KR20220102292A - Plant Cultivation System - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 지하수 및 온실을 이용하여 각종 식물을 재배할 수 있는 식물 재배 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a plant cultivation system capable of cultivating various plants using groundwater and a greenhouse.
대표적인 저온성 과채류인 딸기를 재배하기 위해서는 생육에 적합한 온도를 항상 유지하는 것이 무엇보다도 중요하다. 하지만 연중 서늘한 온도를 유지해야 하는 일은 냉 난방비 및 유지 보수비용이 많이 들어 경제성이 현저히 떨어진다. In order to grow strawberries, which are typical low-temperature fruits and vegetables, it is most important to always maintain a temperature suitable for growth. However, the need to maintain a cool temperature all year round significantly lowers the economic feasibility due to high heating and cooling costs and maintenance costs.
종래의 딸기 재배용 수경 재배 기술은 생장에 필요한 양분 및 광원을 제공할 수는 있었지만, 위와 같은 이유로 생장에 필요한 온도를 항상 유지할 수 없었다. 이 때문에 한여름이나 한겨울에는 딸기 재배를 중단하는 경우가 많았다. Although the conventional hydroponic cultivation technology for growing strawberries could provide nutrients and light sources necessary for growth, the temperature required for growth could not always be maintained for the above reasons. For this reason, there were many cases of stopping strawberry cultivation in midsummer or midwinter.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 3중 구조의 온실을 통해 햇빛의 광량은 최대화하면서 창 개폐 및 환기 장치를 구비하여 방열 및 보온을 극대화하는 데 있다. 특히 온실 내부 수경 재배지는 지하수의 지열을 주된 열원으로 이용하면서 냉각기 및 히터를 보조적으로 사용하여 식물 생장에 적합한 온도를 일정하게 유지하고, 이를 통해 에너지 소비를 최소화할 수 있는 식물 재배 시스템을 제공한다. The present invention was invented to solve the conventional problems as described above, and the problem to be solved by the present invention is to maximize the amount of sunlight through a triple-structured greenhouse and provide a window opening and closing and ventilation device to dissipate heat and keep warm. is to maximize In particular, a hydroponic cultivation site inside a greenhouse uses the geothermal heat of groundwater as the main heat source, and uses a cooler and heater as an auxiliary to maintain a constant temperature suitable for plant growth, thereby providing a plant cultivation system that can minimize energy consumption.
본 발명의 해결 수단은, 식물을 재배하기 위한 재배지; 상기 재배지에 물을 공급 순환시키는 물 순환부; 상기 재배지에 지하수를 이동시켜 다시 지하로 회수되게 하는 지하수 순환부; 상기 재배지에 온실을 제공하는 온실부; 를 포함하고, 상기 지하수 순환부를 통해 순환하는 지하수의 열원을 상기 재배지에서 일정한 온도로 활용하는 식물 재배 시스템이 제공될 수 있다. The solution of the present invention is a plantation site for cultivating plants; a water circulation unit supplying and circulating water to the plantation; a groundwater circulation unit that moves groundwater to the cultivation area and recovers it back underground; a greenhouse unit providing a greenhouse in the cultivation area; Including, and using the heat source of groundwater circulating through the groundwater circulation unit at a constant temperature in the cultivation area may be provided a plant cultivation system.
이와 같이 본 발명은, 3중 구조의 온실을 통해 햇빛은 충분히 통과시키면서 더운 공기는 배출하고 차가운 공기는 재배지 내부로 가두거나 데울 수 있어, 에너지 소비를 최소화하면서 식물 생장에 적합한 온도를 일정하게 유지할 수 있다. As such, the present invention allows sunlight to sufficiently pass through the triple-structured greenhouse while discharging hot air and confining or warming the cold air inside the plantation, thereby minimizing energy consumption while maintaining a constant temperature suitable for plant growth. have.
본 발명은 재배지 내부에 지하수 이동관과 방열판을 설치하여 지하수 온도가 열교환을 통해 재배지 내 물에 직접 전달될 수 있어 더욱 효과적으로 딸기 생장에 필요한 온도를 제공할 수 있다. The present invention can provide a temperature required for strawberry growth more effectively because the groundwater temperature can be directly transferred to the water in the plantation through heat exchange by installing a groundwater transfer pipe and a heat sink inside the plantation.
본 발명은 재배지의 내부 수면 하부에서 브로워에 의한 공기를 공급하여 기포를 생성시키고, 따라서 가온 또는 냉각된 물 및 산소가 상하부가 개방된 재배지 덮개 구멍을 통과하여 재배 포트에 식재된 딸기의 뿌리는 물론, 식물 전체에 고르게 전달되어 생장을 촉진시킬 수 있다. The present invention produces air bubbles by supplying air by a blower from the lower part of the inner water surface of the plantation, so that heated or cooled water and oxygen pass through the plantation cover hole with the upper and lower parts open. , can be transmitted evenly throughout the plant to promote growth.
도 1은 본 발명의 식물 재배 시스템의 전체 구성을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 온실 구조를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 식물 재배 시스템의 온실 내부 구성을 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 지하수 순환부의 구조를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 재배지의 상세 구조를 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 물 순환부의 구조를 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명의 식물 재배 시스템의 상세 결합 단면도이다.
도 8은 본 발명의 식물 재배 시스템의 물 순환부의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 식물 재배 시스템의 지하수 순환부 및 물 순환부를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 식물 재배 시스템에서 봄, 가을 등의 온실부 일부 개방 상태를 나타낸 예시도이다.
도 11은 본 발명의 식물 재배 시스템에서 봄, 가을, 밤 등의 온실부 일부 개방 상태를 나타낸 예시도이다.
도 12는 본 발명의 식물 재배 시스템에서 여름 등의 온실부 전부 개방 상태를 나타낸 예시도이다.
