KR20190123908A - 온실용 냉난방 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 온실용 냉난방 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 온실 폭방향을 따라 배치된 구역별 길이배관으로 유동하는 난방수 또는 냉방수의 열교환이 효과적으로 이루어지도록 용수를 구역별로 순환 시킴으로써 난방 또는 냉방 온도제어를 편리하게 수행할 수 있고, 온실내 온도편차를 신속하게 균일화함으로써 작물의 성장도 및 품질을 향상시킬 수 있고 에너지비용을 절감할 수 있는 온실용 냉난방 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 온실용 냉난방 시스템은 온실용 냉난방 시스템에 있어서, 용수공급원과 연결되는 공급수 분배라인; 상기 공급수 분배라인에서 분기되어 온실의 길이방향을 따라 배치되는 공급측 열교환라인과, 이 공급측 열교환라인과 연통되고 온실의 길이방향을 따라 배치되는 회수측 열교환라인을 구비하고 온실의 폭방향을 따라 복수로 배치되는 열교환라인; 상기 회수측 열교환라인이 접속되고 용수의 회수처와 연결되는 순환수 회수라인; 상기 공급측 열교환라인과 상기 회수측 열교환라인을 서로 연결하는 열교환라인 연결부; 상기 공급측 열교환라인 및 상기 회수측 열교환라인에 설치되고, 필요시 상기 공급측 열교환라인, 상기 회수측 열교환라인, 및 상기 열교환라인 연결부가 폐회로를 형성하도록 작동되는 제어밸브; 및 상기 열교환라인에 설치되는 용수순환펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 한다.

Description

온실용 냉난방 시스템{COOLING AND HEATING SYSTEM FOR GREENHOUSE}
본 발명은 온실용 냉난방 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 온실 폭방향을 따라 배치된 구역별 길이배관으로 유동하는 난방수 또는 냉방수의 열교환이 효과적으로 이루어지도록 용수를 구역별로 순환 시킴으로써 난방 또는 냉방 온도제어를 편리하게 수행할 수 있고, 온실내 온도편차를 신속하게 균일화함으로써 작물의 성장도 및 품질을 향상시킬 수 있고 에너지비용을 절감할 수 있는 온실용 냉난방 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 시설원예는 유리온실이나 비닐하우스 등의 온실 내부에 구성한 재배지에 작물을 식재하고, 작물의 재배에 이상적인 온도, 습도, CO2 등의 조건을 유지하도록 환경을 관리하면서 재배과정을 수행하게 된다.
온실은 통상 골격의 기능을 수행하도록 시공된 온실프레임과, 이 온실프레임에 설치되는 유리나 비닐시트로 이루어진 광투과성면상체로 구성되어 있다.
그리고, 온실은 내부에 온도, 습도, CO2 등의 조절을 위한 다양한 부가시설이 설치되는데, 온도의 조절을 위한 난방장치, 냉방장치, 이산화탄소의 공급을 위한 CO2 공급장치 등의 부가시설을 갖추고 있다.
온실의 난방 시스템은 대부분 온수를 순환시키는 온수 난방을 채택하여 내부 온도를 조절하고 있으나 온실의 구조적 특징으로 인해 길이 방향이나 폭 방향의 온도에 큰 편차가 발생하고 있고, 대부분의 온실은 중앙에 배치된 센서에서 모니터링 된 온도를 기준으로 전체 온도를 제어하게 되므로 평균값에 편차가 발생하므로 온실내 작물 생육의 불균일은 물론이고 작물의 품질이 저하되는 단점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 방안으로 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1611962호에 개시된 바와 같은 유리 온실용 바닥 냉난방 시스템이 제안되어 있다.
상기한 유리 온실용 바닥 냉난방 시스템은 도1에 도시된 바와 같이 유리 온실의 바닥에 배치되며, N개의 영역이 존재하는 바닥층(200,210,220); 상기 바닥층의 N개의 영역 각각에 설치되어, 냉온수가 흐르게 되는 배관 파이프(201, 211, 221); 냉수 또는 온수를 생성하는 냉온수 생성장치; 및 상기 생성된 냉수 또는 온수를 상기 배관 파이프로 공급 또는 환수하는 순환펌프(230); 상기 순환펌프 및 상기 배관 파이프 사이에 배치되는 유량 조절부(240); 상기 N개의 영역 주변의 온도를 각각 측정할 수 있는 온도 감지 센서(202,212,222); 및 상기 측정된 온도에 기초하여 유량 조절부를 제어하여 상기 N개의 영역에 설치된 배관 파이프로 공급되는 냉수 또는 온수의 양을 다르게 조절하여 유리 온실 내부의 온도를 일정하게 조절하는 제어부(250)로 구성되어 있다.
도1에 도시된 종래 유리 온실용 바닥 냉난방 시스템은 유량조절부(240)를 제어하여 배관 파이프로 공급되는 온수의 양을 다르게 조절함으로써 온실내의 온도 불균일을 어느 정도 완하할 수 있지만, 여전히 이하와 같은 문제점을 수반하고 있는 한계점이 있다.
