KR20240035113A

KR20240035113A - Plant cultivation system with heating and cooling function for the root zone of plants

Info

Publication number: KR20240035113A
Application number: KR1020220114176A
Authority: KR
Inventors: 이주영; 안태인; 양중석; 김형석; 김정도
Original assignee: 한국과학기술연구원
Priority date: 2022-09-08
Filing date: 2022-09-08
Publication date: 2024-03-15

Abstract

식물 근권부 냉난방 기능을 갖는 식물 재배 시스템에 관한 것으로, 복수의 식물이 심어지는 배지, 복수의 식물 각각의 근권부 주변에 위치하도록 배지 내부에 매설되는 다공튜브, 및 다공튜브 표면의 다수의 구멍으로부터 배지 내부로 바람이 토출되도록 복수의 다공튜브 각각의 내부에 바람을 공급하는 송풍기를 포함함으로써 식물 근권부 중심의 국부적 냉난방이 가능하게 되어 온실 전체를 냉난방하는 것보다 냉난방 에너지 소비가 획기적으로 절감될 수 있을 뿐만 아니라 식물 근권부에 대한 빠른 냉난방이 가능하게 된다.It relates to a plant cultivation system having a plant root zone cooling and heating function, which includes a medium in which a plurality of plants are planted, a porous tube buried inside the medium to be located around the root zone of each of the plurality of plants, and a plurality of holes on the surface of the porous tube. By including a blower that supplies wind to the inside of each of the plurality of porous tubes so that wind is discharged into the medium, local cooling and heating centered on the plant root zone is possible, which can dramatically reduce cooling and heating energy consumption compared to cooling and heating the entire greenhouse. In addition, rapid cooling and heating of the plant root zone is possible.

Description

Plant cultivation system with heating and cooling function for the root zone of plants}

식물 배지를 냉난방하는 시스템에 관한 것이다.It relates to a system for cooling and heating a plant medium.

온실은 계절이나 주변온도에 관계 없이 내부를 일정 온도로 유지시키거나, 온도를 조절하여 식물 재배에 용이한 환경을 제공하여 채소나 식물을 재배할 수 있는 곳을 말한다. 온실 내부는 항시 목표 온도를 유지해야만 하므로 겨울철에는 난방장치가 필요하고, 여름철에는 냉방장치가 필요하게 된다. 온실 내부는 주로 겨울철의 경우 외부 온도보다는 높게, 여름철의 경우에는 외부 온도보다 낮은 온도로 설정한 후 유지해야 하므로 이를 위한 냉난방장치가 필요하다. 그러나 거대한 온실 전체를 인위적으로 외부와 전혀 다른 온도 환경을 만들기 위해서는 높은 유지 및 운영비용이 필요하기 때문에 많은 농가들은 온실 사용에 부담을 가지고 있다. A greenhouse is a place where vegetables or plants can be grown by maintaining the interior at a constant temperature regardless of the season or ambient temperature, or by controlling the temperature to provide an environment convenient for plant cultivation. Since the interior of the greenhouse must always maintain a target temperature, a heating device is needed in the winter and an air-conditioning device is needed in the summer. The interior of the greenhouse must be set and maintained at a temperature higher than the outside temperature in the winter and lower than the outside temperature in the summer, so an air conditioning and heating device is required for this purpose. However, many farmers are burdened with using greenhouses because high maintenance and operating costs are required to artificially create a temperature environment that is completely different from the outside in a huge greenhouse.

이 때문에 최근에는 온실 전체를 냉난방하기보다는, 식물이 심어져 있는 토양을 냉난방하는 기술이 제시되고 있다. 대한민국등록특허 제10-0324463호 “비닐하우스용 난방장치”는 비닐하우스의 내측 땅속에 난방배관을 매설하고, 매설된 난방배관으로 보일러에서 가열된 온수를 순환시켜서 지온을 가열하는 구성을 개시하고 있다. 그러나, 온수를 순환시켜 지온을 가열하는 구성은 만일 난방배관의 내구성이 저하되어 난방배관에 구멍이 생기는 경우 막대한 양의 온수가 난방배관 밖으로 터져나와 온실 내부에 큰 피해를 입힐 수 있다는 위험이 있다. 또한 난방배관에 들어갈 물을 가열하고, 가열된 물을 순환시키기 위해서는 물을 보관해야하는 저장공간이 필요하므로 경제적으로 많은 비용이 소모되며, 추가적인 공간 또한 필요하다. For this reason, recently, rather than cooling and heating the entire greenhouse, technology has been proposed to cool and heat the soil where plants are planted. Republic of Korea Patent No. 10-0324463, “Heating device for a greenhouse,” discloses a configuration that heats the ground temperature by burying heating pipes in the ground inside the greenhouse and circulating hot water heated in a boiler through the buried heating pipes. . However, in the configuration of circulating hot water to heat the ground temperature, there is a risk that if the durability of the heating pipes deteriorates and a hole occurs in the heating pipes, a huge amount of hot water may burst out of the heating pipes, causing great damage to the interior of the greenhouse. In addition, in order to heat water for heating pipes and circulate the heated water, a storage space is required to store the water, which consumes a lot of economic cost and also requires additional space.

