KR20110054477A - System for fuel-saving type low carbon green agriculture plant using airsource heat pump, and method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 공기열 히트펌프를 이용한 연료절감형 저탄소 녹색 농업 시설 운영 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 온실가스(CO2)가 발생되지 않고 에너지 비용이 획기적으로 절감되는 저탄소 녹색 농업시설(Low Carbon Green Agriculture Plant: LCGAP) 농법을 제공하는 공기열 히트펌프를 이용한 연료절감형 저탄소 녹색 농업 시설 운영 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel-saving low-carbon green agricultural facility operating system and method using an air heat heat pump, and more particularly, to low-carbon green agricultural facility in which energy cost is significantly reduced without generating greenhouse gas (CO 2 ) ( Low Carbon Green Agriculture Plant (LCGAP) The present invention relates to a fuel-saving low carbon green agricultural facility operating system and method using an air heat heat pump providing agricultural methods.
현재 시설 채소 농가에서 400평 고추 농사를 하는 비닐 하우스의 경우 연간 1억 4000만Kcal(아래 표 1 참조 : 연료별 연간 소요 에너지 양 및 소요금액)의 에너지가 필요로 하며, 사용하는 에너지 원에 따라 시설비 및 소요 경비가 천차 만별이다.Currently, a plastic house that grows 400 pyeong of pepper in a vegetable farm needs 140 million Kcal per year (refer to Table 1 below: Annual amount and amount of energy required for each fuel), depending on the energy source used. Facility costs and expenses vary widely.
에너지use
energy
(원)Price
(won)
(Kcal)Calorie used
(Kcal)
(%)Saving ratio
(%)
비닐 하우스 운영에 있어서 석유 석탄은 시설비는 저렴하나 고유가로 인한 연료비가 과다하게 소모되는 데다가 최근 온실가스(CO2) 발생 과다에 따른 분담금 문제가 대두되어 더 많은 비용소모가 예상되며(아래 표 2 참조 : 설치비 비교), 청정에너지인 전기 에너지는 초기 시설비가 과다하게 소요됨에 따라 투자대비 회수기간이 오래 걸리는데다 농민들이 과대 투자를 꺼리고 있어 청정에너지 도입이 어려운 실정이다.Petroleum and coal are cheaper in operating a plastic house, but fuel costs due to high oil prices are excessively consumed, and more cost is expected due to the recent burden of contribution due to excessive greenhouse gas (CO 2 ) generation (see Table 2 below). Electric energy, which is a clean energy, takes a long payback period due to excessive initial facility costs, and farmers are reluctant to overinvest, making it difficult to introduce clean energy.
(원)Heat source cost
(won)
(원)Additional Facility Cost
(won)
(원)Total cost
(won)
(년)Durable
(year)
상기의 표 1 및 표 2에서 보는 바와 같이, 실제로는 경유 사용시 유류비 절약을 위해 작물 경작을 단축하므로서 투자 회수는 2배이상 지연 될 것으로 예상되어 수요자인 농민들이 투자를 기피하고 있는 실정이다. As shown in Table 1 and Table 2 above, in reality, the number of investments is expected to be delayed by more than two times by shortening the crop cultivation to save fuel costs when using diesel, so that farmers who are consumers are evading investment.
더우기, FTA(free trade agreement) 협정 발효가 확대 됨에 따라 각 농가에서는 농업 채산성을 맞추기 어려운데다가 고유가 행진과 온실가스 분담금확대 예상 등으로 농업을 더 이상 영위 할수 없는 포기 상태에 이르고 있다. Moreover, as the free trade agreement (FTA) agreement is expanded, it is difficult for farmers to meet the profitability of agriculture, and the country is no longer able to run agriculture due to high oil prices and the expected increase in greenhouse gas share.
따라서, 온실가스(CO2) 발생이 되지 않고 에너지 비용이 획기적으로 절감되는 저탄소 녹색 농업시설(Low Carbon Green Agriculture Plant: LCGAP) 농법의 도입이 절실히 필요 하였다. Therefore, the introduction of low carbon green agriculture plant (LCGAP) farming method, which does not generate greenhouse gas (CO 2 ) and dramatically reduces energy costs, is urgently needed.
전술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 온실가스(CO2)가 발생되지 않고 에너지 비용이 획기적으로 절감되는 저탄소 녹색 농업시설(Low Carbon Green Agriculture Plant: LCGAP) 농법을 제공하는 공기열 히트펌프를 이용한 연료절감형 저탄소 녹색 농업 시설 운영 시스템 및 그 방법을 제시하는데 있다.The technical problem to be achieved by the present invention in order to solve the above-mentioned problems, to provide a low carbon green agriculture plant (LCGAP) farming method that the greenhouse gas (CO 2 ) is not generated and the energy cost is significantly reduced The present invention provides a fuel-saving low carbon green agricultural facility operating system and method using an air heat heat pump.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 저온열원으로 고온의 수열체를 생산하는 공기열 히트펌프를 이용한 연료절감형 저탄소 녹색 농업 시설 운영 시스템 및 그 방법을 제시하는데 있다.In addition, another technical problem to be achieved by the present invention is to provide a fuel-saving low-carbon green agricultural facility operating system and method using an air heat heat pump that produces a high-temperature heat generator as a low temperature heat source.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 화석이나 석유 등의 연료를 사용하지 않으므로 대기 오염이나 각종 공해를 예방하여 환경을 보호하는 환경 친화적인 공기열 히트펌프를 이용한 연료절감형 저탄소 녹색 농업 시설 운영 시스템 및 그 방법을 제시하는데 있다.In addition, another technical problem to be achieved by the present invention is to operate a fuel-saving low-carbon green agricultural facility using an environmentally friendly air heat heat pump that protects the environment by preventing air pollution or various pollution since it does not use fuels such as fossil or petroleum. A system and method are provided.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 기계장치에 필요한 입력 에너지 보다 더 많은 에너지를 열에너지의 형태로 공급하는 공기열 히트펌프 를 이용한 연료절감형 저탄소 녹색 농업 시설 운영 시스템 및 그 방법을 제시하는데 있다.In addition, another technical problem to be achieved by the present invention is to provide a fuel-saving low-carbon green agricultural facility operating system and method using an air heat heat pump that supplies more energy in the form of thermal energy than the input energy required for the machinery. .
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 폐열을 최대한으로 회수 할 수 있으며 환경 친화적인 공기열 히트펌프를 이용한 연료절감형 저탄소 녹색 농업 시설 운영 시스템 및 그 방법을 제시하는데 있다.In addition, another technical problem to be achieved by the present invention is to provide a fuel-saving low-carbon green agricultural facility operating system and method using an environmentally friendly air heat heat pump that can recover the waste heat to the maximum.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 기존의 보일러 시스템에 비해 연료비를 1/3 이상(40∼70%) 줄일 수 있고 유지 관리 비용을 감소시킬 수 있는 공기열 히트펌프를 이용한 연료절감형 저탄소 녹색 농업 시설 운영 시스템 및 그 방법을 제시하는데 있다.In addition, another technical problem to be achieved by the present invention is a fuel-saving low carbon using an air heat heat pump that can reduce the fuel cost by 1/3 or more (40 ~ 70%) compared to the existing boiler system and can reduce the maintenance cost The present invention provides a green agricultural facility operating system and method thereof.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 에너지의 가격과 공급이 안정적이며 세제지원혜택을 받을 수 있는 공기열 히트펌프를 이용한 연료절감형 저탄소 녹색 농업 시설 운영 시스템 및 그 방법을 제시하는데 있다. In addition, another technical problem to be achieved by the present invention is to provide a fuel-saving low-carbon green agricultural facility operating system and method using an air heat heat pump that is stable in price and supply of energy and can receive tax support benefits.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 냉방, 난방, 냉·온수의 동시 공급이 가능한 공기열 히트펌프를 이용한 연료절감형 저탄소 녹색 농업 시설 운영 시스템 및 그 방법을 제시하는데 있다.In addition, another technical problem to be achieved by the present invention is to provide a fuel-saving low-carbon green agricultural facility operating system and method using an air heat heat pump capable of simultaneously supplying cooling, heating, cold and hot water.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 동절기(외기온도 -15℃)에 적상이 없어 제상운전이 필요 없는 공기열 히트펌프를 이용한 연료절감형 저탄소 녹색 농업 시설 운영 시스템 및 그 방법을 제시하는데 있다.In addition, another technical problem to be achieved by the present invention is to provide a fuel-saving low-carbon green agricultural facility operating system and method using an air heat heat pump that does not need defrost operation in winter (out-air temperature -15 ℃). .
