WO2020159216A1 - 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a vinyl house having an underground heat storage space structure, and more specifically, it is embedded in the underground in the form of a space structure, used as a heat storage body for geothermal heat, and utilized as a storage space for storing outdoor air exchanged with geothermal heat. It is used as a transport space to transfer the geothermal exchanged outdoor air to the interior of the vinyl house, supplying air for heating in the winter and air for cooling in the summer season to the interior of the plastic house, and a space for workers to control the break room or shipment of crops. It relates to a vinyl house with an underground heat storage space structure that can also be used as.
  • the vinyl house is placed in a tunnel structure with a steel frame fixed to the ground, and is made of a structure covered with transparent vinyl on the top of the steel frame. It is possible to grow various crops in the winter due to the greenhouse effect, and it is highly productive throughout the four seasons. High quality crop cultivation is possible, and it is widely used for various crop cultivation.
  • Korea Patent Application No. 1,814,534 No. (2017. 12. 27 Registered) is directed to a "greenhouses the ventilation system using a geothermal applied ', It has a double heat insulation structure by an inner frame and an outer frame and a vinyl film surrounding them, and buried triple circulation pipes in the ground while the double vinyl film is wrapped around the surfaces of the first circulation pipe and the third circulation pipe, It is proposed that the outdoor air is introduced through the second circulation pipe and discharged into the house via the third circulation pipe and the first circulation pipe.
  • Korean Registered Patent Publication No. 1074757 (registered on October 12, 2011) relates to an underground cold and hot air heat exchanger for facility houses, a conduit unit in which a number of conduits are installed between the interior and the underground of a facility house; An underground heat exchanger installed in the conduit to perform heat exchange with the blown air; A heat transfer duct installed inside the facility house to discharge blown air that has undergone heat exchange; And an auxiliary means installed on the conduit to cause latent heat of vaporization of water.
  • the present invention was devised to solve the above-mentioned problems of the prior art, and the object of the present invention is to use concrete material, which is a relatively good heat accumulator, to be buried underground in the form of a space structure, to use it as a heat storage material for geothermal heat, and to exchange geothermal outdoor air It is used as a storage space to store, or as an transport space for transporting geothermal exchanged outdoor air to the interior of a vinyl house, an underground heat storage space that stably supplies air for heating in the winter and cooling air for the summer in the greenhouse. It is to provide a vinyl house with a structure.
  • Another object of the present invention is to form a transport space that is buried underground in the form of a space structure and exchanged geothermal heat to be transported to the interior of the vinyl house, so that ventilation and ventilation are well maintained and a constant temperature can be maintained. Or to provide a vinyl house with an underground heat storage space structure that can be used as a space for coordinating crop shipments.
  • Another object of the present invention is to provide a vinyl house in which pests and various germs are not introduced and germ propagation such as fungi caused by condensation of outdoor air that is geothermal exchange is suppressed is prevented, thereby preventing crop pests and worker health damage.
  • the present invention in a vinyl house using geothermal heat, and the air inlet duct for guiding the outdoor air to the vinyl house underground;
  • An underground heat exchanger which is buried underground and delivers geothermal heat to outdoor air introduced into the basement by the air inlet duct; It is buried underground in the form of a space structure and is used as a heat storage member for geothermal heat, and is used as a storage space for storing outdoor air exchanged geothermally by an underground heat exchanger, or a transfer space for transporting the geothermal exchanged outdoor air into the greenhouse. It can be used as a space for worker's simple rest room or crop shipment adjustment by providing underground heating facilities and lighting facilities to supply air for heating in the winter and cooling air in the summer. It includes underground storage space structures.
  • the underground heat storage space structure is made of a concrete material.
  • the underground heat storage space structure is configured to store the outdoor heat exchanged in the form of compressed air and supply it to the interior of the vinyl house under reduced pressure.
  • the underground heat storage space structure further includes an air distribution duct for uniformly distributing and supplying the outdoor air exchanged geothermally in the inner space.
  • the underground heat exchanger is made of a connection assembly of a tubular unit, and the water circulation pipe for transferring the underground heat of the ground at a location lower than the underground location of the underground heat exchanger to the underground heat exchanger of the underground heat exchanger It is further provided around, and is made by installing a plurality of circulating water flow pipes in close contact with the heat collecting plate and the outside of the air flow of the tube unit.
  • the underground heat exchanger according to the present invention is made of a connection assembly of a tubular unit, and the water circulation pipe for transferring the underground heat of the ground at a location lower than the underground location of the underground heat exchanger to the underground heat exchanger of the underground heat exchanger It is further provided around, and is formed by installing a circulation water circulation pipe having a plurality of heat collecting plates inside the air circulation pipe of the tube body unit.
  • the underground heat exchanger according to the present invention, the U-shaped heat medium circulation pipe installed inside the cylindrical pipe buried vertically in the ground, and after filling the periphery of the heat medium circulation pipe with a thermally conductive filler, the upper part of the cylindrical pipe A hermetic vertical heat exchanger; It consists of a geothermal heat exchanger including a heat exchanger that transmits geothermal heat to the outdoor air that is separately installed inside the underground heat storage space structure.
  • the underground heat exchanger according to the present invention, the two water tanks connected to the U-shaped underground water tank and buried underground;
  • An underground water supply and discharge means for supplying underground water having a depth of 8 to 15 m underground to the underground water storage tank and discharging ground water used for heat exchange to the ground;
  • a heat medium circulation pipe receiving geothermal heat from the groundwater of the underground reservoir; It consists of a geothermal heat exchanger including a heat exchanger that transmits geothermal heat to the outdoor air that is separately installed inside the underground heat storage space structure.