도 13은 본 발명의 식물 재배 시스템에서 겨울 등의 온실부 전부 폐쇄 상태를 나타낸 예시도이다. 1 is a perspective view showing the overall configuration of a plant cultivation system of the present invention.
2 is a cross-sectional view showing the greenhouse structure of the present invention.
3 is a perspective view showing the internal configuration of the greenhouse of the plant cultivation system of the present invention.
4 is a perspective view showing the structure of the groundwater circulation unit of the present invention.
Figure 5 is a perspective view showing the detailed structure of the plantation of the present invention.
6 is a perspective view showing the structure of the water circulation unit of the present invention.
7 is a detailed combined cross-sectional view of the plant cultivation system of the present invention.
8 is a perspective view of a water circulation unit of the plant cultivation system of the present invention.
9 is a view showing an underground water circulation unit and a water circulation unit of the plant cultivation system of the present invention.
10 is an exemplary view showing the partially open state of the greenhouse in spring, autumn, etc. in the plant cultivation system of the present invention.
11 is an exemplary view showing the partially open state of the greenhouse in spring, autumn, night, etc. in the plant cultivation system of the present invention.
12 is an exemplary view showing an open state of all greenhouses such as summer in the plant cultivation system of the present invention.
13 is an exemplary view showing a closed state of all greenhouse parts such as winter in the plant cultivation system of the present invention.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 첨부된 예시 도면에 의거하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, specific contents for carrying out the present invention will be described in detail based on the accompanying exemplary drawings.
도 1은 본 발명의 식물 재배 시스템의 전체 구성을 나타낸 사시도이다.1 is a perspective view showing the overall configuration of a plant cultivation system of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 식물 재배 시스템(10)은 딸기와 같은 식물을 재배하기 위한 재배지(100), 재배지(100)의 물을 공급 순환시키는 물 순환부(200), 재배지(100)에 지하수를 이동시켜 다시 지하로 회수되게 하는 지하수 순환부(300), 재배지(100)에 온실을 제공하는 온실부(400)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1 , the
본 발명의 실시 예에 있어서, 식물은 딸기에 한정되지 않고 다른 다양한 수경 재배용 식물 등에 적용될 수 있다. In an embodiment of the present invention, the plant is not limited to strawberries and may be applied to various other hydroponic cultivation plants.
재배지(100)는 도 5 및 도 7을 참조하면, 식물의 수경 재배를 위해 물이 저장되는 물 저장부(110), 물 저장부(110) 상부에 덮혀지는 덮개판(120), 덮개판(120)에 착탈 가능하게 구비되고 딸기와 같은 식물을 식재할 수 있는 재배 포트(130)를 포함하여 구성될 수 있다. 재배 포트(130)는 구멍이 복수로 뚫려 물이 통과할 수 있는 구조이고, 수납 공간이 마련되어 식물을 삽입하여 식재할 수 있고, 식물 뿌리 부분은 덮개판(120)을 관통하여 물 저장부(110) 안의 물에 담궈질 수 있다. 5 and 7, the
물 순환부(200)는 물 저장부(110)로 물을 공급해주는 저수조(210), 저수조(210)의 물을 물 저장부(110)와 연결된 물 공급관(212)을 통해 공급하는 워터 펌프(220)를 포함할 수 있다. The
또한, 물 순환부(200)는 저수조(210) 안의 물에 양액을 공급해주는 양액 공급기(230)가 저수조(210)의 일측 소정 위치에 마련된 것을 포함할 수 있다.In addition, the
워터 펌프(220)의 일측에는 저수조(210)의 물이 통과되면서 가온 또는 냉각이 이루어지도록 하는 히터 또는 냉각기(260)가 마련될 수 있다. A heater or a