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 냉매량을 일정하게 제어하여 외부온도 등 조건이 변동되어도 효율의 저하가 적은 공기열 히트펌프를 이용한 연료절감형 저탄소 녹색 농업 시설 운영 시스템 및 그 방법을 제시하는데 있다.In addition, another technical problem to be achieved by the present invention is to provide a fuel-saving low-carbon green agricultural facility operating system and method using an air heat heat pump with a constant decrease in efficiency even when conditions such as external temperature by controlling the amount of refrigerant constant. have.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 과열운전보상장치를 적용하여 하절기 운전시에 문제가 전혀 없는 공기열 히트펌프를 이용한 연료절감형 저탄소 녹색 농업 시설 운영 시스템 및 그 방법을 제시하는데 있다.In addition, another technical problem to be achieved by the present invention is to propose a fuel-saving low-carbon green agricultural facility operating system and method using an air heat heat pump that has no problem during summer operation by applying the overheat operation compensation device.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 온수출구 온도(예, 60℃)를 항상 일정하게 제어할 수 있고, 입구온도 보상장치를 적용하여 겨울철에도 입수온도(예, 7℃)를 항상 일정하게 제어할 수 있는 공기열 히트펌프를 이용한 연료절감형 저탄소 녹색 농업 시설 운영 시스템 및 그 방법을 제시하는데 있다.In addition, another technical problem to be achieved by the present invention is to constantly control the hot water outlet temperature (for example, 60 ℃), the inlet temperature compensation device by applying the inlet temperature (for example, always 7 ℃) always constant in winter To provide a fuel-saving low carbon green agricultural facility operating system and method using an air heat heat pump that can be controlled in a simple manner.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 비닐하우스 내에 설치된 복수개의 방열기와 적어도 1개 이상의 온수탱크로부터 열이 방출되어 동시에 난방되도록 하는 공기열 히트펌프를 이용한 연료절감형 저탄소 녹색 농업 시설 운영 시스템 및 그 방법을 제시하는데 있다. In addition, another technical problem to be achieved by the present invention is a fuel-saving low-carbon green agricultural facility operating system using a plurality of radiators installed in a plastic house and an air heat heat pump to be heated at the same time by dissipating heat from at least one hot water tank and To show you how.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 청구항 1에 기재된 발명은, 「저탄소 녹색 농업 시설 운영 방법에 있어서, (a) 공기열 히트펌프에서 제1 온수탱크로 온수를 공급하는 단계와; (b) 상기 제1 온수탱크에 저장된 온수를 복수 개의 방열기로 공급하여 실내공기를 난방시키고 상기 제1 온수탱크에 저장된 일부 온수를 제2 온수탱크로 공급하는 단계와; (c) 상기 복수 개의 방열기로부터 방열된 냉수와 상기 제1 온수탱크에서 일부 공급된 온수를 제2 온수탱크에서 혼합하여 저장하는 단계; 및 (d) 상기 제2 온수탱크에 저장된 냉온수를 상기 공기열 히트펌프에 공급하여 온수로 가열한 후 상기 (a)∼(c)단계를 반복 수행하는 단계;를 포함하며, 상기 복수 개의 방열기와 상기 제1 및 제2 온수탱크를 난방 장소의 내부에 함께 설치하여 동시에 난방되도록 하는 것을 특징으로 하는 연료절감형 저탄소 녹색 농업 시설 운영 방법.」을 제공한다.As a means for solving the above-described technical problem, the invention as claimed in claim 1, "In the method of operating a low-carbon green agricultural facility, (a) supplying hot water from the air heat heat pump to the first hot water tank; (b) supplying hot water stored in the first hot water tank to a plurality of radiators to heat indoor air and supplying some hot water stored in the first hot water tank to a second hot water tank; (c) mixing and storing cold water radiated from the plurality of radiators and hot water partially supplied from the first hot water tank in a second hot water tank; And (d) repeating the steps (a) to (c) after supplying the cold and hot water stored in the second hot water tank to the air heat heat pump to heat the hot water. And a method of operating a fuel-saving low carbon green agricultural facility, wherein the first and second hot water tanks are installed together inside the heating place to be heated simultaneously.
청구항 2에 기재된 발명은, 「제 1 항에 있어서, 상기 저탄소 녹색 농업 시설 운영 방법은: 상기 제2 온수탱크와 상기 공기열 히트펌프 사이에 1개 또는 2개 이상의 온수탱크를 더 설치하여 순차적으로 물을 저장 및 전달하는 것을 특징으로 하는 연료절감형 저탄소 녹색 농업 시설 운영 방법.」을 제공한다.According to the invention of claim 2, "The method of operating a low-carbon green agricultural facility according to claim 1, further comprising: one or two or more hot water tanks are disposed between the second hot water tank and the air heat heat pump, and the water is sequentially supplied. It provides a method for operating a fuel-saving low-carbon green agricultural facility, characterized in that the storage and delivery.
청구항 3에 기재된 발명은, 「제 1 항에 있어서, 상기 공기열 히트펌프는: 냉방, 난방, 냉·온수의 동시 공급이 가능하며, 저온의 열원을 고온으로 전달하고 고온의 열원을 저온으로 전달하는 냉난방 장치인 것을 특징으로 하는 연료절감형 저탄소 녹색 농업 시설 운영 방법.」을 제공한다.According to the invention of claim 3, the air heat heat pump of claim 1 is capable of simultaneously supplying cooling, heating, cold and hot water, and transferring a low temperature heat source to a high temperature and a high temperature heat source to a low temperature. It provides fuel-saving low carbon green agriculture facility operating method characterized by being air-conditioning device.
또한, 전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서, 청구항 4에 기재된 발명은, 「저탄소 녹색 농업 시설 운영 시스템에 있어서, 냉방, 난방, 냉·온수의 동시 공급이 가능하며, 공기열을 이용하여 저온의 열원을 고온으로 전달하고 고온의 열원을 저온으로 전달하는 히트펌프 보일러와; 상기 히트펌프 보일러로부터 온수를 공급받아 저장하고 저장된 온수를 온수 분배기와 제2 온수탱크로 공급하는 제1 온수탱크와; 상기 제1 온수탱크로부터 공급받은 온수를 난방 장소에 설치된 복수 개의 방열기로 분배하여 공급하는 온수 분배기와; 상기 복수 개의 방열기로부터 방열된 냉수를 회수하는 냉수 회수기; 및 상기 냉수 회수기로부터 회수된 냉수와 상기 제1 온수탱크로부터 공급된 온수를 혼합하여 저장하고 저장한 냉온수를 상기 히트펌프 보일러로 공급하는 적어도 1개 이상의 온수탱크;를 포함하며, 상기 복수 개의 방열기와 상기 적어도 1개 이상의 온수탱크를 난방 장소의 내부에 함께 설치하여 동시에 난방되도록 하는 것을 특징으로 하는 연료절감형 저탄소 녹색 농업 시설 운영 시스템.」을 제공한다.In addition, as another means for solving the above-described technical problem, the invention described in claim 4, "In a low-carbon green agricultural facility operating system, cooling, heating, cold and hot water can be supplied simultaneously, A heat pump boiler for transferring the heat source at high temperature and the high temperature heat source at low temperature; A first hot water tank receiving and storing hot water from the heat pump boiler and supplying the stored hot water to a hot water distributor and a second hot water tank; A hot water distributor configured to distribute and supply hot water supplied from the first hot water tank to a plurality of radiators installed at a heating place; A cold water recoverer for recovering cold water radiated from the plurality of radiators; And at least one hot water tank for mixing and storing the cold water recovered from the cold water recoverer and the hot water supplied from the first hot water tank, and supplying the stored cold hot water to the heat pump boiler. It provides a fuel-saving low-carbon green agricultural facility operating system, characterized in that the at least one hot water tank is installed together in the heating place to be heated at the same time.
청구항 5에 기재된 발명은, 「제 4 항에 있어서, 상기 저탄소 녹색 농업 시설 운영 시스템은: 상기 냉수 회수기를 통해 회수된 냉수를 상기 적어도 1개 이상의 온수 탱크로 공급하는 순환 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료절감형 저탄소 녹색 농업 시설 운영 시스템.」을 제공한다.The invention according to claim 5, wherein the low carbon green agricultural facility operating system further comprises: a circulation pump for supplying the cold water recovered through the cold water recoverer to the at least one hot water tank. Fuel-saving low carbon green agriculture facility operation system to assume.
청구항 6에 기재된 발명은, 「제 4 항에 있어서, 상기 저탄소 녹색 농업 시설 운영 시스템은: 상기 제2 온수탱크와 상기 히트펌프 보일러 사이에 1개 또는 2개 이상의 온수탱크를 더 포함하여 순차적으로 물을 저장 및 전달하는 것을 특징으로 하는 연료절감형 저탄소 녹색 농업 시설 운영 시스템.」을 제공한다.The invention according to claim 6, wherein the low carbon green agricultural facility operating system further comprises: one or more hot water tanks sequentially between the second hot water tank and the heat pump boiler. It provides a fuel-saving low-carbon green agricultural facility operating system characterized in that it stores and delivers.