식물의 근권부만을 냉난방하여 온실 냉난방 비용을 절감시킬 수 있는 다공튜브를 이용한 근권부 냉난방 시스템을 제공하는 데에 있다. 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수도 있다.The aim is to provide a root zone cooling and heating system using a porous tube that can reduce greenhouse cooling and heating costs by cooling and heating only the root zone of plants. It is not limited to the technical challenges as described above, and other technical challenges may be derived from the description below.

본 발명에 따른 다공튜브를 이용한 근권부 냉난방 시스템은 복수의 식물을 재배하기 위해 복수의 식물이 심어지는 배지; 각각의 표면에 다수의 구멍이 길이 방향으로 형성되어 있고, 상기 복수의 식물 각각의 근권부 주변에 위치하도록 상기 배지 내부에 매설되는 적어도 하나의 다공튜브; 및 상기 각 다공튜브 표면의 다수의 구멍으로부터 상기 배지 내부로 바람이 토출되도록 상기 복수의 다공튜브 각각의 내부에 바람을 공급하는 송풍기을 포함하고, 상기 각 다공튜브 표면의 다수의 구멍으로부터 토출되는 바람의 온도에 따라 상기 각 식물의 근권부가 냉각되거나 가열된다.The root zone cooling and heating system using a porous tube according to the present invention includes a medium on which a plurality of plants are planted to cultivate a plurality of plants; At least one porous tube having a plurality of holes formed in the longitudinal direction on each surface and buried inside the medium to be located around the root zone of each of the plurality of plants; And a blower that supplies wind to the inside of each of the plurality of porous tubes so that the wind is discharged into the medium from the plurality of holes on the surface of each porous tube, and the wind discharged from the plurality of holes on the surface of each porous tube Depending on the temperature, the root zone of each plant is cooled or heated.

상기 복수의 식물은 적어도 하나의 열로 나열되어 상기 배지에 심어지고, 상기 각 다공튜브는 상기 적어도 하나의 열로 나열된 복수의 식물의 각 열을 따라 상기 각 열의 식물 근권부 하측에 배치됨으로써 상기 각 다공튜브 표면의 다수의 구멍으로부터 토출되는 바람은 상기 각 열의 식물 근권부 하측의 배지 부분을 냉각시키거나 가열할 수 있다.The plurality of plants are arranged in at least one row and planted in the medium, and each porous tube is disposed below the root zone of the plant in each row along each row of the plurality of plants arranged in the at least one row, so that each porous tube The wind discharged from the plurality of holes on the surface can cool or heat the medium portion below the root zone of the plants in each row.

상기 각 다공튜브는 상기 각 다공튜브 표면 중 상기 각 열의 식물 근권부를 향하는 상반부 표면은 무공형으로 형성되고, 상기 각 다공튜브의 표면의 다수의 구멍은 상기 각 다공튜브 표면 중 하반부 표면에 형성되어 있음에 따라 상기 각 다공튜브 표면의 다수의 구멍으로부터 토출되는 바람은 상기 각 다공튜브 표면 중 하반부 표면에 접해 있는 배지 부분을 냉각시키거나 가열하게 되고, 상기 각 다공튜브 표면 중 하반부 표면에 접해 있는 배지 부분으로부터 상기 각 식물의 근권부에 접해 있는 배지 부분으로의 열 전도에 의해 상기 각 식물의 근권부가 냉각되거나 가열될 수 있다.The upper half of the surface of each porous tube facing the root zone of plants in each row is formed in a non-porous form, and a plurality of holes on the surface of each porous tube are formed on the lower half of the surface of each porous tube. Accordingly, the wind discharged from the plurality of holes on the surface of each porous tube cools or heats the portion of the medium in contact with the lower half of the surface of each porous tube, and the portion of the medium in contact with the lower half of the surface of each porous tube. The rhizosphere portion of each plant may be cooled or heated by heat conduction from the root zone to a portion of the medium in contact with the rhizosphere portion of each plant.

상기 각 다공튜브의 표면의 다수의 구멍은 상기 배지 물질을 차단하고 상기 각 다공튜브 표면의 다수의 구멍으로부터 토출되는 바람을 통과시키기 위한 미세공극망에 의해 덮여져 있을 수 있다.The plurality of holes on the surface of each porous tube may be covered with a micropore network for blocking the medium material and passing wind discharged from the plurality of holes on the surface of each porous tube.

상기 미세공극망은 상기 각 다공튜브의 내주면에 밀착될 수 있는 원통형으로 형성되고, 상기 미세공극망의 외주면이 상기 각 다공튜브의 내주면에 밀착되도록 상기 미세공극망은 상기 각 다공튜브 내부에 삽입됨으로써 상기 각 다공튜브의 표면의 다수의 구멍은 상기 미세공극망에 의해 덮여져 있을 수 있다.The microporous network is formed in a cylindrical shape that can be in close contact with the inner peripheral surface of each porous tube, and the microporous network is inserted into each porous tube so that the outer peripheral surface of the microporous network is in close contact with the inner peripheral surface of each porous tube. A plurality of holes on the surface of each porous tube may be covered by the micropore network.