먼저, 종래 유리 온실용 바닥 냉난방 시스템은 유량조절부를 제어하여 배관 파이프로 공급되는 온수의 양을 증가시키게 되면 어느 정도 방열량이 증가되어 해당 영역의 온도를 상승시킬 수는 있지만 정해진 규격의 파이프에서 유량를 증가시킬 경우 유속이 증가되어 온수의 신속한 회수작용이 이루어지게 된다. 이와 같이 온수의 유속을 증가시켜 신속하게 회수할 경우 온수가 가지고 있던 열기가 제대로 온실로 방열되지 않고 회수라인을 거치면서 냉각된 후 회수탱크로 모아지게 되고, 이 회수탱크의 용수를 보일러 등으로 재가열하여 난방을 위한 온수로 만든 다음 다시 공급하는 과정을 반복 수행하게 되므로 온실의 온도상승 시간이 비교적 길어지고 에너지의 낭비가 심한 한계점이 있다.
그리고, 종래 유리 온실용 바닥 냉난방 시스템은 온실의 길이방향 배관의 길이가 매우 길어 온수가 긴 배관을 경유하여야 하는 점을 고려할 때 온수의 유량을 증가시키더라도 이동거리에 따른 열손실 등으로 여전히 길이방향의 구역별로 온도가 불균한 한계점이 있다.
또한, 종래 유리 온실용 바닥 냉난방 시스템은 온수의 유량제어를 통해 온실 폭방향으로의 구역별 온도제어는 어느 정도 실현할 수 있지만, 온실 길이방향으로의 구역별 온도제어는 불가능하여 재배 작물의 생산성 향상과 균일한 생산품질을 확보할 수 없는 한계점이 있다.
한국등록특허 등록번호 제10-1611962호 "유리 온실용 바닥 냉난방 시스템" 한국등록특허 등록번호 제10-0615044호 "온실 및 비닐하우스의 온수난방장치"
본 발명은 상기 내용에 착안하여 제안된 것으로, 온실 폭방향을 따라 배치된 구역별 길이배관으로 유동하는 난방수 또는 냉방수의 열교환이 효과적으로 이루어지도록 용수를 구역별로 순환 시킴으로써 난방 또는 냉방 온도제어를 편리하게 수행할 수 있고, 온실내 온도편차를 신속하게 균일화함으로써 작물의 성장도 및 품질을 향상시킬 수 있고 에너지비용을 절감할 수 있도록 한 온실용 냉난방 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 온실의 구역별 길이배관 뿐만 아니라 구역별 길이배관의 소영역별로도 난방수 또는 냉방수를 자체 순환시켜 국부적인 열교환 작용을 수행함으로써 위치별 독립적인 냉난방 제어가 가능하여 보다 효과적으로 온도를 제어할 수 있고 에너지비용을 더욱 절감할 수 있도록 한 난방 또는 냉방의 온실용 냉난방 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 온실용 냉난방 시스템은 온실용 냉난방 시스템에 있어서, 용수공급원과 연결되는 공급수 분배라인; 상기 공급수 분배라인에서 분기되어 온실의 길이방향을 따라 배치되는 공급측 열교환라인과, 이 공급측 열교환라인과 연통되고 온실의 길이방향을 따라 배치되는 회수측 열교환라인을 구비하고 온실의 폭방향을 따라 복수로 배치되는 열교환라인; 상기 회수측 열교환라인이 접속되고 용수의 회수처와 연결되는 순환수 회수라인; 상기 공급측 열교환라인과 상기 회수측 열교환라인을 서로 연결하는 열교환라인 연결부; 상기 공급측 열교환라인 및 상기 회수측 열교환라인에 설치되고, 필요시 상기 공급측 열교환라인, 상기 회수측 열교환라인, 및 상기 열교환라인 연결부가 폐회로를 형성하도록 작동되는 제어밸브; 및 상기 열교환라인에 설치되는 용수순환펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 한다.