청구항 7에 기재된 발명은, 「제 4 항에 있어서, 상기 히터펌프 보일러는: 작동유체를 압축하여 상대적으로 고온고압으로 만들어주는 압축기(10)와; 상기 압축기(10)에서 나온 작동유체의 열을 방출하는 복수 개의 열교환기(20,20')와; 상기 열교환기(20,20')에서 열교환한 작동유체를 팽창시켜 상대적으로 저온저압상태로 만들어주는 팽창밸브(30)와; 상기 팽창밸브(30)를 나온 작동유체를 선택적 경로로 전달되게 하는 전환밸브(32,33,34)와; 상기 전환밸브(32,33,34)를 통과하여 선택적으로 전달된 작동유체에 주변에서 공급되는 열을 흡수시켜 작동유체가 증발되게 하는 복수 개의 열흡수기(40,41,42); 및 상기 열교환기(20,20')로 공급된 냉수가 작동유체와 열교환하여 발생된 온수를 저장하는 온수탱크(50);를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료절감형 저탄소 녹색 농업 시설 운영 시스템.」을 제공한다.The invention as set forth in claim 7, wherein the heater pump boiler comprises: a compressor (10) for compressing a working fluid to produce a relatively high temperature and high pressure; A plurality of heat exchangers (20, 20 ') for dissipating heat of the working fluid from the compressor (10); An expansion valve (30) for expanding the working fluid heat-exchanged in the heat exchanger (20, 20 ') to make a relatively low temperature low pressure state; Switching valves (32, 33, 34) for delivering the working fluid out of the expansion valve (30) in an optional path; A plurality of heat absorbers (40, 41, 42) for absorbing heat supplied from the surroundings to the working fluid selectively transferred through the switching valves (32, 33, 34) to evaporate the working fluid; And a hot water tank (50) for storing hot water generated by exchanging cold water supplied to the heat exchanger (20, 20 ') with a working fluid. To provide.
청구항 8에 기재된 발명은, 「제 7 항에 있어서, 상기 열흡수기(40,41,42)는: 상기 전환밸브(32,33,34)를 통과하여 선택적으로 전달된 작동유체에 지하수에서 공급되는 열을 흡수시켜 작동유체가 증발되게 하는 제1 열흡수기(40)와; 상기 전환밸브(32,33,34)를 통과하여 선택적으로 전달된 작동유체에 상기 온수탱크(50)의 온수를 사용하고 나온 폐온수의 열을 흡수시켜 작동유체가 증발되게 하는 제2 열흡수기(41)와; 상기 전환밸브(32,33,34)를 통과하여 선택적으로 전달된 작동유체 에 실외의 공기의 열을 흡수시켜 작동유체가 증발되게 하는 제3 열흡수기(42)로 구성되고, 상기 제1 내지 제3 열흡수기(40,41,42)는 단독으로 또는 각각 조합되어 사용되는 것을 특징으로 하는 연료절감형 저탄소 녹색 농업 시설 운영 시스템.」을 제공한다.The invention as set forth in claim 8, wherein the heat absorber (40, 41, 42) is supplied from groundwater to a working fluid that is selectively delivered through the switch valve (32, 33, 34). A first heat absorber 40 for absorbing heat to allow the working fluid to evaporate; Second heat absorber for absorbing the heat of the waste hot water from the hot water tank 50 to the working fluid selectively transferred through the switching valve (32, 33, 34) to evaporate the working fluid ( 41); And a third heat absorber 42 for absorbing heat of outdoor air to the working fluid selectively transferred through the
청구항 9에 기재된 발명은, 「제 4 항에 있어서, 상기 히터펌프 보일러는: 압축기(210), 제1 열교환기(220), 팽창변(230) 및 제2 열교환기(240)를 포함하는 열교환사이클과; 상기 제1 열교환기(220)로 공급된 냉수가 작동유체와 열교환하여 발생된 온수를 저장하는 온수탱크(250)와; 상기 압축기(210)와 팽창변(230)의 사이에 설치되어 압축기(210)에서 전달되는 작동유체를 전달받는 보조열교환기(225)와; 상기 보조열교환기(225)에서 작동유체의 열을 전달받아 상기 제2 열교환기(240)에서 작동유체의 증발을 위한 열을 제공하는 물을 공급하는 외부물탱크(260); 및 상기 압축기(210), 제1 열교환기(220), 팽창변(230) 및 제2 열교환기(240)를 연결하는 도관(280)에 구비되어 상기 작동유체의 압력이 설정된 압력으로 되어야만 도관(280)을 따라 유동되게 하는 압력조절밸브(270,270')를 포함하며, 상기 보조열교환기(225)는 상기 제1 열교환기(220)와 병렬로 연결되고, 상기 보조열교환기(225)의 입구측에는 상기 압축기(210)에서 전달되는 작동유체의 양을 제어하는 제어밸브(222)를 구비한 것을 특징으로 하는 연료절감형 저탄소 녹색 농업 시설 운영 시스템.」을 제공한다.The invention according to claim 9, wherein the heater pump boiler comprises: a heat exchange cycle comprising a
청구항 10에 기재된 발명은, 「제 9 항에 있어서, 상기 압력조절밸브(270,270')는 상기 제1 열교환기(220)와 팽창변(230) 사이에 설치되는 고압측 압 력조절밸브(270)와 상기 압축기(210)와 제2 열교환기(240) 사이에 설치되는 저압측 압력조절밸브(270')로 구성되어 있고, 상기 고압측 압력조절밸브(270)와 저압측 압력조절밸브(270')를 각각 통과한 작동유체 사이의 열교환을 위해 액열기(228)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 연료절감형 저탄소 녹색 농업 시설 운영 시스템.」을 제공한다.According to the invention of
청구항 11에 기재된 발명은, 「제 4 항에 있어서, 상기 히터펌프 보일러는: 작동유체를 압축하여 상대적으로 고온고압으로 만들어주는 압축기(300)와; 상기 압축기(300)에서 나온 작동유체의 열로 온수를 발생시키는 온수생성열교환기(304)와; 상기 온수생성열교환기(304)에서 열교환한 작동유체를 선택적으로 전달받아 팽창시켜 상대적으로 저온저압상태로 만들어주는 제1 팽창밸브(314)와; 외부에서 공급된 폐온수가 통과하고 상기 폐온수의 열을 공급받아 상기 제1팽창밸브(314)를 나온 작동유체를 증발시켜 상기 압축기로 전달하는 폐수열교환기(316)와; 상기 온수생성열교환기(304)에서 열교환한 작동유체를 선택적으로 전달받아 팽창시켜 상대적으로 저온저압상태로 만들어주는 제2 팽창밸브(315)와; 상기 제2 팽창밸브(315)를 나온 작동유체를 증발시켜 냉수조에서 공급된 물을 냉수로 만들기 위한 열교환이 수행되는 냉수측 열교환기(320)와; 상기 냉수측 열교환기(320)에서 작동유체와 열교환되는 물이 저장되는 축냉조(322); 및 상기 축냉조(322)에 저장된 물과 냉수조의 물 사이에서 열교환이 수행되어 냉수가 생성되는 냉수생성열교환기(326);를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료절감형 저탄소 녹색 농업 시설 운영 시스템.」을 제공한다.The invention as set forth in claim 11, wherein the heater pump boiler comprises: a compressor (300) for compressing a working fluid to produce a relatively high temperature and high pressure; A hot water generating heat exchanger (304) for generating hot water by the heat of the working fluid from the compressor (300); A
청구항 12에 기재된 발명은, 「제 11 항에 있어서, 상기 히터펌프 보일러는: 상기 온수생성열교환기(304)와 제1 및 제2 팽창밸브(314,315) 사이에 각각 설치되며, 상기 제1 및 제2 팽창밸브(314,315)로 작동유체를 선택적으로 전달하는제1 및 제2 절환밸브(310,312); 및 상기 축냉조(322)와 냉수측 열교환기(320) 사이에서 물을 순환시키는 순환펌프(324);를 더 포함하며, 상기 폐수열교환기(316)에는 장치 주변의 공기를 흡입하여 폐수열교환기(316) 내부의 폐온수로 공급하는 에어펌프(318)를 구비한 것을 특징으로 하는 연료절감형 저탄소 녹색 농업 시설 운영 시스템.」을 제공한다.The invention as set forth in
