에 의한 비례제어를 수행하는 단계(S400)는(d-1) 온도의 측정값이 기준값보다 1 °C 이상 높은 경우, 제2환기팬의 동작을 일시적으로 중단시키는 단계(S410), (d-2) 온도의 측정값이 기준값보다 2 °C 이상 높은 경우, 제2환기팬을 동작시키고, 제3환기팬의 동작은 중단시키는 단계(S420). 및 (d-3) 온도의 측정값이 기준값보다 3 °C 이상 높은 경우, 제3환기팬을 동작시키고, 제2환기팬의 동작은 중단시키는 단계(S430)를 포함하여 이루어진다.
도5는 CO2에 의한 제어를 수행하는 단계를 순차적으로 나타낸 플로차트이다.
도5에 도시된 바와 같이 (e) CO2에 의한 제어를 수행하는 단계는 (e-1) CO2 농도의 측정값이 기준 설정범위보다 높은 경우, 제1환기팬을 동작시키는 단계(S510)를 포함하여 이루어진다.
도6은 온도 및 CO2에 의한 제어를 수행하는 단계를 순차적으로 나타낸 플로차트이다.
도6에 도시된 바와 같이 (f) 온도 및 CO2에 의한 제어를 수행하는 단계는 동절기 또는 하절기에 따라 난방장치(224)와 냉방장치(225) 중 어느 하나를 동작시키는 것으로, (f-1) 온도의 측정값이 기준값과 동일한 경우, 제2환기팬의 동작을 정지시키는 단계(S610), (f-2) 온도의 측정값이 기준값보다 낮은 경우(동절기), 조명장치와 난방장치를 동작시키는 난방모드를 수행하는 단계(S620), 및 (f-3) 온도의 측정값이 기준값보다 높은 경우(하절기), 냉방장치를 동작시키는 냉방모드를 수행하는 단계(S630)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 온도의 측정값이 기준치보다 낮은 경우(동절기), 그 차이가 2 °C 이상이 되면 모든 환기팬의 동작을 정지시켜 외부공기의 유입을 차단하여 온도에 의한 제어만을 수행하게 된다. (S621) 또한, 온도 차이가 4 °C 이상이 되면, 저온경보를 발생시켜 관리자가 위험 상황에 신속하고 적절하게 대처 가능하다. (S622)
같은 방법으로, 온도의 측정값이 기준치보다 높은 경우(하절기), 그 차이가 2 °C 이상 이 되면 모든 환기팬의 동작을 정지시켜 외부공기의 유입을 차단하여 온도에 의한 제어만을 수행하게 된다. (S631) 또한, 온도 차이가 4 °C 이상이 되면, 고온경보를 발생시켜 관리자가 위험 상황에 신속하고 적절하게 대처 가능하다. (S632)
도7은 습도에 의한 제어를 수행하는 단계를 순차적으로 나타낸 플로차트이다.
도7에 도시된 바와 같이 (g) 습도에 의한 제어를 수행하는 단계(S700)는 동절기 또는 하절기에 따라 가습장치(231)와 제습장치(232) 중 어느 하나를 동작시키는 것으로 (g-1) 습도의 측정값이 기준값의 5% 이상인 경우(하절기), 제습장치를 동작시키는 단계(S710), 및 (g-2) 습도의 측정값이 기준값의 3% 이내인 경우, 환기팬을 동작시키는 단계(S720)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 습도의 측정값이 기준치보다 8% 이상 높은 경우, 고습경보를 발생시켜 신속한 대처가 이루어지도록 한다. (S730)
또한, 상기 (g) 습도에 의한 제어를 수행하는 단계(S700)는 (g-4) 습도의 측정값이 기준값의 3% 이하인 경우(동절기), 가습장치를 동작시키는 단계(S740), 및 (g-5) 습도의 측정값이 기준값의 5% 이하인 경우, 환기팬의 동작을 중단 시키는 단계(S750)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 습도의 측정값이 기준값의 8% 이하인 경우, 저습경보를 발생시켜 신속한 대처가 이루어지도록 한다. (S760)
이와 같은 본 발명 실시예에 따른 온도에 의한 제어단계(S400), CO2에 의한 제어(S500), 온도 및 CO2에 의한 제어(S600), 및 습도에 의한 제어(S700) 과정은 상호 독립적으로 이루어지게 되며, 필요에 따라 둘 이상의 제어과정이 동시에 일어날 수도 있다. 이러한 제어과정을 통해 축사 내의 CO2 농도, 온도, 및 습도는 일정하게 되므로, 내부 환경이 쾌적하게 유지된다.