  • the underground heat exchanger according to the present invention, the underground heat exchanger buried in the ground;
  • a heat pump unit which is separately installed inside the underground heat storage space structure and transmits geothermal heat to the introduced outdoor air; It consists of a geothermal heat exchange unit including a heat medium circulation pipe for circulating the heat medium between the underground heat exchanger and the heat pump unit.
  • the vinyl house provided with the underground heat storage space structure an air inlet duct for guiding outdoor air to the basement; In addition to being used as a geothermal heat storage body buried underground in the form of a space structure, it is used as a storage space for outdoor air guided underground by the air inlet duct or used as a transport space for transporting outdoor air to the interior of a vinyl house.
  • An underground thermal storage space structure And a heat medium circulation tube circulating the heat medium heated by the heating device installed on the ground into the air discharge tube of the underground heat storage space structure.
  • the vinyl house provided with the underground heat storage space structure has an outer vinyl roof with an open ceiling, an inner vinyl roof with an inside closed roof, and a closed ceiling of the inner vinyl roof. Accordingly, it includes a T-shaped roof that is installed higher than the open ceiling of the outer vinyl roof in the longitudinal direction of the vinyl house.
  • the present invention provides a vinyl house that can be used as a facility useful for mushroom cultivation.
  • the vinyl house with the underground heat storage space structure according to the present invention is further provided with an antibacterial filter in the air inlet duct.
  • the present invention provides a vinyl house capable of preventing avian flu or foot and mouth disease when used as a house or barn.
  • the present invention is embedded in the basement in the form of a space structure and used as a heat storage body for geothermal heat, and is utilized as a storage space for storing outdoor air exchanged by geothermal heat, or transporting outdoor air exchanged by geothermal heat to the interior of a vinyl house. It is used as a space, and supplies air for heating in the winter and air for cooling in the summer season to the interior of the plastic greenhouse, and is equipped with an underground lifting and lighting facility, which can also be used as a space for workers to control the shipment of a break room or crops. It provides an underground heat storage space structure for a vinyl house.
  • the vinyl house according to the present invention uses a relatively good heat storage material, concrete, which is buried underground in the form of a spatial structure, to use it as a heat storage body for geothermal heat, and to utilize it as a storage space for storing outdoor air that has been geothermal exchanged, or for outdoor heat exchanged geothermal By using it as a transport space to be transported to the interior of the vinyl house, it has the effect of stably supplying air for heating in the winter and air for cooling in the summer.
  • the underground heat storage space structure according to the present invention can be well ventilated and ventilated and maintain a constant temperature by forming a transport space where the geothermal exchanged outdoor air is transported to the interior of the vinyl house, so that the worker can adjust the shipping room or crop of the worker. It has an effect that can be utilized as a space for.
  • the plastic house according to the present invention does not introduce pests and germs, and has the effect of preventing germ propagation such as mold caused by condensation of outdoor air that is geothermal exchange, thereby preventing crop pests and worker health damage.
  • the vinyl house according to the present invention has an effect capable of preventing avian influenza or foot and mouth disease when used as a house or barn.
  • the vinyl house according to the present invention has an effect that can be used as a useful location for cultivation of mushrooms.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of a vinyl house having an underground heat storage space structure according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of a tubular unit constituting the underground heat exchanger of the vinyl house according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line A-A in FIG. 2.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram of a geothermal exchange unit of a vinyl house having an underground heat storage space structure according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a perspective view of a tube unit constituting the underground heat exchanger of the vinyl house according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line B-B in FIG. 5.
  • FIG. 7 is a conceptual view showing a state in which the tube adapter is connected to the air inlet side (A) flange of the tube unit according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a conceptual view showing the inside of a tube adapter according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a conceptual view showing the outside of a tube adapter according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a perspective view of a tube unit of another structure constituting an underground heat exchanger of a vinyl house having an underground heat storage space structure according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a conceptual diagram of a geothermal exchange unit of a vinyl house having an underground heat storage space structure according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a conceptual diagram of a geothermal exchange unit of a vinyl house having an underground heat storage space structure according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a conceptual diagram of a geothermal exchange unit of a vinyl house having an underground heat storage space structure according to a sixth embodiment of the present invention.
  • 15 is a heat medium flow chart when cooling a green house in the summer using the sixth embodiment of the present invention.
  • 16 is a conceptual diagram of a vinyl house having an underground heat storage space structure according to a seventh embodiment of the present invention
  • 17 is a conceptual diagram showing a connection structure of an underground heat storage space structure in an interlocking vinyl house according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a conceptual view showing a vinyl house having an underground heat storage space structure and a double roof according to an embodiment of the present invention.
  • antibacterial filter 220 suction blower
  • tube unit 311 air flow pipe 312: flange
  • tube unit 321 circulating water distribution pipe 322: circulating water distribution pipe
  • tube adapter 331 inner circumferential portion 332: outer circumferential portion
  • air distributor 334 circulating water distribution chamber 335: circulating water entry and exit
  • tube unit 381 air distribution pipe 382: flange 383: heat collecting plate
  • air distribution port 421 air distribution port for forming an air film
  • auxiliary underground storage space structure 470 underground lift
  • Filter 750 Blowing fan 760: Underwater motor 761: Groundwater supply pipe
  • filter 840 blowing fan
  • the term'spatial structure' used refers to a structure in which the interior consists of spaces.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of a vinyl house having an underground heat storage space structure according to a first embodiment of the present invention.
