KR20090056221A - Earth heat cooling and heating system connected to stable ventilation and control method - Google Patents

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KR20090056221A
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유영선
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대한민국(관리부서:농촌진흥청장)
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Abstract

A geothermal cooling and heating system and a control method thereof are provided, which improve the productivity by obtaining the propriety feed environment of the domestic animals. A geothermal cooling and heating system control method comprises: a step of operating the large size blower and the secondary blower by delivering a signal to the ventilation controller from the main controller; a step of comparing the temperature of the cattle shed with the maximum value and minimum setting value; a step of supplying the cold air to the inside of the cattle shed; and a step of supplying the warm air to the cattle shed.

Description

축사 환기와 연계된 지열 냉난방 시스템 및 제어방법{Earth heat cooling and heating system connected to stable ventilation and control method}Earth heat cooling and heating system connected to stable ventilation and control method

본 발명은 축사 환기와 연계된 지열 냉난방 시스템 및 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 대체 에너지인 지하수의 열원을 이용하여 냉난방 비용을 절감하고, 축사 내부의 온도를 적정 온도로 유지하여 가축의 생산성을 높일뿐만 아니라 가축 사료에 소요되는 비용을 절감하고, 기존 축사에 설치하는 것이 가능하여 축산농가의 적용성을 향상시키는 축사 환기와 연계된 지열 냉난방 시스템 및 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a geothermal heating and cooling system and control method associated with livestock ventilation, and more particularly, to reduce the cost of heating and cooling by using a heat source of groundwater, which is an alternative energy, and to maintain the temperature inside the livestock house at an appropriate temperature for productivity of livestock. The present invention relates to a geothermal heating and cooling system and a control method associated with the ventilation of a livestock farm, which can improve the applicability of livestock farms by improving the applicability of livestock farms.

일반적으로 우리나라와 같이 사계절이 뚜렷하여 여름철과 겨울철의 덥고 추움이 분명한 지역적 특징을 가지고 있는 곳에서는 냉방 및 난방 시설이 함께 요구된다.In general, cooling and heating facilities are required in places where the four seasons are distinct, such as in Korea, and the hot and cold regions of summer and winter are distinct.

특히, 가축의 경우는 축종 및 사육단계별 사육적온이 섭씨 15~34도 정도로 사육기에 따라 다르고, 어린 가축의 경우는 더욱 세심한 온도 및 환기관리를 필요 로 하여 겨울철 난방을 해 주어야 함은 물론 여름철에는 더위 스트레스 및 생산성 저하 방지를 위해 냉방을 해 주어야 한다.Especially, in case of livestock, the breeding temperature by breeding and breeding stage is about 15 ~ 34 degrees Celsius, and in case of young livestock, it needs to be heated in winter because it requires more careful temperature and ventilation management. Cooling must be provided to prevent stress and loss of productivity.

이에 따라, 겨울철 축사 난방을 하기 위해 열풍난방기가 주로 이용되고 있으며, 상기 열풍난방기는 화석연료인 석유가 사용되는 열풍기로서 열풍기에 의해 연료가 연소되어 더운 열과 함께 연소가스를 직접 축사 내부로 공급하여 낭방을 하게 된다.Accordingly, a hot air heater is mainly used for heating the barn in winter, and the hot air heater is a hot air fan using petroleum, which is fossil fuel, and the fuel is burned by the hot air fan to supply combustion gas directly to the inside of the barn with hot heat. Will be

그러나, 이와 같은 열풍 난방기의 이용시 축사내의 이산화탄소 농도가 높아지고, 연소시 산소 소모량이 많아 축사내 산소부족 현상이 발생함으로써, 겨울철 가축사육에 대한 생산성이 매우 낮아지는 문제점이 있었다.However, the use of such a hot air heater has a problem that the carbon dioxide concentration in the livestock house is increased, the oxygen consumption in the livestock house is large, and the oxygen shortage occurs in the livestock house, so that the productivity for livestock raising in winter is very low.

또한, 요즘과 같은 고유가 시대에 난방을 위한 연료비가 과다하게 소요되어 축산농가에 부담스러운 비용지출을 야기시키는 문제점이 있었다.In addition, the fuel cost for heating is excessively consumed in a high oil price era such as these days, causing a burden of expense on livestock farms.

덧붙여, 겨울철 상기 열풍기의 가동시 단열을 통한 연료비 상승을 억제하기 위해 축사 내부를 최대한 밀폐하고 환기량을 최소화함으로써, 축사의 내부환경이 매우 열악해지는 문제점이 있었다.In addition, there is a problem in that the inside environment of the barn becomes very poor by enclosing the inside of the barn as much as possible and minimizing the ventilation amount in order to suppress the fuel cost increase through the heat insulation during the operation of the hot air fan in winter.

일례로, 우리나라 허가규모 축산농가는 약 63,000호 정도이고, 이 중에서 특히 돼지, 닭 사육농가 4,131호는 열풍기를 상시 사용하고 있으며, 최근 국제적으로 대두되고 있는 환경오염 방지 및 지구 온실가스 저감을 위한 화석연료의 사용절제 등으로 인해 화석연료의 가격이 계속적으로 상승할 것이 예측됨에 따라, 석유를 연료로 하는 열풍기의 사용은 축산농가에 큰 부담이 될 것이다.For example, Korea's licensed livestock farms are about 63,000, and among them, pig and chicken farming farms No. 4,131 use hot air all the time, and fossils to prevent environmental pollution and reduce global greenhouse gas, which are emerging internationally recently. As the price of fossil fuels is expected to continue to increase due to the use of fuels, the use of petroleum-based hot air fans will be a huge burden on livestock farmers.

이와 같이, 축사의 겨울철 난방비 절감을 목적으로 상기 열풍난방기 이외에 태양열 집열 방법 및 보온 등의 다각적인 방법을 행하여 왔으나, 축사난방을 위한 충분한 열량확보가 되지 못해 그 효율성이 떨어지는 문제점이 있었다.As described above, in order to reduce heating costs in winter, there have been various methods such as solar heat collecting method and thermal insulation in addition to the hot air heating unit, but there is a problem that the efficiency is lowered because it is not sufficient to secure heat for the barn heating.

한편, 여름철 혹서기때 축사냉방은 냉방시설 및 운전 비용의 과다로 인해 실행자체가 불가능하였으며, 이에 따른 더위 스트레스 및 여러 제반문제로 인해 가축의 생산성이 저하되고 어린 가축이 폐사하는 문제점이 있었다. On the other hand, during the summer heat, the barn cooling is not possible to execute itself due to excessive cooling facilities and operating costs. Accordingly, there is a problem in that the productivity of the livestock is lowered due to heat stress and various problems, and the young livestock dies.

따라서, 좀 더 진보되고 새로운 방법으로 일본국 축산초지 연구소에서는 가축분을 이용하여 바이오가스를 생산한 다음 축사난방에 이용하였고, 미국 일리노이대는 지하에 주름관을 매설하여 지열교환후 차가운 바람을 축사 냉방에 활용하였으며, 미국 켄터기대는 축사의 냉난방은 아니지만 폐탄광 갱도와 온실에 덕트를 설치하여 폐탄광의 열을 하우스 재배에 활용하는 등의 냉난방 방법이 제안되어 왔다.Thus, in a more advanced and new way, the Japanese Livestock Grass Research Institute produced biogas using livestock meal and then used it for livestock heating. The University of Illinois, USA, built a corrugated pipe underground to utilize cold wind after geothermal exchange for air conditioning. In the US, Kentucky expectation is not the heating and cooling of the barn, but air conditioning and heating methods have been proposed, such as the use of heat from the waste coal mine for house cultivation by installing ducts in the abandoned coal mine shaft and greenhouse.