상기 적어도 하나의 다공튜브에 연결되어 상기 송풍기로부터 토출된 바람을 상기 적어도 하나의 다공튜브에 불어넣는 메인덕트; 상기 송풍기로부터 토출된 바람을 가열하여 상기 메인덕트에 전달하는 히터; 상기 송풍기로부터 토출된 바람을 냉각시켜 상기 메인덕트에 전달하는 쿨러; 및 상기 송풍기로부터 토출된 바람이 상기 히터와 상기 쿨러 중 어느 하나로 유입되도록 하기 위한 적어도 하나의 밸브를 더 포함할 수 있다.a main duct connected to the at least one porous tube and blowing wind discharged from the blower into the at least one porous tube; a heater that heats the wind discharged from the blower and transmits it to the main duct; a cooler that cools the wind discharged from the blower and delivers it to the main duct; And it may further include at least one valve for allowing wind discharged from the blower to flow into one of the heater and the cooler.

상기 송풍기를 단속적으로 온시킴으로써 상기 각 식물의 근권부의 냉난방 온도를 제어하는 제어기를 더 포함하고, 상기 송풍기의 온 구간과 오프 구간의 비율에 따라 상기 각 식물의 근권부의 냉난방 온도가 변화될 수 있다.It further includes a controller that controls the cooling and heating temperature of the root zone of each plant by intermittently turning on the blower, and the cooling and heating temperature of the root zone of each plant can be changed depending on the ratio of the on and off sections of the blower.

다공튜브가 식물 근권부 주변에 위치하도록 배지 내부에 매설되고, 다공튜브 표면의 다수의 구멍으로부터 토출되는 바람의 온도에 따라 식물 근권부가 냉각되거나 가열됨으로써 식물 근권부 중심의 국부적 냉난방이 가능하게 되어 온실 전체를 냉난방하는 것보다 냉난방 에너지 소비가 획기적으로 절감될 수 있을 뿐만 아니라 식물 근권부에 대한 빠른 냉난방이 가능하게 된다. 결과적으로, 식물 근권부 냉난방을 통해 식물의 생육 시기를 늘릴 수 있어 작기 연장 및 수확량 증가에 도움을 줄 수 있다.The porous tube is buried inside the medium so that it is located around the plant rhizosphere, and the plant rhizosphere is cooled or heated depending on the temperature of the wind discharged from the multiple holes on the surface of the porous tube, thereby enabling local cooling and heating in the center of the plant rhizosphere, thereby creating a greenhouse. Not only can cooling and heating energy consumption be dramatically reduced compared to cooling and heating the entire plant, but it also enables rapid cooling and heating of the root zone of the plant. As a result, the growth period of plants can be increased through cooling and heating of the plant root zone, which can help extend the growing season and increase yield.

특히, 식물 근권부 냉난방에 냉수나 온수를 사용하지 않고 냉풍이나 온풍을 사용함으로써 냉난방 배관 균열로 인해 누출되는 냉수나 온수에 의한 식물 고사를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 물과는 달리 바람은 배지 내에 직접 스며들 수 있으며 물 보관용 공간이 필요 없게 되어 식물 재배를 위한 냉난방 비용이 획기적으로 절감될 수 있다. 상기된 바와 같은 효과들로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 효과가 도출될 수도 있다.In particular, by using cold or warm air rather than cold or hot water to cool and heat the root zone of plants, not only can it prevent plant death due to cold or hot water leaking due to cracks in the cooling and heating pipes, but unlike water, wind blows directly into the medium. It can permeate and no space for water storage is required, which can dramatically reduce heating and cooling costs for plant cultivation. It is not limited to the effects as described above, and other effects may be derived from the following description.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 재배 시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 하나의 배지 기준의 단면도와 평면도이다
도 3은 도 1에 도시된 다공튜브와 그 주변의 확대도이다.
도 4는 도 1에 도시된 다공튜브의 내부 확대도이다.1 is a configuration diagram of a plant cultivation system according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a cross-sectional view and a top view of one badge standard shown in Figure 1
Figure 3 is an enlarged view of the porous tube shown in Figure 1 and its surroundings.
Figure 4 is an enlarged view of the inside of the porous tube shown in Figure 1.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명과 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 이하에서는 식물 근권부 냉난방 기능을 갖는 식물 재배 시스템을 간략하게 “식물 재배 시스템”으로 칭하기로 한다. Hereinafter, the present invention and embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Hereinafter, the plant cultivation system with heating and cooling functions in the plant root zone will be briefly referred to as “plant cultivation system.”

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 재배 시스템의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 식물 재배 시스템은 복수의 배지(100), 복수의 재배단(200), 복수의 다공튜브(300), 송풍기(400), 메인덕트(500), 밸브(600), 쿨러(700), 히터(800) 및 제어기(900)로 구성된다. 도 1에 도시된 식물 재배 시스템은 세 개의 배지(100)와 세 개의 재배단(200)을 구비하고 있으며, 이러한 구성요소들은 비닐하우스와 같은 온실(미도시) 내부에 설치될 수 있다. 이하에서는 하나의 배지(100)와 하나의 재배단(200)를 기준으로 본 실시예를 설명하기로 한다. 1 is a configuration diagram of a plant cultivation system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the plant cultivation system according to this embodiment includes a plurality of media 100, a plurality of cultivation beds 200, a plurality of porous tubes 300, a blower 400, a main duct 500, and a valve. It consists of (600), cooler (700), heater (800), and controller (900). The plant cultivation system shown in FIG. 1 includes three media 100 and three cultivation beds 200, and these components can be installed inside a greenhouse (not shown) such as a greenhouse. Hereinafter, this embodiment will be described based on one medium 100 and one cultivation bed 200.