본 발명 실시예의 경우 축사(특히, 돈사)의 경우를 예로 들어 환기시스템 및 제어방법에 대하여 설명하였지만, 설정된 기준값에 따라 축사 뿐 아니라 버섯 등과 같은 다른 농축산 재배시설이나 빌딩, 학교 교실 등에 얼마든지 변형하여 적용 가능하다.
또한, 상기의 기준 설정값 등은 본 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 누구나 수정 및 변환 실시가 가능한 기술사상 역시 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 한다.
상기한 구성의 본 발명에 따르면, 본 발명은 외부의 온도 및 습도 조건에 관 계없이 돈사 내부의 대표성을 갖는 CO2 농도를 제어하여, 온도, 습도 및 CO2 농도가 최적의 실내 요구치를 유지하여 쾌적한 실내 공기가 유지되는 효과가 있다.
또한, 상호간의 영향을 주고받는 온도, 습도, CO2 농도를 복합적, 단계적으로 제어하여, 내부 공기 조건에 민감한 농축산 시설에 적용 가능하다.
또한, 온도 및 습도 차이가 극심한 동절기, 하절기에 모두 적용 가능하며, 사육하는 돼지의 크기, 사육두수, 운동량 등에 따라 효과적으로 제어되는 환기시스템을 제공한다.
Claims (9)
- 축사의 실내공기 제어 방법에 있어서,(a) CO2 농도, 온도, 및 습도의 기준값을 설정하여 데이터베이스부(300)에 저장하는 단계(S100);(b) CO2 센서, 온도센서, 및 습도센서를 통해 현재의 CO2 농도, 온도 및 습도를 측정하는 단계(S200);(c) 상기 (b)단계의 CO2 농도 및 온도의 측정값을 상기 (a)단계의 CO2 농도 및 온도의 기준범위와 비교하는 단계(S300);(d) 상기 (c)단계에서 CO2 농도의 측정값이 설정범위 이내이고, 온도의 측정값이 설정범위를 벗어나는 경우 온도에 의한 비례제어를 수행하는 단계(S400);(e) 상기 (c)단계에서 CO2 농도의 측정값이 설정범위를 벗어나고, 온도의 측정값이 설정범위 이내인 경우 CO2에 의한 제어를 수행하는 단계(S500); 및(f) 상기 (c)단계에서 CO2 농도의 측정값이 설정범위를 벗어나고, 온도의 측정값도 설정범위를 벗어나는 경우 온도 및 CO2에 의한 제어를 수행하는 단계(S600)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이산화탄소를 이용한 축사의 환기 시스템 제어방법.