하지만, 이와 같은 축사 냉난방 방법은 별도의 처리시설을 필요로 하거나 지역적 특성을 고려한 방법으로 기술의 보편적인 적용에 효과적이지 못한 문제점이 있다. However, such a barn heating and cooling method requires a separate treatment facility or has a problem in that it is not effective for the universal application of the technology in consideration of regional characteristics.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 지열을 열원으로 하는 지열 히트펌프 장치를 이용하여 냉난방을 행함으로써, 축사내 온도를 적정하게 유지함은 물론 사육적온 이상으로 온도 상승시 환기를 통해 축사의 최적 사육조건을 제공하고, 기존 축사에 연결 설치가 가능하여 축산농가에 적용성이 뛰 어나며, 대체 에너지 이용에 의한 에너지 절감과 가축의 적정 사육환경 조성에 의한 생산성을 향상시키는 축사 환기와 연계된 지열 냉난방 시스템 및 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in order to solve the above problems, by heating and cooling using a geothermal heat pump device that uses geothermal heat as a heat source, to maintain the proper temperature in the barn, as well as ventilation when the temperature rises above the breeding temperature It provides optimal breeding conditions for livestock farms, and can be connected to existing livestock farms, making it suitable for livestock farms, saving energy by using alternative energy, and improving livestock productivity by creating an appropriate breeding environment for livestock. The purpose is to provide a geothermal heating and cooling system and control method associated with the system.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 The present invention for achieving the above object

축사 주변의 지하에 밀폐된 구조로 설치되는 지하수정과; 상기 지하수정에 장착되어 지하수를 끌어 올리는 양수펌프와; 상기 양수펌프에 의해 공급된 지하수의 통로가 되는 양수파이프와; 상기 양수파이프의 일측에 설치되어 상기 양수파이프를 흐르는 지하수와 냉매라인의 냉매 사이에 열교환이 이루어지는 지열교환기와; 상기 양수 파이프와 일체로 연결되어 열교환이 이루어진 지하수를 지하수정으로 환원시키는 환원파이프와; 냉매라인에 의해 상기 지열교환기와 연결되고, 압축기 및 팽창밸브를 포함하여 냉매의 상태를 조절하는 히트펌프와; 상기 히트펌프와 냉매라인으로 연결되어 냉매의 증발 또는 응축에 의해 열원을 전달받는 냉난방용 열교환기와; 상기 냉난방용 열교환기로부터 열원을 전달받은 순환파이프가 연결되어 팬의 구동에 의해 냉난방 공기를 축사 내부로 공급하는 팬코일 유니트와; 상기 팬코일 유니트와 축사를 연결하여 상기 팬코일 유니트에서 공급되는 냉난방 공기의 통로가 되는 급기덕트;An underground crystal well installed in an airtight structure around the barn; A pump pump mounted on the groundwater well to draw groundwater; A pumping pipe serving as a passage of groundwater supplied by the pumping pump; A geothermal heat exchanger installed at one side of the pump pipe to exchange heat between the ground water flowing through the pump pipe and the refrigerant in the refrigerant line; A reduction pipe connected integrally with the pumping pipe to reduce groundwater, which has undergone heat exchange, to an underground well; A heat pump connected to the geothermal heat exchanger by a refrigerant line and controlling a state of the refrigerant including a compressor and an expansion valve; A heat exchanger for cooling and heating connected to the heat pump and a refrigerant line to receive a heat source by evaporation or condensation of the refrigerant; A fan coil unit connected to a circulation pipe receiving a heat source from the heat exchanger for cooling and heating to supply cooling and heating air to the livestock house by driving a fan; An air supply duct connecting the fan coil unit and the livestock to become a passage of cooling and heating air supplied from the fan coil unit;

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Characterized in that comprises a.

또한, 상기 축사의 일측에는 대형 환기팬이 설치되어 축사 내부의 공기를 외 부로 배출시키는 것을 특징으로 한다.In addition, a large ventilation fan is installed on one side of the house, characterized in that for discharging the air inside the house to the outside.

또한, 상기 급기덕트의 일측에는 복수의 분기덕트가 축사 방향으로 길게 연결 설치되어 상기 급기덕트를 통과한 냉난방 공기가 축사 내부에 균일하게 공급되도록 하는 것을 특징으로 한다.In addition, the one side of the air supply duct is provided with a plurality of branch ducts are connected long in the barn direction so that the heating and cooling air passing through the air supply duct is uniformly supplied to the inside of the barn.

또한, 상기 분기덕트에는 복수의 공기토출구가 축사 바닥과 수평한 라인을 이룬채로 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the branch duct is characterized in that a plurality of air discharge port is formed in a horizontal line with the barn bottom.

또한, 상기 분기덕트에서 축사 내벽 방향으로 환기덕트가 축사를 관통하여 설치됨으로써 축사 외부에서 내부로 유입되는 공기의 통로가 되는 것을 특징으로 한다.In addition, the ventilation duct is installed in the direction of the inner wall of the penetrating duct penetrating through the pen, it is characterized in that the passage of the air flowing into the pen from outside the pen.

또한, 상기 환기덕트의 일단에는 보조 환기팬이 설치되어 축사 외부공기를 축사 내부로 유입시키는 것을 특징으로 한다.In addition, an auxiliary ventilation fan is installed at one end of the ventilation duct, characterized in that to introduce the outside air to the livestock house.

또한, 상기 환기덕트와 분기덕트 사이에는 보조댐퍼가 설치되어 상기 보조환기팬의 작동시에만 축사 외부공기가 축사 내부에 유입되도록 하는 것을 특징으로 한다.In addition, an auxiliary damper is installed between the ventilation duct and the branch duct so that the outside air is introduced into the house only when the auxiliary ventilation fan is operated.

또한, 상기 축사와 팬코일 유니트 사이에는 흡입덕트가 연결 설치되고, 상기 흡입덕트의 일측에는 외부덕트가 설치되어 상기 축사 내부 및 팬코일 유니트의 공기를 순환시키는 것을 특징으로 한다.In addition, a suction duct is connected between the barn and the fan coil unit, and an outer duct is installed at one side of the suction duct to circulate air in the barn and the fan coil unit.

또한, 상기 흡입덕트와 외부덕트 사이에는 흡입댐퍼가 설치되어 축사 외부공기가 상기 팬코일 유니트로 유입되는 것을 선택적으로 조절하는 것을 특징으로 한다.In addition, a suction damper is installed between the suction duct and the external duct to selectively control the inflow of livestock outside air into the fan coil unit.

또한, 축사의 일측에는 상호 환기부가 설치되되, 상호 환기부는 일정 공간을 갖는 챔버와; 상기 챔버 내부에 설치되어 축사의 내부공기를 외부로 배출시키는 배출팬과; 상기 배출팬의 하부 일측에 설치되어 축사 외부공기를 내부로 공급하는 공급팬과; 상기 배출팬 및 공급팬의 사이 공간에 인접 설치되어 배출팬과 공급팬 사이에 열교환이 이루어지도록 하는 열교환 파이프와; 상기 열교환 파이프상에 설치되어 열교환 파이프 내부의 열매체유를 순환시키는 열교환 펌프;In addition, the mutual ventilation unit is installed on one side of the house, the mutual ventilation unit and the chamber having a predetermined space; A discharge fan installed inside the chamber to discharge internal air of the livestock house to the outside; A supply fan installed at one lower side of the discharge fan to supply the outside air to the livestock house; A heat exchange pipe installed adjacent to a space between the discharge fan and the supply fan to allow heat exchange between the discharge fan and the supply fan; A heat exchange pump installed on the heat exchange pipe to circulate heat medium oil in the heat exchange pipe;

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Characterized in that comprises a.

또한, 축사의 일측에는 이중관 환기부가 설치되되, 상기 이중관 환기부는 축사를 관통한채 설치되어 유입팬의 작동으로 축사 외부의 공기를 내부로 유입시키는 유입덕트와; 상기 유입덕트를 관통한채 설치되어 유입덕트와 열교환이 이루어지도록 하고, 구동팬의 작동에 의해 축사 내부의 공기를 외부로 배출시키는 배출덕트;In addition, a double pipe ventilation unit is installed at one side of the house, and the double pipe ventilation unit is installed while penetrating the house, an inlet duct for introducing air outside the house into the house by the operation of the inlet fan; An exhaust duct installed through the inlet duct to exchange heat with the inlet duct, and discharging air inside the house to the outside by an operation of a driving fan;

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Characterized in that comprises a.

또한, 상기 유입덕트의 외부면에 단열재가 도포되어 축사 내부와는 열교환이 이루어지지 않도록 하는 것을 특징으로 한다.In addition, the insulating material is applied to the outer surface of the inlet duct, it characterized in that the heat exchange with the inside of the livestock.

바람직한 일 실시예에 있어서, In one preferred embodiment,

(a)축사 외부의 온도가 최고 설정치(Th) 이하이고 최저 설정치(Tl) 이상인 경우 메인 콘트롤러에서 환기 콘트롤러에 신호를 전달하여 대형 환기팬 및 보조 환기팬을 구동하는 단계와;(a) driving a large ventilation fan and an auxiliary ventilation fan by transmitting a signal from the main controller to the ventilation controller when the temperature outside the house is less than or equal to the maximum set value Th and greater than or equal to the minimum set value Tl;

(b)축사 외부의 온도가 최고 설정치 이상 또는 최저 설정치 이하인 경우 축사 내부의 온도를 최고 설정치 및 최저 설정치와 비교하는 단계와;(b) comparing the temperature inside the house to the highest and lowest set points when the temperature outside the house is above the maximum or below the minimum set point;

(c)축사 내부의 온도가 최고 설정치 이상인 경우 히트펌프가 냉방모드로 작동하여 팬코일 유니트가 축사 내부로 찬 공기를 공급하는 단계와; (c) the heat pump is operated in a cooling mode when the temperature inside the house is greater than or equal to the maximum set value so that the fan coil unit supplies cold air into the house;

(d)축사 내부의 온도가 최저 설정치 이하인 경우 히트펌프가 난방모드로 운전하여 팬코일 유니트가 축사 내부로 따뜻한 공기를 공급하는 단계;(d) when the temperature inside the house is less than the minimum set point, the heat pump operates in a heating mode, and the fan coil unit supplies warm air into the house;

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Characterized in that comprises a.