  • the vinyl house according to the first embodiment of the present invention is suitable for the growth of crops by covering the skeleton with a transparent film, creating a space isolated from the outside, storing solar energy therein, and controlling it.
  • the vinyl house (100) constituting an indoor environment, includes: an air inlet duct (200) for guiding outdoor air to the basement; An underground heat exchanger (300) which transmits geothermal heat to outdoor air which is buried underground and is induced underground by the air inlet duct (200); It is buried underground in the form of a spatial structure and is used as a heat storage body for geothermal heat, and is used as a storage space for storing outdoor air exchanged geothermally by the underground heat exchanger 300, or indoor heat exchanged geothermal air in a greenhouse. It is used as a transport space for transporting to, and supplies air for heating in winter and air for cooling in summer to the interior of the vinyl house.
  • It consists of an underground heat storage space structure 400 that is equipped with a famous facility (not shown) and can also be used as a space for workers to arrange a rest room or to ship crops.
  • the inside of the underground heat storage space structure 400 is provided with a suction blower 220 that sucks outdoor air from the air inlet duct 200 and sends it to the underground heat exchanger 300.
  • the air inlet duct 200 is provided with an antibacterial filter 210 for preventing pests and various germs from entering with outdoor air and preventing diseases and damage to workers in the greenhouse.
  • the air inlet duct 200 has an appropriate facility scale to have a function as a manhole for repair and management of the suction blower 220 and the like.
  • the underground heat exchanger 300 is installed with one or more pairs to alternately perform heat exchange, and the installation length of the underground heat exchanger 300 is the size of a greenhouse, the underground heat exchanger 300 ).
  • the underground heat storage space structure 400 is made by embedding a concrete material having relatively good heat storage capacity in the basement in the form of a space structure, and the outdoor air exchanged geothermally therein is an underground heat storage space structure.
  • An air distribution duct 410 is provided to uniformly distribute and supply the space of the 400.
  • the air distribution duct 410 includes a plurality of air distribution ports 420 for uniformly discharging the geothermal exchanged outdoor air into the space of the underground heat storage space structure 400.
  • the vinyl house according to the first embodiment of the present invention includes an underground heat exchanger 500 for collecting condensation water generated in the underground heat exchanger 300 and the air distribution duct 410.
  • the underground heat exchanger 300 and the air distribution duct 410 are installed inclined downward toward the water collecting well 500 so that condensed water is well collected in the water collecting well 500, and the inside is hydrophilic coated to quickly drain the water.
  • Geothermal exchanged outdoor air uniformly discharged to the space of the underground heat storage space structure 400 is supplied to the interior of the vinyl house through the air discharge pipe 430, and the underground portion of the air discharge pipe 430 is insulated.
  • the air discharge pipe 430 may be provided with a damper capable of automatically controlling the amount of air blown.
  • the outdoor air transport facility including the underground heat exchanger 300 and the underground heat storage space structure 400 are made of an antibacterial material or the surface is treated with an antibacterial paint.
  • the underground heat storage space structure 400 according to the first embodiment of the present invention may be configured to geothermal exchange the outdoor air, store it in the form of compressed air in the underground heat storage space structure, and then supply it to the interior of the vinyl house under reduced pressure.
  • a pressurized suction blower 220 is used, a pressure reducing means such as a pressure reducing valve is installed in the air discharge pipe 430, and when the air pressure in the underground heat storage space structure 400 exceeds a certain pressure, the pressurized suction blower is automatically used.
  • An automatic control device may be provided so that the 220 stops operation.
  • the vinyl house according to the first embodiment of the present invention is used for heating air in the winter and cooling in the summer by the exchange of geothermal heat by the underground heat exchanger 300 and the heat storage of the geothermal heat by the underground heat storage space structure 400.
  • the vinyl house according to the first embodiment of the present invention is used for heating air in the winter and cooling in the summer by the exchange of geothermal heat by the underground heat exchanger 300 and the heat storage of the geothermal heat by the underground heat storage space structure 400.
  • the mixed air is discharged to the outside through the ventilation hole 440, if necessary It is also possible to recycle the heat energy of the mixed air by circulating it to the underground heat exchanger 300 without immediately discharging the mixed air to the outdoors.
  • the underground heat storage space structure 400 in which outdoor air is distributed is well ventilated and ventilated by its own and surrounding ventilation, ventilation, air volume control, dehumidification, and antibacterial facilities, and can prevent workers' health damage and prevent crop pests.
  • a constant temperature can be maintained by the geothermal constant temperature, so that an underground elevator 470, a lighting facility (not shown), etc. can be used as a worker's living room or as a space for crop adjustment.
  • the underground lifting facility 470 has a function of transporting workers and crops of the vinyl house while traveling between the ground portion of the vinyl house and the underground heat storage space structure 400.
  • the underground heat storage space structure 400 has an appropriate facility scale so that it can be used as a worker's living room or a space for coordinating the shipment of crops, and may further include necessary auxiliary equipment.
  • the vinyl house equipped with the underground heat storage space structure according to the present invention can be used as a useful place for mushroom cultivation, and the mushroom temperature is around 15°C and is suitable for growing and ventilation management in the cultivation facility is important.
  • the vinyl house equipped with a space structure not only receives geothermal heat at almost constant temperature throughout the four seasons without heat loss due to the insulation of the outer wall of the house. It also facilitates ventilation management by circulating the outdoor air to the interior of the house to facilitate ventilation management. This is because it meets suitable environmental conditions.