그리고, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 온실용 냉난방 시스템은 온실용 냉난방 시스템에 있어서, 용수공급원과 연결되는 공급수 분배라인; 상기 공급수 분배라인에서 분기되어 온실의 길이방향을 따라 배치되는 공급측 열교환라인과, 이 공급측 열교환라인과 연통되고 온실의 길이방향을 따라 배치되는 회수측 열교환라인을 구비하고 온실의 폭방향을 따라 복수로 배치되는 열교환라인; 상기 회수측 열교환라인이 접속되고 용수의 회수처와 연결되는 순환수 회수라인; 상기 공급측 열교환라인과 상기 회수측 열교환라인을 서로 연결하는 열교환라인 연결부;
상기 공급측 열교환라인 및 상기 회수측 열교환라인에 설치되고, 필요시 상기 공급측 열교환라인, 상기 회수측 열교환라인, 및 상기 열교환라인 연결부가 폐회로를 형성하도록 작동되는 제어밸브; 상기 열교환라인에 설치되는 용수순환펌프; 상기 열교환라인에 설치되는 온도감지수단; 및 상기 온도감지수단으로부터 인가된 감지신호에 따라 상기 제어밸브 및 상기 용수순환펌프의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 온실용 냉난방 시스템은 온실용 냉난방 시스템에 있어서, 용수공급원과 연결되는 공급수 분배라인; 상기 공급수 분배라인에서 분기되어 온실의 길이방향을 따라 배치되는 공급측 열교환라인과, 이 공급측 열교환라인과 연통되고 온실의 길이방향을 따라 배치되는 회수측 열교환라인을 구비하고 온실의 폭방향을 따라 복수로 배치되는 열교환라인; 상기 회수측 열교환라인이 접속되고 용수의 회수처와 연결되는 순환수 회수라인; 상기 공급측 열교환라인과 상기 회수측 열교환라인을 서로 연결하는 열교환라인 연결부; 상기 공급측 열교환라인 및 상기 회수측 열교환라인에 설치되어, 필요시 상기 공급측 열교환라인, 상기 회수측 열교환라인, 및 상기 열교환라인 연결부가 폐회로를 형성하도록 작동되는 제어밸브; 상기 열교환라인에 설치되는 용수순환펌프; 상기 열교환라인에 설치되는 온도감지수단; 및 상기 온도감지수단으로부터 인가된 감지신호에 따라 상기 제어밸브 및 상기 용수순환펌프의 구동을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 열교환라인 연결부는 온실의 길이방향을 따라 복수의 소영역을 형성하도록 복수 개로 구성되고, 상기 제어밸브는 상기 복수의 소영역 각각이 소 폐회로를 형성하도록 배치, 구성된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 용수순환펌프는 상기 복수의 소영역 중 상기 공급수 분배라인으로부터 가장 원거리에 위치한 소영역에 설치되고, 상기 온도감지수단은 상기 복수의 소영역의 각 상기 열교환라인 연결부와 근접한 상기 회수측 열교환라인에 설치되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 제어부는 상기 온도감지수단으로부터 감지된 온도가 설정된 온도보다 고온일 경우 상기 공급측 열교환라인, 상기 회수측 열교환라인, 및 상기 열교환라인 연결부가 폐회로를 형성하도록 상기 제어밸브의 구동을 제어할 수 있다.
한편, 상기 제어밸브는 상기 공급측 열교환라인과 상기 열교환라인 연결부의 교차부에 설치되는 공급측 3웨이밸브와, 상기 회수측 열교환라인과 상기 열교환라인 연결부의 교차부에 설치되는 회수측 3웨이밸브를 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 상기 제어밸브는 상기 열교환라인 연결부와 접한 상기 공급측 열교환라인에 설치되는 공급측 2웨이밸브, 상기 열교환라인 연결부와 접한 상기 회수측 열교환라인에 설치되는 회수측 2웨이밸브, 및 상기 열교환라인 연결부에 설치되는 연결부측 2웨이밸브를 포함하여 구성될 수도 있다.
본 발명에 따른 온실용 냉난방 시스템에 의하면, 온실 폭방향을 따라 배치된 구역별 길이배관으로 유동하는 용수가 방열에 필요한 충분한 열기(또는 냉기)를 가지고 있을 경우 불필요하게 온수(또는 냉수)를 신속, 회수시키지 않고, 특정 구역별 길이배관이나 구역별 길이배관의 희망하는 일부 영역만을 용수가 순환하도록 폐회로로 형성한 후 용수를 순환시키면서 충분한 열교환이 이루어지도록 함으로써 특정 영역의 온도를 신속하게 상승(또는 하강)시킬 수 있으므로 온실의 온도편차를 줄일 수 있는 등 온실의 온도제어를 효과적으로 수행할 수 있다.
이에 따라 온도제어를 위해 불필요하게 온실내 배관의 용수 전체를 가열 또는 냉각하거나, 순환시키지 않아도 되므로 에너지 비용을 줄일 수 있어서 작물의 생산비용을 절감할 수 있고, 온실내 작물의 온도환경을 신속하고 효과적으로 관리할 수 있어서 작물의 성장속도를 증진시킬 수 있고 생산품질의 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도1은 종래 온실용 냉난방 시스템을 설명하기 위한 도면,
도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 온실용 냉난방 시스템을 나타낸 개략적인 모식도,
도3은 도2의 A부 확대도,
도4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 온실용 냉난방 시스템을 설명하기 위한 블럭도,
도5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 온실용 냉난방 시스템의 작용을 설명하기 위한 도면,
도6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 온실용 냉난방 시스템의 변형예를 설명하기 위한 요부 확대도,
도7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 온실용 냉난방 시스템을 나타낸 개략적인 모식도,
도8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 온실용 냉난방 시스템의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도2 내지 도8에 의거하여 상세히 설명하고, 도2 내지 도8에 있어서 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조번호를 부여한다. 한편 각 도면에서 일반적인 기술로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 도시 및 상세한 설명은 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 도시하였다.
도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 온실용 냉난방 시스템을 나타낸 개략적인 모식도로서, 평면상에서 나타나는 온실을 간략화하여 나타낸 평면도이다. 도3은 도2의 A부 확대도이다.