또한, 상기 (c)단계에서 축사 내부 온도가 최고 설정치 이상인 경우 환기 콘트롤러가 대형 환기팬을 작동시켜 축사 내부의 공기를 외부로 배출시킴으로써, 축사에 사육되는 가축의 체감온도를 낮추는 것을 특징으로 한다.In addition, in the step (c), when the inside temperature of the barn is greater than or equal to the maximum set value, the ventilation controller operates a large ventilation fan to discharge the air inside the barn to the outside, thereby lowering the haptic temperature of the livestock raised in the barn.

또한, 상기 (d)단계에서 축사 내부의 온도가 최저 설정치 이상인 경우 환기 콘트롤러가 보조 환기팬을 작동시켜 축사 외부의 공기를 내부로 공급함으로써, 축사 내부의 온도를 낮추는 것을 특징으로 한다.In addition, in the step (d), if the temperature inside the house is more than the minimum set value, the ventilation controller operates the auxiliary ventilation fan to supply air outside the house to the inside, thereby reducing the temperature inside the house.

또한, 상기 최고 설정치(Th)는 27℃이고, 최저 설정치(Tl)는 20℃로 설정되는 것을 특징으로 한다.In addition, the highest set value Th is 27 ° C., and the minimum set value Tl is set to 20 ° C.

이상에서 본 바와 같이 본 발명에 따른 축사 환기와 연계된 지열 냉난방 시스템 및 제어방법은 다음과 같은 효과를 제공한다.As described above, the geothermal heating and cooling system and control method associated with the barn ventilation according to the present invention provide the following effects.

우선, 대체 에너지인 지하수의 열원을 이용하여 축사의 냉난방을 수행함으로써, 기존에 사용되던 화석연료의 사용을 배제하여 냉난방 비용을 절감하며 환경오염을 방지하고,First of all, by heating and cooling the barn using the heat source of groundwater, which is an alternative energy source, it eliminates the use of fossil fuels that have been used in the past, reducing the cost of heating and cooling, preventing environmental pollution,

환절기에도 축사 난방을 실시하여 축사 내부의 온도를 일정하게 유지시킴으로써, 축사내 가축의 호흡기 질환을 예방하고,The barn heating is also carried out during the changing seasons to keep the temperature inside the barn constant, thereby preventing respiratory diseases of livestock in the barn,

겨울철 축사 내부의 온도를 적정 온도로 유지하여 가축의 생산성을 높일뿐만 아니라 가축 사료에 소요되는 비용을 절감하고,By keeping the temperature inside the barn at an appropriate temperature in winter, not only increases the productivity of the livestock, but also reduces the cost of livestock feed.

지하수를 통한 냉난방 및 환기팬의 환기를 통해 축사 내부의 공기를 가축의 사육환경에 맞게 정화시킴으로써, 최적의 축사환경을 조성하며 동물복지에 기여할 수 있고,By purifying the air inside the barn according to the livestock breeding environment through air-conditioning and ventilation fan ventilation through groundwater, it can contribute to animal welfare by creating the optimal livestock environment.

지열 냉난방 시스템을 별도의 축사 건립없이 기존 축사에 설치하는 것이 가능하여 축산농가의 적용성을 향상시키는 효과가 있다.It is possible to install the geothermal heating and cooling system in the existing barn without building a separate barn, thereby improving the applicability of livestock farms.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들의 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.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. A singular expression includes a plural expression unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms “comprises” or “having” are intended to indicate that there is a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of features, numbers, steps, operations, components, parts, or a combination thereof.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

첨부한 도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 축사 환기와 연계된 지열 냉난방 시 스템의 개시도이고, 도 3은 도 2 "A"구역의 확대도이고, 도 4는 본 발명에 따른 히트펌프 장치의 다른 실시예 개시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 일 실시예의 개시도이고, 도 6은 도 5 "B"구역의 확대도이고, 도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 다른 실시예의 개시도이다.1 and 2 are views of the geothermal heating and cooling system associated with the barn ventilation according to the present invention, FIG. 3 is an enlarged view of the area “A” of FIG. 2, and FIG. 4 is a heat pump apparatus according to the present invention. 5 is an exploded view of one embodiment according to the present invention, FIG. 6 is an enlarged view of a region “B” of FIG. 5, and FIGS. 7 and 8 disclose another embodiment according to the present invention. It is also.

본 발명은 도 1 및 도 2에서 도시한 바와 같이, 축사(300) 주변 지하에 설치된 지하수정(100)으로부터 양수펌프(110)를 사용하여 지하수를 끌어 올리고, 지하수는 양수파이프(120)를 통해 지열교환기(140)에 공급되어 냉매라인(160)의 냉매에 열원을 전달하고, 열원을 공급받은 냉매는 히트펌프(150)를 통해 냉난방 열교환기(170)에 공급되어 순환파이프(180)를 냉각 또는 가열하고, 순환파이프(180)가 연결된 팬코일 유니트(190)가 냉난방 공기를 축사(300) 내부에 공급함으로써, 지열에 의해 축사 내부를 냉난방하며, 일정한 조건하에 축사의 일측에 설치된 대형 환기팬(240) 및 보조 환기팬(231)을 구동하여 축사(300) 내부의 공기를 환기시키는 축사 환기와 연계된 지열 냉난방 시스템을 제공한다.1 and 2, the groundwater is pumped up using the pump 110 from the groundwater well 100 installed in the basement around the barn 300, and the groundwater is pumped through the pumping pipe 120. It is supplied to the geothermal heat exchanger 140 to transfer the heat source to the refrigerant of the refrigerant line 160, the refrigerant received the heat source is supplied to the air-conditioning heat exchanger 170 through the heat pump 150 to cool the circulation pipe 180 Or a heating, and the fan coil unit 190 to which the circulation pipe 180 is connected supplies cooling and heating air to the house 300, thereby cooling and heating the inside of the house by geothermal heat, and a large ventilation fan installed at one side of the house under constant conditions. It provides a geothermal air-conditioning and heating system associated with the ventilation of the barn to drive the 240 and the auxiliary ventilation fan 231 to ventilate the air inside the barn (300).

상기 지하수정(100)은 축사 주변의 적정한 지점 지하에 설치되되 지하 200~500미터의 심부에 설치되어 풍부한 지하수가 공급될 수 있도록 한다.The groundwater crystal 100 is installed in a suitable point underground around the barn, but is installed in the core 200 ~ 500 meters deep underground to supply abundant ground water.

또한, 상기 지하수정(100)의 내부에는 양수펌프(110)가 설치되어, 양수펌프(110)에서 지상으로 연결된 양수파이프(120)를 통해 지하수를 지열교환기(140)로 끌어 올리게 된다.In addition, a pumping pump 110 is installed inside the groundwater crystal 100 to draw groundwater to the geothermal heat exchanger 140 through a pumping pipe 120 connected to the ground from the pumping pump 110.

그리고, 지열교환기(140)에 공급된 지하수는 지열교환기(140)의 일측에 설치된 냉매라인(160)에 열원을 제공하고 양수파이프(120)와 일체로 연결된 환원파이 프(130)를 통해 지하수정(100)으로 재유입된다.In addition, the groundwater supplied to the geothermal heat exchanger 140 provides a heat source to the refrigerant line 160 installed on one side of the geothermal heat exchanger 140, and the groundwater crystallization through the reduction pipe 130 connected integrally with the pump pipe 120. Flows back to (100).

이때, 상기 환원파이프(130)는 양수파이프(120)보다 지하로 더 깊게 매설되어 지하수정(100)으로 재유입된 지하수가 지하수정(100)의 하부에서부터 채워질 수 있도록 한다.At this time, the reduction pipe 130 is buried deeper underground than the pump pipe 120 so that the ground water re-introduced into the underground well (100) can be filled from the bottom of the underground well (100).

상기 지열교환기(140)는 내부에 양수파이프(120)와 환원파이프(130)가 코일 형태로 연결되고, 코일 형태의 연결부(121) 일측에는 냉매라인(160)이 관통하여 설치됨으로써, 지하수의 열원을 이용하여 냉방모드시 히트펌프(150)로부터 냉매라인(160)을 통해 공급되는 냉매를 응축시키고 난방모드시 증발시키는 역할을 제공한다.The geothermal heat exchanger 140 is connected to the pump pipe 120 and the reducing pipe 130 in the form of a coil, and the refrigerant line 160 penetrates through one side of the coil-shaped connection portion 121 to be installed therein, thereby providing a heat source of groundwater. It provides a role of condensing the refrigerant supplied through the refrigerant line 160 from the heat pump 150 in the cooling mode and evaporating in the heating mode.