  • the vinyl house provided with the underground heat storage space structure according to the first embodiment of the present invention can manage the interior of the house almost aseptically, and thus can contribute to the prevention of pests and diseases of crops as well as the prevention of pests of poultry and livestock. If a plastic house is used as a house or barn, it is also expected to prevent bird flu or foot and mouth disease.
  • FIG. 2 is a perspective view of a tubular unit constituting an underground heat exchanger of a vinyl house according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line A-A of FIG. 2.
  • a plurality of 1 m or 2 m long tube units 310 are connected and assembled.
  • the tubular unit 310 is formed at both ends of the air flow pipe 311 forming the passage of outdoor air, and the tubular unit 310 is connected to each other to extend the tubular unit 310 For the flange 312, and to improve the heat exchange performance of the underground heat exchanger (300), it is provided with a wing-shaped heat collecting plate (313) that is formed to penetrate from the outside to the inside toward the central axis of the tube body.
  • the air flow pipe 311, the flange 312, and the heat collecting plate 313 of the tube unit 310 are made of a material having good antibacterial, corrosion resistance, and thermal conductivity.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram of a geothermal exchange unit of a vinyl house having an underground heat storage space structure according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a vinyl having an underground heat storage space structure according to a second embodiment of the present invention. It is a perspective view of the tubular unit which comprises the underground heat exchanger of a house
  • FIG. 6 is a BB sectional view of FIG. 5.
  • the vinyl house with the underground heat storage space structure according to the second embodiment of the present invention further includes a water circulation pipe 340 around the underground heat exchanger 300 to improve geothermal heat exchange performance.
  • the water circulation pipe 340 transmits the geothermal heat of the ground at a position lower than the installation point of the underground heat exchanger 300 to the underground heat exchanger 300 by using water as a heat medium to improve the geothermal heat exchange performance of the underground heat exchanger 300.
  • the water circulation pump 350, the water replenishment tank 360, and water 370 are provided as auxiliary equipment.
  • the vinyl house with the underground heat storage space structure according to the second embodiment of the present invention also has an underground heat exchanger 300 made of several 1 m or 2 m long tube units 320 connected as in the first embodiment.
  • the tube unit 320 includes an air distribution pipe 311, a flange 312, and a heat collecting plate 313 described in the first embodiment, and the heat collecting plate 313 and the heat collecting plate ( 313) is further provided with a plurality of circulating water distribution pipes 321.
  • the circulation water distribution pipe 321 is preferably installed in close contact with the outside of the air distribution pipe 311 of the tube unit 320 and the heat collecting plate 313 to increase the thermal conductivity, and the circulation water distribution pipe 321 is provided with a water circulation pipe 340 It is connected to) has a function of transferring the geothermal heat of the ground at a position lower than the installation point of the underground heat exchanger 300 to the air distribution pipe 311 and the heat collecting plate 313 of the underground heat exchanger 300.
  • the water in the circulating water distribution pipe 321 has a flow in the opposite direction to outdoor air flowing inside the underground heat exchanger 300.
  • the circulation water distribution pipe 321 and the water circulation pipe 340 are made of a material having good corrosion resistance and thermal conductivity.
  • the pipe body unit 320 is a circulating water distribution hole communicating with the circulating water distribution pipe 321 to the flange 312 to connect the circulating water distribution pipe 321 to the water circulation pipe 340. (322) further provided, in particular, the air inlet side flange 312a (FIG. 4) and the air outlet side flange 312b (FIG. 4) of the tube unit 320 installed at both ends of the underground heat exchanger 300, respectively.
  • the adapter 330 (Fig. 4) is connected.
  • FIG 7 is a conceptual view showing a state in which the tube adapter is connected to the air inlet side flange (A) of the tube unit according to the second embodiment of the present invention
  • Figure 8 is a conceptual diagram showing the inside of the tube adapter
  • Figure 9 is a tube It is a conceptual diagram showing the outside of the adapter.
  • the tube adapter 330 is formed on one side of the inner circumferential portion 331 and the outer circumferential portion 332 and the outer circumferential portion 332 having a predetermined thickness and width. : 4) is provided with a circulating water inlet (335) communicating with.
  • an air flow hole 333 formed inside the inner circumferential portion 331 and connected to the air flow pipe 311 (Fig. 4) of the underground heat exchanger 300 (Fig. 4), and the inner circumferential portion 331 It is formed in the space between the outer circumferential portion 332 and the circulation inlet (335) of the air inlet side flange (312a: Fig. 4) (322: Fig. 5) and the circulation water inlet (335) of the tube adapter 330 to each other A circulation water distribution chamber 334 for communication is further provided.
  • connection between the air inlet side flange 312a (Fig. 4) of the underground heat exchanger 300 (Fig. 4) and the tube adapter 330 is made, for example, as follows.
  • the air flow pipe 311 (FIG. 4) of 300) is airtightly connected by screwing or the like, and the circulation water flow chamber 334 of the tube adapter 330 is provided with an air inlet side flange 312a of the underground heat exchanger 300.
  • the connection is confidential.
  • FIG. 10 is a perspective view of a tube unit constituting an underground heat exchanger of a vinyl house having an underground heat storage space structure according to a third embodiment of the present invention, wherein the tube unit of the third embodiment is a tube unit and structure of the second embodiment Alternatively, the water circulation pipe 340 having a plurality of heat collecting plates 383 is installed inside the air circulation pipe 381 of the tube body unit 380 instead of outside.