또한, 물 저장부(110)는 지면으로부터 지지대에 의해 소정의 높이에 지지되는 상태로 설치될 수 있고, 재배지(100)의 일측에는 공기를 공급해주는 브로워(240)가 구비될 수 있다. 브로워(240)에 의해 생성되는 공기는 공기 공급관(242)을 통해 물 저장부(110) 내부의 물 속으로 공급되어서 기포를 생성시켜 물 저장부 내 수온을 식물에게 원활하게 전달할 수 있다. In addition, the
물 저장부(110) 내부에는 물 저장부(110) 안의 물이 소정의 수위로 유지되도록 하고, 소정의 수위를 초과하면 오버플로우되어서 저수조(210) 안으로 회수되게 하는 물 배수관(250)이 연결될 수 있다. 회수된 물은 워터 펌프(220)와 물 공급관(212)을 거쳐 다시 물 저장부(110)에 공급되는 순환 과정을 거칠 수 있다. A
덮개판(120)은 불투명한 재질로 이루어질 수 있고, 햇빛을 차단하여 물 저장부(110) 내부에 녹조가 발생하지 않도록 할 수 있다. 또한, 덮개판(120)은 물 저장부(110)를 이루는 하우징 상부에 착탈 가능하게 마련될 수 있고, 물 저장부(110)의 청소 등을 위해 용이하게 분리할 수 있다.The
덮개판(120)에는 지하수에 의해 열이 전달된 물 저장부(110) 내 물의 온도를 식물 상부까지 전달하는 통기공(122)이 복수로 형성될 수 있다. A plurality of
이때 브로워(240)에서 발생한 공기는 물 저장부(110) 내부의 공기 공급관(242)을 거쳐 통기공(122)을 통해 덮개판(120) 상부에 있는 식물 부분에 공급되어, 물 저장부(110) 수온이 식물에 전달되게 할 수 있다. At this time, the air generated in the
물 공급관(212)은 워터 펌프(220)의 작동으로 저수조(210)의 물을 물 저장부(110)로 공급해줄 수 있고, 물 저장부(110)를 지나 일측에 형성된 복수의 유입관(214)을 통해 물 저장부(110) 상부로 물을 공급해줄 수 있다. 유입관(214)에는 물 공급량을 조절할 수 있는 밸브가 각각 마련될 수 있다. The
저수조(210)는, 연결된 양액 공급기(230)를 통해 식물 생육에 필요한 양액을 공급받아 저수조(210) 안의 물과 희석한 다음 식물의 양분으로 공급할 수 있고, 별도의 히터나 냉각기와 연결되어 지하수 지열을 이용하는 식물 재배 시스템을 보조할 수 있다. The
지하수 순환부(300)는 지하수를 지상으로 이동시켜 저수조(210) 또는 재배지(100)를 거친후 지하로 되돌아가도록 마련된 것으로, 지하에 존재하는 지하수(GW)에 삽입되는 지하수 유입관(310), 지하수 유입관(310)과 연통되게 연결되고 지상으로 배치되는 제1 지하수 이동관(320), 제1 지하수 이동관(320)과 연결되고 지하수의 열을 재배 공간의 냉방 및 난방에 활용하는 열교환 배관(330), 열교환 배관(330)과 연결되고 저수조(210) 또는 재배지(100)의 물 저장부(110) 안을 거쳐 지하수의 열을 저수조(210) 또는 재배지(100) 안의 물에 전달하면서 나오도록 마련되는 지하수 통로관(340), 지하수 통로관(340)과 연통되게 연결되고 지하수를 이동시키는 제2 지하수 이동관(350), 제2 지하수 이동관(350)과 연통되게 연결되고 지하수(GW)에 삽입되는 지하수 배출관(360)을 포함하여 구성될 수 있다. The
지하수 유입관(310)에는 제1 밸브(312)가 마련될 수 있고, 제1 지하수 이동관(320)에는 별도의 물을 주입할 수 있는 제1 물 주입관(322)과, 지하수 유입관(310) 및 제1 지하수 이동관(320) 안의 공기를 외부로 배출시키는 제1 공기 배출관(324)이 구비될 수 있다. A
또한, 제1 지하수 이동관(320)에는 물 순환용 펌프(326)가 구비될 수 있다. In addition, the first
열교환 배관(330) 또는 지하수 통로관(340)에는 각 배관 내부의 공기를 강제로 배출하기 위한 공기 배출용 펌프가 소정의 위치에 구비될 수 있다. 열교환 배관(330)은 지하수(GW)를 통과시키면서 지하수의 열 에너지를 얻어 재배 공간을 냉각 또는 가온하는 장치로 활용할 수 있다. 지하수는 일정한 수온을 유지하기 때문에 여름철 또는 겨울철에 각각 냉방용 또는 난방용으로 활용할 수 있다. In the
열교환 배관(330)의 소정 위치에는 공기를 배출할 수 있는 제3 공기 배출관(334)이 마련될 수 있다. A third
또한, 열교환 배관(330)과 연결되고, 저수조(210) 또는 물 저장부(110) 안으로 삽입되게 설치되는 지하수 통로관(340)의 유입측 통로관(341)과 배출측 통로관(343)에는 각각 지하수의 공급량 및 배출량을 조절하기 위한 조절 밸브(342)(344)가 마련될 수 있다. In addition, the inlet
또한, 물 저장부(110) 안에 배치되는 지하수 통로관(340)의 하부에는 방열판(336)이 마련될 수 있다. 지하수 통로관(340) 안으로 유입되는 지하수의 열은 지하수 통로관(340)의 하부에 구비된 방열판(336)으로 전달되도록 대면되고, 지하수 통로관(340)과 방열판(336)은 착탈 가능하게 설치될 수 있다. In addition, a
제2 지하수 이동관(350)에는 별도의 물을 공급하기 위한 제2 물 주입관(352), 지하수 배출관(360)과 제2 지하수 이동관(350) 안의 공기를 외부로 배출할 수 있는 제2 공기 배출관(354)이 마련될 수 있다. A second air discharge pipe capable of discharging the air in the second
지하수 배출관(360)에는 제2 밸브(362)가 마련될 수 있다. A
제1 밸브(312)와 제2 밸브(362)는 모두 지하수(GW) 안 또는 근처에 배치될 수 있다. Both the
제1 밸브(312)는 체크 밸브 또는 개폐 가능한 전자 밸브(예를 들어 노멀 오픈 전자 밸브 등)로 이루어질 수 있고, 제2 밸브(362)는 개폐 가능한 전자 밸브(예를 들어 노멀 오픈 전자 밸브 등)로 이루어질 수 있다. The
도 2를 참조하면, 온실부(400)는 제1 온실(410), 제2 온실(420), 제3 온실(430)의 3중 구조로 이루어질 수 있다. Referring to FIG. 2 , the