배지(100)는 복수의 식물(10)을 재배하기 위해 복수의 식물(10)이 심어지는 일종의 배양토로, 식물(10)이 원활하게 생장할 수 있도록 식물(10)에 영양분을 제공한다. 복수의 식물(10)은 적어도 하나의 열로 나열되어 배지(100)에 심어진다. 재배하고자 하는 식물(10)의 개수에 따라 여러 열로 나열될 수 있으며, 식물(10)을 일렬로 배치한 후 식물(10)의 각각의 열 사이로 배지(100)를 배치하는 것이 가장 효율적인 배치 방법이다. 이하에서는 배지(100)에 심어지는 복수의 식물(10)을 간략하게 “식물(10)”로 호칭할 수도 있다. The medium 100 is a type of culture soil in which a plurality of plants 10 are planted to cultivate the plurality of plants 10, and provides nutrients to the plants 10 so that the plants 10 can grow smoothly. A plurality of plants 10 are arranged in at least one row and planted on the medium 100. Depending on the number of plants 10 to be cultivated, they can be arranged in several rows. The most efficient arrangement method is to arrange the plants 10 in a row and then place the medium 100 between each row of the plants 10. . Hereinafter, the plurality of plants 10 planted in the medium 100 may be simply referred to as “plants 10.”

배지(100)는 일반적으로 가로 100mm, 세로 150 내지 300mm, 높이 100mm의 사이즈로 제작되나, 배지(100)에 심어지는 식물(10)의 크기에 따라 달라질 수 있다. 배지(100)의 종류는 배지에 심어지는 식물(10)에 따라 달라지므로 그 종류를 한정하지 않으며, 예를 들어 암면 배지, 유기성 배지, 펄라이트 배지 등이 사용될 수 있다. 재배단(200)은 배지(100)를 담기 위한 일종의 함체로, 배지(100)가 담겨될 수 있는 것이라면 어떠한 모양이라도 제한하지 않으며, 예를 들어 통 형태, 일단식 형태, 다단식 형태 등 다양한 형태의 재배단이 사용될 수 있다.The medium 100 is generally manufactured to a size of 100 mm in width, 150 to 300 mm in length, and 100 mm in height, but may vary depending on the size of the plant 10 planted in the medium 100. Since the type of medium 100 varies depending on the plant 10 planted in the medium, the type is not limited. For example, rockwool medium, organic medium, perlite medium, etc. may be used. The cultivation bed 200 is a type of enclosure for containing the medium 100, and is not limited to any shape as long as the medium 100 can be contained. For example, it can be of various shapes such as a barrel shape, a single-stage shape, or a multi-stage shape. Cultivation beds can be used.

복수의 다공튜브(300)는 그 각각의 표면에 다수의 구멍(310)이 길이 방향으로 형성되어 있고, 복수의 식물(10) 각각의 근권부 주변에 위치하도록 배지(100) 내부에 매설된다. 이하에서는 복수의 식물(10)의 근권부 주변에 위치한 다수의 다공튜브(300)를 간략하게 “다공튜브(300)”로 호칭할 수도 있다. 각 다공튜브(300)에는 다공튜브(300) 내부를 흐르는 바람이 다공튜브(300) 외부로 배출될 수 있도록 다수의 구멍(310)이 형성되어 있음에 따라, 각 다공튜브(300) 표면의 다수의 구멍(310)부터 토출되는 바람의 온도에 따라 각 식물(10)의 근권부가 냉각되거나 가열된다. The plurality of porous tubes 300 have a plurality of holes 310 formed on their respective surfaces in the longitudinal direction, and are buried inside the medium 100 so as to be located around the root zone of each of the plurality of plants 10. Hereinafter, a plurality of porous tubes 300 located around the root zone of a plurality of plants 10 may be briefly referred to as “porous tubes 300.” As a plurality of holes 310 are formed in each porous tube 300 so that the wind flowing inside the porous tube 300 can be discharged to the outside of the porous tube 300, a plurality of holes 310 on the surface of each porous tube 300 The root zone of each plant 10 is cooled or heated depending on the temperature of the wind discharged from the hole 310.

도 2는 도 1에 도시된 하나의 배지(100) 기준의 단면도와 평면도이다. 도 2의 (a)에는 하나의 배지(100) 기준의 단면도가 도시되어 있고, (b)에는 하나의 배지(100) 기준의 평면도가 도시되어 있다. 도 2를 참조하면, 각 다공튜브(300)는 적어도 하나의 열로 나열된 복수의 식물의 각 열을 따라 각 열의 식물 근권부 하측에 배치됨으로써 각 다공튜브(300) 표면의 다수의 구멍으로부터 토출되는 바람은 각 열의 식물 근권부 하측의 배지(100) 부분을 냉각시키거나 가열한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 각 다공튜브(300)는 일렬로 심어진 식물(10)의 근권부를 기준으로 오른쪽과 왼쪽에 각각 하나씩 설치될 수 있도록 하는 것이 가장 효율적이며 바람직하다. FIG. 2 is a cross-sectional view and a plan view based on one badge 100 shown in FIG. 1. Figure 2 (a) shows a cross-sectional view based on one badge 100, and (b) shows a plan view based on one badge 100. Referring to FIG. 2, each porous tube 300 is disposed below the root zone of each row of plants along each row of a plurality of plants arranged in at least one row, so that the wind discharged from the plurality of holes on the surface of each porous tube 300 Cools or heats the portion of the medium 100 below the root zone of plants in each row. As shown in FIG. 2, it is most efficient and desirable for each porous tube 300 to be installed one by one on the right and left sides of the root zone of the plants 10 planted in a row.