도2 및 도3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 온실용 냉난방 시스템은 용수공급원(미도시), 공급수 분배라인(1), 순환수 회수라인(2), 열교환라인(3), 제어밸브(4), 용수순환펌프(5) 및 온도감지수단(6)이 구비된 것으로, 온실의 위치에 따른 온도편차를 줄여 최적의 생육조건을 마련하기 위해 온실(H)의 폭방향(w)을 따라 배치된 복수의 구역별 길이배관을 유동하는 용수의 열교환이 효과적으로 이루어지도록 구성한 점에 특징이 있다.
여기서, 구역별 길이배관은 온실(H)에서 작물이 재배되도록 베드 등이 열을 이루도록 배치된 식생열(b)을 따라 길이방향(l)으로 배치되는 열교환라인(3)을 의미하는 것으로, 용수가 유동되도록 파이프와 같은 배관재로 구성되어 온실의 폭방향(w)을 따라 복수의 열을 이루도록 배치되어 있다.
그리고, 열교환라인(3)에서 이루어지는 용수의 열교환 과정은 동절기의 경우 열교환라인으로 유동되는 온수를 이용한 온실의 난방용 열교환이 이루어지고, 하절기의 경우 냉수를 이용한 온실의 냉방용 열교환이 이루어질 수 있지만 이하의 실시예에서는 온수의 열교환 과정을 중심으로 설명한다.
용수공급원(미도시)은 저수조(미도시), 용수를 냉각하여 냉방에 이용되는 냉수를 만드는 쿨러와 같은 냉각수단(미도시), 용수를 가열하여 난방에 이용되는 온수를 만드는 보일러(미도시) 등으로 구성될 수 있는 것으로, 온실에 구비되는 일반적인 구성요소들이므로 이에 대한 구체적인 도시나 설명을 생략한다.
공급수 분배라인(1)은 용수공급원과 연결되어 열교환라인(3)으로 용수를 공급하기 위해 구성된 것으로, 다수의 열교환라인(3)으로 공급되는 용수를 동시에 분배하는 기능을 수행하므로 열교환라인을 구성하는 파이프에 비해 직경이 큰 파이프가 온실의 폭방향(w)을 따라 배치되어 있다.
순환수 회수라인(2)은 열교환라인(3)을 경유하면서 열교환이 이루어진 용수가 유입되어 회수처인 용수공급원(미도시)으로 회수되도록 하기 위한 것으로, 동시에 다수의 열교환라인으로부터 배수되는 용수를 수용할 수 있도록 열교환라인을 구성하는 파이프에 비해 직경이 큰 파이프가 온실의 폭방향을 따라 배치되어 있다.
열교환라인(3)은 유입되는 용수가 가지고 있는 온기나 냉기를 열교환과정을 통해 방출하여 난방 또는 냉방을 수행하는 구성으로서, 작물이 재배되는 식생열(b)마다 온실(H)의 길이방향(l)으로 파이프를 설치하여 구성한다.
그리고, 열교환라인(3)은 공급수 분배라인(1)에서 분기되어 온실(H)의 길이방향(l)을 따라 배치되는 공급측 열교환라인(31)과, 이 공급측 열교환라인(31)과 연통되고 온실의 길이방향을 따라 배치되어 순환수 회수라인(2)에 접속되는 회수측 열교환라인(32)으로 구성되어 있다.
열교환라인 연결부(33)는 공급측 열교환라인(31)과 회수측 열교환라인(32)을 서로 연결하여 필요시 용수가 순환하는 폐회로를 형성하는 배관으로서, 공급수 분배라인(1)과 근접하는 공급측 열교환라인(31)에 일측이 접속되고, 순환수 회수라인(2)과 근접하는 회수측 열교환라인(32)에 타측이 접속되는 형태로 설치되어 있다.
제어밸브(4)는 공급측 열교환라인(31) 및 회수측 열교환라인(32)에 설치되어 개폐동작을 통해 용수의 흐름을 제어하는 밸브의 구성으로서, 온실의 가장자리 부분과 같이 특정 식생열(b) 영역의 온도가 낮을 경우 해당 영역의 열교환라인이 폐회로를 형성하도록 공급측 열교환라인(31), 회수측 열교환라인(32), 및 열교환라인 연결부(33)가 서로 연통되도록 하는 개폐동작을 수행하도록 구성되어 있다.
그리고, 제어밸브(4)는 필요시 특정 영역의 열교환라인(3)이 폐회로를 형성하는 작용이 가능하다면 밸브의 종류나 수량 등에 제한없이 다양하게 구성될 수 있는 것으로, 도3에 도시된 바와 같이 단일의 밸브체에 3개의 유로가 형성된 3웨이밸브(three way valve)로 구성될 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 제어밸브(4)는 공급측 열교환라인(31)과 열교환라인 연결부(33)의 분기점에 설치되는 공급측 3웨이밸브(41)와, 회수측 열교환라인(32)과 열교환라인 연결부(33)의 분기점에 설치되는 회수측 3웨이밸브(42)로 구성되어 있다. 여기서, 공급측 3웨이밸브(41)와 회수측 3웨이밸브(42)는 후술되는 밸브구동부(81)가 구비되어 제어부(7)의 제어하에 개폐동작이 이루어지는 자동제어밸브로 구성되는 것이 바람직하다.