  • the water circulation pipe 340 is connected to the adjacent water circulation pipe by screw connection or the like by a connection portion 384, and at the same time, the air distribution pipe 381 ) Is also connected to each other by the adjacent air distribution pipe by the flange 382 to constitute the underground heat exchanger 300.
  • the flow of water in the water circulation pipe 340 and the flow of outdoor air in the air distribution pipe 381 are made in opposite directions.
  • the vinyl house with the underground heat storage space structure according to the third embodiment of the present invention differs only from the second embodiment in that only the structure of the tubular unit is different from the second embodiment.
  • FIG. 11 is a conceptual diagram of a geothermal exchange unit of a vinyl house having an underground heat storage space structure according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the vinyl house provided with the underground heat storage space structure is configured to transmit geothermal heat to the outdoor air induced underground by the air inlet duct 200 using the vertically sealed underground heat exchanger 600.
  • the vertically sealed underground heat exchanger (600) buried a cylindrical pipe having good thermal conductivity and corrosion resistance in the vertical direction in the ground of about 6m in the ground, and installed a U-shaped heat medium circulation pipe (620) inside the cylindrical pipe. After installing, and filling the periphery of the heat medium circulation pipe 620 with a thermally conductive filler 610, it has a structure to seal the upper portion of the cylindrical pipe.
  • the vinyl house provided with the underground heat storage space structure according to the fourth embodiment of the present invention was transferred to the heat medium of the heat medium circulation pipe 620 through the cylindrical pipe of the vertically sealed underground heat exchanger 600 and the thermally conductive filler 610. Heat exchange is performed by transferring geothermal heat to outdoor air induced underground by the air inlet duct 200 and the blower fan 650.
  • the transfer of geothermal heat to the outdoor air is made through a heat exchanger 630 separately installed inside the underground thermal storage space structure 400, and the outdoor air that is geothermal exchanged distributes the air provided inside the underground thermal storage space structure 400. It is stored in the underground heat storage space structure 400 by the duct 410 and the air distribution port 420 or supplied to the interior of the vinyl house through the air discharge pipe 430 installed on the top of the underground heat storage space structure 400.
  • the vertical closed type underground heat exchanger 600 In the summer season, heat is released into the ground, and in the winter season, heat can be absorbed from the ground and used for cooling and heating of the greenhouse.
  • FIG. 12 is a conceptual diagram of a geothermal exchange unit of a vinyl house having an underground heat storage space structure according to a fifth embodiment of the present invention.
  • the vinyl house with the underground heat storage space structure uses the two underground water storage tanks 700 connected in the U-shape to the ground to the outdoor air induced underground by the air inlet duct 200 Having a configuration that transmits geothermal heat, the underground water reservoir 700 is embedded in two water tanks having a good thermal conductivity and corrosion resistance in the ground of about 6m in the ground, and is buried in a U-shape.
  • An underwater motor 760 for supplying groundwater having a depth of ⁇ 15m, a groundwater supply pipe 761, a groundwater discharge pipe 762 for discharging groundwater used for heat exchange to the ground, and an automatic drain valve 763 are included.
  • the vinyl house provided with the underground heat storage space structure provides air heat from the ground water 710 of the underground water storage tank 700 to the heat medium transferred to the heat medium of the heat medium circulation pipe 720, and Heat is exchanged in a manner that is transmitted to the outdoor air induced underground by the blower fan 750.
  • the transfer of the geothermal heat to the outdoor air is made through a heat exchanger 730 separately installed inside the underground heat storage space structure 400, and the outdoor air exchanged by geothermal heat distributes the air provided inside the underground heat storage space structure 400. It is stored in the underground heat storage space structure 400 by the duct 410 and the air distribution port 420 or supplied to the interior of the vinyl house through the air discharge pipe 430 installed on the top of the underground heat storage space structure 400.
  • the underground water 8-10m deep underground water 710 maintains an almost constant temperature at 13 ⁇ 15°C throughout the year, so the vinyl house equipped with the underground heat storage space structure according to the fifth embodiment of the present invention uses the underground water storage tank 700 in summer. It releases heat to the ground during the winter, and absorbs heat from the ground during the winter, so it can be used for cooling and heating of the greenhouse.
  • FIG. 13 is a conceptual diagram of a vinyl house having an underground heat storage space structure according to a sixth embodiment of the present invention.
  • the vinyl house equipped with the underground heat storage space structure according to the sixth embodiment of the present invention uses geothermal heat pump units 820 to exchange geothermal heat to transfer ground heat to the outdoor air induced underground by the air inlet duct 200.
  • the geothermal heat exchange unit according to the sixth embodiment of the present invention is a heat pump unit 820 separately installed inside the underground heat exchanger 800 and the underground heat storage space structure 400 buried in the ground of about 6 m in the ground, and It consists of a heat medium circulation pipe 810 for circulating the heat medium between the underground heat exchanger 800 and the heat pump unit 820.
  • underground heat exchanger 800 As the underground heat exchanger 800 according to the sixth embodiment of the present invention, various types of underground heat exchangers such as the vertically closed underground heat exchanger 600 and the underground water storage tank 700 may be used, and the underground heat exchanger 800 ) And the heat pump unit 820, water may be used as a circulating heat medium.
  • the vinyl house provided with the underground heat storage space structure receives outdoor heat induced underground by the air inlet duct 200 and the blower fan 840 to transfer the geothermal heat transferred to the heat pump unit 820.
  • Heat exchange is performed in a manner to be transferred to the geothermal heat exchanged outdoor air by the air distribution duct 410 and the air distribution port 420 provided inside the underground heat storage space structure 400. It is stored in or is supplied to the interior of the vinyl house through the air discharge pipe 430 installed on the upper part of the underground heat storage space structure (400).