도 3은 도 1에 도시된 다공튜브(400)와 그 주변의 확대도이다. 도 3을 참조하면, 각 다공튜브(300)에는 다수의 구멍이 형성되어 있는데, 각 다공튜브(400) 표면 중 각 열의 식물 근권부를 향하는 상반부 표면은 매끈한 무공형으로 형성된다. 각 다공튜브(300)의 표면의 다수의 구멍(310)은 각 다공튜브(400) 표면 중 하반부 표면에 형성되어 있음에 따라 각 다공튜브(300) 표면의 다수의 구멍으로부터 토출되는 바람은 각 다공튜브(400) 표면 중 하반부 표면에 접해 있는 배지(100) 부분을 냉각시키거나 가열하게 되고, 각 다공튜브(400) 표면 중 하반부 표면에 접해 있는 배지(100) 부분으로부터 각 식물(10)의 근권부에 접해 있는 배지(100) 부분으로의 열전도에 의해 각 식물(10)의 근권부가 냉각되거나 가열된다.Figure 3 is an enlarged view of the porous tube 400 shown in Figure 1 and its surroundings. Referring to FIG. 3, a plurality of holes are formed in each porous tube 300, and among the surfaces of each porous tube 400, the upper half surface facing the root zone of plants in each row is formed in a smooth, non-porous shape. Since the plurality of holes 310 on the surface of each porous tube 300 are formed on the lower half of the surface of each porous tube 400, the wind discharged from the plurality of holes on the surface of each porous tube 300 flows through each porous tube. The portion of the medium 100 in contact with the lower half of the surface of the tube 400 is cooled or heated, and the root zone of each plant 10 is obtained from the portion of the medium 100 in contact with the lower half of the surface of each porous tube 400. The root zone of each plant 10 is cooled or heated by heat conduction to the portion of the medium 100 in contact with the portion.

이와 같이 각 식물(10)의 근권부에 접해 있는 배지(100) 부분으로의 열전도에 의해 각 식물(10)의 근권부가 냉각되거나 가열되도록 함으로써 식물 근권부 주위의 배지(100)에 냉풍을 쐬여 온도를 낮추거나 온풍을 쐬여 온도를 높이고, 이로 인해 식물의 근권부에 직접적으로 뜨겁거나 찬 바람이 닿지 않도록 하여 온풍이나 냉풍에 의해 뿌리가 마르는 등의 영향을 최소화할 수 있다. 결과적으로, 배지(100)가 식물이 생장하기 좋은 조건을 형성하게 되어 식물이 자라기 어려운 여름철 또는 겨울철에도 식물이 적절히 생장할 수 있다.In this way, the rhizosphere of each plant 10 is cooled or heated by heat conduction to the part of the medium 100 in contact with the rhizosphere of each plant 10, and cool air is blown into the medium 100 around the rhizosphere of the plant to increase the temperature. By lowering the temperature or increasing the temperature by blowing warm air, you can minimize the effects of roots drying out due to warm or cold wind by preventing hot or cold wind from reaching the root zone of the plant directly. As a result, the medium 100 forms favorable conditions for plant growth, allowing plants to grow appropriately even in summer or winter when plants are difficult to grow.

각 다공튜브(300)는 지름이 1~2cm의 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 재질의 튜브로 제작됨이 바람직하다. 지름이 1cm 미만이면 다공튜브(400)의 표면적도 작아지기 때문에 식물(10)의 근권부(110) 및 근권부(110) 주위의 배지(100)를 충분히 냉각시키거나 가열시키 어려울 수 있으며, 지름이 2cm 초과이면 식물(10)의 뿌리가 생장해 나가는 경로에 방해가 될 만큼의 큰 사이즈일 수 있거나 다공튜브(400) 표면의 온도를 높이거나 낮추기 위해 많은 양의 바람이 필요할 수 있어 경제적으로 비효율적이다.Each porous tube 300 is preferably made of polyethylene or polypropylene with a diameter of 1 to 2 cm. If the diameter is less than 1 cm, the surface area of the porous tube 400 is also small, so it may be difficult to sufficiently cool or heat the rhizosphere 110 of the plant 10 and the medium 100 around the rhizosphere 110. If it exceeds 2cm, it may be large enough to interfere with the growth path of the roots of the plant (10), or a large amount of wind may be required to increase or decrease the temperature of the surface of the porous tube (400), making it economically inefficient. am.