또한, 본 발명은 온실부(400)의 측창과 천창에 마련된 개폐 장치, 온실부(400)에 설치된 온도 센서의 값에 따라 개폐 장치의 동작을 제어하는 제어부를 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 온도 센서에 의해 측정된 온도 신호를 제어부에서 인가받아서 적절한 온도를 유지하기 위해 제1 온실(410), 제2 온실(420) 및 제3 온실(430)의 개폐 장치를 제어하여 각각 최적의 식물 성장 조건을 구현하기 위해 천창 및 측창을 개폐시킬 수 있다. In addition, the present invention may be configured to include an opening/closing device provided on the side window and the skylight of the
제1 온실(410), 제2 온실(420) 및 제3 온실(430)의 측창 및 천창은 개폐가능하게 마련될 수 있다. Side windows and skylights of the
제1 온실(410)은 최외곽에 배치될 수 있고, 빛이 통과할 수 있는 투명한 재질로 구성될 수 있으며, 양쪽 측창이 개폐 가능하도록 마련될 수 있으며, 최상부에는 환기 장치로서 하나 이상의 제1 열 배출구(411), 제1 열 배출구(411)에는 유동팬 또는 전동 댐퍼를 포함되어 구성될 수 있다. The
제2 온실(420)은 빛이 통과할 수 있는 투명한 재질로 구성될 수 있으며, 제1 온실(410)의 안쪽에 간격을 두고 마련될 수 있고, 천창은 개폐 가능하도록 마련될 수 있으며, 제2 온실(420)의 최상부에는 하나 이상의 제2 열 배출구(421)를 구비하고 제2 열 배출구(421)에는 유동팬 또는 전동 댐퍼를 포함되어 구성될 수 있다. The
제3 온실(430)은 빛이 통과할 수 있는 투명한 재질로 구성되며, 제2 온실(420)의 안쪽에 간격을 두고 마련될 수 있고, 양쪽 측창이 개폐 가능하도록 마련될 수 있으며, 상기 제3 온실(430)의 최상부에는 하나 이상의 제3 열 배출구(431)를 구비하고, 제3 열 배출구(431)에는 유동팬 또는 전동 댐퍼를 포함되어 구성될 수 있다.The
3중의 온실로 이루어진 온실부(400)의 측창과 천장 및 각 열 배출구를 활용하면, 제3 온실(430) 내의 열을 외부로 방출하거나 보관하는 데 유리할 수 있다. 특히, 지하수의 지열을 재배지(100) 내부로 직접 끌어와서 주된 열원으로 사용하면서 가온 장치와 냉각 장치를 보조적으로 사용하면 제3 온실(430) 내의 온도가 딸기 수경 재배에 적합한 온도로 일정하게 유지될 수 있고, 외부 기온 및 재배지 온도의 변화에 따라 인버터 펌프의 가동량 조절로 재배지 내부의 수온 조절, 유동팬 또는 전동 댐퍼의 가동, 제1 온실(410)의 측창 개폐 조절, 제2 온실(420)의 천창 개폐 조절, 제3 온실(430)의 측창 개폐 조절 등의 제어를 통해 제3 온실(430) 내의 온도를 딸기 생육에 적합하도록 일정하게 유지할 수 있다. Utilizing the side windows, the ceiling, and each heat outlet of the
이와 같은 구조는, 난방이 필요한 한겨울뿐만 아니라 온도가 많이 올라가는 한여름에도 지하수의 열을 최대한 이용하고 히터 또는 보일러와 냉각기 등의 장치를 보조적으로 활용하여 제3 온실 내부의 온도를 딸기 재배에 적합한 온도인 12~20도(℃)로 유지할 수 있다. In this structure, not only in the middle of winter, when heating is required, but also in the midsummer, when the temperature rises a lot, the heat of the groundwater is used to the maximum, and devices such as a heater or a boiler and a cooler are used auxiliary to change the temperature inside the third greenhouse to a temperature suitable for strawberry cultivation. It can be maintained at 12-20 degrees (℃).
상기 온실부(400) 내에는 온도를 감지하는 온도 감지 센서가 부착되어 있고, 온도 감지 센서의 값에 따라 측창 및 천장의 개폐 여부 그리고 유동팬 또는 전동 댐퍼를 작동시키는 제어부가 구비되어 있어, 상기 재배지 내부 수온에 따라 상기 제1 온실(410)의 측창, 제2 온실(420)의 천창, 제3 온실(430)의 측창에 설치한 개폐가능한 장치 및 각 온실의 유동팬 또는 전동 댐퍼가 작동되도록 구성될 수 있다. A temperature sensor for sensing a temperature is attached in the
이러한 구성을 가지는 본 발명은, 냉난방에 필요한 지하수(GW)의 원활한 순환을 위해 사이펀의 원리를 응용하는 구현하는 것이 효율적이다. 이를 위해서는 먼저 지하수 순환부(300) 배관 안의 공기를 제거하고 물로 채워야 한다. In the present invention having such a configuration, it is effective to apply the principle of a siphon for smooth circulation of groundwater (GW) required for heating and cooling. To this end, first, the air in the underground
지하수 유입관(310) 상부 측인 제1 지하수 이동관(320)에 마련된 제1 공기 배출관(324)을 개방하고, 제1 물 주입관(322)을 통해 별도 마련한 외부의 물을 주입하여 지하수 유입관(310) 안을 채울 수 있다. 이 때, 지하수 유입관(310)에 구비된 제1 밸브(312)는 미리 폐쇄된 상태로 둘 수 있다. 제1 밸브(312)를 체크 밸브로 마련한 경우에는 지하수 유입관(310) 안에 물이 채워지면 물이 지하수(GW)로 배출되지 않도록 할 수 있고, 제1 밸브(312)를 전자 밸브로 마련한 경우에는 닫힌 상태를 유지할 수 있다. The first
제1 밸브(312)가 폐쇄된 상태에서 지하수 유입관(310) 안으로 물을 공급하여 채우면, 지하수 유입관(310) 안에 포함되어 있던 공기는 공급되는 물에 밀려 개방된 제1 공기 배출관(324)을 통해 외부로 배출될 수 있다. When the
지하수 유입관(310)은 제1 지하수 이동관(320)과 연통되게 연결되어 있으므로, 지하수 유입관(310) 안에 채워지는 물은 제1 지하수 이동관(320) 안에도 채워질 수 있다. Since the
