WO2012011656A2 - 열자급형 복합냉난방 장치 - Google Patents

열자급형 복합냉난방 장치 Download PDF

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오석인
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(주)씨오투텍
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    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B25/00—Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Definitions

  • the present invention relates to a thermo-magnetic complex heating and cooling device, and more particularly, to minimize the use of a heat pump to transfer heat from cold water to hot water by using heat radiation by solar radiant heat and heat dissipation into and out of the greenhouse effectively for cooling and heating.
  • the present invention relates to a device capable of realizing air conditioning and heating in one state and reducing fuel costs due to high thermal efficiency compared to conventional geothermal heat pumps or pneumatic heat pumps.
  • the purpose of the greenhouse installation is to provide a high temperature cultivation environment, but in the daytime, the inside of the greenhouse is overheated due to solar radiant heat, so artificial heat emission by ventilation is required. Due to the low thermal insulation properties of greenhouses, which have to be directly received, there are contradictory characteristics that need to be heated through a separate heat source.
  • the greenhouse is composed of a single greenhouse 1 and a double greenhouse 2 therein, and the heat-extractor 3 is preferably installed in the double greenhouse 2.
  • the heat exchanger in the greenhouse is connected to both the hot water supply pipe (11a) and the cold water supply pipe (10a) at each heat exchanger inlet side so that each of the heat exchanger in the greenhouse can be independently selected to perform cooling and heating, and each heat exchanger outlet Hot water recovery pipe (11b) and cold water recovery pipe (10b) is connected to the side is preferably connected to the cold storage tank (8a) and the heat storage tank (9a) through the hot water circulation pump 11 and the cold water circulation pump (10).
  • the present invention is preferably provided with an auxiliary cooling device 21 for the hot water cooling of the heat storage tank (9a).
  • the thermal self-contained complex heating and cooling apparatus does not need a separate heat exchanger installed in the basement outside the greenhouse like a geothermal heat pump, thereby greatly reducing the investment cost.
  • thermomagnetic-type combined heating and heating device always has a large amount of cooling and heating at the same time can be dehumidifying simultaneously when the greenhouse humidity is high even during heating.
  • the heat storage unit 9 includes a heat storage tank 9a for storing hot water, a hot water pump 9b for supplying hot water to the condenser 7b, and a condenser outlet pipe 9c.
  • the heat pump system 7 is operated to transfer the heat of the heat storage tank 8a to the heat storage tank 9a.
  • the hot water is sucked into the hot water pump 9b from the bottom of the heat storage tank 9a to absorb heat through the heat pump condenser 7b and circulate to the top of the heat storage tank 9a.
  • the water temperature difference between the upper and lower portions of the heat storage tank 9a is about 5 ° C or more during greenhouse heating operation, and may be largely 10 ° C or more.
  • the water storage capacity of the heat storage tank 9a is composed of 1 to 3 tons per 1RT of the heat pump capacity.
  • Operation mode is cooling mode that cools greenhouse with cold water, dormant mode that does not require heating and cooling, combined heating mode that uses both heated cold water and hot water, and heats cold water to hot water using a heat pump to use only hot water. Heating is divided into single heating mode. Repeat the operation sequentially in these four modes every day.
  • the cooling mode starts when the sun's altitude rises and the greenhouse temperature exceeds 22 degrees, from the time the greenhouse temperature drops below 25 degrees due to reduced solar radiation, roughly from 10 am to 3 pm.
  • the temperature of the greenhouse naturally falls to around 15 degrees without affecting the growth of strawberries without additional heat supply or heat emission, and is about 7 pm.
  • the root zone heating equipment 5 maintains hot water circulation to prevent the root temperature from dropping. Do not run the heat pump during idle mode.
  • the single heating mode is about 5 hours until 10 am at which time the heat pump system 7 is turned on.
  • the temperature of cold water, hot water, greenhouse and roots at the time of the end of the single heating mode is 7 degrees, 22 degrees, 20 degrees and 15 degrees, respectively.
  • the temperature of cold water and hot water discharges all the heat absorbed in the cooling mode the whole day into the greenhouse, is reduced to the optimum temperature for the cooling mode operation, and rises to the optimum temperature for the temperature of the root and the photosynthesis of the greenhouse.
  • the heat pump system 7 having a capacity of 10KW is operated for 10 hours a day, so the total power is 100KWH / day, which is 86,000 Kcal / day of calorie conversion.
  • the amount of heat used for cooling is 600,000 Kcal / day in the morning cooling mode, and the amount of heat used for heating is 686,000 kcal / day in the combined and single heating mode.
  • the 686,000 Kcal is the sum of 600,000 Kcal of heat absorbed during cooling mode operation and 86,000 Kcal of electric energy converted into thermal energy by heat pump system (7) operation. Therefore, the total heating and cooling use heat amount is 1,290,000 Kcal / day, the heat conversion of the total input power is 86,000 Kcal / day, so the thermal efficiency (COP) is 15. It has a thermal efficiency four times better than COP 3.5 of conventional geothermal heat pumps.
  • the temperature inside the greenhouse rises. Open the cold water inlet valves 12a, 12b, 12c and the cold water outlet valves 13a, 13b, 13c to supply cold water to all of the one-side heat exchanger 3a, the two-side heat exchanger 3b, and the three-side heat exchanger 3c. . Then, the blower 3d is operated to circulate the air in the greenhouse and start cooling.
  • the retractable light-shielding vinyl 6 located at the upper part of the double greenhouse 2 is closed using the switch 6a.
  • the light saturation point is 20,000 ⁇ 40,000 lux, so the light does not help photosynthesis and only increases the temperature inside the greenhouse.
  • the greenhouse temperature starts to drop slightly at 1:27 pm and drops below 25 degrees around 3 pm.
  • the heat pump operates for 5 hours, and the amount of heat transferred to water through the one-side heat exchanger (3a), two-sided heat exchanger (3b), and three-sided heat exchanger (3c) is 600,000Kcal, and the power is converted into heat according to the operation of the heat pump.
  • 643,000 kcal including kcal, is delivered to hot and cold water.
  • the heat pump runs 193,000 kcal out of the 643,000 kcal to hot water, and 78,000 Kcal out of the 193,000 kcal is discharged to the outside by the cooling tower. 450,000 kcal is stored in cold water, except 193,000 Kcal, which is moved to hot water by heat pump operation.
  • the cold water temperature at the time of stopping the heat pump operation and the heat extraction / exiter 3 operation is 22 degrees on average, and the hot water temperature is 36 degrees on average.
  • the temperature of the greenhouse naturally falls to around 15 degrees without affecting the growth of strawberries without additional heat supply or heat emission, until about 6 pm. There is no separate heating or cooling operation in the greenhouse air.
  • the root zone heating equipment 5 maintains hot water circulation to prevent the root temperature from dropping.
  • Roots of strawberries are kept at low temperature at night, not only the roots, but also beneficial to the overall growth of the strawberries, so the heating system 5 changes to cold water circulation. To this end, the cold water inlet valve 12d and the cold water outlet valve 13d are opened.
  • the next step in the single heating mode is morning, where photosynthesis is actively active, so dehumidification in the single heating mode, which ends in the morning, is essential for effective photosynthesis, in addition to preventing disease caused by over-humidity.
  • the double greenhouse intake fan 18 is operated.
  • dry air existing between the first greenhouse (1) and the double greenhouse (2) flows into the dual greenhouse (2), and the humid air in the double greenhouse (2) opens the double greenhouse greenhouse exhaust window (19).
  • the moist air contacts the outer wall of the primary greenhouse 1 and the moisture condenses to become dry air and circulates through the dual greenhouse intake fan 18 to the dual greenhouse 2.
  • the size of the illustrated greenhouse is 1,5000 square meters, and in this case, the outer wall of the single-room greenhouse (1) has an area of at least 3,000 square meters. have.
  • the single heating mode is about 15 hours from 5 pm to 8 am the next day, at which time the heat pump system 7 is turned on.
  • the temperature of cold water, hot water, greenhouse and roots at the time of the end of the single heating mode is 7 degrees, 28 degrees, 18 degrees, 12 degrees, respectively.
  • the temperature of cold water and hot water is discharged to the greenhouse and outside all the heat absorbed in the cooling mode the day before, and is reduced to the optimum temperature for the cooling mode operation.
  • the heat pump system 7 with a capacity of 10KW is operated for 20 hours a day, so the total power is 200KWH / day, which is 172,000 Kcal / day.
  • the heat used for cooling is 600,000kcal / day in the morning cooling mode and the heating calorie is 702,000kcal / day.
  • This 702,000kcal is a limit of 78,000Kcal emitted to the outside in excess of calories from the sum of 600,000Kcal of heat absorbed during cooling mode operation and 180,000Kcal of heat converted from electric energy into heat energy according to the operation of the heat pump system (7).