송풍기(400)는 각 다공튜브(300) 표면의 다수의 구멍으로부터 배지(100) 내부로 바람이 토출되도록 복수의 다공튜브(400) 각각의 내부에 바람을 공급한다. 송풍기(400)로부터 토출된 바람이 쿨러(700)를 통과하면, 쿨러(700)에서 발생된 냉풍이 메인덕트(500)의 내부를 지나 복수의 다공튜브(300) 내부로 유입된 후 각 다공튜브(300)에 형성된 다수의 구멍(310)을 통해 배출되어 배지(100)의 온도를 낮추게 되고, 송풍기(400)로부터 토출된 바람이 히터(800)를 통과하면, 히터(800)에서 발생된 온풍이 메인덕트(500)의 내부를 지나 다수의 다공튜브(300) 내부로 유입된 후 각 다공튜브(300)에 형성된 다수의 구멍(310)을 통해 배출되어 배지(100)의 온도를 높이게 된다. The blower 400 supplies wind to the inside of each of the plurality of porous tubes 400 so that the wind is discharged into the medium 100 from the plurality of holes on the surface of each porous tube 300. When the wind discharged from the blower 400 passes through the cooler 700, the cold air generated by the cooler 700 passes through the interior of the main duct 500 and flows into the plurality of porous tubes 300, and then flows into each porous tube. It is discharged through the plurality of holes 310 formed in 300 to lower the temperature of the medium 100, and when the wind discharged from the blower 400 passes through the heater 800, the warm air generated by the heater 800 After passing through the main duct 500 and flowing into the plurality of porous tubes 300, it is discharged through the plurality of holes 310 formed in each porous tube 300 to increase the temperature of the medium 100.

메인덕트(500)는 적어도 하나의 다공튜브(300)에 연결되어 송풍기(400)로부터 토출된 바람을 적어도 하나의 다공튜브(300)에 불어넣는다. 메인덕트(500)는 도 1에 도시된 같이 복수의 다공튜브(300)에 대해 수직 방향으로 설치되어 각 다공튜브(300)에 연결된다. 메인덕트(500)로 들어온 바람이 복수의 다공튜브(300)에 나누어져 들어가므로 메인덕트(500)는 다공튜브(300)보다 지름이 큰 관 형태인 것이 바람직하다.The main duct 500 is connected to at least one porous tube 300 and blows wind discharged from the blower 400 into the at least one porous tube 300. The main duct 500 is installed in a vertical direction with respect to the plurality of porous tubes 300 as shown in FIG. 1 and is connected to each porous tube 300. Since the wind entering the main duct 500 is divided into a plurality of porous tubes 300, the main duct 500 is preferably in the form of a pipe with a larger diameter than the porous tube 300.

히터(800)는 송풍기(400)로부터 토출된 바람을 가열하여 메인덕트(500)에 전달하고, 쿨러(700)는 송풍기(400)로부터 토출된 바람을 냉각시켜 메인덕트(500)에 전달한다. 히터(800) 또는 쿨러(700)에서 나오는 바람의 온도는 외부의 온도와 온실 내부의 온도에 따라 달라질 수 있다. 히터(800) 또는 쿨러(700)를 통해 다공튜브(300)의 다수의 구멍(310)에서 토출되는 바람은 온도에 따라 온풍 또는 냉풍으로 나뉠 수 있는데, 겨울철에는 온풍이, 여름철에는 냉풍이 나와 식물(10)의 근권부(110) 주위 배지(100)를 식물(10)이 생장하기 적당한 온도를 유지할 수 있도록 한다. 히터(800)에서 나오는 온풍의 온도는 50~60℃ 일 수 있으며, 쿨러(700)에서 나오는 냉풍의 온도는 10~20℃일 수 있으나, 배지(100)에 심어진 식물(10)의 종류에 따라 온도는 달라질 수 있다. The heater 800 heats the wind discharged from the blower 400 and delivers it to the main duct 500, and the cooler 700 cools the wind discharged from the blower 400 and delivers it to the main duct 500. The temperature of the wind coming from the heater 800 or cooler 700 may vary depending on the external temperature and the temperature inside the greenhouse. The wind discharged from the plurality of holes 310 of the porous tube 300 through the heater 800 or cooler 700 can be divided into hot air or cold air depending on the temperature. In winter, warm air comes out, and in summer, cold air comes out and blows out plants. The medium 100 around the root zone 110 of (10) is maintained at a temperature suitable for the growth of the plant (10). The temperature of the warm air coming from the heater 800 may be 50 to 60°C, and the temperature of the cold air coming from the cooler 700 may be 10 to 20°C, depending on the type of plant 10 planted in the medium 100. Temperature may vary.

밸브(600)는 송풍기(400)로부터 토출된 바람이 히터(800)과 쿨러(700) 중 어느 하나로 유입되도록 하기 위해 쿨러(700), 히터(800), 및 송풍기(400)의 연결 지점에 설치될된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 밸브(600)로 쓰리웨이밸브가 사용될 경우, 쓰리웨이밸브(600)의 두 개의 출구 중 하나의 출구는 쿨러(700)에 연결되고, 다른 출구는 히터(800)에 연결되고, 입구는 송풍기(400)에 연결된다. 사용자는 밸브 레버를 조작함으로써 송풍기(400)로부터 토출된 바람이 히터(800)과 쿨러(700) 중 어느 하나로 유입되도록 할 수 있다. 하나의 쓰리웨이밸브(600) 대신에 두 개의 투웨이밸브가 사용될 수도 있다. The valve 600 is installed at the connection point of the cooler 700, the heater 800, and the blower 400 to allow the wind discharged from the blower 400 to flow into either the heater 800 or the cooler 700. It becomes. As shown in FIG. 1, when a three-way valve is used as the valve 600, one of the two outlets of the three-way valve 600 is connected to the cooler 700, and the other outlet is connected to the heater 800. It is connected to, and the inlet is connected to the blower (400). The user can cause the wind discharged from the blower 400 to flow into either the heater 800 or the cooler 700 by manipulating the valve lever. Instead of one three-way valve 600, two two-way valves may be used.