이와 동시에, 지하수 배출관(360)에 마련된 제2 밸브(362)는 전자 밸브인 경우 닫힌 상태로 유지하고, 제2 공기 배출관(364)은 개방하며, 제2 물 주입관(352)을 통해 별도로 마련된 외부의 물을 주입하여 채울 수 있다. 지하수 배출관(360) 안으로 물이 채워지면서 지하수 배출관(360) 안의 공기는 밀려 개방된 제2 공기 배출관(354)을 통해 외부로 배출될 수 있다. At the same time, the
물 주입관은, 필요에 따라 지하수 순환부(300) 배관 최상층부에 위치하는 지하수 통로관(340) 소정 위치에 설치하여 별도로 마련된 물을 주입할 수 있다. 이때 공기 배출관은 물 주입관을 통해 주입되는 물이 넘치지 않는 위치에 마련될 수 있다. The water injection pipe may be installed at a predetermined position in the
열교환 배관(330) 상에 마련된 제3 공기 배출관(334)도 개방하여 물이 채워지면서 열교환 배관(330) 안의 공기를 외부로 배출시킬 수 있다. 이와 같은 방식으로 지하수 통로관(340) 내부도 공기를 제거하고 물을 채울 수 있다. 공기가 빠지지 않는 부분은 공기 배출용 펌프(332)를 가동하여 강제로 제거할 수 있다. The third
따라서, 지하수 순환부(300) 배관 안을 공기를 제거하고 물이 채워진 상태로 가두어 둘 수 있다. 공기를 모두 뺀 상태에서 제1 공기 배출관(324), 제2 공기 배출관(354), 제3 공기 배출관(334), 제1 물 주입관(322) 및 제2 물 주입관(352)은 모두 폐쇄할 수 있다. Therefore, it is possible to remove air from the inside of the underground
물론, 제1 공기 배출관(324), 제2 공기 배출관(354), 제3 공기 배출관(334), 제1 물 주입관(322) 및 제2 물 주입관(352)에는 개폐 가능한 밸브 및 조작 핸들이 마련될 수 있다. Of course, the first
이런 다음에, 물 순환용 펌프(326)를 가동하고 지하수 배출관(360)의 제2 밸브(362)를 개방하면, 물 순환용 펌프(326)의 힘에 의해 지하수 유입관(310)으로 유입되는 지하수는 제1 지하수 이동관(320), 열교환 배관(330) 및 지하수 통로관(340)를 거쳐 재배지(100)의 물 저장부(110)안으로 유입되고 순환한 다음, 다시 나와서 지하수 배출관(360)을 통해 지하로 배출될 수 있다. After this, when the
지하수 유입관(310)의 제1 밸브(312)가 체크 밸브인 경우에는 지하수 유입관(310)에서 제1 지하수 이동관(320) 방향으로 체크 밸브는 개방되므로, 지하수(GW)는 지하수 유입관(310)으로 유입되어 제1 지하수 이동관(320) 및 열교환 배관(330), 지하수 통로관(340)을 통해 물 저장부(110)의 내부를 거쳐고, 지하수 배출관(360)을 통해 다시 지하의 지하수(GW)로 복귀될 수 있다. When the
지하수 유입관(310)과 지하수 배출관(360)은 각각 지하를 파서 지하수 안으로 삽입하기 위한 통로를 통과할 수 있고, 지하수 유입관(310)에 작용하는 대기압은 통로 안에 삽입된 지하수 배출관(360)에 작용하는 대기압과 동일하게 작용하는 동일 수위의 지하수에 배치되고, 미리 별도의 물을 채운 상태이므로 지하수를 끌어 올릴 필요가 없어, 지하수를 순환시키는데 필요한 힘 만을 사용하는 물 순환용 펌프(326)를 작동시켜 지하수(GW) 순환을 구현할 수 있다. The
다시 말해서, 지하수 유입관(310)에 작용하는 대기압과 지하수 배출관(360)에 작용하는 대기압이 동일하게 유지되면, 지하수 순환부(300)를 구성하는 각 배관의 내부에서 발생할 수 있는 증기압 및 저항 보다 지하수를 순환시키는 물 순환용 펌프(3260)의 힘이 크면, 지하수를 배관을 통해 쉽게 순환시킬 수 있기 때문에 최소한의 전기 에너지로 식물 재배 시스템을 작동시킬 수 있다. In other words, when the atmospheric pressure acting on the
본 발명은 유입하는 지하수를 모두 같은 지점으로 회수되게 함으로써, 중요한 자원인 지하수의 유출이 없을 뿐더러 지하수 고갈로 인한 식물 재배 시스템의 정지, 지반의 침하 또는 하천의 건천화와 같은 문제를 일으키지 않을 수 있다. According to the present invention, since all incoming groundwater is recovered to the same point, there is no outflow of groundwater, which is an important resource, and problems such as stoppage of the plant cultivation system due to depletion of groundwater, subsidence of the ground, or dryness of rivers may not occur.
따라서 본 발명은, 일반적인 지열 또는 지하수를 이용하는 식물 재배 시스템에 비하여 크게 향상된 에너지 효율과 설치, 유지 관리 비용의 절감 효과를 얻을 수 있으며, 환경의 훼손 없이 안전하고 반영구적으로 지열을 이용한 식물 재배를 할 수 있다. Therefore, the present invention can obtain significantly improved energy efficiency and reduction of installation and maintenance costs compared to a plant cultivation system using general geothermal or groundwater, and can safely and semi-permanently cultivate plants using geothermal heat without damaging the environment. have.
본 발명의 식물 재배 시스템은 딸기 재배 외에 지하수의 지열을 이용할 수 있는 다양한 식물의 수경 재배에 폭넓게 적용할 수 있다. The plant cultivation system of the present invention can be widely applied to hydroponics cultivation of various plants that can use the geothermal heat of groundwater in addition to strawberry cultivation.