청구항 13에 기재된 발명은, 「제 4 항에 있어서, 상기 히터펌프 보일러는: 작동유체를 압축하여 상대적으로 고온고압으로 만들어주는 압축기(410)와; 상기 압축기(410)에서 나온 작동유체의 열로 온수를 발생시키는 제1 열교환기(420)와; 상기 제1열교환기(420)에서 열교환한 작동유체를 팽창시켜 상대적으로 저온저압상태로 만들어주는 팽창밸브(430)와; 상기 폐온수의 열을 공급받아 상기 팽창밸브(430)를 나온 작동유체를 증발시켜 상기 압축기(410)로 전달하고, 외부에서 공급된 폐온수는 통과시키는 제2 열교환기(440); 및 상기 압축기(410)로 유입되는 작동유체의 상태에 따라 선택적으로 개방되어 상기 압축기(410)를 통과한 고온의 기체상태의 작동유체를 상기 팽창밸브(430) 출구로 전달하는 압력조정밸브(470);를 포함하며, 상기 제2 열교환기(440)는 상대적으로 큰 용량을 가지는 것으로, 외관을 구성하는 하우징 내부의 열교환 챔버(442)에는 구획판에 의해 상대적으로 긴 폐온수 유로가 형성되고, 상기 폐온수 유로의 내부에는 열 교환관이 설치되어 상기 열 교환관을 따라 작동유체가 하류부에서 상류부로 이동하면서 열 교환되는 것을 특징으로 하는 연료절감형 저탄소 녹색 농업 시설 운영 시스템.」을 제공한다.According to claim 13, the invention according to claim 4, wherein the heater pump boiler comprises: a compressor (410) for compressing the working fluid to make it relatively high temperature and high pressure; A
청구항 14에 기재된 발명은, 「제 13 항에 있어서, 상기 히터펌프 보일러는: 상기 제2 열교환기(440)에는 상기 폐온수유로의 하류부에서 상류부로 폐온수를 전달하는 순환펌프(450)를 더 구비하고, 상기 제2 열교환기(440)의 열교환 챔버(442)의 내부에는 상기 폐온수유로의 하류부와 연통되고 열교환 챔버(442)의 상하부로 길게 형성되며 배출펌프(446)를 구비하는 수위감지부(445)를 더 구비하고, 상기 제1 열교환기(420)와 팽창밸브(430)의 사이에는 작동유체가 모이는 수액기(422)를 더 구비하고, 상기 수액기(422)에는 수액기(422) 내부의 작동유체 압력이 일정 이상으로 되면 상기 팽창밸브(430)의 출구측으로 작동유체를 공급하는 자동안전밸브(425)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 연료절감형 저탄소 녹색 농업 시설 운영 시스템.」을 제공한다.The invention according to claim 14, "The heater pump boiler according to claim 13, wherein: the second heat exchanger (440) further comprises a
본 발명에 따르면, 저온열원으로 고온의 수열체를 생산하는 공기열 히트펌프를 이용하여 온실가스(CO2) 발생이 되지 않고 에너지 비용이 획기적으로 절감되는 저탄소 녹색 농업시설(Low Carbon Green Agriculture Plant: LCGAP) 농법을 제공할 수 있다.According to the present invention, a low carbon green agriculture plant (LCGAP) that does not generate greenhouse gas (CO 2 ) and dramatically reduces energy costs by using an air heat heat pump that produces a high-temperature heat generator as a low temperature heat source. We can provide farming method.
또한, 화석이나 석유 등의 연료를 사용하지 않고 폐열을 최대한으로 회수하 여 이용하기 때문에 대기 오염이나 각종 공해를 예방하여 환경 친화적이며, 기존의 보일러 시스템에 비해 연료비를 1/3 이상(40∼70%) 줄일 수 있고 유지 관리 비용을 감소시킬 수 있는 매우 뛰어난 효과가 있다.In addition, waste heat is recovered as much as possible without the use of fossil or petroleum fuel, which is environmentally friendly by preventing air pollution and various pollutions. %) It has a very good effect which can reduce and reduce maintenance cost.
또한, 에너지의 가격과 공급이 안정적이며 세제지원혜택을 받을 수 있고, 냉방, 난방, 냉·온수의 동시 공급이 가능하다.In addition, the price and supply of energy is stable and can receive tax support benefits, and can simultaneously supply cooling, heating, and cold / hot water.
또한, 동절기(외기온도 -15℃)에 적상이 없어 제상운전이 필요없고, 냉매량을 일정하게 제어하여 외부온도 등 조건이 변동되어도 효율의 저하가 적으며, 과열운전보상장치를 적용하여 하절기 운전시에 문제가 전혀 없다.In addition, there is no defrost in winter (outside temperature -15 ℃), eliminating the need for defrosting, controlling the amount of refrigerant constantly, and reducing efficiency even when conditions such as outside temperature change. There is no problem at all.
또한, 온수출구 온도(예, 60℃)를 항상 일정하게 제어할 수 있고, 입구온도 보상장치를 적용하여 겨울철에도 입수온도(예, 7℃)를 항상 일정하게 제어할 수 있는 효과가 있다.In addition, the hot water outlet temperature (for example, 60 ℃) can be constantly controlled, and the inlet temperature compensation device is applied to the effect of controlling the inlet temperature (for example, 7 ℃) always in the winter.
또한, 화석에너지 사용에서 본 발명의 기술로 전환시 정부 입장에서는 대내적으로 농민에게 공급하는 면세유의 공급축소로 인한 세수 확대 및 면세유로 인한 유류시장의 교란을 축소할 수 있다.In addition, when switching from the use of fossil energy to the technology of the present invention, the government can reduce the tax revenue caused by the supply reduction of duty-free oil supplied to farmers internally and reduce the disturbance of the oil market due to the duty-free oil.
예를 들면, 400평 기준으로 경유를 년간 15,000ℓ를 사용하는데 따른 면세 세금을 약 600원/ℓ(시중가 1,400원, 면세가 800원)으로 년간 9,000,0000원의 세수를 확보할 수 있다.For example, the tax-exempt tax for using 15,000 liters of diesel fuel per year on a 400-pyeong basis is about 600 won / l (1,400 won for market price, 800 won for tax-free), and the annual revenue of 9,000,0000 won can be secured.
또한, 대외적으로 FTA 협상 발효에 따른 농촌 지원금 시비를 차단할 수 있고 온실 가스인 CO2 감축요인이 연간 약 17,25톤(ton) 발생되어 온실가스(CO2) 분담금 기준으로 년간 약 440,000여원(15유로×1,700원×17.25톤)의 절감 효과를 발생할 수 있다.In addition, the number of externally block the rural subsidy fertilizer into force of the FTA negotiations and the greenhouse gas CO 2 reduction factor is approximately 17,25 tons per year (ton) is caused by greenhouse gas (CO 2) contributions based on years of about 440,000 Liyuan (15 Savings of 1,700 won × 17.25 tons) can be generated.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙여 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.
이하, 본 발명에서 실시하고자 하는 구체적인 기술내용에 대해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, specific technical contents to be implemented in the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
저탄소 녹색 농업 시설 운영 시스템의 실시예An embodiment of a low carbon green agricultural facility operating system
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 공기열 히트펌프를 이용한 연료절감형 저탄소 녹색 농업 시설 운영 시스템의 전체 구성도이다.1 is an overall configuration diagram of a fuel-saving low carbon green agricultural facility operating system using an air heat heat pump according to a preferred embodiment of the present invention.