  • the vinyl house provided with the underground heat storage space structure circulates the geothermal heat source as an external heat source to the evaporator of the geothermal heat pump as shown in FIG. 14 during heating during the winter season, and external to the condenser of the geothermal heat pump As the heat source, outdoor air introduced by the blowing fan 840 is passed. In this way, the internal circulating medium of the geothermal heat pump takes heat from the geothermal source and transfers it to the incoming outdoor air, thereby warming the incoming outdoor air.
  • the geothermal heat source In the cooling of the summer season, the geothermal heat source is circulated as an external heat source to the condenser of the geothermal heat pump as shown in FIG. 15, and outdoor air introduced by the blowing fan 840 is passed through the evaporator of the geothermal heat pump as an external heat source. In this way, the heat transferred from the internal circulation medium of the geothermal heat pump to the geothermal source is taken from the inflow outdoor air, and the inflow outdoor air is cooled.
  • the heat storage space structure 400 is also well ventilated and ventilated by its own and surrounding ventilation, ventilation, air volume control, dehumidification, antibacterial facilities, etc., to prevent worker's health damage and prevent crop pests and constant temperature by geothermal constant temperature. It is possible to maintain the space distribution facilities such as the air distribution duct 410 and the air distribution port 420, and the underground storage facilities and lighting facilities are installed. Alternatively, it can be used as a space for adjusting crop shipments.
  • 16 is a conceptual diagram of a vinyl house having an underground heat storage space structure according to a seventh embodiment of the present invention.
  • the vinyl house with the underground heat storage space structure according to the seventh embodiment of the present invention is guided underground by the air inlet duct 200 using a heating device 900 such as a solar heat collecting device and an electric heat generating device during the winter season.
  • the heating medium circulation pipe 910 for circulating the heated medium (water) heated by the heating device 900 installed on the ground into the air exhaust pipe 430 of the underground heat storage space structure 400, having a configuration for heating the outdoor air. ).
  • the heat medium (water) heated by the heating device 900 such as a solar heat collecting device and an electric heat generating device through the heat medium supply pipe 911
  • the outdoor air induced by the air inlet duct 200 and the blowing fan 930 circulated inside the air discharge pipe 430 of the underground heat storage space structure 400 is heated inside the air discharge pipe 430, and the air discharge pipe is heated.
  • the heat medium (water) deprived of heat at 430 is heat-exchanged in a manner that it is transferred back to the heating device 900 through the heat medium recovery pipe 912.
  • 17 is a conceptual diagram showing a connection structure of an underground heat storage space structure according to an embodiment of the present invention in an interlocking vinyl house in which several plastic greenhouses are connected in parallel.
  • an underground heat storage space structure 400 equipped with the heat exchange facilities described in the previous embodiments is installed in the basement of the central Dong, and in the basement of the left and right sides that are connected, It may be provided with a secondary underground heat storage space structure 460 without a heat exchange facility.
  • FIG. 18 is a conceptual view showing a vinyl house having an underground heat storage space structure and a double roof according to an embodiment of the present invention.
  • a vinyl house having an underground heat storage space structure according to an embodiment of the present invention and further comprising a double roof has a double vinyl roof that realizes a double heat insulation structure, and the outside vinyl roof 110 exposed to the outside air and the same Semi-circular supports (not shown) are installed at regular intervals to support the inner vinyl roofs 120 installed inside, and vinyls for the outer and inner vinyl roofs are installed on the respective supports (not shown).
  • the roof 110 is installed in an open type without closing the ceiling, and the inner vinyl roof 120 is made by installing the ceiling in a closed type.
  • a long narrow T-shaped roof 130 in the longitudinal direction of the vinyl house is installed higher than the open ceiling of the outer vinyl roof 110.
  • the geothermal heat exchanged outdoor air of the underground heat storage space structure 400 flows in between the outer vinyl roof 110 and the inner vinyl roof 120.
  • An air film for thermal insulation can be formed, and for this purpose, an air distribution pipe 411 for air film formation in the longitudinal direction of the vinyl house is buried in the ground between the outer vinyl roof 110 and the inner vinyl roof 120 on both sides of the vinyl house.
  • a separate air discharge pipe 430 is provided to supply the geothermal exchanged air from the underground heat storage space structure 400 to the air distribution pipe 411 for forming an air film.
  • the vinyl house having an underground heat storage space structure according to an embodiment of the present invention and further comprising a double roof is an air distribution pipe for forming an air film through the discharge pipe 430 from the underground heat storage space structure 400 through the outdoor heat exchanged geothermal. It is transferred to (411), is transferred between the outer vinyl roof 110 and the inner vinyl roof 120 through the air film forming distribution port 421 between the outer vinyl roof 110 and the inner vinyl roof 120 By forming an air film, the warming effect of the vinyl house is improved.
  • a vinyl house having an underground heat storage space structure and further comprising a double roof is air for forming an air film without passing through outdoor heat exchanged by other heat sources such as solar heat through the underground heat storage space structure 400. It can also be supplied directly to the distribution pipe (411).
  • geothermal exchanged outdoor air discharged between the outer vinyl roof 110 and the inner vinyl roof 120 waits through the ceiling opening 150 between the outer vinyl roof 110 and the T-shaped roof 130. Discharged into the middle.
  • the vinyl house equipped with the underground heat storage space structure according to the present invention stably supplies air for heating in the winter and air for cooling in the summer, and has an underground space for coordination of shipment of crops or crops for workers.