- 제 1항에 있어서,(g) 상기 (b)단계의 습도의 측정값을 상기 (a)단계의 습도의 기준범위와 비 교하여 습도에 의한 제어를 수행하는 단계(S700)를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이산화탄소를 이용한 축사의 환기 시스템 제어방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, (d)단계는(d-1) 온도의 측정값이 기준값보다 1 °C 이상 높은 경우, 제2환기팬의 동작을 일시적으로 중단시키는 단계(S410),(d-2) 온도의 측정값이 기준값보다 2 °C 이상 높은 경우, 제2환기팬을 동작시키고, 제3환기팬의 동작은 중단시키는 단계(S420), 및(d-3) 온도의 측정값이 기준값보다 3 °C 이상 높은 경우, 제3환기팬을 동작시키고, 제2환기팬의 동작은 중단시키는 단계(S430)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이산화탄소를 이용한 축사의 환기 시스템 제어방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, (e)단계는(e-1) CO2 농도의 측정값이 기준 설정범위보다 높은 경우, 제1환기팬을 동작시키는 단계(S510)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이산화탄소를 이용한 축사의 환기 시스템 제어방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, (f)단계는(f-1) 온도의 측정값이 기준값과 동일한 경우, 제2환기팬의 동작을 정지시키는 단계(S610),(f-2) 온도의 측정값이 기준값보다 낮은 경우, 조명장치와 난방장치를 동작시키는 난방모드를 수행하는 단계(S620),(f-3) 온도의 측정값이 기준값보다 2 °C 이상 낮은 경우, 모든 환기팬의 동작을 정지시켜 외부공기의 유입을 차단하는 단계(S621),(f-4) 온도의 측정값이 기준값보다 4 °C 이상 낮은 경우, 저온경보를 발생시키는 단계(S622),(f-5) 온도의 측정값이 기준값보다 높은 경우, 냉방장치를 동작시키는 냉방모드를 수행하는 단계(S630),(f-6) 온도의 측정값이 기준값보다 2 °C 이상 높은 경우, 모든 환기팬의 동작을 정지시켜 외부공기의 유입을 차단하는 단계(S631), 및(f-7) 온도의 측정값이 기준값보다 4 °C 이상 높은 경우, 고온경보를 발생시키는 단계(S632)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이산화탄소를 이용한 축사의 환기 시스템 제어방법.
- 제 2항에 있어서, (g)단계는(g-1) 습도의 측정값이 기준값의 5% 이상인 경우, 제습장치를 동작시키는 단계(S710),(g-2) 습도의 측정값이 기준값의 3% 이내인 경우, 환기팬을 동작시키는 단계(S720), 및(g-3) 습도의 측정값이 기준값의 8% 이상인 경우, 고습경보를 발생시키는 단 계(S730),(g-4) 습도의 측정값이 기준값의 3% 이하인 경우, 가습장치를 동작시키는 단계(S740),(g-5) 습도의 측정값이 기준값의 5% 이하인 경우, 환기팬의 동작을 중단 시키는 단계(S750), 및(g-6) 습도의 측정값이 기준값의 8% 이하인 경우, 저습경보를 발생시키는 단계(S760)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이산화탄소를 이용한 축사의 환기 시스템 제어방법.
- 제1항 내지 제6항 중에서 어느 하나의 방법을 실현시키기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
- 축사 내부의 환경을 감지하기 위한 적어도 하나 이상의 CO2 센서, 온도센서, 및 습도센서로 이루어진 센서부가 구비된 축사의 환기시스템에 있어서,CO2 농도, 온도, 습도에 대한 기준값을 설정하고, 상기 센서부의 검출결과와 설정된 기준값에 따라 축사 내부의 각종 장치를 동작시키는 신호를 발생하는 중앙 제어부,상기 중앙 제어부로부터 제어신호를 입력받아 제1환기팬의 동작을 컨트롤 하는 CO2 제어부,상기 중앙 제어부로부터 제어신호를 입력받아 제2환기팬, 제3환기팬, 조명장 치, 난방장치, 및 냉방장치의 동작을 컨트롤하는 온도 제어부, 및상기 중앙 제어부로부터 제어신호를 입력받아 가습장치 및 제습장치의 동작을 컨트롤하는 습도 제어부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이산화탄소를 이용한 축사의 환기 시스템.
- 제 8항에 있어서,터치 스크린, 키보드 등으로 이루어져 각종 데이터를 입력받는 입력부,입력된 데이터, 센서부의 측정결과, 기준 설정값 등이 저장되는 데이터베이스부,측정된 CO2 농도, 온도, 습도가 설정된 기준값에 비해 지나치게 높거나 낮은 경우 경보를 발생시키는 출력부,중앙 제어부에 대한 원격 관리를 수행하는 원격 제어부를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이산화탄소를 이용한 축사의 환기 시스템.
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2006
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