상기 공기열 히트펌프를 이용한 연료절감형 저탄소 녹색 농업 시설 운영 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 히트펌프 보일러(100), 제1 온수 탱크(110), 온 수 분배기(120), 비닐 하우스(130)에 설치된 복수 개의 방열기(radiator: 131), 냉수 회수기(140), 순환 펌프(150), 제2 온수 탱크(160), 제3 온수 탱크(170)가 비닐하우스(130) 내에 설치되어 있다.Fuel-saving low-carbon green agricultural facility operating system using the air heat heat pump, as shown in Figure 1, the
따라서, 비닐하우스(130) 내에 제1 내지 제3 온수탱크(110,120,130)가 설치됨으로써, 상기 온수탱크 자체에서 발생하는 열원도 비닐하우스(130)의 난방 수행을 하는 열원으로 사용됨에 따라 에너지가 절감되는 효과가 있는 것이 특징이며, 본 발명에서 비닐하우스(130) 내에 설치되는 온수탱크의 개수는 상기에 정한 개수나 또는 첨부된 도면에 반드시 한정되지 않고, 소비자의 요구나 제조자의 필요에 따라 적절한 개수를 조정할 수 있다.Therefore, since the first to third
여기서, 상기 히트펌프 보일러(100)는 냉방, 난방, 냉·온수의 동시 공급이 가능한 공기열 히트펌프로서, 공기열을 이용하여 저온 열원을 고온 열원으로 전달하고 고온열원을 저온열원으로 전달하는 기능을 한다. 상기 공기열 히트펌프로 된 상기 히트펌프 보일러(100)는 기계장치에 필요한 입력 에너지 보다 더 많은 에너지를 열에너지의 형태로 공급한다. Here, the
상기 히트펌프 보일러(100)는 화석이나 석유 등의 연료를 사용하지 않고 전기를 사용하여 폐열을 최대한 회수하여 이용하기 때문에 온실가스(CO2)와 같은 오염물질을 발생하지 않으며 에너지 비용이 획기적으로 절감할 수 있기 때문에 저탄소 녹색 농업시설(LCGAP) 농법을 제공할 수 있다. The
상기 히트펌프 보일러(100)에 대해서는 후술하는 도 4 내지 도 8의 실시예에서 보다 상세히 설명하기로 한다.The
상기 제1 온수 탱크(110)는 상기 히트펌프 보일러(100)로부터 온수를 공급받아 저장하고, 저장된 온수를 상기 온수 분배기(120)와 공급하고 저장된 일부 온수를 상기 제2 온수탱크(160)로 공급한다. 이때, 상기 제1 온수 탱크(110)에 저장된 온수를 상기 제2 온수탱크(160)로 보내는 이유는 상기 방열기(131)를 통해 난방으로 방열된 온수(냉수)가 방열로 인해 상대적으로 낮은 온도를 갖기 때문에 상기 히트펌프 보일러(170)에서 가열된 상대적으로 높은 온수를 상기 제2 온수탱크(160)에서 혼합하여 일정 온도로 높인 후 상기 히트펌프 보일러(100)로 공급되도록 하기 위함이다. 이에 의해, 상기 히트펌프 보일러(100)에서는 상기 제2 온수탱크(160)에서 온수와 냉수의 혼합에 의해 일정 온도로 상승된 물을 가열하여 일정 온도(예를 들어, 60℃ 이상)의 온수로 만들기 때문에 에너지 소비량을 줄일 수 있게 된다.The first
도 1로 돌아가서, 상기 온수 분배기(120)는 상기 제1 온수탱크(120)로부터 온수를 공급받아 난방 장소(예를 들어, 비닐 하우스(130) 등)에 설치된 복수 개의 방열기(131)로 분배하여 공급한다. 도 1에는 도시하지 않았지만, 상기 온수 분배기(120)는 목욕탕, 부엌 등으로 냉·온수를 동시에 공급할 수도 있다.Referring to FIG. 1, the
상기 복수 개의 방열기(131)는 주위에 얇은 금속판으로 된 핀(fin)을 많이 붙인 도관(導管) 속에 온수를 통하게 하여 대기 속으로 열을 방출시키는 장치로서, 흔히 라디에이터(radiator)라고도 한다. The plurality of
도 1에서는 상기 비닐 하우스(130) 내에 상기 복수 개의 방열기(131)와 상기 제1 내지 제3 온수탱크(110,160,170) 등이 설치된 예를 나타내었지만, 다른 난방 시설이나 장소에 설치하여 구현할 수도 있다. 이때, 상기 복수 개의 방열기(131)와 상기 제1 내지 제3 온수탱크(110,160,170)는 상기 히트펌프 보일러(100)의 냉방 또는 난방의 동작에 의해 상기 비닐 하우스(130) 또는 다른 난방 시설에 냉방 또는 난방을 수행한다. 1 illustrates an example in which the plurality of
상기 냉수 회수기(140)는 상기 복수 개의 방열기(131)를 통해 대기로 방열된 온수(냉수)를 회수하는 역할을 하고, 상기 순환 펌프(150)는 상기 냉수 회수기(140)를 통해 회수된 냉수를 상기 제2 온수 탱크(160)로 공급하는 역할을 한다. 이때, 상기 순환 펌프(150)는 상기 히트펌프 보일러(100)에서 가열된 온수가 상기 비닐 하우스(130)에 설치된 복수 개의 방열기(131)를 통해 방열된 후 다시 상기 히트펌프 보일러(100)로 되돌아 오도록 물을 순환시키는 역할을 한다. The
따라서, 상기 순환 펌프(150)는 도 1과 같이 상기 냉수 회수기(140)와 상기 제2 온수탱크(160) 사이에 설치될 수도 있지만, 다른 곳에 설치할 수도 있다. 예컨대, 상기 제1 온수탱크(110)와 상기 온수 분배기(120) 사이에, 또는 상기 방열기(131)와 상기 냉수 회수기(140) 사이에 설치하여 구성할 수도 있으며, 물을 순환시킬 수 있는 장소에 설치 가능하다. Therefore, the
상기 제2 온수탱크(160)는 상기 냉수 회수기(140)로부터 회수된 냉수와 상기 제1 온수탱크(110)로부터 공급된 온수를 혼합하여 저장하고 저장한 냉온수를 상기 제3 온수 탱크(170)로 공급한다. 이때, 상기 제2 온수탱크(160)에 저장된 냉온수는 상기 냉수 회수기(140)로부터 회수된 냉수와 상기 제1 온수탱크(110)로부터 공급된 온수가 혼합되어 냉수와 온수의 중간 온도를 갖는 냉온수를 저장하게 된다.The second
상기 제3 온수탱크(170)는 상기 제2 온수탱크(160)에 저장된 냉온수를 공급받아 저장하는 기능을 하며, 여기에 저장된 냉온수를 상기 히트펌프 보일러(100)로 공급하는 역활을 한다.The third
여기서, 상기 제1 내지 제3 온수탱크(110,160,170)는 상기 비닐하우스(130) 내부에 설치되어, 상기 복수 개의 방열기(131)와 함께 상기 비닐하우스(130) 내부의 공기를 난방시키는 역할을 한다. Here, the first to third
끝으로, 상기 히트펌프 보일러(100)에서는 상기 제3 온수탱크(170)에 저장된 냉온수를 공급받아 가열하여 일정 온도(예를 들어, 60℃ 이상)의 온수로 만들어 상기 제1 온수탱크(110)로 배출한다. 이때, 상기 히트펌프 보일러(100)는 상기 냉수 회수기(140)로부터 회수된 냉수와 상기 제1 온수탱크(110)로부터 공급된 온수가 혼합되어 냉수와 온수의 중간 온도를 갖는 냉온수를 가열하기 때문에 에너지 소비량을 줄일 수 있다. Finally, the
본 발명에 따르면, 상기 비닐 하우스(130) 내에는 온수 엑셀 파이프 배관과 열전달이 용이한 방열기(131)를 시설하고, 열손실을 최소화하기 위해 가열된 온수 저장은 온실내에 상기 제1 내지 제3 온수탱크(110,160,170) 3조를 함께 설치하여 생산된 열을 장시간 비축하도록 한다. 이때, 상기 제1 내지 제3 온수탱크(110,160,170)는 2,000ℓ용량을 사용하는 것이 바람하지만 사용 목적이나 장소에 따라 이보다 크거나 작은 온수탱크를 사용하여 구성할 수도 있다.According to the present invention, the vinyl house 130 is equipped with a hot water excel pipe and a
저탄소Low carbon 녹색 농업 시설 운영 시스템의 다른 Other of green agricultural facility operating system 실시예Example
도 2는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 의한 공기열 히트펌프를 이용한 연료절감형 저탄소 녹색 농업 시설 운영 시스템의 전체 구성도로서, 비닐 하우스(130) 내에 설치되는 온수탱크를 2개로 사용한 예를 나타낸 것이다.2 is an overall configuration diagram of a fuel-saving low carbon green agricultural facility operating system using an air heat heat pump according to another exemplary embodiment of the present invention, and shows an example of using two hot water tanks installed in the vinyl house 130. .
앞에서와 마찬가지로, 상기 비닐 하우스(130) 내부에 설치된 제1 및 제2 온수탱크(110,160)는 상기 복수 개의 방열기(131)와 함께 상기 비닐하우스(130) 내부의 공기를 난방시키는 역할을 한다. As before, the first and second
저탄소 녹색 농업 시설 운영 시스템의 또 다른 실시예Another embodiment of a low carbon green agricultural facility operating system
도 3은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 의한 공기열 히트펌프를 이용한 연료절감형 저탄소 녹색 농업 시설 운영 시스템의 전체 구성도로서, 비닐 하우스(130) 내에 설치되는 온수탱크를 2개 이상 사용한 예를 나타낸 것이다.3 is an overall configuration diagram of a fuel-saving low-carbon green agricultural facility operating system using an air heat heat pump according to another preferred embodiment of the present invention, an example of using two or more hot water tanks installed in the vinyl house 130 is shown. It is shown.