  • a barn house or barn it is possible to prevent avian influenza or foot and mouth disease, and can be used as a useful location for mushroom cultivation.

Landscapes

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Abstract

본 발명은 콘크리트 재료로 이루어지며 공간구조물의 형태로 지하에 매설되어 지열의 축열체로 이용됨과 아울러, 지열교환된 실외공기를 저장하는 저장공간으로 활용되거나, 지열교환된 실외공기를 비닐하우스의 실내로 이송하는 이송공간으로 활용되어, 동절기에는 난방용 공기, 하절기에는 냉방용 공기를 비닐하우스의 실내에 공급하며, 작업자의 간이휴게실이나 작물의 출하조정을 위한 공간으로도 활용될 수 있는 지하 축열 공간구조물(400)을 포함하는 비닐하우스에 관한 것으로, 실외공기를 지하로 유도하는 공기유입 덕트(200)와; 지하에 매설되고 상기 공기유입 덕트(200)에 의해 지하로 유도된 실외공기에 지열을 전달하는 지중 열교환기(300)를 더 포함하여 이루어진다.

Description

지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스
본 발명은 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공간 구조물의 형태로 지하에 매설되어 지열의 축열체로 이용됨과 아울러 지열교환된 실외공기를 저장하는 저장공간으로 활용되거나, 지열교환된 실외공기를 비닐하우스의 실내로 이송하는 이송공간으로 활용되어, 동절기에는 난방용 공기, 하절기에는 냉방용 공기를 비닐하우스의 실내에 공급하며, 작업자의 간이휴게실이나 작물의 출하조정을 위한 공간으로도 활용될 수 있는 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스에 관한 것이다.
일반적으로 비닐하우스는 철재 프레임을 터널구조로 배치하여 지반에 고정하고, 상기 철재 프레임의 상부에 투명비닐을 씌운 구조로 이루어지며, 온실효과에 의해 겨울에도 각종 작물재배가 가능하고, 사계절 내내 생산성 높게 고품질의 작물재배가 가능하여, 각종 작물재배에 광범위하게 활용되고 있다.
이러한 비닐하우스는 작물이 적절하게 생장할 수 있도록 내부의 온도와 습도를 일정하게 유지해 주어야 하므로, 온·습도의 조절이 매우 중요하나, 농가에서 난방용으로 활용하는 등유는 도시가스보다 고가일 뿐 아니라, 농촌에 도시가스 기반시설을 구축하는 것은 사실상 어려운 일이다.
근래 환경오염을 줄이기 위한 저탄소 녹색성장이 화두가 되면서, 태양·지열·바람 등의 다양한 에너지원을 활용하는 방안이 모색되고 있으며, 그 중에서도 지열을 활용한 냉난방 시스템이 축사·비닐하우스 등 농가시설의 에너지비용 절감을 위해 많이 연구되고 있다.
지열 활용과 관련되는 종래기술로서, 한국등록특허공보 제1814534호(2017. 12. 27. 등록)는 '지열을 이용한 환기시스템이 적용된 비닐하우스'에 관한 것으로, 내부골조 및 외부골조와 이들을 감싸는 비닐막에 의한 이중의 단열구조를 가지고, 지중에 삼중의 순환관로를 매설하는 동시에 상기 이중의 비닐막은 제1 순환관로 및 제3 순환관로의 표면에 감싸지도록 하며, 제2 순환관로를 통해 실외공기를 유입시켜 제3 순환관로와 제1 순환관로를 경유하여 하우스 내부로 토출되는 구성을 제안하고 있다.
또한, 한국등록특허공보 제1074757호(2011. 10. 12. 등록)는 '시설하우스용 지중 냉온풍 열교환 장치'에 관한 것으로, 시설하우스의 실내와 지중 사이에 다수의 도관을 설치한 도관부; 상기 도관부의 지중에 설치되어 송풍공기와 열교환을 수행하는 지중 열교환기; 상기 시설하우스의 실내에 설치되어 열교환을 거친 송풍공기를 토출하는 전열 덕트; 및 상기 도관부 상에 설치되어 물의 기화잠열을 유발하는 보조수단;을 포함하는 구성을 제안하고 있다.
그러나 상기 종래기술에 따른 비닐하우스들은 지중 열교환기에 의하여 짧은 시간에 지열을 공기에 전달시키는 것이어서, 지열을 효율적으로 공기에 축열시키는 능력이 미흡하고, 작업자의 간이휴게실이나 작물의 출하조정을 위한 공간이 필요할 경우에는 작물의 재배공간으로 부가가치가 높은 비닐하우스의 일부 지상공간을 이용할 수밖에 없었다.