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Abstract

본 발명은 온실, 열입출기(3), 축냉유니트(8), 축열유니트(9), 히트펌프시스템(7)을 포함하여 구성되는 열자급형 복합냉난방 장치으로서, 온실은 축냉조(8a)와 축열조(9a)에 열을 공급하고, 축냉조(8a)와 축열조(9a)로부터 냉, 온수의 열을 공급받으며, 열입출기(3)는 온실 내부에 설치되어 온실의 열자급이 가능하도록 열 흡수와 열 배출을 겸용하는 적어도 2개 이상의 열교환기로 구성되고, 각 열교환기는 축냉조(8a)와 축열조(9a)로 연결되며, 축냉유니트(8)는 냉수를 저장하는 축냉조(8a)와, 히트펌프시스템(7)에 냉수를 순환공급하는 냉수펌프(8b)와, 히트펌프시스템(7)에 공급된 냉수가 다시 축냉조(8a)로 유입되는 증발기출구배관(8c)으로 구성되며, 축열유니트(9)는 온수를 저장하는 축열조(9a)와, 히트펌프시스템(7)에 온수를 순환공급하는 온수펌프(9b)와, 히트펌프시스템(7)에 공급된 냉수가 다시 축열조(9a)로 유입되는 응축기출구배관(9c)으로 구성되며, 히트펌프시스템(7)은 열입출기(3)를 통해 축냉조(8a)의 냉수가 태양 복사열을 흡수하여 그 열의 일부를 축열조(9a)의 온수로 이동시키도록 구성된다. 본 발명에 따른 열자급형 복합냉난방 장치는 COP가 최대 7 ~ 15로 COP가 3.5 내외인 기존의 지열식 히트펌프나 공기식 히트펌프에 비해 열효율이 2배 ~ 4배 이상 높아 연료비 절감 효과가 매우 크다.

Description

열자급형 복합냉난방 장치
본 발명은 열자급형 복합냉난방 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 온실로 유입 및 유출되는 태양 복사열 및 방열에 의한 열 배출을 효과적으로 냉난방에 사용하여 냉수에서 온수로 열을 이동시키는 히트펌프의 사용을 최소화한 상태에서 냉난방을 실현할 수 있고, 기존의 지열식 히트펌프나 공기식 히트펌프에 비해 열효율이 높아 연료비를 절감할 수 있는 장치에 관한 것이다.
온실의 작물 재배시기는 초가을부터 늦은 봄까지 외부 기온이 낮은 시기이며, 이때 온실은 2중 또는 3중으로 피복하거나 보온재를 이용하여 보온한다.
하지만 이 기간에도 주간에 태양의 고도가 상승하면 온실 내부는 작물의 재배 온도 이상으로 상승하게 되므로, 적정 온도 유지를 위해 온실의 측창 등을 개방하여 외부의 차가운 공기로 냉방을 하게 되며, 태양이 비추지 않는 야간에는 경유, 프로판, 전기와 같은 열원을 이용하여 난방을 하게 된다.
온실 설치의 목적이 온도가 높은 재배환경을 제공하는 것이나 주간의 경우 태양 복사열로 인하여 온실 내부가 과열되므로 환기에 의한 인위적인 열배출이 필요하고, 야간의 경우 외부 기온 하락 및 복사열의 부재, 태양 복사열을 직접 받아야 하는 온실의 구조상 단열성이 낮은 특성으로 인해 별도의 열원을 통해 가온해야 하는 모순된 특성이 있다.
난방에 소요되는 경유 등의 에너지원은 최근 유가 상승 등으로 인하여 농작물 재배에 있어서 매우 큰 원가요소로 작용하며 수익성을 떨어뜨리는 주된 요소 중의 하나이다.
동절기 주간에 냉방이 필요한 경우는 온실에 외부 차가운 공기를 유입시키므로 경제적 부담은 없으나, 겨울철 외기온도가 너무 낮아 온실가장자리 부분의 작물은 찬 공기를 접촉하게 되어 수확량이 줄며, 온실주변 외부에서 유입되는 병충해로 피해를 입는다.
이러한 문제점을 해결하고 냉난방을 기기장치 하나로 경제적으로 실현하기 위하여 최근 개발되어 보급중인 기기는 지열식 히트펌프이다. 이 지열식 히트펌프는 열효율(COP)이 3.5배로 직접 난방방식보다 열효율이 양호하나 이 역시 대규모의 투자비와 대량의 전기를 동력원으로 사용해야 한다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 본 발명의 목적은 주간에 온실을 밀폐하고 온실로 유입되는 태양 복사열을 흡수 저장하고 이 과정에서 흡수한 열을 효과적으로 난방에 사용할 수 있도록 하여, 저투자 비용과 저운전 비용으로 온실의 냉난방과 주간의 밀폐 구조를 실현할 수 있는 열자급형 복합냉난방 장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 공기열이나 지열과 같은 별도의 열공급원 및 이 열을 회수하기 위한 별도의 열교환장치 없이 온실로 유입되는 태양 복사열만을 열원으로 사용하고, 히트펌프시스템 및 온실 외벽의 찬 온도 특성을 이용, 냉열과 온열을 효과적으로 축적하여 온실의 환경 제어 요소 즉 온도, 습도 및 환기를 매우 경제적이며 효과적으로 제어할 수 있는 밀폐형 열자급형 복합냉난방 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 온실, 열입출기(3), 축냉유니트(8), 축열유니트(9) 및 히트펌프시스템(7)을 포함하여 구성되는 열자급형 복합냉난방 장치로서, 온실은 축냉조(8a)와 축열조(9a)에 열을 공급하고, 축냉조(8a)와 축열조(9a)로부터 냉, 온수의 열을 공급받으며, 열입출기(3)는 온실 내부에 설치되어 온실의 열자급이 가능하도록 열 흡수와 열 배출을 겸용하는 적어도 2개 이상의 열교환기로 구성되고, 각 열교환기는 축냉조(8a)와 축열조(9a)로 연결되며, 축냉유니트(8)는 냉수를 저장하는 축냉조(8a)와, 히트펌프시스템(7)에 냉수를 순환공급하는 냉수펌프(8b)와, 히트펌프시스템(7)에 공급된 냉수가 다시 축냉조(8a)로 유입되는 증발기출구배관(8c)으로 구성되며, 축열유니트(9)는 온수를 저장하는 축열조(9a)와, 히트펌프시스템(7)에 온수를 순환공급하는 온수펌프(9b)와, 히트펌프시스템(7)에 공급된 온수가 다시 축열조(9a)로 유입되는 응축기출구배관(9c)으로 구성되며, 히트펌프시스템(7)은 열입출기(3)를 통해 축냉조(8a)의 냉수가 태양 복사열을 흡수하면 열의 일부를 축열조(9a)의 온수로 이동시키도록 구성된다.
또한 본 발명은 온실은 1중온실(1)과 그 내부의 2중온실(2)로 구성되고, 2중온실(2) 내부에 열입출기(3)가 설치되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명은 2중온실(2)의 상부에는 차광비닐이 연결된 개폐가 가능한 개폐장치가 설치되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명은 2중온실(2)에는 건조 공기를 유입시키고 다습한 공기를 배출하기 위한 2중온실흡기팬(18)과 2중온실배기창(19)이 설치되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명은 온실 내의 열교환기는 각각 냉각 및 가열을 독립적으로 선택하여 실시할 수 있도록 각각의 열교환기 입구측에 온수공급배관(11a) 및 냉수공급배관(10a)이 모두 연결되고 각각의 열교환기 출구측에 온수회수배관(11b) 및 냉수회수배관(10b)이 연결되어 온수순환펌프(11)와 냉수순환펌프(10)를 통해 축냉조(8a)와 축열조(9a)로 연결되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명은 축냉조(8a)에는 히트펌프시스템(7)과 열입출기(3)로 각각 유출 및 유입되는 배관을 연결할 수 있는 냉수헤더(8d)가 상하부에 각각 위치하며, 축열조(9a)에는 히트펌프시스템(7)과 열입출기(3)로 각각 유출 및 유입되는 배관을 연결할 수 있는 온수헤더(9d)가 상하부에 각각 위치하며, 각각의 냉수헤더(8d)와 온수헤더(9d)의 양쪽 끝에는 히트펌프시스템(7) 및 열입출기(3)로 연결되는 배관과 접속할 수 있도록 구성된 연결노즐(24)을 구비한 것이 바람직하다.
또한 본 발명은 냉수헤더(8d)와 온수헤더(9d)는 다수의 구멍이 형성되어 있는 다수의 물분배파이프(23)를 연결한 것이 바람직하다.
또한 본 발명은 냉수펌프(8b)의 흡입측은 축냉조(8a) 상부 냉수헤더(8d)의 일측과 연결되며 증발기출구배관(8c)은 축냉조(8a) 하부 냉수헤더(8d)의 일측과 연결되고, 축냉조(8a)는 냉수를 냉방 또는 난방 용도로 사용하는 경우에 따라 냉수공급배관(10a) 및 냉수회수배관(10b)과 연결되는 냉수헤더(8d)의 위치를 변경할 수 있도록 냉수공급배관(10a) 및 냉수회수배관(10b) 모두를 상하부 냉수헤더(8d)의 타측과 각각 연결되게 구성하고 각각의 배관에 흡입측변경밸브(20a, 20b)와 배출처변경밸브(22a, 22b)를 설치한 것이 바람직하다.