본 발명은 3중 구조의 온실부(400)가 마련되어 있기 때문에, 계절별, 아침 또는 저녁 등 다양한 온도 변화 조건에 따라 적절하게 천창 및 측창을 개방하여 온도 조절을 수행할 수 있다. In the present invention, since the
① 제1, 제2, 제3 온실(410)(420)(430)의 측창 및 천장이 모두 닫혀 있는 상태, ② 모두 닫히고 제1 온실(410)의 측창만 개방한 상태, ③ 제1 온실(410)의 측창과 제2 온실(420)의 천창만 개방한 상태, ④ 제1 온실(410)의 측창과 제2 온실(420)의 천창 그리고 제3 온실(430)의 측창이 모두 개방한 상태, ⑤ 제1 온실(410)의 측창이 닫히고 제2 온실(420)의 천창 그리고 제3 온실(430)의 측창이 개방된 상태, ⑥ 제1 온실(410)의 측창과 제2 온실(420)의 천창은 닫히고 제3 온실(430)의 측창만 개방한 상태, ⑦ 제1 온실(410)의 측창은 닫히고 제2 온실(420)의 천창은 개방하고 제3 온실(430)의 측창은 닫힌 상태 등의 형태로 적용될 수 있다. ① the first, second, and
이와 더불어, 제1, 제2, 제3 온실(410)(420)(430)의 상부에 위치한 각 열 배출구 내의 유동팬 또는 전동 댐퍼의 개폐 여부를 조합하여 제3 온실 내 온도를 제어할 수 있다.In addition, the temperature in the third greenhouse can be controlled by combining whether the flow fan or electric damper is opened or closed in each heat outlet located above the first, second, and
기온에 따른 예시로서, 온실부(400)의 제1, 제2, 제3 온실(410)(420)(430)의 측창 및 천창 개폐 여부를 도 10 내지 도 13을 참조하여 설명한다.As an example according to temperature, whether side windows and skylights of the first, second, and
도 10은 봄, 가을에 적용할 수 있는 상태로서, 제1 온실(410)의 측창을 개방하고, 제2 온실(420)의 천창을 개방하며, 제3 온실(430)의 측창을 개방한 상태일 수 있다. 10 is a state applicable to spring and autumn, in which the side window of the
이 경우, 식물 재배에 적합한 외부의 기온이 최대한 재배지에 전달되도록 할 수 있다. In this case, the external temperature suitable for plant cultivation may be transmitted to the cultivation area as much as possible.
도 11은 봄, 가을의 밤에 적용할 수 있는 상태로서, 제1 온실(410)은 모두 닫은 상태에서 제2 온실(420)의 천창을 개방하고, 제3 온실(430)의 측창을 개방한 상태일 수 있다. 봄 및 가을은 여름철에 비해 기온이 낮고, 겨울철에 비해 기온이 높지만, 특히 밤에는 기온이 낮에 비해 떨어지므로, 이를 감안하여 제1 온실(410)은 모두 닫고, 제2 온실(420)의 천창을 개방한 상태에서 제3 온실(430)의 측창을 개방하여 외부 기온을 일부만 차단하면서 제3 온실(430) 내부의 온도를 최대한 유지할 수 있다. 11 is a state applicable to spring and autumn nights, in which the skylight of the
도 12는 여름철에 적용할 수 있는 상태로서, 제1 온실(410)의 측창 및 제2 온실(420)의 천창을 개방하고, 제3 온실(430)은 모두 닫은 상태일 수 있다. 12 is a state applicable to summer, in which the side window of the
여름철에는 낮에 기온이 많이 상승하므로 제2 온실(420)의 천창 및 제1 온실(410)의 측창을 개방하고, 제1 열 배출구(411) 및 제2 열 배출구(421)를 가동하여 온실 내 열기를 신속하게 배출할 수 있다. 이때 제3 온실(430)의 천창 및 측창은 모두 닫은 상태를 유지하는데, 이 구조는 제3 온실(430) 내부 재배지(100)를 순환하는 지하수 온도를 최대한 가두어 둘 수 있다. 이 때 제3 온실 내부의 온도가 올라가면 유동팬 또는 전동 댐퍼를 가동하거나 냉각기 등을 가동할 수 있다. In summer, the temperature rises a lot during the day, so the skylight of the
도 13은 겨울철에 적용할 수 있는 상태로서, 제1 온실(410), 제2 온실(420) 및 제3 온실(430)을 모두 닫은 상태일 수 있다. 13 is a state applicable to winter, and may be a state in which all of the
겨울철에는 보온을 위해 제1 온실(410), 제2 온실(420) 및 제3 온실(430)의 측창 및 천창을 모두 닫고, 제3 온실(430) 내부를 순환하는 지하수 열원을 최대한 보존함으로써, 재배지(100)에 식재된 딸기와 같은 식물의 성장이 원활하게 이루어질 수 있다. In winter, by closing all the side windows and skylights of the
10... 식물 재배 시스템
100... 재배지
110... 물 저장부
120... 덮개판
122... 통기공
130... 재배 포트
200... 물 순환부
210... 저수조
212... 물 공급관
214... 유입관
220... 워터 펌프
230... 양액 공급기
240... 브로워
242... 공기 공급관
250... 물 배수관
260... 히터 또는 냉각기
300... 지하수 순환부
310... 지하수 유입관
312... 제1 밸브
320... 제1 지하수 이동관
322... 제1 물 주입관
324... 제1 공기 배출관
326... 물 순환용 펌프
330... 열교환 배관
334... 제3 공기 배출관
336... 방열판
340... 지하수 통로관
341... 유입측 통로관
342,344... 조절 밸브
343... 배출측 통로관
350... 제2 지하수 이동관
352... 제2 물 주입관
354... 제2 공기 배출관
360... 지하수 배출관
362... 제2 밸브
364... 제2 공기 배출관
400... 온실부
410... 제1 온실
411... 제1 열 배출구
420... 제2 온실
421... 제2 열 배출구
430... 제3 온실
431... 제3 열 배출구
GW... 지하수10... Plant growing system
100...
120...
130...
210...
214...
230...
242...
260... heater or cooler
300...
312...