여기서도, 상기 비닐하우스(130) 내부에 설치된 복수 개의 온수탱크(180)는 상기 비닐하우스(130) 내부에 함께 설치된 복수 개의 방열기(131)와 함께 상기 비닐하우스(130) 내부의 공기를 동시에 난방시킴으로써, 열 효율을 향상시키고 에너지 소비를 줄일 수 있다.Here, the plurality of hot water tanks 180 installed in the vinyl house 130 may simultaneously heat the air in the vinyl house 130 together with the plurality of
히트펌프 보일러(100)의 실시예Embodiment of the
도 4는 도 1 내지 도 3에 도시된 히트펌프 보일러(100)의 한 예를 나타낸 구성도로서, 본 발명에서 사용되는 히트펌프식 온수발생장치(등록번호; 제20-0270411 호, 등록일: 2002.03.19)를 나타낸 것이다. Figure 4 is a configuration diagram showing an example of the
도 4의 히트펌프식 온수발생장치는, 작동유체를 압축하여 상대적으로 고온고압으로 만들어주는 압축기(10)와, 상기 압축기(10)에서 나온 작동유체의 열을 방출하는 복수 개의 열교환기(20,20')와, 상기 열교환기(20,20')에서 열교환한 작동유체를 팽창시켜 상대적으로 저온저압상태로 만들어주는 팽창밸브(30)와, 상기 팽창밸브(30)를 나온 작동유체를 선택적 경로로 전달되게 하는 전환밸브(32,33,34)와, 상기 전환밸브(32,33,34)를 통과하여 선택적으로 전달된 작동유체에 주변에서 공급되는 열을 흡수시켜 작동유체가 증발되게 하는 복수 개의 열흡수기(40,41,42)와, 상기 열교환기(20,20')로 공급된 냉수가 작동유체와 열교환하여 발생된 온수를 저장하는 온수탱크(50)를 포함하여 구성된다.The heat pump type hot water generator of FIG. 4 includes a
여기서, 상기 열흡수기(40,41,42)는, 상기 전환밸브(32,33,34)를 통과하여 선택적으로 전달된 작동유체에 지하수에서 공급되는 열을 흡수시켜 작동유체가 증발되게 하는 제1 열흡수기(40)와, 상기 전환밸브(32,33,34)를 통과하여 선택적으로 전달된 작동유체에 상기 온수탱크(50)의 온수를 사용하고 나온 폐온수의 열을 흡수시켜 작동유체가 증발되게 하는 제2 열흡수기(41)와, 상기 전환밸브(32,33,34)를 통과하여 선택적으로 전달된 작동유체에 실외의 공기의 열을 흡수시켜 작동유체가 증발되게 하는 제3 열흡수기(42)를 포함하여 구성되고, 이들 열흡수기(40,41,42)들은 단독으로 또는 각각 조합되어 사용된다.Here, the heat absorbers (40, 41, 42), the first to allow the working fluid to evaporate by absorbing the heat supplied from the ground water to the working fluid selectively passed through the switching valves (32, 33, 34) The working fluid is evaporated by absorbing the heat of the waste hot water from the
상기 제1 및 제2열교환기(20,20')에서는 상기 온수탱크(50)에서 공급된 물로 작동유체의 열이 공급되어 온수가 발생된다. 상기 제1,2,3열흡수기(40,41,42)로는 상기 팽창밸브(30)에서 팽창된 작동유체가 전환밸브(32,33,34)에 의해 선택적으로 전달된다. 상기 제1열흡수기(40)에서는 작동유체의 증발을 위한 열을 지하수로부터 공급받고, 제2열흡수기(41)에서는 상기 온수탱크(50)의 물이 사용된 폐온수로부터 열을 공급받아 작동유체가 증발된다. 그리고 상기 제3열흡수기(42)에서는 외부공기로부터 열을 공급받아 작동유체가 증발된다. 따라서, 주변의 다양한 열원으로부터 선택적으로 열을 공급받아 장치를 구동하므로 상대적으로 소비전원이 낮아지고 장치의 동작이 원활하게 이루어지는 이점이 있다. In the first and
히트펌프 보일러(100)의 다른 실시예Other Embodiments of
도 5는 도 1 내지 도 3에 도시된 히트펌프 보일러(100)의 다른 예를 나타낸 구성도로서, 본 발명에서 사용되는 히트펌프식 온수발생장치(등록번호: 10-0436029, 등록일: 2004.06.03)를 나타낸 것이다.5 is a configuration diagram showing another example of the
도 5의 히트펌프식 온수발생장치는, 압축기(210), 제1 열교환기(220), 팽창변(230) 및 제2 열교환기(240)를 포함하여 구성되는 열교환사이클과, 상기 제1 열교환기(220)로 공급된 냉수가 작동유체와 열교환하여 발생된 온수를 저장하는 온수탱크(250)와, 상기 압축기(210)와 팽창변(230)의 사이에 설치되어 압축기(210)에서 전달되는 작동유체를 전달받는 보조열교환기(225)와, 상기 보조열교환기(225)에서 작동유체의 열을 전달받아 상기 제2 열교환기(240)에서 작동유체의 증발을 위한 열 을 제공하는 물을 공급하는 외부물탱크(260)와, 상기 압축기(210), 제1 열교환기(220), 팽창변(230) 및 제2 열교환기(240)를 연결하는 도관(280)에 구비되어 상기 작동유체의 압력이 설정된 압력으로 되어야만 도관(280)을 따라 유동되게 하는 압력조절밸브(270,270')를 포함하고 있다. The heat pump type hot water generator of FIG. 5 includes a heat exchange cycle including a
상기 보조열교환기(225)는 상기 제1 열교환기(220)와 병렬로 연결되고, 상기 보조열교환기(225)의 입구측에는 상기 압축기(210)에서 전달되는 작동유체의 양을 제어하는 제어밸브(222)를 구비하고 있다.The
상기 압력조절밸브(270,270')는 상기 제1 열교환기(220)와 팽창변(230) 사이에 설치되는 고압측 압력조절밸브(270)와 상기 압축기(210)와 제2 열교환기(240) 사이에 설치되는 저압측 압력조절밸브(270')로 구성되어 있다. 그리고 상기 고압측 압력조절밸브(270)와 저압측 압력조절밸브(270')를 각각 통과한 작동유체 사이의 열교환을 위해 액열기(228)를 더 구비하고 있다.The
상기 구성에 의하면, 온수발생장치가 안정적으로 동작되고 내구성이 높아지게 되며 항상 일정한 온도의 온수를 공급받을 수 있다.According to the above configuration, the hot water generator is operated stably and durability is high and can always receive hot water of a constant temperature.
히트펌프 보일러(100)의 또 다른 실시예Another embodiment of the
도 6은 도 1 내지 도 3에 도시된 히트펌프 보일러(100)의 또 다른 예를 나타낸 구성도로서, 본 발명에서 사용되는 히트펌프식 온수발생장치(등록번호: 10-0381714, 등록일: 2003.04.11)를 나타낸 것이다.6 is a configuration diagram showing another example of the
도 6의 히트펌프식 냉온수발생장치는, 작동유체를 압축하여 상대적으로 고온고압으로 만들어주는 압축기(300)와, 상기 압축기(300)에서 나온 작동유체의 열로 온수를 발생시키는 온수생성열교환기(304)와, 상기 온수생성열교환기(304)에서 열교환한 작동유체를 선택적으로 전달받아 팽창시켜 상대적으로 저온저압상태로 만들어주는 제1 팽창밸브(314)와, 외부에서 공급된 폐온수가 통과하고 상기 폐온수의 열을 공급받아 상기 제1팽창밸브(314)를 나온 작동유체를 증발시켜 상기 압축기로 전달하는 폐수열교환기(316)와, 상기 온수생성열교환기(304)에서 열교환한 작동유체를 선택적으로 전달받아 팽창시켜 상대적으로 저온저압상태로 만들어주는 제2 팽창밸브(315)와, 상기 제2 팽창밸브(315)를 나온 작동유체를 증발시켜 냉수조에서 공급된 물을 냉수로 만들기 위한 열교환이 수행되는 냉수측 열교환기(320)와, 상기 냉수측 열교환기(320)에서 작동유체와 열교환되는 물이 저장되는 축냉조(322)와, 상기 축냉조(322)에 저장된 물과 냉수조의 물 사이에서 열교환이 수행되어 냉수가 생성되는 냉수생성열교환기(326)를 포함하여 구성된다.The heat pump type cold / hot water generator of FIG. 6 includes a
여기서, 상기 제1 및 제2 팽창밸브(314,315)로 작동유체를 선택적으로 전달하는 것은 상기 온수생성열교환기(304)와 제1 및 제2 팽창밸브(314,315) 사이에 각각 설치되는 제1 및 제2 절환밸브(310,312)에 의해 수행된다.Here, the selective delivery of the working fluid to the first and second expansion valves (314, 315) is the first and second installed between the hot water generating heat exchanger (304) and the first and second expansion valves (314, 315), respectively. It is performed by the switching valve (310,312).