또한 본 발명은 온수펌프(9b)의 흡입측은 축열조(9a) 하부 온수헤더(9d)의 일측과 연결되며 응축기출구배관(9c)은 축열조(9a) 상부 온수헤더(9d)의 일측과 연결되고, 온수공급배관(11a)은 상부 온수헤더(9d)의 타측과 연결되고 온수회수배관(11b)은 하부 온수헤더(9d)의 타측과 연결되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명은 축열조(9a)의 온수냉각을 위하여 보조냉각장치(21)를 구비한 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 열자급형 복합냉난방 장치는 COP가 최대 7 ~ 15로 COP가 3.5 내외인 기존의 지열식 히트펌프나 공기식 히트펌프에 비해 열효율이 2배 ~ 4배 이상 높아 연료비 절감 효과가 매우 크다.
또한 본 발명에 따른 열자급형 복합냉난방 장치는 히트펌프 용량을 최대 25%로 줄일 수 있어 초기 투자비를 크게 절감할 수 있으며 대규모 동력기계를 사용하지 않으므로 농가에서 편리하고 안전하게 사용할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 열자급형 복합냉난방 장치는 지열 히트펌프와 같이 온실 외부 지하에 설치하는 별도의 열교환기가 필요하지 않아 투자비가 크게 절감된다.
또한 본 발명에 따른 열자급형 복합냉난방 장치는 광합성이 가장 활발하게 진행되는 오전부터 오후 2 ~ 3시까지 온실을 밀폐하여 운전할 수 있으므로 광합성을 촉진하는 이산화탄소 시비가 가능하여 생산량을 증대할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 열자급형 복합냉난방 장치는 대량의 냉열과 온열을 항상 동시에 보유하고 있어 난방 실시 중에도 온실 습도가 높은 경우 제습을 동시에 할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 열자급형 복합냉난방 장치는 축냉조(8a), 축열조(9a)를 보유하고 있어 히트펌프 고장 발생시에도 저장된 축냉조(8a), 축열조(9a)의 냉/온수만으로 일정 시간 냉난방이 가능하고, 단기간의 정전시에도 소형의 발전기만으로 냉난방 운전이 가능하다.
또한 본 발명에 따른 열자급형 복합냉난방 장치는 밀폐식 운전을 하며 환기는 필터를 통과한 공기를 사용하므로 온실 외부로부터의 오염 요인이 감소한다.
또한 본 발명에 따른 열자급형 복합냉난방 장치는 전기 수용에 한계가 있고 기존에 히트펌프를 보유한 경우 소규모 개조 비용으로 열부하를 최대 4배까지 증대시킬 수 있어 온실 증설에 매우 경제적이다.
또한 본 발명에 따른 열자급형 복합냉난방 장치는 온실 외벽을 이용하여 2중 온실 난방만으로 제습을 할 수 있어 야간 및 새벽 습도 제어에 매우 효과적이다.
또한 본 발명에 따른 열자급형 복합냉난방 장치는 동일한 열량을 공급하는 히트펌프시스템에 비해 투자비 및 운전비를 50% 이상 줄일 수가 있다.
[도 1]은 본 발명에 따른 열자급형 복합냉난방 장치를 도시한 구성도이다.
[도 2]는 본 발명에 따른 냉, 온수헤더를 확대한 도면이다.
[도 3]은 본 발명에 따른 냉수 순환 과정을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열자급형 복합냉난방 장치를 더욱 상세하게 설명한다.
[도 1]은 본 발명에 의한 장치의 기계장치 및 부속 설비의 설치 및 구성도이다.
1중온실(1)은 가장 외부에 설치된 온실이며, 외부는 투명비닐 또는 유리로 구성된다.
2중온실(2)는 1중온실(1) 내부에 설치하며, 개폐장치(6a)를 구비하여 주간에 개폐가 가능한 구조이며, 개폐장치(6a)에 의해 개폐되는 차광비닐(6)은 2중온실(2)의 외부로 30 ~ 70% 까지 빛을 반사하는 공기의 유출이 없는 반사 필름으로 구성된다.
열입출기(3)는 2중온실(2) 내부에 설치되며, 내부 온도에 따라 풍량제어가 가능한 송풍기(3d)와 이 송풍기(3d)의 흡입 또는 토출 측에 직렬로 배열되는 냉방/난방/제습 기능을 선택할 수 있는 일측열교환기(3a), 이측열교환기(3b) 및 삼측열교환기(3c)로 구성된다. 열입출기(3)는 주간에 냉방과 동시에 열을 흡수하고, 야간에 난방과 동시에 열을 배출한다. 본 발명의 중요한 부분인 온실 내에서 열자급으로 냉난방이 가능하도록 하는 에너지를 1차적으로 흡수하는 기기이다. 열입출기(3) 내의 열교환기는 온실 내부의 공기와 열교환기 튜브 내를 순환하는 온수 및 냉수의 온도차를 이용하여 온실 내부의 공기를 냉각/가열하고 이에 따라 열교환기의 내부를 순환하는 물은 가열/냉각된다.
축냉유니트(8)는 냉수를 저장하는 축냉조(8a)와, 히트펌프의 증발기(7d)에 냉수를 순환공급하는 냉수펌프(8b), 증발기출구배관(8c)으로 구성되어 있다. 축냉조(8a) 하부에서 열입출기(3)로 공급되는 냉수는 높은 온도의 온실을 냉각시키며 열에너지를 흡수하고 이에 따라 온도가 상승한 냉수는 축냉조(8a) 상부로 냉수회수배관(10b)을 통해 돌아온다. 축냉조(8a)의 상부와 하부의 물 온도차이는 온실 냉방 운전중에는 약 5℃ 이상이며, 크게는 10℃ 이상이 될 수도 있다. 축냉조(8a)의 물 저장 용량은 히트펌프 용량 1RT당 2 ~ 6톤 또는 히트펌프시스템(7)이 24시간 가동하는 경우 생산하는 냉각수를 모두 저장할 수 있는 용량이다.
축열유니트(9)는 온수를 저장하는 축열조(9a), 온수를 응축기(7b)에 공급하는 온수펌프(9b), 응축기출구배관(9c)으로 구성되어 있다. 히트펌프시스템(7)을 가동하여 축냉조(8a)의 열을 축열조(9a)로 이동시킨다. 축열조(9a) 하부에서 온수펌프(9b)로 온수를 흡입하여 히트펌프 응축기(7b)를 통해 열을 흡수하고 축열조(9a) 상부로 순환시키게 된다. 축열조(9a)의 상부와 하부의 물 온도차이는 온실난방 운전중에는 약 5℃ 이상이며, 크게는 10℃ 이상이 될 수도 있다. 축열조(9a)의 물 저장 용량은 히트펌프 용량 1RT당 1 ~ 3톤으로 구성한다.
히트펌프시스템(7)은 압축기(7a)와 냉매를 통하게 하는 냉매관(7e), 냉매가 응축되는 응축기(7b), 냉매를 기화시키기 위해 팽창시키는 팽창밸브(7c), 냉매가 증발하는 증발기(7d) 등으로 구성된다.
히트펌프시스템(7)은 냉수가 함유하고 있는 열의 일부를 온수 쪽으로 이동시키는 설비이며, 이 냉수의 열은 주간에 온실로 유입된 태양의 열에너지를 열입출기(3)를 이용하여 흡수한 것이다. 동절기 온실 내부의 열로 가열된 냉수의 온도는 야간의 온실 온도보다 높으므로, 이 가열된 냉수는 별도의 열 이동 없이 야간에 난방수로 사용한다. 직접난방으로 냉수온도가 낮아져 냉수온도가 직접난방이 불가능한 상태가 되면 히트펌프시스템(7)을 가동하여 냉수 온도는 더 낮추고 이 열은 온수로 이동하여 난방에 사용한다. 그러므로 히트펌프의 열 공급 용량은 이 발명이 제공하는 복합 냉난방 장치이 공급하는 총 공급 열량 부하의 30 ~ 50%로 낮은 매우 낮다. 춘추기의 경우는 야간 온실의 온도가 높아 이 냉수를 난방수로 사용하기 부적절한 경우 온실로의 냉수 유출입을 정지하고 히트펌프시스템(7)을 계속 가동하여 축냉조(8a)의 냉수를 익일 냉방운전이 가능한 온도인 7도 내외로 환원한다. 그러므로 히트펌프시스템(7)의 냉각 용량은 일중 순간 최대 냉각부하로 결정하지 않고, 일일 총냉각부하를 히트펌프가 24시간 가동하여 달성할 수 있는 용량으로 결정한다.
냉수순환장치(10, 10a,10b)는 냉수순환펌프(10), 냉수공급배관(10a) 및 냉수회수배관(10b)으로 구성된다. 냉수는 축냉조(8a)에서 냉수순환펌프(10)를 통해 열입출기(3)와 근권난방시설(5)로 공급되고 다시 축냉조(8a)로 순환한다.