또한, 상기 지열교환기(140)의 일측에 설치된 히트펌프(150)는 냉매가 흐르는 냉매라인(160)이 관통 형성되고 통상적인 압축기(151) 및 팽창밸브(152)를 포함하여 냉난방 모드에 따라 냉매를 압축 및 팽창시키게 된다.In addition, the heat pump 150 installed on one side of the geothermal heat exchanger 140 has a refrigerant line 160 through which the refrigerant flows, and includes a conventional compressor 151 and an expansion valve 152, according to a cooling and heating mode. Compresses and expands.

상기 히트펌프(150)의 일측에는 냉난방 열교환기(170)가 설치되어 냉난방 모드에 따라 냉매를 증발 및 응축시킴으로써, 순환파이프(180)에 열원을 제공하게 된다.One side of the heat pump 150 is provided with a heating and cooling heat exchanger 170 to provide a heat source to the circulation pipe 180 by evaporating and condensing the refrigerant according to the cooling and heating mode.

구체적으로, 상기 냉난방 열교환기(170) 내부에는 냉매라인(160)이 코일 형태로 관통하여 형성되고 코일 형태의 냉매라인(160)에 대응하는 순환파이프(180)가 관통 설치됨으로써, 냉매라인(160)을 흐르는 냉매가 순환파이프(180)에 열원을 전달하게 된다.Specifically, the refrigerant line 160 is formed through the coil line 160 in the form of a coil and the circulation pipe 180 corresponding to the coil line of the refrigerant line 160 is installed in the cooling / heating heat exchanger 170, thereby providing the refrigerant line 160. Refrigerant flowing) will transfer the heat source to the circulation pipe 180.

다만, 도 4에서 도시한 바와 같이, 다른 실시예로서 냉난방 열교환기(170)를 생략하고 히트펌프(150)를 관통하는 냉매라인(160)을 팬코일 유니트(190) 내부에 직접 연결시킴으로써, 설치비용을 절감시키는 것도 가능하다. However, as shown in FIG. 4, in another embodiment, the cooling and heating heat exchanger 170 is omitted, and the refrigerant line 160 penetrating the heat pump 150 is directly connected to the inside of the fan coil unit 190. It is also possible to reduce costs.

상기 순환파이프(180)의 내부에는 전달액체가 충진되어 순환펌프(181)의 작동에 의해 순환하면서 냉난방 열교환기(170)에서 냉매라인(160)을 흐르는 냉매의 열원을 공급받음으로써, 팬코일 유니트(190)에 열원을 공급하게 된다.The inside of the circulation pipe 180 is filled with a transfer liquid and circulated by the operation of the circulation pump 181 while receiving a heat source of the refrigerant flowing through the refrigerant line 160 in the cooling and heating heat exchanger 170, fan coil unit The heat source is supplied to 190.

또한, 열원을 공급받은 팬코일 유니트(190)는 냉난방 모드에 따라 차갑거나 따뜻한 공기를 급기덕트(210)를 통해 축사(300) 내부로 유입시키게 된다.In addition, the fan coil unit 190 supplied with the heat source introduces cold or warm air into the barn 300 through the air supply duct 210 according to the cooling and heating mode.

여기서, 상기 팬코일 유니트(190)의 내부에는 순환파이프(180)가 코일 형태로 관통 설치되고 순환파이프(180)의 일측에는 코일팬(191)이 장착되어, 순환파이프(180)에서 제공하는 열원에 따라 냉난방 공기를 공급하게 된다.Here, the circulation pipe 180 is penetrated inside the fan coil unit 190 in the form of a coil, and a coil fan 191 is mounted at one side of the circulation pipe 180 to provide a heat source provided by the circulation pipe 180. In accordance with the supply of cooling and heating air.

그리고, 상기 급기덕트(210)는 팬코일 유니트(190)와 축사를 연결하여 팬코일 유니트(190)에서 축사 내부로 공급되는 냉난방 공기의 루트를 제공한다.The air supply duct 210 connects the fan coil unit 190 and the barn to provide a route of cooling and heating air supplied from the fan coil unit 190 to the barn.

이하 냉난방 모드에 따른 히트펌프 장치(200)(지열교환기(140), 히트펌프(150), 냉난방 열교환기(170), 팬코일 유니트(190), 급기덕트(210)로 구성)의 작동과정을 살펴보기로 한다.Hereinafter, the operation process of the heat pump device 200 (geothermal heat exchanger 140, heat pump 150, air-conditioning heat exchanger 170, fan coil unit 190, air supply duct 210) according to the cooling and heating mode Let's look at it.

여름철 냉방 모드시 히트펌프(150)의 압축기(151)는 저온 저압의 냉매를 고온 고압으로 형성시키고, 고온 고압의 냉매는 냉매라인(160)을 따라 지열교환기(140)에 공급되어 양수펌프(110)에 의해 공급된 지하수에 열을 방출함으로써 응축하게 된다.In the summer cooling mode, the compressor 151 of the heat pump 150 forms the low temperature low pressure refrigerant at high temperature and high pressure, and the high temperature high pressure refrigerant is supplied to the geothermal heat exchanger 140 along the refrigerant line 160 to pump the pump 110. Condensation by releasing heat into the groundwater supplied by

열을 방출한 냉매는 히트펌프(150)의 팽창밸브(152)에 의해 저온 저압으로 팽창한 후에 냉난방 열교환기(170)로 이동하게 되고, 저온 저압의 냉매는 냉난방 열교환기(170)에서 열을 흡수하여 증발함에 따라, 냉난방 열교환기(170)의 내부 온도를 감소시키게 된다.After the heat is released, the refrigerant is expanded to the low temperature and low pressure by the expansion valve 152 of the heat pump 150, and then moved to the air conditioning heat exchanger 170, and the low temperature low pressure refrigerant heats the heat from the air conditioning heat exchanger 170. As absorbed and evaporated, the internal temperature of the cooling and heat exchanger 170 is reduced.

여기서, 상기 지열교환기(140)는 응축기의 역할, 냉난방 열교환기(170)는 증발기의 역할을 하게 된다.Here, the geothermal heat exchanger 140 serves as a condenser, the cooling and heating heat exchanger 170 serves as an evaporator.

이후, 냉난방 열교환기(170)의 내부를 관통하는 순환파이프(180)가 냉각되고, 순환펌프(181)의 작동에 의해 순환파이프(180) 내부에서 유동하는 전달액체가 함께 냉각된채로 팬코일 유니트(190)에 전달됨으로써, 팬코일 유니트(190) 내부의 찬 공기가 코일팬(191)의 작동에 의해 급기덕트(210)를 통하여 축사 내부로 공급된다.Thereafter, the circulation pipe 180 penetrating the inside of the cooling and heat exchanger 170 is cooled, and the fan coil unit is cooled together with the transfer liquid flowing in the circulation pipe 180 by the operation of the circulation pump 181. By being delivered to 190, the cold air inside the fan coil unit 190 is supplied into the house through the air supply duct 210 by the operation of the coil fan 191.

반대로, 겨울철 난방 모드시 히트펌프(150)는 저온 저압의 냉매를 냉매라인(160)을 통해 지열교환기(140)에 공급하고, 저온 저압의 냉매는 양수펌프(110)에 의해 공급된 지하수로부터 열을 흡수하게 된다.On the contrary, in the winter heating mode, the heat pump 150 supplies the low temperature low pressure refrigerant to the geothermal heat exchanger 140 through the refrigerant line 160, and the low temperature low pressure refrigerant heats from the groundwater supplied by the pump 110. Will absorb.

열을 흡수한 냉매는 압축기(151)에 의해 고온 고압으로 압축된 후에 냉난방 열교환기(170)로 이동하게 되고, 고온 고압의 냉매는 냉난방 열교환기(170)에서 열을 방출하여 응축됨에 따라, 냉난방 열교환기(170)의 내부 온도를 증가시키게 된다.After the refrigerant absorbed heat is compressed to high temperature and high pressure by the compressor 151, the refrigerant is moved to the air conditioning heat exchanger 170. The refrigerant having high temperature and high pressure condenses by releasing heat from the air conditioning heat exchanger 170. The internal temperature of the heat exchanger 170 is increased.

이때, 냉방 모드와 달리 상기 지열교환기(140)는 증발기의 역할, 냉난방 열교환기(170)는 응축기의 역할을 하게 된다.At this time, unlike the cooling mode, the geothermal heat exchanger 140 serves as an evaporator, and the cooling and heating heat exchanger 170 serves as a condenser.

다음으로, 냉난방 열교환기(170)의 내부를 관통하는 순환파이프(180)가 가열 되어 순환파이프(180) 내부의 전달액체가 함께 가열된채로 팬코일 유니트(190)로 전달됨으로써, 코일팬(191)의 작동에 의해 따뜻한 공기가 급기덕트(210)를 통해 축사 내부로 공급된다.Next, the circulation pipe 180 penetrating the inside of the heating and cooling heat exchanger 170 is heated to be delivered to the fan coil unit 190 while the transfer liquid inside the circulation pipe 180 is heated together, thereby providing a coil fan 191. The warm air is supplied into the barn through the air supply duct 210 by the operation of.