322... first
326... Pump for
334... Third
340... Underground
342,344... Regulating
350... 2nd underground
354...
362... 2nd valve 364... 2nd air outlet line
400...
411...
421...
431... 3rd row outlet
GW... groundwater
Claims (15)
상기 재배지에 물을 공급 순환시키는 물 순환부;
상기 재배지로 지하수를 이동시켜 다시 지하로 회수되게 하는 지하수 순환부;
상기 재배지에 온실을 제공하는 온실부; 를 포함하고,
상기 지하수 순환부를 통해 순환하는 지하수의 열원을 상기 재배지에서 일정한 온도로 활용하는 식물 재배 시스템.
plantations for growing plants;
a water circulation unit supplying and circulating water to the plantation;
a groundwater circulation unit that moves groundwater to the cultivation area and recovers it back underground;
a greenhouse unit providing a greenhouse in the cultivation area; including,
A plant cultivation system that utilizes a heat source of groundwater circulating through the groundwater circulation unit at a constant temperature in the cultivation area.
상기 온실부는,
최외곽에 마련되는 제1 온실,
상기 제1 온실의 내부에 간격을 두고 마련되는 제2 온실,
상기 제2 온실의 내부에 간격을 두고 마련되는 제3 온실을 포함하고,
상기 제3 온실의 내부에 상기 재배지가 구비되는 식물 재배 시스템.
The method of claim 1,
The greenhouse,
The first greenhouse provided in the outermost part,
a second greenhouse provided at intervals inside the first greenhouse;
Including a third greenhouse provided at intervals inside the second greenhouse,
A plant cultivation system in which the cultivation site is provided inside the third greenhouse.
상기 제1 온실의 상부에는 하나 이상의 제1 열 배출구가 마련되고,
상기 제2 온실의 상부에는 하나 이상의 제2 열 배출구가 마련되며,
상기 제3 온실의 상부에는 하나 이상의 제3 열 배출구가 마련되고,
상기 제1 열 배출구, 제2 열 배출구, 제3 열 배출구의 내부에는 유동팬 또는 전동 댐퍼가 마련되어 내부의 열기를 외부로 방출시키는 식물 재배 시스템.
3. The method of claim 2,
One or more first heat outlets are provided at an upper portion of the first greenhouse,
One or more second heat outlets are provided at an upper portion of the second greenhouse,
One or more third heat outlets are provided in the upper portion of the third greenhouse,
A flow fan or an electric damper is provided inside the first heat outlet, the second heat outlet, and the third heat outlet to discharge internal heat to the outside.
상기 제1 온실, 제2 온실 및 제3 온실은 온실 내부 온도 변화에 따라 측창 및 천창의 개폐 또는 제1 열 배출구, 제2 열 배출구 및 제3 열 배출구 내에 마련되는 유동팬을 가동시키는 식물 재배 시스템.
3. The method of claim 2,
The first greenhouse, the second greenhouse, and the third greenhouse operate a flow fan provided in the opening and closing of the side window and the skylight or the first heat outlet, the second heat outlet, and the third heat outlet according to the temperature change in the greenhouse. .
상기 재배지는,
식물의 수경 재배를 위해 소정의 수위로 물이 저장되는 물 저장부,
상기 물 저장부의 상부에 덮혀지는 덮개판,
상기 덮개판에 착탈 가능하게 구비되고 식물을 식재할 수 있는 복수의 재배 포트를 포함하는 식물 재배 시스템.
The method of claim 1,
The plantation is
A water storage unit for storing water at a predetermined water level for hydroponic cultivation of plants;
a cover plate covered on the upper part of the water storage unit;
A plant cultivation system including a plurality of cultivation ports which are detachably provided on the cover plate and capable of planting plants.
상기 덮개판에는 지하수의 열 또는 재배지 내 수온이 상기 덮개판 상부에 위치하는 식물에 전달되게 하는 통기공이 하나 이상 형성되는 식물 재배 시스템.
The method of claim 1,
The cover plate has at least one vent hole through which heat of groundwater or water temperature in the plantation is transmitted to the plants located above the cover plate.
상기 물 순환부는,
물 저장부 안에 물을 공급, 배출하는 물 공급관 및 물 배수관과 연결되어 마련되는 저수조,
상기 저수조의 물을 상기 물 저장부와 연결된 물 공급관을 통해 공급하는 워터 펌프를 포함하는 식물 재배 시스템.
The method of claim 1,
The water circulation unit,
A water storage tank provided in connection with a water supply pipe and a water drain pipe for supplying and discharging water in the water storage unit;
and a water pump for supplying water from the water storage tank through a water supply pipe connected to the water storage unit.
상기 물 순환부는 상기 저수조 안의 물에 양액을 공급해주는 양액 공급기가 마련되는 식물 재배 시스템.
8. The method of claim 7,
The water circulation unit is a plant cultivation system in which a nutrient solution supply device for supplying a nutrient solution to the water in the water storage tank is provided.
상기 재배지 외부에 공기를 공급해주는 에어 펌프가 구비되고, 물 저장부 안에는, 물 저장부 내 수온을 식물에게 보다 용이하게 전달하기 위해 상기 에어 펌프에 의해 공급되는 공기를 물 저장부 내부로 공급하여 기포가 발생하도록 하는 공기 공급관이 구비되는 식물 재배 시스템.
The method of claim 1,
An air pump for supplying air to the outside of the plantation is provided, and in the water storage unit, the air supplied by the air pump is supplied to the inside of the water storage unit to more easily transfer the water temperature in the water storage unit to the plants to form bubbles. A plant cultivation system provided with an air supply pipe to cause
상기 지하수 순환부는,
지하에 존재하는 지하수에 삽입되고 제1 밸브가 마련되는 지하수 유입관,
상기 지하수 유입관과 연통되게 연결되어 지상으로 배치되고, 물 순환용 펌프가 마련되는 제1 지하수 이동관,
상기 재배지의 물 저장부 또는 저수조 안을 거쳐서 나오도록 마련되는 지하수 통로관,
상기 지하수 통로관과 연통되게 연결되고 지하수를 이동시키는 제2 지하수 이동관,
상기 제2 지하수 이동관과 연통되게 연결되고 지하수에 삽입되면서 제2 밸브가 마련되는 지하수 배출관을 포함하는 식물 재배 시스템.