온수순환장치(11,11a,11b)는 온수순환펌프(11), 온수공급배관(11a) 및 온수회수배관(11b)으로 구성된다. 온수는 축열조(9a)에서 온수순환펌프(11)를 통해 열입출기(3)와 근권난방시설(5)로 공급된 후, 열교환이 완료되면 온수회수배관(11b)을 통해 다시 축열조(9a)로 되돌아온다.
축냉조(8a)의 상하부에는 히트펌프시스템(7)과 온실의 열입출기(3)로 각각 유출 및 유입되는 배관을 연결할 수 있는 냉수헤더(8d)가 각각 위치한다. 각각의 냉수헤더(8d)는 물의 유출입으로 인한 와류형성을 최소화할 수 있도록 다수의 물분배파이프(23)가 설치되고 각 물분배파이프(23)에 다수의 구멍을 형성한다. 냉수헤더(8d)에는 물분배파이프(23)을 설치하는 것 이외의 별도의 구멍을 형성하지 않는다.
축열조(9a) 역시 상하부에는 히트펌프시스템(7)과 온실의 열입출기(3)로 각각 유출 및 유입되는 배관을 연결할 수 있는 온수헤더(9d)가 각각 위치한다. 각각의 온수헤더(9d)는 물의 유출입으로 인한 와류형성을 최소화할 수 있도록 다수의 물분배파이프(23)가 설치되고 각 물분배파이프(23)에 다수의 구멍을 형성한다. 온수헤더(9d)에는 물분배파이프(23)을 설치하는 것 이외의 별도의 구멍을 형성하지 않는다.
냉수펌프(8b)와 냉수순환펌프(10)가 동시에 가동되는 경우 증발기출구배관(8c)에서 축냉조(8a)로 배출되는 물이 가능한 축냉조(8a)로 유입되지 않고 곧바로 냉수순환펌프(10)로 직접 유입되고, 동일한 방법으로 냉수회수배관(10b)에서 축냉조(8a)로 배출되는 물이 가능한 축냉조(8a)로 유입되지 않고 곧바로 냉수펌프(8b)로 유입되며, 각각의 흡입 및 토출량의 차이만큼만 축냉조(8a)에서 공급받거나 축냉조(8a)로 배출할 수 있도록 각각의 냉수헤더(8d)의 양쪽 끝에 연결노즐(24)을 구성하여 히트펌프시스템(7) 및 열입출기(3)로 연결하는 배관을 각각 접속시킨다.
냉수헤더(8d)와 온수헤더(9d)의 구조는 [도 2]와 같이 동일하다.
이 연결 방법은 [도 3]에 예시된 히트펌프시스템(7) 및 열입출기(3)로 연결하는 배관을 먼저 연결한 후 그 연결 부위를 냉수헤더(8d)의 한 방향에 연결한 것과 유사해 보이지만 다른 운전 결과를 나타낸다. 이 경우는 냉수펌프(8b)와 냉수순환펌프(10)가 직렬 연결된 것과 비슷한 운전 결과를 보인다. 그 결과 두 펌프의 용량차에 의한 축냉조(8a)로부터 공급 또는 배출되어야 할 물의 유출입양이 현저히 줄어들며 열효율이 감소한다.
냉수펌프(8b)의 흡입측은 축냉조(8a) 상부 냉수헤더(8d)의 일측과 연결되며, 증발기출구배관(8c)은 축냉조(8a) 하부 냉수헤더(8d)의 일측과 연결된다. 그리고 축냉조(8a)의 상부와 하부의 물 온도차이가 약 5~ 10℃ 이상이 차이가 있기 때문에 축냉조(8a)의 냉수를 냉방 용도로 사용하는 경우와 난방 용도로 사용하는 경우에 따라 냉수공급배관(10a) 및 냉수회수배관(10b)과 연결되는 냉수헤더(8d) 위치가 반대로 바뀌게 된다. 이에 따라 냉수공급배관(10a) 및 냉수회수배관(10b)은 모두 상부 및 하부 냉수헤더(8d)와 연결되게 구성하고 각각의 배관에 흡입측변경밸브(20a, 20b)와 배출처변경밸브(22a, 22b)를 설치한다.
즉, 냉수를 냉방용으로 사용하는 경우에는 냉수공급배관(10a)이 하부 냉수헤더(8d)의 타측과 연결되며 냉수회수배관(10b)은 상부 냉수헤더(8d)의 타측과 연결되고, 냉수를 난방용으로 사용하는 경우에는 냉수공급배관(10a)이 상부 냉수헤더(8d)의 타측과 연결되며 냉수회수배관(10b)은 하부의 냉수헤더(8d)의 타측과 연결된다.
온수펌프(9b)와 온수순환펌프(11)가 동시에 가동되는 경우 응축기출구배관(9c)에서 축열조(9a)로 배출되는 물이 가능한 축열조(9a)로 유입되지 않고 곧바로 온수순환펌프(11)로 직접 유입되고, 동일한 방법으로 온수회수배관(11b)에서 축열조(9a)로 배출되는 물이 가능한 축열조(9a)로 유입되지 않고 곧바로 온수펌프(9b)로 유입되며, 각각의 흡입 및 토출량의 차이만큼만 축열조(9a)에서 공급받거나 축열조(9a)로 배출할 수 있도록 각각의 온수헤더(9d)는 양쪽 끝에 연결노즐(24)을 구성하여 히트펌프시스템(7) 및 열입출기(3)로 연결하는 배관과 접속시킨다.
이 연결 방법은 [도 3]에 예시된 히트펌프시스템(7) 및 열입출기(3)로 연결하는 배관을 먼저 연결한 후 그 연결 부위를 온수헤더(9d)의 한 방향에 연결한 것과 유사해 보이지만 앞서 설명한 것과 같이 다른 운전 결과를 나타낸다.
온수펌프(9b)의 흡입측은 축열조(9a) 하부 온수헤더(9d)의 일측과 연결되며, 응축기출구배관(9c)은 축열조(9a) 상부 온수헤더(9d)의 일측과 연결된다. 그리고 온수공급배관(11a)은 상부 온수헤더(9d)의 타측과 연결되며 온수회수배관(11b)은 하부 온수헤더(9d)의 타측과 연결된다.
냉수입구밸브(12a,12b,12c,12d)는 냉수공급배관(10a)에서 분지된 물배관과 열입출기(3)내의 각각의 열교환기(3a,3b,3c) 및 근권난방설비(5)의 입구측 연결부위에 설치되며, 냉수의 흐름을 차단 또는 개방하는 밸브이다.
냉수출구밸브(13a,13b,13c,13d)는 열입출기(3)내의 각각의 열교환기(3a,3b,3c) 및 근권난방설비(5)의 출구측과 냉수회수배관(10b)의 연결부위에 설치되며, 냉수의 흐름을 차단 또는 개방하는 밸브이다.
온수입구밸브(14a,14b,14c,14d)는 온수공급배관(11a)에서 분지된 물배관과 열입출기(3)내의 각각의 열교환기(3a,3b,3c) 및 근권난방설비(5)의 입구측 연결부위에 설치되며, 온수의 흐름을 차단 또는 개방하는 밸브이다.
온수출구밸브(15a,15b,15c,15d)는 열입출기(3) 내의 각각의 열교환기(3a,3b,3c) 및 근권난방설비(5)의 출구측과 온수회수배관(11b)의 연결부위에 설치되며, 온수의 흐름을 차단 또는 개방하는 밸브이다.
냉수입구밸브(12a,12b,12c,12d), 냉수출구밸브(13a,13b,13c,13d), 온수입구밸브(14a,14b,14c,14d), 온수출구밸브(15a,15b,15c,15d)는 열입출기(3) 및 근권난방설비(5)에 공통으로 연결되므로, 열입출기(3) 내의 동일한 열교환기나 근권난방설비(5)에 온수측 밸브와 냉수측 밸브가 동시에 개방되면 안된다. 또한 개폐시는 입출구를 쌍으로 동일한 밸브위치에 있게 조작되어야 한다. 예를 들면 냉수입구밸브(12a), 냉수출구밸브(13a), 온수입구밸브(14a), 온수출구밸브(15a)는 일측열교환기(3a)에 공통으로 연결되어 있으므로, 냉수순환운전시는 냉수입구밸브(12a)와 냉수출구밸브(13a)는 개방하고, 온수입구밸브(14a)와 온수출구밸브(15a)는 닫아야 한다. 반대로 온수순환운전시는 냉수입구밸브(12a)와 냉수출구밸브(13a)는 닫고, 온수입구밸브(14a)와 온수출구밸브(15a)는 개방하여야 한다.
1중온실배기팬(16)은 1중온실(1)의 내부 공기를 외부공기로 치환하고자 할 때 사용하며, 가동시 1중온실흡기창(17)으로부터 공기가 유입되어 1중온실배기팬(16)을 통해 배기된다. 1중온실흡기창(17)은 1중온실배기팬(16) 가동시 자동으로 열리며 외부로부터의 오염을 막기 위해 필터가 설치된다.