용수순환펌프(5)는 공급수 분배라인(1), 열교환라인(3) 및 순환수 회수라인(2)으로 이어지는 용수의 순환과정을 위한 펌핑작용을 수행하는 펌핑수단으로서, 개별적인 용수의 순환이 가능하도록 열교환라인마다 설치된 특징이 있다. 이때, 용수순환펌프(5)는 공급측 열교환라인(31), 회수측 열교환라인(32), 및 열교환라인 연결부(33)에 의해 형성된 폐회로상에 위치하도록 설치함으로써 폐회로를 형성한 상태에서도 용수의 순환과정을 수행할 수 있도록 한다.
온도감지수단(6)은 각 열교환라인(3)의 수온을 시각적으로 확인할 수 있는 온도계를 설치할 수도 있지만, 열교환라인(3)에 수용된 용수의 온도를 전기신호로 출력하는 온도센서(61)로 구성되어 있는 것으로 각 열교환라인(3)마다 설치되어 있다.
그리고, 온도감지수단(6)은 열교환라인(3)에 설치된 온도센서(61)와 함께 유입되는 용수의 온도를 감지할 수 있도록 유입수감지용 온도센서(62)가 공급수 분배라인(1)에 설치되어 있다.
첨부도면, 도4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 온실용 냉난방 시스템을 설명하기 위한 블럭도이다.
도4를 참조하면, 본 발명에 따른 온실용 냉난방 시스템은 온도감지수단(6)을 통해 확인된 수온을 기준으로 제어밸브(4) 및 용수순환펌프(5)를 수동으로 조작하여 희망하는 온도를 조절할 수도 있지만, 본 실시예에서는 온도감지수단(6)으로부터 인가된 감지신호에 따라 제어밸브(4) 및 용수순환펌프(5)의 구동을 제어하도록 제어부(7)가 구성되어 있다.
상기 제어부(7)는 온도감지수단(6)으로부터 인가받은 신호에 따라 제어밸브(4)의 구동을 제어하는 밸브구동부(81)와, 용수순환펌프(5)의 구동을 제어하는 펌프구동부(82)가 구비되어 있다. 예컨대, 밸브구동부(81)는 제어부(7)의 제어하에 열교환라인(3)에 설치된 온도센서(61)로부터 감지된 온도가 설정된 온도보다 고온일 경우 공급측 열교환라인(31), 회수측 열교환라인(32), 및 열교환라인 연결부(33)가 폐회로를 형성하도록 제어밸브(4)를 작동시키는 동작을 수행한다.
이와 같이 제어밸브(4)가 폐회로를 형성하도록 작동되면 도5에 도시된 바와 같이 회수측 열교환라인(32)을 통해 순환수 회수라인(2)으로의 온수 배출이 차단되면서 열교환라인 연결부(33), 공급측 열교환라인(31) 및 회수측 열교환라인(32)으로 이루어지는 폐회로를 반복 순환하게 되어 온수가 가지고 있는 열기를 방출하게 되므로 해당 영역의 온실 온도를 상승시키는 작용을 수행한다.
한편, 본 발명에 따른 온실용 냉난방 시스템은 온도의 설정, 제어밸브(4) 및 용수순환펌프(5)의 온/오프 등의 입력신호를 입력하기 위한 입력부(83), 작동상태를 표시하기 위한 디스플레이부(84), 외부 단말(미도시)이 관리서버(미도시) 등과의 통신을 위한 통신부(85), 메모리부(86) 등이 구비된 것으로서, 이러한 구성들은 제어 분야의 일반적인 구성들이므로 이에 대한 구체적인 설명을 생략한다.
첨부도면, 도5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 온실용 냉난방 시스템의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도5를 참조하여 작용효과를 간략하게 설명하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 온실용 냉난방 시스템에 따르면 온실의 내부 온도를 전체적으로 온도편차 없이 균일화할 수 있어서 동절기의 경우 통상 외기와 접하는 온상 양쪽 가장자리 부분의 온도가 상대적으로 낮아 작물의 성장이 늦어지거나 품질이 저하되는 문제점을 간편하게 해소할 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 온실의 중앙부위에 비해 양쪽 가장자리 부분의 온도가 낮은 경우, 해당 식생열(b) 영역에 해당하는 공급측 열교환라인(31)과 회수측 열교환라인(32)이 하나의 폐회로를 형성하도록 공급측 3웨이밸브(41)와 회수측 3웨이밸브(42)를 작동시켜 공급측 열교환라인(31)으로 용수의 신규 유입을 차단하고 회수측 열교환라인(32)으로부터 순환수 회수라인(2)으로의 배수를 차단하는 한편 열교환라인 연결부(33)의 용수 흐름이 가능하도록 한다.