상기 축냉조(322)와 냉수측 열교환기(320) 사이에는 순환펌프(324)가 더 구비되어 상기 축냉조(322)와 냉수측 열교환기(320) 사이에서 물을 순환시킨다. 그리고, 상기 폐수열교환기(316)에는 장치 주변의 공기를 흡입하여 폐수열교환기(316) 내부의 폐온수로 공급하는 에어펌프(318)를 구비하고 있다.A
상기 압축기(300)에서 압축된 작동유체가 상기 온수생성열교환기(304)에서 응축되면서 온수를 발생시키고, 상기 온수생성열교환기(304)에서 나온 작동유체가 상기 제1 및 제2 절환밸브(310,312)에 의해 선택적으로 상기 팽창밸브(314,315)를 거쳐 상기 폐수열교환기(316) 또는 상기 냉수측 열교환기(320)로 전달된다. 상기 폐수열교환기(316)에서는 작동유체가 폐온수와 열교환하여 증발되어 상기 압축기(300)로 귀환된다. 그리고 상기 냉수측 열교환기(320)에서는 상기 축냉조(322)의 물과 열교환하여 상대적으로 낮은 온도의 물을 상기 축냉조(322)에 저장시킨다. 상기 축냉조(322)와 연결되어 냉수생성열교환기(326)가 구비되는데, 상기 냉수생성열교환기(326)에서는 냉수조(327)에서 전달된 물과 상기 축냉조(322)의 물이 열교환하여 상기 냉수조(327)로 냉수를 공급하게 된다. 따라서, 하나의 장치로 냉수와 온수를 동시에 또는 냉수만을 생산할 수 있게 된다. The working fluid compressed by the
히트펌프 보일러(100)의 또 다른 실시예Another embodiment of the
도 7은 도 1 내지 도 3에 도시된 히트펌프 보일러(100)의 또 다른 예를 나타낸 구성도로서, 본 발명에서 사용되는 히트펌프식 온수발생장치(등록번호: 10-0353626, 등록일: 2002.09.09)를 나타낸 것이다.7 is a configuration diagram showing another example of the
도 7의 히트펌프식 온수발생장치는, 작동유체를 압축하여 상대적으로 고온고압으로 만들어주는 압축기(410)와, 상기 압축기(410)에서 나온 작동유체의 열로 온수를 발생시키는 제1 열교환기(420)와, 상기 제1열교환기(420)에서 열교환한 작동 유체를 팽창시켜 상대적으로 저온저압상태로 만들어주는 팽창밸브(430)와, 외부에서 공급된 폐온수가 통과하고, 상기 폐온수의 열을 공급받아 상기 팽창밸브(430)를 나온 작동유체를 증발시켜 상기 압축기(410)로 전달하는 제2 열교환기(440)와, 상기 압축기(410)로 유입되는 작동유체의 상태에 따라 선택적으로 개방되어 상기 압축기(410)를 통과한 고온의 기체상태의 작동유체를 상기 팽창밸브(430) 출구로 전달하는 압력조정밸브(470)를 포함하여 구성된다.The heat pump type hot water generator of FIG. 7 includes a
여기서, 상기 제2 열교환기(440)는 상대적으로 큰 용량을 가지는 것으로, 외관을 구성하는 하우징 내부의 열교환 챔버(442)에는 구획판에 의해 상대적으로 긴 폐온수 유로가 형성되고, 상기 폐온수 유로의 내부에는 열 교환관이 설치되어 상기 열 교환관을 따라 작동유체가 하류부에서 상류부로 이동하면서 열 교환된다.Here, the
상기 제2 열교환기(440)에는 상기 폐온수유로의 하류부에서 상류부로 폐온수를 전달하는 순환펌프(450)가 더 구비되어 있다.The
상기 제2 열교환기(440)의 열교환 챔버(442)의 내부에는 상기 폐온수유로의 하류부와 연통되고 열교환 챔버(442)의 상하부로 길게 형성되며 배출펌프(446)를 구비하는 수위감지부(445)가 더 구비되어 있다.The water
상기 제1 열교환기(420)와 팽창밸브(430)의 사이에는 작동유체가 모이는 수액기(422)가 더 구비되고, 상기 수액기(422)에는 수액기(422) 내부의 작동유체 압력이 일정 이상으로 되면 상기 팽창밸브(430)의 출구측으로 작동유체를 공급하는 자동안전밸브(425)가 구비되어 있다.Between the
상기 압력조정밸브(470)는 상기 압축기(410)로 들어가는 작동유체의 압력이 낮은 경우에 상기 압축기(410)에서 나온 고온의 기체상태의 작동유체의 일부를 상기 팽창밸브(430) 출구로 전달한다. 이와 같이 함에 의해 상기 제2 열교환기(440)로 폐온수의 공급이 원활하지 않더라도 전체 장치가 원활하게 동작될 수 있도록 한다. 그리고 상기 제2 열교환기(440)는 상대적으로 큰 용량으로 형성되는 것으로, 하우징(441) 내부의 열교환 챔버(442)를 구획판(442g)으로 구획하여 상대적으로 폐온수의 유동유로를 길게 한다. 상기 폐온수의 유동유로의 하류부와 상류부 사이를 연결하여 하류부에서 상류부로 폐온수를 순환시키도록 순환펌프(450)가 설치된다. 그리고 상기 제1열교환기(420)와 팽창밸브(430) 사이에 설치되는 수액기(422)에는 그 내부의 작동유체 압력이 커지면 작동유체를 팽창밸브(430)의 출구로 전달하는 자동안전밸브(425)가 설치된다. 이와 같은 본 발명에 의하면 폐온수의 공급이 원활하지 않은 경우에도 장치의 동작이 원활하게 이루어진다. The
본 발명의 히트펌프 보일러(100)는 화석이나 석유 등의 연료를 사용하지 않고 전기를 사용하여 폐열을 최대한 회수하여 이용하기 때문에 온실가스(CO2)와 같은 오염물질을 발생하지 않으며 에너지 비용이 획기적으로 절감할 수 있다. 따라서, 기존의 보일러 시스템에 비해 연료비를 1/3 이상(40∼70%) 줄일 수 있고 유지 관리 비용을 감소시킬 수 있다.The
그리고, 동절기(외기온도 -15℃)에 적상이 없어 제상운전이 필요 없고, 냉매량을 일정하게 제어하여 외부온도 등 조건이 변동되어도 효율의 저하가 적으며, 과 열운전보상장치를 적용하여 하절기 운전시에 문제가 전혀 없다. 특히, 우리나라는 동절기 최저 기온이 -15℃ 이하로 내려가는 경우가 거의 없어 본 발명의 기술을 적용할 때 거의 100% 운용이 가능하다.In addition, there is no defrosting in winter (outside temperature -15 ℃), so no defrosting operation is required, and the efficiency decreases even when conditions such as outside temperature change by controlling the amount of refrigerant constantly, and summer operation by applying overheat operation compensation device. There is no problem at all. In particular, in Korea, the minimum temperature in winter is rarely lowered below -15 ° C., thus, almost 100% operation is possible when applying the technology of the present invention.
여기서, 상기 적상은 외기온도 저하시 실외기(증발기) 코일에 생기는 결빙현상을 말하며, 상기 제상은 적상된 실외기를 강제로 고온 냉매 가스를 이용하여 제거하는 것을 말한다.Here, the dropping refers to the freezing phenomenon that occurs in the outdoor unit (evaporator) coil when the outside air temperature decreases, and the defrosting means forcibly removing the accumulated outdoor unit by using a high temperature refrigerant gas.
또한, 온수출구 온도(예, 60℃)를 항상 일정하게 제어할 수 있고, 입구온도 보상장치를 적용하여 겨울철에도 입수온도(예, 7℃)를 항상 일정하게 제어할 수 있다.In addition, the hot water outlet temperature (for example, 60 ℃) can always be controlled constantly, and inlet temperature compensation device by applying the inlet temperature (for example, 7 ℃) can always be controlled constantly.
더 나아가, 본 발명의 히트펌프 보일러(100)는 전기에너지를 사용하기 때문에 에너지의 가격과 공급이 안정적이며, 온실가스(CO2)와 같은 오염물질을 발생하지 않기 때문에 세제지원혜택을 받을 수 있는 장점이 있다.Furthermore, since the
아래 표 3은 본 발명의 기술을 적용한 제품(썬킹보일러)의 보일러 효율을 비교한 도표(10HP 기준)로서, 동일한 열량을 생산하는데 소비되는 에너지 비용을 비교한 것이다.Table 3 below is a chart comparing the boiler efficiency of the product (sunking boiler) to which the technology of the present invention is applied (based on 10HP), and compares the energy cost of producing the same calories.