2중온실(2)의 외벽에 2중온실흡기팬(18)이 설치되고 2중온실흡기팬(18)이 설치된 측면의 반대 측면에는 2중온실(2) 배기측창(19)이 구성되어 2중온실흡기팬(18)이 가동되면 흡입량의 공기가 배기측창(19)을 통해 2중온실(2) 밖으로 자동으로 배출된다.
공기분배기(4)는 2중온실(2) 내부에 냉방/난방 공기가 골고루 공급되도록 하는 설비이다.
근권난방설비(5)는 작물의 뿌리부분의 냉난방을 위해 냉수 또는 온수를 공급하는 시설이다.
보조냉각장치(21)는 동절기를 지나 난방 부하가 감소하고 냉방 부하가 더 증가하여 일일 운전 사이클 가동시 축열조(9a)의 온도가 38도 이상으로 상승하여 히트펌프시스템(7)에서 열이동을 효과적으로 수행할 수 없는 경우에 축열조(9a)의 온수를 순환시켜 냉각하는 장치이며, 공냉식 냉각탑으로 구성될 수 있다.
본 발명의 구체적인 실시 내용은 다음과 같다. 딸기 온실 1,500평방미터를 기준으로 한 실시 내용이다. 본 설명은 [도 1]의 구성도를 기준으로 한다.
딸기 생육의 동절기 적정온도는 주간 25도, 야간 10도이며, 뿌리의 적정 온도는 주간 18도 야간 10도 내외이다. 야간 온도가 5도 이하로 내려가는 경우 생육이 극히 부진해질 수 있으며 주간 온도가 30도를 초과하는 경우도 작물 생육에 악영향을 미친다. 야간 온도를 10도 내외로 관리하는 것은 딸기 생육에 유리하다. 습도는 상대습도 60 ~ 70% 내외가 적절하며 너무 건조하거나 과습인 경우 모두 흰가루병 또는 곰팡이와 같은 병해가 올 수 있어 적절한 습도의 관리가 필요하다.
히트펌프시스템(7)의 용량은 냉방 용량 기준 30,000Kcal/hr이며, 소요 동력은 10KW이다. 이는 성능계수(COP) 3.5의 일반적인 히트펌프이다. 운전 온도를 구체적으로 예시하기 위해서 본 설명에서는 암모니아나 프레온 가스를 냉매로 사용한 일반적인 히트펌프를 기준으로 하였다. 냉매가 이산화탄소가 되는 경우 그 운전온도는 달라질 수 있으며 히트펌프의 냉매의 선택에 의해 이 발명의 내용이 영향을 받지 않으며 모든 히트펌프에 동일하게 적용될 수 있다.
축열조(9a)의 용량은 15㎥이며, 축냉조(8a)의 용량은 30㎥이다. 축열조(9a)와 축냉조(8a)의 용량비는 1:2로 한다. 그 이유는 난방이 필요한 동절기의 경우 냉방시간이 난방시간보다 짧으므로 단시간에 냉방 및 그에 따른 냉수의 열흡수를 빨리 완료해야 하기 때문이다.
본 발명에 의한 열자급형 복합냉난방 장치는 태양 복사열에 의존한 장치이므로 지구 자전 주기인 24시간을 기준으로 냉방 및 난방을 반복하며 한 주기로 움직인다. 일출시간이 매일 조금씩 변화하지만 일출을 기준으로 24시간 유사한 형태의 운전을 반복한다.
온실에 냉난방이 필요한 시기는 겨울, 봄, 가을이다. 봄과 가을의 운전 방법은 동일하다.
운전모드의 설명은 겨울과 봄으로 나누어 그 실시 예를 설명한다. 겨울은 가장 추운 1월, 봄은 냉난방이 필요한 최후의 시기인 5월을 기준으로 한다.
■ 겨울 운전
운전 모드는 냉수로 온실을 냉방하는 냉방 모드, 냉난방이 필요없는 휴지 모드, 가열된 냉수와 온수를 모두 사용하여 난방하는 복합 난방 모드, 히트펌프를 이용하여 냉수의 열을 온수로 이동시켜 온수만 이용하여 난방하는 단일 난방 모드로 나뉜다. 매일 이 4가지 모드로 순차적으로 운전하는 것을 반복한다.
1) 냉방 모드
냉방 모드는 태양 고도가 상승하며 온실 온도가 22도를 초과하는 시점에 시작하여 태양 복사열 감소로 온실 온도가 25도 이하로 하락하는 시간까지이며, 대략적으로 오전 10부터 오후 3시까지이다.
축냉조(8a)의 냉수와 축열조(9a)의 온수는 모두 전일 난방운전으로 냉각된 상태이다. 냉수의 온도는 7도, 온수의 온도는 22도 내외이고 온실 내부의 온도는 22도 딸기 뿌리의 온도는 10도 내외이다.
태양 고도 상승으로 온실 내부 온도가 상승하면 일측열교환기(3a), 이측열교환기(3b), 삼측열교환기(3c) 모두에 냉수를 공급할 수 있도록 냉수입구밸브(12a,12b,12c)와 냉수출구밸브(13a,13b,13c)를 연다. 냉수순환펌프(10) 및 송풍기(3d)를 가동하여 온실 내부의 공기를 순환시키며 냉방을 시작한다.
온실로 유입된 잉여의 태양 복사 에너지는 일측열교환기(3a), 이측열교환기(3b), 삼측열교환기(3c)를 흐르는 냉수에 의해 흡수되며 온실의 온도는 30도 이하로 유지된다. 딸기의 증산 작용으로 발생하는 수증기는 일측열교환기(3a), 이측열교환기(3b), 삼측열교환기(3c)의 외부에서 응축된다. 이 열교환기의 내부를 흐르는 냉수는 열을 흡수하여 점차적으로 온도가 상승한다. 이때, 냉수의 온도를 낮추기 위해서 히트펌프시스템(7)을 가동한다. 흡수된 열의 약 25%는 히트펌프에 의해 온수로 이동하고 나머지 열은 냉수에 남는다.
온실 온도는 오후 1시 27도를 정점으로 조금씩 하락하기 시작하여 오후 3시 경에 25도 이하로 내려가기 시작한다. 히트펌프는 5시간 가동되며 그동안 일측열교환기(3a), 이측열교환기(3b), 삼측열교환기(3c)를 통해 물로 이동한 열량은 600,000Kcal이며, 히트펌프 가동에 따라 전력이 열로 변환한 43,000kcal를 포함한 643,000kcal가 온수와 냉수에 전달된다. 히트펌프 가동으로 이 643,000kcal 중 193,000kcal는 온수로 이동하고, 나머지 450,000kcal는 냉수에 저장된다.
이 기간 중 온수의 일부는 근권난방설비(5)에 공급되어 딸기 뿌리의 온도를 상승시킨다. 이를 위하여 온수입구밸브(14d)와 온수출구밸브(15d)을 개방한다.
히트펌프시스템(7) 가동 및 열입출기(3)에 냉수 순환을 중지하는 시점의 냉수온도는 22도, 온수온도는 32도이다.
2) 휴지 모드
냉방 모드 가동 후 별도의 열 공급이나 열 배출 없이 온실의 온도가 딸기 생육에 영향을 주지 않는 15도 내외까지 자연 하락하는 시간이고 대략 오후 7시까지 이다. 온실 공기 중으로 별도의 난방이나 냉방 운전을 하지 않는다. 근권난방설비(5)는 온수 순환을 유지하여 뿌리 온도 하락을 막는다. 휴지 모드 중에는 히트펌프를 가동하지 않는다.
3) 복합 난방 모드
온실의 온도는 일몰 후 급격히 하락하며 이에 따라 난방을 시작한다. 난방은 온수 뿐만 아니라 가온 된 냉수 모두를 사용한다. 냉수의 온도는 냉방 모드 완료 후 22도를 유지하고 있기 때문에 난방에 유용하게 사용할 수 있다. 단, 냉수와 온수는 혼합되지 않고 별도의 열교환기를 통해 열교환한다. 난방이 시작되는 시점은 온실의 온도가 13도 이하로 하강하는 오후 10시 내외에 시작한다. 복합이라 함은 온수와 냉수 모두를 사용하여 난방함을 말한다.
일측열교환기(3a)와 이측열교환기(3b)는 냉수 순환을 위해 냉수입구밸브(12a,12b)와 냉수출구밸브(13a, 13b)를 연다. 축냉조(8a)의 상부와 하부의 물 온도차이가 약 5~ 10℃ 이상이 차이가 있기 때문에 온도가 높은 축냉조(8a)의 상부 냉수가 공급되도록 하기 위해 축냉조(8a)의 상부 냉수가 일측열교환기(3a)와 이측열교환기(3b)로 유입될 수 있도록 흡입측변경밸브(20b)를 열어 축냉조(8a)의 상부 방향으로 조정하고, 열교환 후 냉수가 축냉조(8a)의 하부로 유입되도록 배출처변경밸브(22b)를 연다.