통상, 여름철의 경우 25~30℃의 지하수를 끌어 올린후 지하수 및 히트펌프 장치(200)를 이용하여 10~15℃의 찬 공기를 만들고, 팬코일 유니트(190)를 통해 찬 공기를 공급하여 축사 내부를 27℃ 내외로 맞추게 된다.Usually, in the summer, after raising the ground water of 25 ~ 30 ℃ to make cold air of 10 ~ 15 ℃ by using the ground water and heat pump device 200, supply the cold air through the fan coil unit 190 The interior is adjusted to around 27 ℃.

또한, 겨울철의 경우 10~15℃의 지하수를 끌어 올린후 지하수 및 히트펌프 장치(200)를 이용하여 45~50℃의 따뜻한 공기를 만들고, 팬코일 유니트(190)를 통해 따뜻한 공기를 공급하여 축사 내부를 20℃ 내외로 맞추게 된다.In addition, in the case of winter, after raising the ground water of 10 ~ 15 ℃ to create a warm air of 45 ~ 50 ℃ using the ground water and heat pump device 200, supply the warm air through the fan coil unit 190 The inside is adjusted to around 20 ℃.

한편, 팬코일 유니트(190)에 의해 축사 내부로 공급되는 냉난방 공기는 급기덕트(210)를 통해 공급되는데, 이때 상기 급기덕트(210)는 축사를 관통하여 설치되되 축사내부에 냉열 공기를 균일하게 배분하기 위해 복수의 분기덕트(220)와 연결 설치된다.On the other hand, the cooling and heating air supplied to the inside of the barn by the fan coil unit 190 is supplied through the air supply duct 210, wherein the air supply duct 210 is installed to penetrate through the barn, evenly cool air inside the barn It is connected to the plurality of branch ducts 220 for distribution.

특히, 상기 복수의 분기덕트(220)에는 복수의 공기토출구(221)가 축사 바닥과 수평하게 라인을 형성한채 형성되어 냉열 공기의 공급 균일성을 더욱 향상시키게 된다.In particular, the plurality of branch ducts 220 are formed with a plurality of air outlets 221 formed in a line with the bottom of the barn horizontally to further improve the uniformity of the supply of cold air.

바람직한 일 실시예에 있어서, 도 2에서 도시한 바와 같이, 상기 축사의 일측에는 복수의 대형 환기팬(240)이 설치되는바, 냉방 모드에서 축사 내부의 온도센서(250)에 의해 온도가 일정치 이상으로 감지되거나, 히트펌프 장치(200)가 미작동시에도 축사 내부의 가스센서(260)에 의해 환기필요성이 감지되는 경우 상기 대형 환기팬(240)이 환기 콘트롤러(270)에 의해 작동된다.In a preferred embodiment, as shown in Figure 2, one side of the house is provided with a plurality of large ventilation fans 240, the temperature is constant by the temperature sensor 250 inside the house in the cooling mode. In the case of detecting abnormality or the necessity of ventilation by the gas sensor 260 inside the barn even when the heat pump apparatus 200 is not in operation, the large ventilation fan 240 is operated by the ventilation controller 270.

여기서, 상기 대형 환기팬(240)은 축사 내부의 공기를 배출시켜 여름철 축사에서 사육되는 가축의 체감온도를 낮추게 되고, 축사 내부의 공기를 환기시키게 된다.Here, the large ventilation fan 240 discharges the air inside the barn to lower the haptic temperature of the livestock raised in the summer barn, and to ventilate the air inside the barn.

또한, 도 2에서 도시한 바와 같이, 상기 분기덕트(220)의 일측에는 환기덕트(230)가 축사를 관통하여 연결되고 환기덕트(230)의 일단에 보조 환기팬(231)이 설치되어, 겨울철 난방모드시 상기 온도센서(250)의 감지 온도가 일정치 이상인 경우 축사 외부의 신선한 공기를 내부로 유입시키게 된다.In addition, as shown in Figure 2, one side of the branch duct 220, the ventilation duct 230 is connected through the barn and the auxiliary ventilation fan 231 is installed at one end of the ventilation duct 230, winter In the heating mode, when the detected temperature of the temperature sensor 250 is greater than or equal to a predetermined value, fresh air from outside the livestock is introduced into the inside.

이때, 환기덕트(230)와 분기덕트(220) 사이에는 보조댐퍼(232)가 설치되어 보조 환기팬(231)의 작동시에만 축사 외부공기가 축사 내부에 유입되도록 한다.At this time, an auxiliary damper 232 is installed between the ventilation duct 230 and the branch duct 220 so that the outside air is introduced into the house only when the auxiliary ventilation fan 231 is operated.

그리고, 도 3에서 도시한 바와 같이, 상기 보조댐퍼(232)는 환기덕트(230)의 내측에 힌지결합하여 구동모터(미도시)의 작동으로 회전하고, 90도 만큼 회전시 환기덕트(230)의 반대측에 설치된 스토퍼(233)에 의해 정지하게 된다.And, as shown in Figure 3, the auxiliary damper 232 is hinged to the inside of the ventilation duct 230 to rotate by the operation of a drive motor (not shown), the ventilation duct 230 when rotated by 90 degrees The stopper 233 is installed on the opposite side of the stop.

바람직한 다른 실시예에 있어서, 도 5에서 도시한 바와 같이, 상기 팬코일 유니트(190)의 일측에는 흡입덕트(280)가 연결 설치되어 축사 내부의 공기를 팬코일 유니트(190)로 순환시키게 된다.In another preferred embodiment, as shown in Figure 5, one side of the fan coil unit 190, the suction duct 280 is connected to circulate the air inside the livestock house fan coil unit 190.

또한, 흡입덕트(280)와 수직으로 연통되는 돌출덕트(290)가 흡입덕트(280)와 만나는 입구에는 흡입댐퍼(281)가 설치되어 축사 외부의 공기가 팬코일 유니트(190)에 선택적으로 유입될 수 있도록 한다.In addition, a suction damper 281 is installed at an inlet at which the protruding duct 290 communicating vertically with the suction duct 280 meets the suction duct 280 so that air outside the barn is selectively introduced into the fan coil unit 190. To be possible.

구체적으로, 도 6에서 도시한 바와 같이, 흡입댐퍼(281)가 반시계방향으로 상승시 축사 외부의 공기가 팬코일 유니트(190)에 유입되고, 이때, 상기 흡입댐퍼(281)의 작동은 상기 보조댐퍼(232)와 동일한 방식으로 구동모터(미도시) 및 스토퍼(282)에 의해 조절된다.Specifically, as shown in FIG. 6, when the suction damper 281 rises in the counterclockwise direction, air outside the barn flows into the fan coil unit 190, and at this time, the operation of the suction damper 281 is performed. It is controlled by the drive motor (not shown) and the stopper 282 in the same manner as the auxiliary damper 232.

바람직한 또 다른 실시예에 있어서, 도 7에서 도시한 바와 같이, 축사의 일측에는 상호 환기부(310)가 설치되어 축사 내외부의 공기를 순환시키는데, 이때 상기 상호 환기부(310)는 일정 공간을 갖는 챔버(311) 내부에 설치되어 축사의 내부공기를 외부로 배출시키는 배출팬(312)과 외부공기를 축사 내부로 공급하는 공급팬(313)으로 이루어진다.In another preferred embodiment, as shown in Fig. 7, the mutual ventilation unit 310 is installed on one side of the house to circulate the air inside and outside the house, wherein the mutual ventilation unit 310 has a predetermined space Installed in the chamber 311 is composed of a discharge fan 312 for discharging the internal air of the livestock house to the outside and a supply fan 313 for supplying external air into the livestock house.

그리고, 상기 배출팬(312) 및 공급팬(313)의 사이 공간에 열교환 파이프(314)가 인접 설치되고, 열교환 파이프(314)상에는 열교환 펌프(315)가 장착되어 열매체유가 열교환 파이프(314)를 통해 순환되도록 함으로써, 배출팬(312)과 공급팬(313) 사이에 상호 열교환이 이루어진다.In addition, a heat exchange pipe 314 is adjacently installed in the space between the discharge fan 312 and the supply fan 313, and a heat exchange pump 315 is mounted on the heat exchange pipe 314 so that the heat medium oil forms the heat exchange pipe 314. By being circulated through, the mutual heat exchange is made between the discharge fan 312 and the supply fan 313.

상기 실시예와 동일한 목적을 갖되 다른 구성의 실시예로서, 도 8에서 도시한 바와 같이, 이중관 환기부(320)가 축사의 일측에 설치되되, 상기 이중관 환기부(320)는 구동팬(324)의 작동에 의해 축사 내부의 공기를 외부로 배출시키는 배출덕트(322)와 유입팬(323)의 작동으로 축사 외부의 공기를 내부로 유입시키는 유입덕트(321)로 이루어진다.As shown in FIG. 8, the double pipe ventilation part 320 is installed at one side of the barn, and the double pipe ventilation part 320 is a driving fan 324. By the operation of the discharge duct 322 for discharging the air inside the house to the outside and the inlet duct 321 for introducing the air outside the house by the operation of the inlet fan 323.