제어기(900)는 송풍기(400)를 단속적으로 온시킴으로써 각 식물(10)의 근권부의 냉난방 온도를 제어한다. 제어기(900)의 제어에 따른 송풍기(400)의 온 구간과 오프 구간의 비율에 따라 각 식물(10)의 근권부의 냉난방 온도가 변화된다. 이와 같이, 히터(800)과 쿨러(700) 각각의 온도 제어 없이 송풍기 온오프 제어만으로 냉난방 온도가 가능함에 따라 식물 재배 시스템의 제작 비용이 감소되어 농가 경영에 추가적인 경제적인 이득을 가져다 줄 수 있다. 예를 들어, 배지(100) 내에 온도센서(미도시)가 설치될 수 있다. 식물(10)이 자라기에 적절한 목표 온도와 온도센서()의 차이에 비례하여 오프 구간에 비해 온 구간의 길이를 길게 할 수 있다.The controller 900 controls the cooling and heating temperature of the root zone of each plant 10 by intermittently turning on the blower 400. The cooling and heating temperature of the root zone of each plant 10 changes according to the ratio of the on and off sections of the blower 400 under the control of the controller 900. In this way, since cooling and heating temperatures can be achieved only by controlling the blower on and off without controlling the temperatures of each of the heater 800 and the cooler 700, the manufacturing cost of the plant cultivation system is reduced, which can bring additional economic benefits to farm management. For example, a temperature sensor (not shown) may be installed within the medium 100. The length of the on section can be increased compared to the off section in proportion to the difference between the target temperature appropriate for the growth of the plant 10 and the temperature sensor ( ).

도 4는 도 1에 도시된 다공튜브(400)의 내부 확대도이다. 도 4를 참조하면, 다공튜브(300)의 표면의 다수의 구멍(310)은 배지(100)의 물질을 차단하고 각 다공튜브(300) 표면의 다수의 구멍으로부터 토출되는 바람을 통과시키기 위한 미세공극망(320)에 의해 덮여져있다. 미세공극망(320)은 다공튜브(300)에 형성된 다수의 구멍(310)의 지름보다 매우 작은 지름을 가진 다수의 공극을 가진 화학섬유직물로, 예를 들어 부직포 등이 사용될 수 있다. 이러한 미세공극망(320)에 의해 배지의 토양 알갱이 등이 다공튜브(300)의 구멍(310)을 통해 다공튜브(300) 내부로 침투하여 다공튜브(300) 내부가 막히는 현상을 방지할 수 있다. Figure 4 is an enlarged view of the inside of the porous tube 400 shown in Figure 1. Referring to Figure 4, The plurality of holes 310 on the surface of the porous tube 300 are connected to a micropore network 320 for blocking the material of the medium 100 and passing the wind discharged from the plurality of holes on the surface of each porous tube 300. covered by The micropore network 320 is a chemical fiber fabric having a plurality of pores with a diameter much smaller than the diameter of the plurality of pores 310 formed in the porous tube 300. For example, a non-woven fabric may be used. This fine pore network 320 prevents soil particles from the medium from penetrating into the porous tube 300 through the holes 310 of the porous tube 300 and clogging the inside of the porous tube 300. .

미세공극망(320)은 도 3에 도시된 바와 같이 각 다공튜브(300)의 내주면에 밀착될 수 있는 원통형으로 형성될 수 있으며, 미세공극망(320)의 외주면이 각 다공튜브(300)의 내주면에 밀착되도록 미세공극망(320)이 각 다공튜브(300) 내부에 삽입됨으로써 각 다공튜브(300)의 표면의 다수의 구멍(310)은 미세공극망(320)에 의해 덮여져 있게 된다. 이러한 원통형으로 각 다공튜브(300)의 내주면에 밀착되는 미세공극망(320)에 의해 식물(100)에 유해한 접착재료 사용 없이 미세공극망(320)이 안정적으로 다공튜브(300)에 부착될 수 있다. As shown in FIG. 3, the micropore network 320 may be formed in a cylindrical shape that can be in close contact with the inner peripheral surface of each porous tube 300, and the outer peripheral surface of the microporous network 320 is adjacent to the inner peripheral surface of each porous tube 300. The micropore network 320 is inserted into each porous tube 300 so as to be in close contact with the inner peripheral surface, so that the plurality of holes 310 on the surface of each porous tube 300 are covered by the micropore network 320. The micropore network 320, which has this cylindrical shape and is in close contact with the inner peripheral surface of each porous tube 300, allows the micropore network 320 to be stably attached to the porous tube 300 without using adhesive materials harmful to the plant 100. there is.