복합 난방 모드 시의 흡입측변경밸브(20a, 20b)와 배출처변경밸브(22a, 22b)의 취수 및 배수 방향은 히트펌프가 가동되는 냉방 모드 및 단일 난방 모드 때와 반대이다.
삼측열교환기(3c)는 온수 순환을 위해 온수입구밸브(14c)와 온수출구밸브(15c)를 연다. 다음으로 송풍기(3d)를 가동하여 온실 복합 난방을 시작한다. 딸기의 뿌리는 야간에 낮은 온도로 유지하는 것이 뿌리 뿐만 아니라 딸기의 전체적인 성장에 유리하므로 근권난방설비(5)는 냉수 순환으로 변경한다. 이를 위하여 냉수입구밸브(12d)와 냉수출구밸브(13d)를 연다.
복합 난방 모드는 난방에 따른 냉수의 온도 하락으로 냉수와 온실 온도의 차가 4도 이하가 되는 시점까지 유지하며 그 시간은 대략 새벽 5시가 된다. 복합 난방 모드가 끝나는 시점의 냉수 온도는 12도, 온수 온도는 18도, 온실 온도는 8도이다. 이 복합 난방 모드 중에는 히트펌프를 가동하지 않는다.
4) 단일 난방 모드
앞서 명시한 바와 같이 냉수와 온실의 온도차가 4도 이하가 되면 열교환율이 떨어져 효과적인 열교환을 하기 어렵다. 하지만 이때의 냉수 온도인 12도는 히트펌프를 사용하면 온수 쪽으로 열을 이동시킬 수 있는 온도일 뿐 아니라, 다음 운전 모드인 냉방 모드에서도 낮은 냉수의 온도는 꼭 필요한 조건이므로 히트펌프시스템(7)을 가동하여 냉수의 열을 온수로 이동시키고 온수를 사용하여 난방 운전을 계속한다.
히트펌프시스템(7)을 가동하기 위해서는 흡입측변경밸브(20a,20b)와 배출처변경밸브(22a,22b)의 취수 및 배수 방향을 복합 난방 모드 때와 반대로 조정해야 한다. 그 이유는 축냉조(8a)의 상부와 하부의 물 온도차이가 약 5~ 10℃ 이상이 차이가 있기 때문에 온도가 낮은 축냉조(8a)의 하부 냉수가 공급되도록 하기 위함이다. 즉, 축냉조(8a)의 하부 냉수 부분이 일측열교환기(3a)와 이측열교환기(3b)로 유입될 수 있도록 흡입측변경밸브(20a)를 열어 축냉조(8a)의 하부 방향으로 조정하고, 열교환 후 냉수가 축냉조(8a)의 상부로 유입되도록, 배출처변경밸브(22a)를 열어 축냉조(8a)의 상부 방향으로 조정한다.
히트펌프시스템(7)을 가동하고 일측열교환기(3a) 냉수 순환을 위해 냉수입구밸브(12a)와 냉수출구밸브(13a)를 연다. 비록 일측열교환기(3a)에 냉수가 순환되지만 냉수 온도가 히트펌프시스템(7) 가동으로 더욱 낮아지기 때문에 일측열교환기(3a)에 의한 난방 효과는 거의 없으며, 히트펌프시스템(7) 가동이 계속되어 냉수의 온도가 온실의 온도보다 낮아지게 되고 이에 따라 제습의 효과를 발휘한다.
이측열교환기(3b)와 삼측열교환기(3c)는 온수 순환을 위해 온수입구밸브(14b,14c)와 온수출구밸브(15b,15c)를 연다. 그리고 송풍기(3d)를 가동한다.
딸기의 뿌리는 주간에 18도를 온도로 유지해야 하며 활발한 광합성을 위해 이른 아침에 빠른 시간에 온도를 올려야 하므로 단일 난방 모드 운전 2시간 후, 근권난방설비(5)는 온수 순환으로 변경한다. 이를 위하여 온수입구밸브(14d)와 온수출구밸브(15d)를 연다.
단일 난방 모드의 다음 단계는 광합성이 활발하게 일어나는 오전이므로 이른 새벽에 시작하여 오전에 끝나는 단일 난방 모드에서의 제습은 과습에 의한 병을 방지하는 것 외에 효과적인 광합성을 위해 꼭 필요하다. 앞서 명시한 바와 같이 일측열교환기(3a)에서 일부 제습이 일어나지만 이를 더 효과적으로 수행하기 위해 2중온실흡기팬(18)을 가동한다. 이에 따라 1중온실(1)과 2중온실(2) 사이에 존재하는 건조한 공기가 2중온실(2)로 유입되고, 2중온실(2)내의 습한 공기가 2중온실배기창(19)을 통해 동량 배출된다. 이 습한 공기는 1중온실(1)의 외벽과 접촉하며 수분은 응축되어 건조한 공기가 되고 2중온실흡기팬(18)을 통해 2중온실(2)로 순환한다. 여기 예시한 온실의 규모의 경우 1중온실(1) 외벽의 면적은 최소 3,000평방 미터 이상이고 외기의 기온은 온실 내부보다 최소 10도 이상 낮기 때문에 매우 효과적으로 제습할 수 있다.
단일 난방 모드는 오전 10시까지 약 5시간이며 이 시간에 히트펌프시스템(7)을 가동한다. 단일 난방 모드가 끝나는 시간의 냉수, 온수, 온실 및 뿌리의 온도는 각각 7도, 22도, 20도, 15도이다. 냉수와 온수의 온도는 전일 냉방 모드에서 흡수한 모든 열을 온실 내에 배출하고, 냉방 모드 운전이 가능한 최적온도로 환원되고 뿌리의 온도와 온실의 온도 광합성에 최적의 온도로 상승한다.
겨울 운전 모드에 따른 냉수, 온수, 온실 온도와 히트펌프의 가동 여부를 간략히 정리하면 아래 [표 1]과 같다.
표 1
냉수온도 온수온도 온실온도 히트펌프가동 비고
냉방모드(오전10시~오후3시) 22℃ 32℃ 22~25℃ ○ 냉수사용
휴지모드(오후3시~오후7시) 22℃ 32℃ 15℃ ×
복합난방모드(오후7시~새벽5시) 12℃ 18℃ 8℃ × 냉,온수모두 사용
단일난방모드(새벽5시~오전10시) 7℃ 22℃ 20℃ ○ 온수 사용
[표 1] 겨울 운전
5) 열효율(COP)
겨울 운전시 용량 10KW의 히트펌프시스템(7)을 하루 10시간 가동하므로 총 사용 전력은 100KWH/일이며, 이는 열량환산 86,000Kcal/일이다. 냉방으로 사용된 열량은 오전 냉방 모드의 600,000Kcal/일이고, 난방으로 사용된 열량은 복합 및 단일 난방모드의 686,000kcal/일이다. 이 686,000Kcal는 냉방 모드 가동 시 흡수한 열량 600,000Kcal과 히트펌프시스템(7) 가동에 따라 전기에너지가 열에너지로 변환된 열량 86,000Kcal의 합이다. 따라서, 총 냉난방 사용열량은 1,290,000Kcal/일이고, 총 투입 전력의 열량 환산은 86,000Kcal/일이므로 열효율(COP)은 15이다. 이는 일반 지열 히트펌프의 COP 3.5 보다 4배 이상 뛰어난 열효율을 갖는다.
■봄 운전
봄 운전은 겨울 운전과 운전 개념은 유사하나 온실의 평균 온도가 증가하고 주간 태양 복사열이 증가하는 특징이 있으므로 이에 따라 일부 운전 방법이 변경된다.
운전 모드는 냉수로 온실을 냉방하는 냉방 모드, 냉난방이 필요없는 휴지 모드, 히트펌프를 이용하여 냉수의 열을 온수로 이동시켜 온수만 이용하여 난방하는 단일 난방 모드로 나뉜다. 매일 이 3가지 모드로 순차적으로 운전하는 것을 반복한다. 이는 동절기 복합 난방 모드가 빠진 것인데, 실제의 경우는 기온 상승에 따라 복합 난방 모드의 시간을 점차 줄여가는 것이다. 본 예시는 복합난방 시간이 없어진 때를 기준으로 하였다.
1) 냉방 모드
온실 온도가 22도를 초과하는 시점에 시작하여 복사열 감소로 온실 온도가 27도 이하로 하락하는 시간까지이며, 대략적으로 오전 9시부터 오후 2시까지이다.
축냉조(8a)의 냉수와 축열조(9a)의 온수는 모두 전일 난방운전으로 냉각된 상태이다. 냉수의 온도는 7도, 온수의 온도는 28도 내외이고, 온실 내부의 온도는 22도, 딸기 뿌리의 온도는 10도 내외이다.