이때, 상기 배출덕트(322)는 유입덕트(321) 내부를 관통하면서 설치되어, 배출덕트(322) 및 유입덕트(321) 사이에 상호 열교환이 이루어지고, 유입덕트(321)의 외부면에 단열재가 도포되어 축사 내부와는 열교환이 이루어지지 않도록 함으로써, 배출덕트(322)와 유입덕트(321)간의 열효율을 증대시키게 된다.At this time, the discharge duct 322 is installed while penetrating the inside of the inlet duct 321, the heat exchange between the discharge duct 322 and the inlet duct 321 is made, the heat insulating material on the outer surface of the inlet duct 321 Is applied to prevent heat exchange with the inside of the livestock house, thereby increasing the thermal efficiency between the discharge duct 322 and the inlet duct 321.

이하 본 발명에 따른 실시예와 비교예를 사용한 시험을 통해 본 발명이 비교예와 차별화되는 점을 살펴보기로 한다.Hereinafter, the present invention will be distinguished from the comparative example through a test using an example and a comparative example according to the present invention.

<시험예1><Test Example 1>

본 발명에 따른 축사 환기와 연계된 지열 냉난방 시스템을 사용하여 모돈 48두, 돈사 면적 330㎡의 축사를 가을철에 난방 시험시, 외부 평균기온이 9.3℃일때, 이하의 표 1에서 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예는 난방부하가 24.101 kcal/h였고, 축사 내부기온이 24.9℃로 높은 기온을 유지한 반면 난방을 하지 않은 비교예는 축사 내부 기온이 18.7℃를 유지하였다.When using the geothermal air-conditioning system associated with the ventilation of the barn according to the present invention, when the housing of the sow 48 heads, pigs area 330㎡ in the autumn heating test, when the external average temperature is 9.3 ℃, as shown in Table 1 below, In the embodiment of the present invention, the heating load was 24.101 kcal / h, and the inside temperature of the barn was maintained at a high temperature of 24.9 ° C, while the comparative example without heating maintained the barn internal temperature of 18.7 ° C.

또한, 암모니아 가스 농도에서 실시예가 12.2ppm으로 19.3ppm의 비교예에 비해 크게 낮았으며, 황화수소 농도에서 실시예는 불검출로 비교예는 0.25ppm로 나타났고, 이산화탄소 농도에서 실시예는 992.3ppm으로 비교예는 1,100ppm로 나타났는바, 본 발명의 실시예에 의해 신선한 온풍이 축사로 공급되어 사육환경이 향상된 것을 알 수 있다.In addition, the ammonia gas concentration was 12.2 ppm, which was significantly lower than that of the comparative example of 19.3 ppm, and the hydrogen sulfide concentration was found to be non-detection and the comparative example was 0.25 ppm, and the example was 992.3 ppm at the carbon dioxide concentration. It appears that 1,100ppm, by the embodiment of the present invention it can be seen that the fresh warm air is supplied to the barn breeding environment is improved.

특히, 환절기에 난방을 하지 않은 돈사는 돈사내 온도 변동이 극심하여 호흡기 질병이 많이 발생하는데 비하여 지열난방시 일정한 온도를 유지할 수 있었다.In particular, pigs that did not heat during the season were able to maintain a constant temperature during geothermal heating, whereas respiratory diseases occur because of severe fluctuations in temperature in pigs.

구 분division 실시예Example 비교예Comparative example 난방방법Heating method 본 발명에 따른 지열난방Geothermal heating according to the present invention 비난방Blame 난방부하(kcal/h)Heating load (kcal / h) 24.10124.101 -- 돈사내 평균온도(℃)Average temperature in pigs (℃) 24.924.9 18.718.7 돈사내 평균습도(%)Average humidity in pigs (%) 48.348.3 56.656.6 이산화탄소 농도(ppm)CO2 concentration (ppm) 992.3992.3 1,1001,100 암모니아가스 농도(ppm)Ammonia Gas Concentration (ppm) 12.212.2 19.319.3 황화수소 농도(ppm)Hydrogen sulfide concentration (ppm) 불검출Not detected 0.250.25 분진농도(PM-10)(㎍/㎥)Dust concentration (PM-10) (㎍ / ㎥) 203.7203.7 303.5303.5

<시험예2><Test Example 2>

표 2에서 나타낸 바와 같이, 비교예를 종래 온풍 난방으로 시험하였다.As shown in Table 2, the comparative example was tested by conventional warm air heating.

본 발명에 따른 축사 환기와 연계된 지열 냉난방 시스템을 사용하여 모돈 48두, 돈사 면적 330㎡의 축사를 겨울철에 난방 시험시, 외부 1일간 평균기온이 3.0℃일때, 이하의 표 2에서 나타낸 바와 같이, 비교예는 축사 내부 평균온도 19.9℃, 평균습도 49.6%를 유지하였고, 실시예는 축사 내부 평균온도 21.0℃, 평균습도 51.6%를 유지하여 온풍난방에 비해 돼지를 사육하기에 좋은 온도 및 습도가 형성됨을 알 수 있다.When using a geothermal air-conditioning system associated with the ventilation of the barn according to the present invention, when the housing of the sow 48 heads, pigs area 330㎡ in winter heating test, when the average temperature of the outside one day is 3.0 ℃, as shown in Table 2 below In Comparative Example, the average temperature was kept at 19.9 ℃ and the average humidity was 49.6%, while the Example maintained an average temperature of 21.0 ℃ and an average humidity of 51.6% inside the barn. It can be seen that formed.

또한, 암모니아 가스 농도에서 실시예가 10.6ppm으로 23.3ppm의 비교예에 비해 크게 낮았으며, 황화수소 농도에서 실시예는 0.045ppm로 비교예는 0.067ppm로 나타났고, 이산화탄소 농도에서 실시예는 1,470ppm으로 비교예는 2,025ppm로 나타났는바, 지열난방에 따른 실시예가 온풍난방에 비해 신선한 온풍을 축사로 공급하여 사육환경을 더욱 향상시킨 것을 알 수 있다.In addition, the ammonia gas concentration was 10.6 ppm, which was significantly lower than that of the comparative example of 23.3 ppm, the hydrogen sulfide concentration was 0.045 ppm, the comparative example was 0.067 ppm, and the carbon dioxide concentration was 1,470 ppm. For example, it was shown that 2,025ppm, it can be seen that the embodiment according to the geothermal heating to improve the breeding environment by supplying the fresh warm air to the barn compared to the warm air heating.

덧붙여, 돼지의 생산성을 분석하면, 분만자돈수에서 실시예가 13.2두로 비교예가 12.7두, 체중에서 실시예가 6.93kg으로 비교예가 6.86kg, 모돈 섭취량에서 88.22kg으로 비교예의 99.56kg에 비해 낮아짐을 나타내었다.In addition, the analysis of the productivity of pigs showed that the number of piglets in the piglet was 13.2 heads, the comparative example was 12.7 heads, the body weight was 6.93kg, the comparative example was 6.86kg, and the sow intake was 88.22kg, which is lower than that of the comparative example 99.56kg. .

이와 같이, 겨울철 본 발명의 실시예에 따른 지열난방을 시행하여 돈사 내부에 적정한 온도를 유지해줌으로써, 사육돈의 생산성을 향상시키며 사료비를 절감시킴과 동시에, 종래 온풍난방에 사용되던 유류비용을 감소시키게 되었다.As such, by maintaining geothermal heating in accordance with an embodiment of the present invention in winter to maintain the proper temperature inside pigs, to improve the productivity of the breeding pigs and to reduce the feed cost, and to reduce the cost of oil used in the conventional warm air heating It became.

구 분division 실시예Example 비교예Comparative example 난방방법Heating method 본 발명에 따른 지열난방Geothermal heating according to the present invention 온풍난방Warm air heating 난방부하(kcal/h)Heating load (kcal / h) -- -- 돈사내 평균온도(℃)Average temperature in pigs (℃) 21.021.0 19.919.9 돈사내 평균습도(%)Average humidity in pigs (%) 51.651.6 49.649.6 이산화탄소 농도(ppm)CO2 concentration (ppm) 1,4701,470 2,0252,025 암모니아가스 농도(ppm)Ammonia Gas Concentration (ppm) 10.610.6 23.323.3 황화수소 농도(ppm)Hydrogen sulfide concentration (ppm) 0.0450.045 0.670.67 분진농도(PM-10)(㎍/㎥)Dust concentration (PM-10) (㎍ / ㎥) 185.3185.3 481.4481.4 분만자돈수(돈)Childbirth pig (money) 13.213.2 12.712.7 이유시 체중(kg)Weaning weight (kg) 6.936.93 6.866.86 모돈 섭취량(kg)Sow intake (kg) 88.2288.22 99.5699.56

이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 축사 환기와 연계된 지열 냉난방 시스템의 제어방법을 살펴보기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a control method of a geothermal air-conditioning system associated with a barn ventilation according to the present invention will be described.