이러한 상태에서 온도센서(61)를 통해 감지된 온수의 온도가 정해진 온도 이상일 경우 용수순환펌프(5)를 작동시켜 온수를 순환시키게 되면 온수가 가지고 있는 열기를 방출하게 되므로 온실의 가장자리 부분의 식생열(b) 영역의 온도를 상승시킴으로서 온도편차를 줄여 온실의 내부 온도를 전체적으로 평활화 할 수 있고, 이를 통해 작물의 성장환경을 최적으로 조건으로 조성할 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 온실용 냉난방 시스템은 방열에 필요한 충분한 열기를 가지고 있을 경우 불필요하게 온수를 회수시키지 않고, 온도 상승이 필요한 특정 영역을 온수의 순환이 가능한 폐회로로 형성한 후 온수를 순환시키면서 충분한 방열작용이 이루어지도록 하여 특정 영역의 온도를 신속하게 상승시킬 수 있으므로 온실의 온도편차를 줄일 수 있는 등 온실의 온도제어를 효과적으로 수행할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 제1 실시예에 따른 온실용 냉난방 시스템은 불필요하게 온실내 온수배관의 온수 전체를 순환 및 가열하지 않아도 되므로 에너지 비용을 줄일 수 있어서 작물의 생산비용을 절감할 수 있고, 온실내 작물의 온도환경을 신속하고 효과적으로 관리할 수 있어서 작물의 생산품질을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
첨부도면, 도6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 온실용 냉난방 시스템의 변형예를 설명하기 위한 요부 확대도이다.
도6를 참조하면, 상기 제어밸브(4)는 열교환라인 연결부(33)와 접한 공급측 열교환라인(31)에 설치되는 공급측 2웨이밸브(45), 열교환라인 연결부(33)와 접한 회수측 열교환라인(32)에 설치되는 회수측 2웨이밸브(46), 및 열교환라인 연결부(33)에 설치되는 연결부측 2웨이밸브(47)로 구성되어 있다.
전술한 본 발명의 제1 실시예의 변형예에 따른 온실용 냉난방 시스템은 제어밸브(4)의 설치수량이 1개 증가되는 단점은 있지만 2웨이밸브(45,46,47)의 가격이 비교적 저렴하다는 점을 고려할 때 온실용 냉난방 시스템의 시설비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
이하, 본 발명에 따른 다른 실시예를 설명하되, 전술한 제1 실시예에 나타난 구성요소와 유사한 구성요소에 대하여는 구체적인 설명을 생략하고 차이점을 갖는 구성요소를 중심으로 설명한다. 그리고, 이하의 다른 실시예에서는 제1 실시예에 나타난 구성요소 또는 서로 다른 실시예에 나타난 구성요소 중에서 채용 가능한 구조라면 선택적으로 적용할 수도 있는 것으로 구체적인 설명이나 도면상 도시는 생략한다.
첨부도면, 도7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 온실용 냉난방 시스템을 나타낸 개략적인 모식도이고, 도8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 온실용 냉난방 시스템의 작용을 설명하기 위한 도면로서, (a)는 특정 열교환라인(3)의 전체가 단일 폐회로로 형성된 상태에서 용수가 순환되는 것을 나타낸 것이고, (b)는 열교환라인(3) 중 2개의 소영역(b2,b3)이 폐회로로 형성된 상태에서 용수가 순화되는 것을 나타낸 것이며, (c)는 열교환라인(3) 중 가장 원거리에 위치한 1개의 소영역(b3)이 폐회로로 형성된 상태에서 용수가 순화되는 것을 나타낸 것이다.
도7 및 도8을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 온실용 냉난방 시스템은 용수공급원(미도시), 공급수 분배라인(1), 순환수 회수라인(2), 열교환라인(3), 제어밸브(4), 용수순환펌프(5), 온도감지수단(6) 및 제어부(7)를 구비하되, 온실(H)의 구역별 길이배관인 열교환라인(3)의 냉난방 제어동작 뿐만 아니라 각 열교환라인(3)의 소영역(b1,b2,b3)별로도 난방수 또는 냉방수를 자체 순환시켜 국부적인 열교환 작용이 이루어지도록 함으로써 위치별 독립적인 냉난방 제어가 가능하도록 구성한 점에 특징이 있다. 여기서, 소영역(b1,b2,b3)은 작물이 재배되는 식생열(b)의 길이방향을 복수 개로 구획한 작은 식생열 영역을 의미한다.
이를 위해 본 발명의 제2 실시예에 따른 온실용 냉난방 시스템은 각 열교환라인(3)을 구성하는 공급측 열교환라인(31)과 회수측 열교환라인(32)을 서로 연결하는 열교환라인 연결부(33)가 온실의 길이방향을 따라 복수의 소영역(b1,b2,b3)을 형성하도록 복수 개로 구성되어 있다.
그리고, 본 발명의 제2 실시예에 따른 온실용 냉난방 시스템에 구비되는 용수공급원(미도시), 공급수 분배라인(1), 순환수 회수라인(2), 열교환라인(3), 제어밸브(4), 용수순환펌프(5), 온도감지수단(6) 및 제어부(7)는 전술한 제1 실시예와 동일, 유사하게 구성되므로 이에 대한 구체적인 설명을 생략하고, 차이점을 갖는 구성에 대해 간략하게 살펴본다.