태양 고도 상승으로 온실 내부 온도가 상승한다. 일측열교환기(3a), 이측열교환기(3b), 삼측열교환기(3c) 모두에 냉수를 공급할 수 있도록 냉수입구밸브(12a,12b,12c)와 냉수출구밸브(13a,13b,13c)를 연다. 그리고 송풍기(3d)를 가동하여 온실 내부의 공기를 순환시키며 냉방을 시작한다.
온실로 유입된 잉여의 태양 열에너지는 일측열교환기(3a), 이측열교환기(3b), 삼측열교환기(3c)를 흐르는 냉수에 의해 흡수되며 온실의 온도는 30도 이하로 유지된다. 딸기의 증산 작용으로 발생하는 수증기는 일측열교환기(3a), 이측열교환기(3b), 삼측열교환기(3c)의 외부에서 응축된다. 냉수의 온도를 낮추기 위해서 히트펌프시스템(7)을 가동한다. 흡수된 열의 약 25%는 히트펌프에 의해 온수로 이동하고 나머지 열은 냉수에 남는다.
태양 고도가 상승하며 태양의 광량이 40,000 lux를 초과하면 2중온실(2)의 상부에 위치한 개폐식 차광비닐(6)을 개폐장치(6a)을 이용하여 닫는다. 딸기의 경우 광포화점이 20,000 ~ 40,000 lux 이므로 더 이상의 광은 광합성에 도움을 주지않고 온실 내부의 온도만을 상승시키므로 차단한다.
히트펌프시스템(7)의 가동에 따라 온수로 이동한 열로 인하여 온수의 온도가 상승하게 된다. 초기 가동 시 온수의 온도는 28도로 높으므로 가동 후 약 2시간 경과 후 31도에 도달한다. 이 온수의 온도 한계는 히트펌프시스템(7)의 냉매가 암모니아나 프레온 가스인 경우 38도이므로 축열조(9a)의 온수의 온도가 32 ~ 33도에 도달하면 보조 냉각탑을 이용하여 온수를 냉각한다. 응축기(7b)에서 배출되는 온수 온도를 37도 이하로 관리한다.
온실 온도는 오후 1시 27도를 정점으로 조금씩 하락하기 시작하여 오후 3시 경에 25도 이하로 내려간다. 히트펌프는 5시간 가동되며 그동안 일측열교환기(3a), 이측열교환기(3b), 삼측열교환기(3c)를 통해 물로 이동한 열량은 600,000Kcal이며, 히트펌프 가동에 따라 전력이 열로 변환한 43,000kcal를 포함한 643,000kcal가 온수와 냉수에 전달된다. 히트펌프 가동으로 이 643,000kcal 중 193,000kcal는 온수로 이동하고, 이 193,000Kcal 중 78,000Kcal는 냉각탑에 의해 외부로 배출된다. 히트펌프 가동으로 온수로 이동한 193,000Kcal를 제외한 450,000kcal는 냉수에 저장된다.
이 기간 중 온수의 일부는 근권난방설비(5)에 공급되어 딸기 뿌리의 온도를 상승시킨다. 이를 위하여 온수입구밸브(14d)와 온수출구밸브(15d)를 개방한다.
히트펌프 가동 및 열입출기(3) 가동을 중지할 때의 냉수온도는 평균 22도, 온수온도는 평균 36도이다.
2) 휴지 모드
냉방 모드 가동 후 별도의 열 공급이나 열 배출 없이 온실의 온도가 딸기 생육에 영향을 주지 않는 15도 내외까지 자연 하락하는 시간이고 대략 오후 6시까지 이다. 온실 공기 중으로 별도의 난방이나 냉방 운전을 하지 않는다. 근권난방설비(5)는 온수 순환을 유지하여 뿌리 온도 하락을 막는다.
2중온실(2)의 상부에 위치한 개폐식 차광비닐(6)을 개폐장치(6a)을 이용하여 개폐식 차광비닐(6)을 연다. 1중온실배기팬(16)을 가동하여 1중온실흡기창(17)을 통해 외부의 공기가 1중온실(1)로 유입되게 하여 1중온실(1)을 환기한다. 휴지 모드 중에는 히트펌프를 가동하지 않는다.
3) 단일 난방 모드
2중온실(2)의 상부에 위치한 개폐식 차광비닐(6)을 개폐장치(6a)을 이용하여 닫는다. 냉방 모드에서 가열된 냉수와 온실의 온도차가 크지 않으므로 열교환율이 떨어져 효과적인 열교환을 하기 어렵다. 그러므로 온도가 22도로 가열된 냉수는 히트펌프를 사용하면 온수 쪽으로 열을 이동시켜 온수를 이용한 난방을 함과 동시에 냉수의 온도를 냉각한다. 이는 다음 운전 모드인 냉방 모드에서 낮은 온도의 냉수를 확보하기 위한 것이다. 급격히 가열되는 주간의 온실을 히트펌프시스템(7)만으로 냉각하기 위해서는 대용량의 히트펌프가 필요하므로, 본 발명에서는 전날 야간에 예냉한 냉수를 이용하여 빠른 시간에 효과적으로 냉방한다. 만약 냉수 저장이 없는 경우 동일한 냉각부하를 갖게 하기 위해서는 히트펌프시스템(7)의 용량이 본 발명에 의한 용량의 최소 3배가 되어야 한다.
일측열교환기(3a), 이측열교환기(3b), 삼측열교환기(3c)는 온수 순환을 위해 온수입구밸브(14a,14b,14c)와 온수출구밸브(15a,15b,15c)를 연다. 그리고 송풍기(3d)를 가동하여 온실의 공기를 순환 난방한다.
딸기의 뿌리는 야간에 낮은 온도로 유지하는 것이 뿌리 뿐만 아니라 딸기의 전체적인 성장에 유리하므로 근권난방설비(5)는 냉수 순환으로 변경한다. 이를 위하여 냉수입구밸브(12d)와 냉수출구밸브(13d)를 연다.
단일 난방 모드의 다음 단계는 광합성이 활발하게 일어나는 오전이므로 오전에 끝나는 단일 난방 모드에서의 제습은 과습에 의한 병을 방지하는 것 외에 효과적인 광합성을 위해 꼭 필요하다. 다음으로 2중온실흡기팬(18)을 가동한다. 이에 따라 1중온실(1)과 2중온실(2) 사이에 존재하는 건조한 공기가 2중온실(2)로 유입되고, 2중온실(2)내의 습한 공기가 2중온실배기창(19)을 통해 동량 배출된다. 이 습한 공기는 1중온실(1)의 외벽과 접촉하며 수분은 응축되어 건조한 공기가 되고 2중온실흡기팬(18)을 통해 2중온실(2)로 순환한다. 여기서, 예시한 온실의 규모가 1,5000평방 미터이고 이 경우 1중온실(1) 외벽의 면적은 최소 3,000평방 미터 이상이므로 외기의 기온은 온실 내부보다 최소 7도 이상 낮기 때문에 매우 효과적으로 제습할 수 있다.
단일 난방 모드는 오후 5시부터 익일 오전 8시까지 약 15시간이며, 이 시간에 히트펌프시스템(7)을 가동한다. 단일 난방 모드가 끝나는 시간의 냉수, 온수, 온실 및 뿌리의 온도는 각각 7도, 28도, 18도, 12도이다. 냉수와 온수의 온도는 전일 냉방 모드에서 흡수한 모든 열을 온실 및 외부로 배출하고, 냉방 모드 운전이 가능한 최적온도로 환원된다.
봄 운전 모드에 따른 냉수, 온수, 온실 온도와 히트펌프의 가동 여부를 간략히 정리하면 아래 [표 2]와 같다.
표 2
냉수온도 온수온도 온실온도 히트펌프가동 비고
냉방모드(오후9시~오후2시) 22℃ 28~36℃ 22~27℃ ○ 냉수사용
휴지모드(오후2시~오후6시) 22℃ 36℃ 15℃ ×
단일난방모드(오후6시~오전9시) 7℃ 28℃ 18~22℃ ○ 온수사용
[표 2] 봄 운전
4) 열효율(COP)
봄 운전 시 용량 10KW의 히트펌프시스템(7)을 하루 20시간 가동하므로 총 사용 전력은 200KWH/일이며, 이는 열량환산 172,000Kcal/일이다. 냉방으로 사용된 열량은 오전 냉방 모드의 600,000Kcal/일이고, 난방열량은 702,000kcal/일이다. 이702,000kcal는 냉방 모드 가동시 흡수한 열량 600,000Kcal과 히트펌프시스템(7) 가동에 따라 전기에너지가 열에너지로 변환된 열량 180,000Kcal의 합에서 열량 초과로 외부로 배출한 78,000Kcal를 제한 양이다. 따라서, 총 냉난방 사용열량은 1,302,000Kcal/일이고, 총 투입 전력의 열량 환산은 172,000Kcal/일이므로 열효율(COP)은 7.5이다. 이는 일반 지열 히트펌프의 COP 3.5보다 2배 이상 뛰어난 열효율을 갖는다.