도 9는 본 발명에 따른 축사 환기와 연계된 지열 냉난방 시스템의 제어방법 흐름도이다.9 is a flowchart illustrating a control method of a geothermal air-conditioning and heating system associated with a barn ventilation according to the present invention.

우선, 축사 외부의 온도가 최고 설정치(Th) 이하 최저 설정치(Tl) 이상인 경우 메인 콘트롤러(400)에서 환기 콘트롤러(270)에 신호를 전달하여 대형 환기팬(240) 및 보조 환기팬(231)을 구동함으로써, 축사 내부의 공기를 환기시킨다.First, when the temperature outside the livestock house is less than or equal to the maximum set value (Th) or more than the minimum set value (Tl), the main controller 400 transmits a signal to the ventilation controller 270 to provide the large ventilation fan 240 and the auxiliary ventilation fan 231. By driving, the air inside the house is ventilated.

또한, 축사 외부의 온도가 최고 설정치 및 최저 설정치 범위를 벗어나는 경우 축사 내부의 온도센서(250)가 감지한 온도를 최고 및 최저 설정치와 비교하게 된다.In addition, when the temperature outside the house is outside the maximum set value and the minimum set value range, the temperature sensed by the temperature sensor 250 inside the house is compared with the highest and lowest set values.

이때, 축사 내부의 온도가 최고 설정치 이상인 경우 히트펌프 장치(200)는 냉방모드에서 가동하여 팬코일 유니트(190)가 찬 공기를 공급하고, 축사 내부의 온도가 최저 설정치 이하인 경우 히트펌프(150) 장치는 난방모드에서 운전하여 팬코일 유니트(190)가 따뜻한 공기를 공급하도록 한다.At this time, when the temperature inside the house is above the maximum set value, the heat pump device 200 operates in the cooling mode to supply the cold air to the fan coil unit 190, and when the temperature inside the house is below the minimum set value, the heat pump 150. The device operates in a heating mode to allow the fan coil unit 190 to supply warm air.

그리고, 냉방모드에서 축사 내부로 찬 공기가 공급됨에도 불구하고 축사 내부 온도가 최고 설정치 이상인 경우 환기 콘트롤러(270)가 대형 환기팬(240)을 작동시켜 축사 내부의 공기를 외부로 급속히 배출시킴으로써, 풍속을 이용하여 가축이 느끼는 체감온도를 낮추게 된다.In addition, when cold air is supplied to the inside of the house in the cooling mode, when the inside temperature of the house is above the maximum setting value, the ventilation controller 270 operates the large ventilation fan 240 to rapidly discharge the air inside the house to the outside. Use to lower the sense of temperature felt by livestock.

덧붙여, 난방모드에서 축사 내부의 온도가 최저 설정치 이상인 경우 환기 콘트롤러(270)가 보조 환기팬(231)을 작동시켜 축사 외부의 공기를 내부로 공급함으로써, 가축의 사육 적온이 항상 유지될 수 있도록 한다.In addition, the ventilation controller 270 operates the auxiliary ventilation fan 231 in the heating mode when the temperature inside the barn is higher than the minimum set value to supply the air outside the barn to the inside, so that the livestock breeding temperature of the livestock is always maintained. .

구체적으로, 가축을 양호하게 사육하기 위해 유지되어야 할 축사 내부의 온도는 20~27℃가 적당한바, 상기 최고 설정치(Th)는 27℃, 최저 설정치(Tl)는 20℃가 바람직하다.Specifically, the temperature inside the barn to be maintained for good breeding of livestock is suitable 20 ~ 27 ℃ bar, the highest set value (Th) is 27 ℃, the minimum set value (Tl) is preferably 20 ℃.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.While the present invention has been illustrated and described with respect to particular preferred embodiments, the invention is not limited to these embodiments, and various forms of embodiments that can be practiced without departing from the spirit to which the invention pertains It includes everything.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 축사 환기와 연계된 지열 냉난방 시스템의 개시도, 1 and 2 are a view of the geothermal air conditioning system associated with the barn ventilation according to the present invention,

도 3은 도 2 "A"구역의 확대도, 3 is an enlarged view of the area “A” in FIG. 2, FIG.

도 4는 본 발명에 따른 히트펌프 장치의 다른 실시예 개시도, 4 is another embodiment of the heat pump apparatus according to the present invention,

도 5는 본 발명에 따른 일 실시예의 개시도, 5 is a view of an embodiment according to the present invention;

도 6은 도 5 "B"구역의 확대도, 6 is an enlarged view of the area “B” in FIG. 5, FIG.

도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 다른 실시예의 개시도,7 and 8 are views of another embodiment according to the present invention,

도 9는 본 발명에 따른 축사 환기와 연계된 지열 냉난방 시스템의 제어방법 흐름도.9 is a flowchart illustrating a control method of a geothermal heating and cooling system associated with a barn ventilation according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100 : 지하수정 110 : 양수펌프100: groundwater crystal 110: pumping pump

120 : 양수파이프 130 : 환원파이프120: positive pipe 130: reducing pipe

140 : 지열교환기 150 : 히트펌프140: geothermal heat exchanger 150: heat pump

160 : 냉매라인 170 : 냉난방 열교환기160: refrigerant line 170: cooling and heating heat exchanger

180 : 순환파이프 190 : 팬코일 유니트180: circulation pipe 190: fan coil unit

200 : 히트펌프 장치 210 : 급기덕트200: heat pump device 210: air supply duct

300 : 축사 400 : 메인 콘트롤러300: barn 400: main controller

Claims (16)