The method of claim 1,
The groundwater circulation unit,
A groundwater inlet pipe that is inserted into the groundwater existing underground and provided with a first valve,
a first underground water transfer pipe connected in communication with the groundwater inlet pipe and disposed on the ground, and provided with a water circulation pump;
An underground water passage pipe provided to come out through the water storage unit or the water storage tank of the plantation;
a second underground water transfer pipe connected in communication with the underground water passage pipe and moving the ground water;
and a groundwater discharge pipe connected in communication with the second groundwater transfer pipe and provided with a second valve while being inserted into the groundwater.
상기 제1 지하수 이동관과 제2 지하수 이동관 사이에는 지하수를 상기 물 저장부 또는 저수조로 보내고 다시 상기 지하수 배출관으로 보내도록 연결되는 열교환 배관이 마련되고,
상기 열교환 배관은 지하수를 통과시키면서 열 에너지를 얻는 식물 재배 시스템.
11. The method of claim 10,
A heat exchange pipe connected to send groundwater to the water storage unit or the water storage tank and to send it back to the groundwater discharge pipe is provided between the first groundwater transfer pipe and the second groundwater transfer pipe,
The heat exchange pipe is a plant cultivation system for obtaining heat energy while passing groundwater.
상기 제1 지하수 유입관에는 제1 밸브가 마련되고,
상기 제1 지하수 이동관에는,
별도의 물을 주입할 수 있는 제1 물 주입관과 상기 지하수 유입관 및 제1 지하수 이동관 안의 공기를 외부로 배출시키는 제1 공기 배출관이 구비되며,
상기 제2 지하수 이동관에는,
별도의 물을 주입할 수 있는 제2 물 주입관과, 상기 지하수 배출관 및 제2 지하수 이동관 안의 공기를 외부로 배출시키는 제2 공기 배출관이 마련되는 식물 재배 시스템.
11. The method of claim 10,
A first valve is provided in the first groundwater inlet pipe,
In the first underground water transfer pipe,
A first water injection pipe capable of injecting separate water and a first air discharge pipe for discharging air in the groundwater inlet pipe and the first groundwater moving pipe to the outside are provided;
In the second underground water transfer pipe,
A plant cultivation system comprising: a second water injection pipe capable of separately injecting water; and a second air discharge pipe for discharging air in the groundwater discharge pipe and the second groundwater transfer pipe to the outside.
상기 열교환 배관에는 각 배관 내부의 공기를 배출하기 위한 공기 배출용 펌프와, 공기를 배출할 수 있는 제3 공기 배출관이 마련되는 식물 재배 시스템.
12. The method of claim 11,
A plant cultivation system in which the heat exchange pipe is provided with a pump for discharging air for discharging air inside each pipe, and a third air discharging pipe for discharging air.
상기 재배지는 물을 저장하는 물 저장부를 포함하고,
상기 물 저장부 안에는 지하수가 통과되는 지하수 통로관이 마련되며,
상기 지하수 통로관의 하부에는 상기 지하수 통로관 안으로 유입되는 지하수의 열이 전달되도록 방열판이 지하수 통로관과 대면되게 마련되는 식물 재배 시스템.
The method of claim 1,
The plantation includes a water storage unit for storing water,
An underground water passage pipe through which ground water passes is provided in the water storage unit,
A plant cultivation system in which a heat sink is provided at a lower portion of the groundwater passage pipe to face the groundwater passage pipe so that heat of the groundwater flowing into the groundwater passage pipe is transmitted.
상기 재배지에는 물 저장부가 마련되고,
상기 물 순환부는 상기 물 저장부 안을 통과하는 지하수 통로관이 구비되며,
상기 지하수 순환부는,
지하수를 유입시키는 지하수 유입관, 상기 지하수 통로관을 거친 지하수를 다시 회수시키는 지하수 배출관을 포함하고,
상기 지하수 유입관와 상기 지하수 배출관은 각각 작용하는 대기압이 같은 동일 수위의 지하수에 배치되며,
상기 지하수 순환부는 상기 지하수 유입관으로부터 상기 지하수 배출관으로 지하수를 순환시키는 물 순환용 펌프를 포함하고,
지하수 순환부의 내부에서 발생하는 증기압 및 저항보다 지하수를 순환시키는 상기 물 순환용 펌프의 힘이 커서 상기 물 순환용 펌프를 가동하면 상기 지하수 유입관으로부터 상기 지하수 배출관으로의 지하수 이동 및 순환이 이루어지는 식물 재배 시스템. The method of claim 1,
A water storage unit is provided in the plantation,
The water circulation unit is provided with an underground water passage pipe passing through the water storage unit,
The groundwater circulation unit,
A groundwater inlet pipe for introducing groundwater, and a groundwater discharge pipe for recovering the groundwater that has passed through the groundwater passage pipe,
The groundwater inlet pipe and the groundwater outlet pipe are respectively disposed in groundwater of the same water level with the same atmospheric pressure,
The groundwater circulation unit includes a water circulation pump for circulating groundwater from the groundwater inlet pipe to the groundwater discharge pipe,
The power of the water circulation pump that circulates groundwater is greater than the vapor pressure and resistance generated inside the groundwater circulation unit, so that when the water circulation pump is operated, the groundwater moves and circulates from the groundwater inlet pipe to the groundwater discharge pipe Cultivation of plants system.
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