지금까지 기술한 바와 같이, 본 발명에 따른 열자급형 복합냉난방 장치는 일일 24시간을 주기로 동일한 운전 싸이클을 반복 운전한다. 온실로 유입되는 태양 복사열을 냉수를 이용하여 흡수한 후, 이 흡수한 열의 일부만 히트펌프를 통해 냉수에서 온수로 이동시킨다. 난방에는 이 냉수와 온수를 모두 직접 사용하고, 심야 대기온도 강하에 따른 온실표면의 열손실과 전일 주간 흡수한 태양열이 평형이 되는 부하로 가동한다. 익일 주간에 이 냉각된 냉열을 이용하여 냉방을 함과 동시에 심야 난방에 필요한 열을 흡수하는 역할을 함께 달성한다. 이 경우 열효율(COP)을 최대 15배 이상으로 증가시킬수 있다.
이를 정리해서 설명하면 냉수에서 온수로 열을 이동시키는 히트펌프의 사용은 최소화하고, 심야 난방에 온수와 냉수를 모두 난방에 사용하며, 이 과정으로 난방열을 공급함과 동시에 냉수와 온수의 열용량을 모두 감소시켜 다음 사이클 (익일)의 냉방 및 열 흡수가 가능한 상태로 회복시킨다는 것이다.
또한 본 발명에 따른 열자급형 복합냉난방 장치의 열효율(COP)은 난방 부하가 큰 동절기에는 15, 난방부하가 감소하는 늦봄 및 초가을의 경우는 8이다. 이는 최근 농업용으로 개발된 지열장치의 효율 3.5에 비해 매우 높다. 그 이유는 히트펌프의 경우 냉방시 온열을 지중에 버려야 하며 냉열 또는 온열이 필요한 경우 각각 필요한 열량 모두를 그 순간 히트펌프를 이용하여 지열과 열교환 하여야 하는 반면, 본 발명에 의한 열자급형 복합냉난방 장치의 경우 냉방시 흡수한 열량을 버리지 않고 재사용하며 냉수로 흡수된 열량의 상당 부분을 히트펌프를 사용하지 않고 온실 난방에 직접 사용하고 그 과정에서 냉각되므로 히트펌프의 부하가 경감되기 때문이다.
또한 본 발명은 농업용 시설재배의 온실에서 요구되는 환경 요소 중 하나인 제습 기능을 효과적으로 공급함에 있다. 히트펌프의 냉매의 온도는 너무 낮아 이를 사용한 냉방의 경우에 온도제어는 효과적이나 과도한 제습으로 식물에 악영향을 줄 수 있다. 본 발명의 냉방에 사용되는 냉수의 평균 온도는 13도 내외로 이슬점이 상대적으로 높아 적정한 습도조절이 별 제어장치 없이 가능하다.
또한 본 발명은 주간 광합성이 가장 활발한 시간에 밀폐된 환경을 제공하므로, 온실 내 고농도의 탄산시비를 가능하게 할 수 있다는 점이며, 이 효과는 재배작물의 증수로 이어져서 수익성 증가에 기여한다.
또한 본 발명은 실제 시설재배에서 매우 유용하게 활용될 수 있으며 특히 딸기 등과 같이 휴면 및 저온 경과 시간이 필요한 겨울 과채류에 특히 효과적으로 적용될 수 있다.

Claims (5)

  1. 온실, 열입출기(3), 축냉유니트(8), 축열유니트(9) 및 히트펌프시스템(7)을 포함하여 구성되는 열자급형 복합냉난방 장치에 있어서,
    상기 축냉유니트(8)는 냉수를 저장하는 축냉조(8a)와, 상기 히트펌프시스템(7)에 냉수를 순환공급하는 냉수펌프(8b)와, 상기 히트펌프시스템(7)에 공급된 냉수가 다시 상기 축냉조(8a)로 유입되는 증발기출구배관(8c)으로 구성되고,
    상기 축열유니트(9)는 온수를 저장하는 축열조(9a)와, 상기 히트펌프시스템(7)에 온수를 순환공급하는 온수펌프(9b)와, 상기 히트펌프시스템(7)에 공급된 온수가 다시 상기 축열조(9a)로 유입되는 응축기출구배관(9c)으로 구성되며,
    상기 히트펌프시스템(7)은 상기 열입출기(3)를 통해 상기 축냉조(8a)의 냉수가 태양 복사열을 흡수하면 열의 일부를 상기 축열조(9a)의 온수로 이동시키도록 구성되는 한편,
    상기 온실은 상기 축냉조(8a)와 상기 축열조(9a)에 열을 공급하고, 상기 축냉조(8a)와 상기 축열조(9a)로부터 냉, 온수의 열을 공급받으며,
    상기 열입출기(3)는 적어도 2개 이상의 열교환기로 구성되어 상기 온실 내부에 설치되되, 상기 열교환기는 각각 냉각 및 가열을 독립적으로 선택하여 실시할 수 있도록 각각의 열교환기 입구측에 온수공급배관(11a) 및 냉수공급배관(10a)이 모두 연결되고 각각의 열교환기 출구측에 온수회수배관(11b) 및 냉수회수배관(10b)이 연결되어 온수순환펌프(11)와 냉수순환펌프(10)를 통해 상기 축냉조(8a)와 상기 축열조(9a)로 연결되며,
    상기 축냉조(8a)에는 상기 히트펌프시스템(7)과 상기 열입출기(3)로 각각 유출 및 유입되는 배관을 연결할 수 있는 냉수헤더(8d)가 상하부에 각각 위치하고,
    상기 축열조(9a)에는 상기 히트펌프시스템(7)과 상기 열입출기(3)로 각각 유출 및 유입되는 배관을 연결할 수 있는 온수헤더(9d)가 상하부에 각각 위치하며,
    각각의 상기 냉수헤더(8d)와 상기 온수헤더(9d)의 양쪽 끝에는 상기 히트펌프시스템(7) 및 상기 열입출기(3)로 연결되는 배관과 접속할 수 있도록 구성된 연결노즐(24)을 구비한 것을 특징으로 하는 열자급형 복합냉난방 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉수헤더(8d)와 상기 온수헤더(9d)는 다수의 구멍이 형성되어 있는 다수의 물분배파이프(23)를 연결한 것을 특징으로 하는 열자급형 복합냉난방 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 냉수펌프(8b)의 흡입측은 상기 축냉조(8a) 상부 냉수헤더(8d)의 일측과 연결되며 상기 증발기출구배관(8c)은 상기 축냉조(8a) 하부 냉수헤더(8d)의 일측과 연결되고, 상기 축냉조(8a)는 냉수를 냉방 또는 난방 용도로 사용하는 경우에 따라 상기 냉수공급배관(10a) 및 상기 냉수회수배관(10b)과 연결되는 상기 냉수헤더(8d)의 위치를 변경할 수 있도록 상기 냉수공급배관(10a) 및 상기 냉수회수배관(10b) 모두를 상하부 냉수헤더(8d)의 타측과 각각 연결되게 구성하고 각각의 배관에 흡입측변경밸브(20a, 20b)와 배출처변경밸브(22a, 22b)를 설치한 것을 특징으로 하는 열자급형 복합냉난방 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 온수펌프(9b)의 흡입측은 상기 축열조(9a) 하부 온수헤더(9d)의 일측과 연결되며 상기 응축기출구배관(9c)은 상기 축열조(9a) 상부 온수헤더(9d)의 일측과 연결되고, 상기 온수공급배관(11a)은 상부 온수헤더(9d)의 타측과 연결되고 상기 온수회수배관(11b)은 하부 온수헤더(9d)의 타측과 연결되는 것을 특징으로 하는 열자급형 복합냉난방 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 축열조(9a)의 온수냉각을 위하여 보조냉각장치(21)를 구비한 것을 특징으로 하는 열자급형 복합냉난방 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101128173B1 (ko) * 2011-07-06 2012-03-22 오석인 태양에너지를 이용한 열자급형 복합 냉난방시스템 및 열자급형 복합 냉난방장치
CN114992697B (zh) * 2022-05-31 2023-08-18 中国五冶集团有限公司 跨季节水池蓄热太阳能与水源热泵耦合供暖系统及控制方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050081866A (ko) * 2004-02-16 2005-08-19 태봉산업기술주식회사 폐열회수 시스템
KR100750375B1 (ko) * 2007-04-26 2007-08-17 왕화식 2패스라인 폐수열회수기와 히트펌프를 이용한 냉난방 겸용시스템
KR20070084876A (ko) * 2006-02-22 2007-08-27 윤영선 냉난방 냉온수 복합 시스템

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050081866A (ko) * 2004-02-16 2005-08-19 태봉산업기술주식회사 폐열회수 시스템
KR20070084876A (ko) * 2006-02-22 2007-08-27 윤영선 냉난방 냉온수 복합 시스템
KR100750375B1 (ko) * 2007-04-26 2007-08-17 왕화식 2패스라인 폐수열회수기와 히트펌프를 이용한 냉난방 겸용시스템

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE1026557B1 (nl) * 2018-08-23 2020-03-25 Deltha Eng Cvba Klimaatregelsysteem en energieverdeeleenheid

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