축사 주변의 지하에 밀폐된 구조로 설치되는 지하수정과; 상기 지하수정에 장착되어 지하수를 끌어 올리는 양수펌프와; 상기 양수펌프에 의해 공급된 지하수의 통로가 되는 양수파이프와; 상기 양수파이프의 일측에 설치되어 상기 양수파이프를 흐르는 지하수와 냉매라인의 냉매 사이에 열교환이 이루어지는 지열교환기와; 상기 양수 파이프와 일체로 연결되어 열교환이 이루어진 지하수를 지하수정으로 환원시키는 환원파이프와; 냉매라인에 의해 상기 지열교환기와 연결되고, 압축기 및 팽창밸브를 포함하여 냉매의 상태를 조절하는 히트펌프와; 상기 히트펌프와 냉매라인으로 연결되어 냉매의 증발 또는 응축에 의해 열원을 전달받는 냉난방용 열교환기와; 상기 냉난방용 열교환기로부터 열원을 전달받은 순환파이프가 연결되어 팬의 구동에 의해 냉난방 공기를 축사 내부로 공급하는 팬코일 유니트와; 상기 팬코일 유니트와 축사를 연결하여 상기 팬코일 유니트에서 공급되는 냉난방 공기의 통로가 되는 급기덕트;An underground crystal well installed in an airtight structure around the barn; A pump pump mounted on the groundwater well to draw groundwater; A pumping pipe serving as a passage of groundwater supplied by the pumping pump; A geothermal heat exchanger installed at one side of the pump pipe to exchange heat between the ground water flowing through the pump pipe and the refrigerant in the refrigerant line; A reduction pipe connected integrally with the pumping pipe to reduce groundwater, which has undergone heat exchange, to an underground well; A heat pump connected to the geothermal heat exchanger by a refrigerant line and controlling a state of the refrigerant including a compressor and an expansion valve; A heat exchanger for cooling and heating connected to the heat pump and a refrigerant line to receive a heat source by evaporation or condensation of the refrigerant; A fan coil unit connected to a circulation pipe receiving a heat source from the heat exchanger for cooling and heating to supply cooling and heating air to the livestock house by driving a fan; An air supply duct connecting the fan coil unit and the livestock to become a passage of cooling and heating air supplied from the fan coil unit; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 축사 환기와 연계된 지열 냉난방 시스템.Geothermal heating and cooling system associated with the barn ventilation, characterized in that comprising a. 청구항 1에 있어서, 상기 축사의 일측에는 대형 환기팬이 설치되어 축사 내부의 공기를 외부로 배출시키는 것을 특징으로 하는 축사 환기와 연계된 지열 냉난 방 시스템.The geothermal air conditioning system according to claim 1, wherein a large ventilation fan is installed at one side of the house to discharge air inside the house to the outside. 청구항 1에 있어서, 상기 급기덕트의 일측에는 복수의 분기덕트가 축사 방향으로 길게 연결 설치되어 상기 급기덕트를 통과한 냉난방 공기가 축사 내부에 균일하게 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 축사 환기와 연계된 지열 냉난방 시스템.The geothermal heat associated with the ventilation of the livestock duct according to claim 1, wherein a plurality of branching ducts are connected to one side of the air supply duct for a long time in the barn direction so that the heating and cooling air passing through the air supply duct is uniformly supplied to the inside of the barn. Air conditioning system. 청구항 3에 있어서, 상기 분기덕트에는 복수의 공기토출구가 축사 바닥과 수평한 라인을 이룬채로 형성되는 것을 특징으로 하는 축사 환기와 연계된 지열 냉난방 시스템.The geothermal air conditioning system according to claim 3, wherein the branch duct is provided with a plurality of air outlets in a horizontal line with the bottom of the barn. 청구항 3에 있어서, 상기 분기덕트에서 축사 내벽 방향으로 환기덕트가 축사를 관통하여 설치됨으로써 축사 외부에서 내부로 유입되는 공기의 통로가 되는 것을 특징으로 하는 축사 환기와 연계된 지열 냉난방 시스템.The geothermal air conditioning system according to claim 3, wherein a ventilation duct is installed in the direction of the inner wall of the branch duct to penetrate the barn to be a passage of air introduced from the outside of the barn. 청구항 5에 있어서, 상기 환기덕트의 일단에는 보조 환기팬이 설치되어 축사 외부공기를 축사 내부로 유입시키는 것을 특징으로 하는 축사 환기와 연계된 지열 냉난방 시스템.The geothermal air conditioning system according to claim 5, wherein an auxiliary ventilation fan is installed at one end of the ventilation duct to introduce external air into the housing. 청구항 6에 있어서, 상기 환기덕트와 분기덕트 사이에는 보조댐퍼가 설치되어 상기 보조환기팬의 작동시에만 축사 외부공기가 축사 내부에 유입되도록 하는 것을 특징으로 하는 축사 환기와 연계된 지열 냉난방 시스템.The geothermal air conditioning system according to claim 6, wherein an auxiliary damper is installed between the ventilation duct and the branch duct so that outside air is introduced into the house only during operation of the auxiliary ventilation fan. 청구항 1에 있어서, 상기 축사와 팬코일 유니트 사이에는 흡입덕트가 연결 설치되고, 상기 흡입덕트의 일측에는 외부덕트가 설치되어 상기 축사 내부 및 팬코일 유니트의 공기를 순환시키는 것을 특징으로 하는 축사 환기와 연계된 지열 냉난방 시스템.The method of claim 1, wherein the intake duct is connected between the livestock duct and the fan coil unit, an external duct is installed on one side of the suction duct to circulate air inside the livestock and the fan coil unit and Linked geothermal heating and cooling system. 청구항 8에 있어서, 상기 흡입덕트와 외부덕트 사이에는 흡입댐퍼가 설치되어 축사 외부공기가 상기 팬코일 유니트로 유입되는 것을 선택적으로 조절하는 것을 특징으로 하는 축사 환기와 연계된 지열 냉난방 시스템.10. The geothermal air conditioning system according to claim 8, wherein a suction damper is installed between the suction duct and the external duct to selectively control the inlet of the outside air into the fan coil unit. 청구항 1에 있어서, 축사의 일측에는 상호 환기부가 설치되되, 상호 환기부는 일정 공간을 갖는 챔버와; 상기 챔버 내부에 설치되어 축사의 내부공기를 외부로 배출시키는 배출팬과; 상기 배출팬의 하부 일측에 설치되어 축사 외부공기를 내부로 공급하는 공급팬과; 상기 배출팬 및 공급팬의 사이 공간에 인접 설치되어 배출팬과 공급팬 사이에 열교환이 이루어지도록 하는 열교환 파이프와; 상기 열교환 파이프상에 설치되어 열교환 파이프 내부의 열매체유를 순환시키는 열교환 펌프;The method according to claim 1, wherein the mutual ventilation unit is installed on one side of the house, the mutual ventilation unit and the chamber having a predetermined space; A discharge fan installed inside the chamber to discharge internal air of the livestock house to the outside; A supply fan installed at one lower side of the discharge fan to supply the outside air to the livestock house; A heat exchange pipe installed adjacent to a space between the discharge fan and the supply fan to allow heat exchange between the discharge fan and the supply fan; A heat exchange pump installed on the heat exchange pipe to circulate heat medium oil in the heat exchange pipe; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 축사 환기와 연계된 지열 냉난방 시스템.Geothermal heating and cooling system associated with the barn ventilation, characterized in that comprising a. 청구항 1에 있어서, 축사의 일측에는 이중관 환기부가 설치되되, 상기 이중관 환기부는 축사를 관통한채 설치되어 유입팬의 작동으로 축사 외부의 공기를 내부로 유입시키는 유입덕트와; 상기 유입덕트를 관통한채 설치되어 유입덕트와 열교환이 이루어지도록 하고, 구동팬의 작동에 의해 축사 내부의 공기를 외부로 배출시키는 배출덕트;The inlet duct of claim 1, wherein a double pipe ventilation unit is installed at one side of the house, and the double pipe ventilation unit is installed while penetrating the house, and the inlet duct introduces air outside the house into the house by the operation of the inlet fan; An exhaust duct installed through the inlet duct to exchange heat with the inlet duct, and discharging air inside the house to the outside by an operation of a driving fan; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 축사 환기와 연계된 지열 냉난방 시스템.Geothermal heating and cooling system associated with the barn ventilation, characterized in that comprising a. 청구항 11에 있어서, 상기 유입덕트의 외부면에 단열재가 도포되어 축사 내 부와는 열교환이 이루어지지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 축사 환기와 연계된 지열 냉난방 시스템.12. The geothermal air conditioning system according to claim 11, wherein a heat insulating material is applied to an outer surface of the inlet duct to prevent heat exchange with the inside of the barn. (a)축사 외부의 온도가 최고 설정치(Th) 이하이고 최저 설정치(Tl) 이상인 경우 메인 콘트롤러에서 환기 콘트롤러에 신호를 전달하여 대형 환기팬 및 보조 환기팬을 구동하는 단계와;(a) driving a large ventilation fan and an auxiliary ventilation fan by transmitting a signal from the main controller to the ventilation controller when the temperature outside the house is less than or equal to the maximum set value Th and greater than or equal to the minimum set value Tl; (b)축사 외부의 온도가 최고 설정치 이상 또는 최저 설정치 이하인 경우 축사 내부의 온도를 최고 설정치 및 최저 설정치와 비교하는 단계와;(b) comparing the temperature inside the house to the highest and lowest set points when the temperature outside the house is above the maximum or below the minimum set point; (c)축사 내부의 온도가 최고 설정치 이상인 경우 히트펌프가 냉방모드로 작동하여 팬코일 유니트가 축사 내부로 찬 공기를 공급하는 단계와; (c) the heat pump is operated in a cooling mode when the temperature inside the house is greater than or equal to the maximum set value so that the fan coil unit supplies cold air into the house; (d)축사 내부의 온도가 최저 설정치 이하인 경우 히트펌프가 난방모드로 운전하여 팬코일 유니트가 축사 내부로 따뜻한 공기를 공급하는 단계;(d) when the temperature inside the house is less than the minimum set point, the heat pump operates in a heating mode, and the fan coil unit supplies warm air into the house; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 축사 환기와 연계된 지열 냉난방 제어방법.Geothermal heating and cooling control method associated with the barn ventilation, characterized in that comprising a. 청구항 13에 있어서, 상기 (c)단계에서 축사 내부 온도가 최고 설정치 이상인 경우 환기 콘트롤러가 대형 환기팬을 작동시켜 축사 내부의 공기를 외부로 배출시킴으로써, 축사에 사육되는 가축의 체감온도를 낮추는 것을 특징으로 하는 축사 환기와 연계된 지열 냉난방 제어방법.The method according to claim 13, wherein if the internal temperature of the house in the step (c) is higher than the maximum set value, the ventilation controller operates a large ventilation fan to discharge the air inside the house to the outside, thereby reducing the haptic temperature of the livestock raised in the house Geothermal heating and cooling control method associated with livestock ventilation. 청구항 13에 있어서, 상기 (d)단계에서 축사 내부의 온도가 최저 설정치 이상인 경우 환기 콘트롤러가 보조 환기팬을 작동시켜 축사 외부의 공기를 내부로 공급함으로써, 축사 내부의 온도를 낮추는 것을 특징으로 하는 축사 환기와 연계된 지열 냉난방 제어방법.15. The livestock house according to claim 13, wherein in the step (d), when the temperature inside the house is greater than or equal to a minimum set value, the ventilation controller operates an auxiliary ventilation fan to supply air outside the house to reduce the temperature inside the house. Geothermal heating and cooling control method associated with ventilation. 청구항 13 또는 청구항 14에 있어서, 상기 최고 설정치(Th)는 27℃이고, 최저 설정치(Tl)는 20℃로 설정되는 것을 특징으로 하는 축사 환기와 연계된 지열 냉난방 제어방법.15. The method of claim 13 or 14, wherein the highest set point (Th) is 27 degrees Celsius and the lowest set value (Tl) is set at 20 degrees Celsius.
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