상기 제어밸브(4)는 온실의 길이방향을 따라 일정한 간격으로 형성된 열교환라인 연결부(33)에 의해 구성된 복수의 소영역(b1,b2,b3) 각각이 필요시 소 폐회로를 형성할 수 있도록 배치, 구성되어 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 제어밸브(4)의 설치위치는 전술한 제1 실시예와 유사하지만 길이방향을 따라 복수의 소 폐회로를 형성할 수 있도록 복수의 유닛으로 구성된 것으로, 공급측 열교환라인(31)과 각각의 열교환라인 연결부(33)의 분기점에 설치되는 복수의 공급측 3웨이밸브(41)와, 회수측 열교환라인(32)과 각각의 열교환라인 연결부(33)의 분기점에 설치되는 복수의 회수측 3웨이밸브(42)로 구성되어 있다.
용수순환펌프(5)는 각 소영역(b1,b2,b3)마다 설치하는 형태로도 구성할 수도 있지만, 본 실시예에서는 용수순환펌프의 설치수량을 최소화 하면서도 소영역별로 독립적인 용수의 순환과정을 수행할 수 있도록 복수의 소영역(b1,b2,b3) 중 공급수 분배라인(1)으로부터 가장 원거리에 위치한 소영역(b3)에 설치되어 있다.
상기 온도감지수단(6)은 복수의 소영역(b1,b2,b3)마다 각각 설치되되, 보다 정확한 온도제어를 위해 각 열교환라인 연결부(33)와 근접한 회수측 열교환라인(32)에 설치되어 있다.
한편 본 발명의 제2 실시예에 따른 온실용 냉난방 시스템의 작용을 간략하게 살펴보면, 전술한 제1 실시예와 마찬가지로 온실의 중앙부위에 비해 양쪽 가장자리 부분의 온도가 낮은 경우, 도8의 (a)부에 도시된 바와 같이 가장자리 식생열(b) 영역에 배치된 공급측 열교환라인(31)과 회수측 열교환라인(32) 전체가 하나의 폐회로를 형성하도록 소영역 b2와 소영역 b3의 공급측 3웨이밸브(41)와 회수측 3웨이밸브(42)를 작동시켜 해당 소영역에 위치한 열교환라인 연결부(33)로의 용수 흐름을 차단하도록 하고, 소영역 b1의 공급측 3웨이밸브(41)와 회수측 3웨이밸브(42)는 해당 영역 열교환라인 연결부(33)로의 용수 흐름이 가능하도록 작동시킨다.
이러한 상태에서 온도센서(61)를 통해 감지된 온수의 온도가 정해진 온도 이상일 경우 용수순환펌프(5)를 작동시켜 온수를 순환시키면서 열교환을 통해 식생열(b)의 전체 영역의 온도를 상승시키는 난방 작용이 수행되도록 한다.
그리고, 본 발명의 제2 실시예에 따른 온실용 냉난방 시스템은 온실의 내부조건이 작물의 종류나 생육상태에 따라 부분적으로 특정 재배영역의 온도를 높일 필요가 있는 경우, 도8의 (b)부에 도시된 바와 같이 소영역 b3의 공급측 3웨이밸브(41)와 회수측 3웨이밸브(42)를 작동시켜 해당 소영역에 위치한 열교환라인 연결부(33)로의 용수 흐름이 차단되도록 하고, 소영역 b2의 공급측 3웨이밸브(41)와 회수측 3웨이밸브(42)는 열교환라인 연결부(33)로의 용수 흐름이 가능하도록 작동시켜 해당 영역의 온도를 상승시키는 난방 작용이 수행되도록 한다.
또한, 도8 (c)부에 도시된 바와 같이 소영역 b3 부분만 온수를 순환시키고자 할 경우, 소영역 b3에 배치된 공급측 3웨이밸브(41)와 회수측 3웨이밸브(42)를 해당 영역의 열교환라인 연결부(33)로의 용수 흐름이 가능하도록 작동시켜 해당 영역의 온도를 상승시키는 난방 작용이 수행되도록 한다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 온실용 냉난방 시스템를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어나지 않은 범위 내에서 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 있다고 할 것이다.
상기한 실시예에서 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 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
1:공급수 분배라인 2:순환수 회수라인
3:열교환라인 31:공급측 열교환라인
32:회수측 열교환라인 33:열교환라인 연결부
4:제어밸브 41:공급측 3웨이밸브
42:회수측 3웨이밸브 5:용수순환펌프
6:온도감지수단 7:제어부
81:밸브구동부 82:펌프구동부
83:입력부 84:디스플레이부
85:통신부 86:메모리부

Claims (8)

  1. 온실용 냉난방 시스템에 있어서,
    용수공급원과 연결되는 공급수 분배라인;
    상기 공급수 분배라인에서 분기되어 온실의 길이방향을 따라 배치되는 공급측 열교환라인과, 이 공급측 열교환라인과 연통되고 온실의 길이방향을 따라 배치되는 회수측 열교환라인을 구비하고 온실의 폭방향을 따라 복수로 배치되는 열교환라인;
    상기 회수측 열교환라인이 접속되고 용수의 회수처와 연결되는 순환수 회수라인;
    상기 공급측 열교환라인과 상기 회수측 열교환라인을 서로 연결하는 열교환라인 연결부;
    상기 공급측 열교환라인 및 상기 회수측 열교환라인에 설치되고, 필요시 상기 공급측 열교환라인, 상기 회수측 열교환라인, 및 상기 열교환라인 연결부가 폐회로를 형성하도록 작동되는 제어밸브; 및
    상기 열교환라인에 설치되는 용수순환펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 온실용 냉난방 시스템.