본 실시예에 따른 식물 재배 시스템에 따르면, 식물 근권부 중심의 국부적 냉난방이 가능하게 되어 온실 전체를 냉난방하는 것보다 냉난방 에너지 소비가 획기적으로 절감될 수 있을 뿐만 아니라 식물 근권부에 대한 빠른 냉난방이 가능하게 된다. 결과적으로, 식물 근권부 냉난방을 통해 식물의 생육 시기를 늘릴 수 있어 작기 연장 및 수확량 증가에 도움을 줄 수 있다. 특히, 식물 근권부 냉난방에 냉수나 온수를 사용하지 않고 냉풍이나 온풍을 사용함으로써 냉난방 배관 균열로 인해 누출되는 냉수나 온수에 의한 식물 고사를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 물과는 달리 바람은 배지 내에 직접 스며들 수 있으며 물 보관용 공간이 필요 없게 되어 식물 재배를 위한 냉난방 비용이 획기적으로 절감될 수 있다.According to the plant cultivation system according to this embodiment, local cooling and heating centered on the plant root zone is possible, so not only can cooling and heating energy consumption be dramatically reduced compared to cooling and heating the entire greenhouse, but also rapid cooling and heating of the plant root zone is possible. I do it. As a result, the growth period of plants can be increased through cooling and heating of the plant root zone, which can help extend the growing season and increase yield. In particular, by using cold or warm air rather than cold or hot water to cool and heat the root zone of plants, not only can it prevent plant death due to cold or hot water leaking due to cracks in the cooling and heating pipes, but unlike water, wind blows directly into the medium. It can permeate and no space for water storage is required, which can dramatically reduce heating and cooling costs for plant cultivation.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다. So far, the present invention has been examined focusing on its preferred embodiments. A person skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention may be implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered from an illustrative rather than a restrictive perspective. The scope of the present invention is indicated in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the equivalent scope should be construed as being included in the present invention.

10 ... 식물
110 ... 근권부
100 ... 배지
200 ... 재배단
300 ... 다공튜브
310 ... 구멍
320 ... 미세공극망
400 ... 송풍기
500 ... 메인덕트
600 ... 밸브
700 ... 쿨러
800 ... 히터
900 ... 제어기10 ... plants
110 ... Muscle power division
100 ... badge
200 ... cultivation bed
300 ... porous tube
310 ... hole
320 ... micropore network
400 ... blower
500 ... main duct
600 ... valve
700 ... cooler
800 ... heater
900 ... controller

Claims

In a plant cultivation system with a plant root zone cooling and heating function,
A medium 100 on which a plurality of plants 10 are planted to cultivate the plurality of plants 10;
A plurality of holes 310 are formed on each surface in the longitudinal direction, and at least one porous tube 300 is buried inside the medium 100 so as to be located around the root zone of each of the plurality of plants 10. ; and
It includes a blower 400 that supplies wind to the inside of each of the plurality of porous tubes 300 so that the wind is discharged from the plurality of holes on the surface of each porous tube 300 into the medium 100,
A plant cultivation system wherein the root zone of each plant (10) is cooled or heated depending on the temperature of the wind discharged from the plurality of holes on the surface of each porous tube (300).

According to claim 1,
The plurality of plants 10 are arranged in at least one row and planted on the medium 100,
Each of the porous tubes 300 is disposed below the root zone of the plants in each row along each row of the plurality of plants arranged in the at least one row, so that the wind discharged from the plurality of holes on the surface of each porous tube 300 is A plant cultivation system characterized by cooling or heating the portion of the medium (100) below the root zone of plants in each row.

According to claim 2,
Among the surfaces of each porous tube 300, the upper half surface facing the plant root zone of each row is formed in a non-porous shape,
Since the plurality of holes 310 on the surface of each porous tube 300 are formed on the lower half of the surface of each porous tube 300, wind is discharged from the plurality of holes on the surface of each porous tube 300. Cools or heats the portion of the medium 100 that is in contact with the lower half surface of each porous tube 300,
of each plant (10) by heat conduction from the part of the medium (100) in contact with the lower half surface of the surface of each porous tube (300) to the part of the medium (100) in contact with the rhizosphere part of each plant (10). A plant cultivation system characterized in that the root zone is cooled or heated.

According to claim 1,
The plurality of holes 310 on the surface of each porous tube 300 are a micropore network ( 320) A plant cultivation system characterized in that it is covered by.

According to claim 4,
The micropore network 320 is formed in a cylindrical shape that can be closely adhered to the inner peripheral surface of each porous tube 300,
The microporous network 320 is inserted into each porous tube 300 so that the outer peripheral surface of the microporous network 320 is in close contact with the inner peripheral surface of each porous tube 300, thereby forming the surface of each porous tube 300. A plant cultivation system, characterized in that the plurality of holes (310) are covered by the micropore network (320).

According to claim 1,
A main duct 500 connected to the at least one porous tube 300 and blowing wind discharged from the blower 400 into the at least one porous tube 300;
A heater 800 that heats the wind discharged from the blower 400 and delivers it to the main duct 500;
A cooler 700 that cools the wind discharged from the blower 400 and delivers it to the main duct 500; and
A plant cultivation system further comprising at least one valve 600 to allow wind discharged from the blower 400 to flow into one of the heater 800 and the cooler 700.

According to claim 6,
It further includes a controller 900 that controls the cooling and heating temperature of the root zone of each plant 10 by intermittently turning on the blower 400,
A plant cultivation system, characterized in that the cooling and heating temperature of the root zone of each plant (10) changes depending on the ratio of the on and off sections of the blower (400).