(썬킹B)Invention
(Sunking B)
(Kcal/Kw)860
(Kcal / Kw)
(Kcal/Kw)860
(Kcal / Kw)
(Kcal/ℓ)9,900
(Kcal / ℓ)
(Kcal/Nm3)10,500
(Kcal / Nm 3 )
(Kcal/ℓ)8,700
(Kcal / ℓ)
(Kcal/Kw)5,160
(Kcal / Kw)
(Kcal/Kw)817
(Kcal / Kw)
(Kcal/ℓ)7,920
(Kcal / ℓ)
(Kcal/Nm3)8,925
(Kcal / Nm 3 )
(Kcal/ℓ)7,395
(Kcal / ℓ)
가동기준15 hours
Operation standard
(원) Daily consumption
(won)
기준12 months
standard
상기 표 3은 한국 냉동 공조시험기관에서 시험한 결과로 외기온도 -5℃에서 +5℃로 기준으로 시험한 것이며, 경제성을 평가한 결과 본 발명의 히트펌프 보일러의 가동비용에 비해 일반 심야전기보일러는 378%, 벙커유(B/C)는 434%, 도시가스보일러는 545%, 경유보일러는 788%의 가동비용이 더 소요되는 것을 알 수 있다.Table 3 is a result of the test by the Korea Refrigeration and Air Conditioning Testing Institute as a reference to the ambient temperature from -5 ℃ to +5 ℃, as a result of evaluating the economic efficiency compared to the general midnight electric boiler compared to the operating cost of the heat pump boiler of the present invention Is 378%, bunker oil (B / C) is 434%, city gas boiler 545%, diesel oil boiler 788% will require more operating costs.
이와 같이, 본 발명의 공기열 히트펌프를 이용한 저탄소 녹색 농업 시설 운영 시스템 및 그 방법은 온실가스(CO2) 발생이 되지 않고 에너지 비용이 획기적으로 절감되는 저탄소 녹색 농업시설(LCGAP) 농법을 제공함으로써, 본 발명의 기술적 과제를 해결할 수가 있다.As such, the low-carbon green agricultural facility operating system and method using the air heat heat pump of the present invention by providing a low-carbon green agricultural facility (LCGAP) farming method that does not generate greenhouse gases (CO 2 ) and significantly reduce energy costs, The technical problem of this invention can be solved.
이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시 예들은 기술적 과제를 해결하기 위해 개시된 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(당업자)라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and changes can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the appended claims. It will be appreciated that such modifications and variations are intended to fall within the scope of the following claims.
본 발명의 공기열 히트펌프를 이용한 연료절감형 저탄소 녹색 농업 시설 운영 시스템 및 그 방법은 비닐하우스의 난방 시스템을 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않고 공기열 히트펌프를 이용한 연료절감형 냉난방 시스템에 모두 적용될 수 있다.Fuel-saving low-carbon green agricultural facility operating system and method using the air heat heat pump of the present invention has been described taking the heating system of the vinyl house as an example, but is not limited to this is applicable to all fuel-saving cooling and heating system using the air heat heat pump. Can be.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 공기열 히트펌프를 이용한 연료절감형 저탄소 녹색 농업 시설 운영 시스템의 전체 구성도1 is an overall configuration diagram of a fuel-saving low carbon green agricultural facility operating system using an air heat heat pump according to a preferred embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 의한 공기열 히트펌프를 이용한 연료절감형 저탄소 녹색 농업 시설 운영 시스템의 전체 구성도2 is an overall configuration diagram of a fuel-saving low carbon green agricultural facility operating system using an air heat heat pump according to another preferred embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 의한 공기열 히트펌프를 이용한 연료절감형 저탄소 녹색 농업 시설 운영 시스템의 전체 구성도3 is an overall configuration diagram of a fuel-saving low carbon green agricultural facility operating system using an air heat heat pump according to another preferred embodiment of the present invention.
도 4는 도 1 내지 도 3에 도시된 히트펌프 보일러(100)의 구성도4 is a configuration diagram of the
도 5는 도 1 내지 도 3에 도시된 히트펌프 보일러(100)의 다른 예의 구성도5 is a configuration diagram of another example of the
도 6은 도 1 내지 도 3에 도시된 히트펌프 보일러(100)의 또 다른 예의 구성도6 is a configuration diagram of another example of the
도 7은 도 1 내지 도 3에 도시된 히트펌프 보일러(100)의 또 다른 예를 나타낸 구성도7 is a configuration diagram showing another example of the
[ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ][Description of Code for Major Parts of Drawing]
10 : 압축기 11: 연결파이프10 compressor 11: connecting pipe
12 : 유분리기 20,20': 제1 및 제2 열교환기12:
22 : 수액기 30 : 팽창밸브22: receiver 30: expansion valve
32,33,34 : 전환밸브 40,41,42 : 제1,2,3열흡수기32, 33, 34: switching
50 : 온수탱크 52 : 도관50: hot water tank 52: conduit
54,54' : 펌프 55,55' : 밸브54,54 ':
56,56' : 체크밸브56,56 ': Check valve
100 : 히트펌프 보일러 110 : 제1 온수 탱크100: heat pump boiler 110: first hot water tank
120 : 온수 분배기 130 : 비닐 하우스120: hot water distributor 130: vinyl house
131 : 방열기(radiator) 140 : 냉수 회수기131: radiator 140: cold water recovery
150 : 순환 펌프 160 : 제2 온수 탱크150: circulation pump 160: second hot water tank
170 : 제3 온수 탱크 180 : 제n 온수 탱크170: third hot water tank 180: n-th hot water tank
210 : 압축기 212 : 유분리기210: compressor 212: oil separator
220 : 제1열교환기 222 : 제어밸브220: first heat exchanger 222: control valve
225 : 보조열교환기 228 : 액열기225: auxiliary heat exchanger 228: liquid heat exchanger
229 : 수액기 230 : 팽창변229: receiver 230: expansion valve
240 : 제2열교환기 250 : 온수탱크240: second heat exchanger 250: hot water tank
252 : 물공급원 254 : 펌프252: water supply source 254: pump
255 : 밸브 256 : 체크밸브255
260 : 외부물탱크 270,270' : 압력조절밸브260: External water tank 270,270 ': Pressure regulating valve
280 : 도관 280: conduit
300 : 압축기 301 : 연결파이프300: compressor 301: connection pipe
302 : 유분리기 304 : 온수생성열교환기302: oil separator 304: hot water generation heat exchanger
306 : 수액기 308 : 작동유체분배기306: receiver 308: working fluid distributor
310 : 제1절환밸브 312 : 제2절환밸브310: first switching valve 312: second switching valve
314,315 : 팽창밸브 316 : 폐수열교환기314,315
318 : 에어펌프 319 : 수위센서318: air pump 319: water level sensor
320 : 냉수측 열교환기 322 : 축냉조320: cold water side heat exchanger 322: cold storage tank
324 : 순환모터 326 : 냉수생성열교환기324: circulation motor 326: cold water generation heat exchanger
327 : 냉수조 327' : 온도센서327: cold water tank 327 ': temperature sensor
410 : 압축기 411 : 연결파이프410: compressor 411: connection pipe
412 : 유분리기 420 : 제1열교환기412: oil separator 420: first heat exchanger
422 : 수액기 425 : 자동안전밸브422: receiver 425: automatic safety valve
430 : 팽창밸브 440 : 제2열교환기430
440i : 폐수입구 440e : 폐수출구440i:
445 : 수위감지부 446 : 배출펌프445: water level detection unit 446: discharge pump
450 : 순환펌프 455 : 온도센서450: circulation pump 455: temperature sensor
460 : 액분리기 470 : 압력조정밸브460: liquid separator 470: pressure regulating valve
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020090111122A KR20110054477A (en) | 2009-11-17 | 2009-11-17 | System for fuel-saving type low carbon green agriculture plant using airsource heat pump, and method of the same |
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KR1020090111122A KR20110054477A (en) | 2009-11-17 | 2009-11-17 | System for fuel-saving type low carbon green agriculture plant using airsource heat pump, and method of the same |
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KR1020090111122A KR20110054477A (en) | 2009-11-17 | 2009-11-17 | System for fuel-saving type low carbon green agriculture plant using airsource heat pump, and method of the same |
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109370897A (en) * | 2018-12-08 | 2019-02-22 | 内蒙古弘达生物环保科技有限责任公司 | A kind of biogas project heat source intelligent comprehensive utilizes system |
KR20190079361A (en) * | 2017-12-27 | 2019-07-05 | 한국에너지기술연구원 | Hot water supplying system for controlled horticulture using heat pump, and controll method therof |
KR20200010870A (en) * | 2018-07-23 | 2020-01-31 | 위드케이 주식회사 | Cultivation system under high and low temperature simultaneously |
KR20220017594A (en) * | 2020-08-05 | 2022-02-14 | 최병화 | Controlling apparatus of temperature and humidity for plant in greenhouse |
KR102392431B1 (en) | 2021-11-03 | 2022-04-29 | (주)유비엔 | Hybrid type distributed heating system and its installation method |
-
2009
- 2009-11-17 KR KR1020090111122A patent/KR20110054477A/en active IP Right Grant
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