  2. 온실용 냉난방 시스템에 있어서,
    용수공급원과 연결되는 공급수 분배라인;
    상기 공급수 분배라인에서 분기되어 온실의 길이방향을 따라 배치되는 공급측 열교환라인과, 이 공급측 열교환라인과 연통되고 온실의 길이방향을 따라 배치되는 회수측 열교환라인을 구비하고 온실의 폭방향을 따라 복수로 배치되는 열교환라인;
    상기 회수측 열교환라인이 접속되고 용수의 회수처와 연결되는 순환수 회수라인;
    상기 공급측 열교환라인과 상기 회수측 열교환라인을 서로 연결하는 열교환라인 연결부;
    상기 공급측 열교환라인 및 상기 회수측 열교환라인에 설치되고, 필요시 상기 공급측 열교환라인, 상기 회수측 열교환라인, 및 상기 열교환라인 연결부가 폐회로를 형성하도록 작동되는 제어밸브;
    상기 열교환라인에 설치되는 용수순환펌프;
    상기 열교환라인에 설치되는 온도감지수단; 및
    상기 온도감지수단으로부터 인가된 감지신호에 따라 상기 제어밸브 및 상기 용수순환펌프의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 온실용 냉난방 시스템.
  3. 온실용 냉난방 시스템에 있어서,
    용수공급원과 연결되는 공급수 분배라인; 상기 공급수 분배라인에서 분기되어 온실의 길이방향을 따라 배치되는 공급측 열교환라인과, 이 공급측 열교환라인과 연통되고 온실의 길이방향을 따라 배치되는 회수측 열교환라인을 구비하고 온실의 폭방향을 따라 복수로 배치되는 열교환라인; 상기 회수측 열교환라인이 접속되고 용수의 회수처와 연결되는 순환수 회수라인; 상기 공급측 열교환라인과 상기 회수측 열교환라인을 서로 연결하는 열교환라인 연결부; 상기 공급측 열교환라인 및 상기 회수측 열교환라인에 설치되어, 필요시 상기 공급측 열교환라인, 상기 회수측 열교환라인, 및 상기 열교환라인 연결부가 폐회로를 형성하도록 작동되는 제어밸브; 상기 열교환라인에 설치되는 용수순환펌프; 상기 열교환라인에 설치되는 온도감지수단; 및 상기 온도감지수단으로부터 인가된 감지신호에 따라 상기 제어밸브 및 상기 용수순환펌프의 구동을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 열교환라인 연결부는 온실의 길이방향을 따라 복수의 소영역을 형성하도록 복수 개로 구성되고,
    상기 제어밸브는 상기 복수의 소영역 각각이 소 폐회로를 형성하도록 배치, 구성된 것을 특징으로 하는 온실용 냉난방 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 용수순환펌프는 상기 복수의 소영역 중 상기 공급수 분배라인으로부터 가장 원거리에 위치한 소영역에 설치되고,
    상기 온도감지수단은 상기 복수의 소영역의 각 상기 열교환라인 연결부와 근접한 상기 회수측 열교환라인에 설치되는 것을 특징으로 하는 온실용 냉난방 시스템.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 온도감지수단으로부터 감지된 온도가 설정된 온도보다 고온일 경우 상기 공급측 열교환라인, 상기 회수측 열교환라인, 및 상기 열교환라인 연결부가 폐회로를 형성하도록 상기 제어밸브의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 온실용 냉난방 시스템.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어밸브는 상기 공급측 열교환라인과 상기 열교환라인 연결부의 교차부에 설치되는 공급측 3웨이밸브와, 상기 회수측 열교환라인과 상기 열교환라인 연결부의 교차부에 설치되는 회수측 3웨이밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 온실용 냉난방 시스템.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어밸브는 상기 열교환라인 연결부와 접한 상기 공급측 열교환라인에 설치되는 공급측 2웨이밸브, 상기 열교환라인 연결부와 접한 상기 회수측 열교환라인에 설치되는 회수측 2웨이밸브, 및 상기 열교환라인 연결부에 설치되는 연결부측 2웨이밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 온실용 냉난방 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 열교환라인 연결부는 온실의 길이방향을 따라 복수의 소영역을 형성하도록 복수 개로 구성되고,
    상기 온도감지수단은 상기 복수의 소영역의 각 상기 열교환라인 연결부와 근접한 상기 회수측 열교환라인에 설치되는 것을 특징으로 하는 온실용 냉난방 시스템.
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