본 발명은 종래기술의 상기 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 비교적 양호한 축열체인 콘크리트 재료를 공간 구조물의 형태로 지하에 매설하여 지열의 축열체로 이용함과 아울러 지열교환된 실외공기를 저장하는 저장공간으로 활용하거나, 지열교환된 실외공기를 비닐하우스의 실내로 이송하는 이송공간으로 활용하여, 동절기에는 난방용 공기, 하절기에는 냉방용 공기를 비닐하우스의 실내에 안정되게 공급하는 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 공간구조물의 형태로 지하에 매설되어 지열교환된 실외공기가 비닐하우스의 실내로 이송되는 이송공간을 형성함으로써, 환기 및 통풍이 잘되고 일정온도를 유지할 수 있어, 작업자의 간이휴게실이나 작물의 출하조정을 위한 공간으로도 활용할 수 있는 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 해충 및 잡균이 유입되지 않고, 지열교환되는 실외공기의 결로에 의한 곰팡이 등 세균 번식이 억제되어 작물의 병충해 및 작업자의 건강피해가 예방되는 비닐하우스를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 지열을 이용하는 비닐하우스에 있어서, 상기 비닐하우스가 실외공기를 지하로 유도하는 공기유입 덕트와; 지하에 매설되어 상기 공기유입 덕트에 의해 지하로 유입된 실외공기에 지열을 전달하는 지중 열교환기와; 공간구조물의 형태로 지하에 매설되어 지열의 축열체로 이용됨과 아울러, 지중 열교환기에 의해 지열교환된 실외공기를 저장하는 저장공간으로 활용되거나, 지열교환된 실외공기를 비닐하우스의 실내로 이송하는 이송공간으로 활용되어, 동절기에는 난방용 공기, 하절기에는 냉방용 공기를 비닐하우스의 실내에 공급하며, 지하 승강시설·조명시설이 구비되어 작업자의 간이휴게실이나 작물의 출하조정을 위한 공간으로도 활용될 수 있는 지하 축열 공간구조물을 포함하여 이루어진다.
여기서 상기 지하 축열 공간구조물은 콘크리트 재료로 이루어진다.
또한, 여기서 상기 지하 축열 공간구조물은 지열교환된 실외공기를 압축공기의 형태로 저장하여 두었다가 감압하여 비닐하우스의 실내에 공급하도록 구성되어진다.
또한, 여기서 상기 지하 축열 공간구조물은 그 내측 공간에 지열교환된 실외공기를 균일하게 분배하여 공급하기 위한 공기 분배닥트를 더 구비한다.
또한, 여기서 본 발명에 따른 지중 열교환기는 관체 유닛의 연결조립으로 이루어지고, 상기 지중 열교환기의 매설위치보다 낮은 위치의 지중의 지열을 상기 지중 열교환기에 전달하기 위한 물 순환관을 상기 지중 열교환기의 주위에 더 구비하며, 복수 개의 순환수 유통관을 상기 관체 유닛의 공기 유통의 외측과 집열판에 밀착되게 설치하여 이루어진다.
또한, 여기서 본 발명에 따른 지중 열교환기는 관체 유닛의 연결조립으로 이루어지고, 상기 지중 열교환기의 매설위치보다 낮은 위치의 지중의 지열을 상기 지중 열교환기에 전달하기 위한 물 순환관을 상기 지중 열교환기의 주위에 더 구비하며, 복수 개의 집열판을 구비한 순환수 유통관을 상기 관체 유닛의 공기 유통관의 내측에 설치하여 이루어진다.
또한, 여기서 본 발명에 따른 지중 열교환기는, 지중에 수직방향으로 매설된 원통 파이프의 내부에 설치된 U자형 열매체 순환관과, 상기 열매체 순환관의 주위를 열전도성 충전제로 채운 후, 상기 원통 파이프의 상부를 밀폐한 수직밀폐형 지중 열교환기와; 상기 지하 축열 공간구조물의 내부에 별도 설치되어 유입된 실외공기에 지열을 전달하는 열교환기를 포함하는 지열교환부로 이루어진다.
또한, 여기서 본 발명에 따른 지중 열교환기는, 지중에 2개의 수조가 U자형으로 연결되어 매설된 지중 저수조와; 상기 지중 저수조에 지하 8~15m 깊이의 지하수를 공급하고, 열교환에 사용된 지하수를 지상으로 배출하는 지하수 공급 및 배출수단과; 상기 지중 저수조의 지하수로부터 지열을 전달받는 열매체 순환관과; 상기 지하 축열 공간구조물의 내부에 별도 설치되어 유입된 실외공기에 지열을 전달하는 열교환기를 포함하는 지열교환부로 이루어진다.
또한, 여기서 본 발명에 따른 지중 열교환기는, 지중에 매설된 지중 열교환기와; 상기 지하 축열 공간구조물의 내부에 별도 설치되어 유입된 실외공기에 지열을 전달하는 히트펌프 유닛과; 상기 지중 열교환기와 상기 히트펌프 유닛의 사이에 열매체를 순환시키는 열매체 순환관을 포함하는 지열교환부로 이루어진다.
또한, 본 발명에 따른 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스는, 실외공기를 지하로 유도하는 공기유입 덕트와; 공간구조물의 형태로 지하에 매설되어 지열의 축열체로 이용됨과 아울러, 상기 공기유입 덕트에 의해 지하로 유도되는 실외공기의 저장공간으로 활용되거나, 실외공기를 비닐하우스의 실내로 이송하는 이송공간으로 활용되는 지하 축열 공간구조물과; 지상에 설치된 가열장치에 의해 가열된 열매체를 상기 지하 축열 공간구조물의 공기 배출관의 내부로 순환시키는 열매체 순환관을 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스는 천장이 개방된 외측 비닐지붕, 외측 비닐지붕의 내측에 설치되며 천장이 폐쇄된 내측 비닐지붕, 및 상기 내측 비닐지붕의 폐쇄된 천장을 따라 비닐하우스의 길이방향으로 상기 외측 비닐지붕의 개방된 천장보다 높게 설치되는 T자형 지붕을 포함한다.
또한, 본 발명은 버섯재배에 유용한 시설로 이용될 수 있는 비닐하우스를 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스는 공기유입 덕트에 항균필터를 더 구비한다.
또한, 본 발명은 계사나 축사로 활용할 경우 조류독감이나 구제역의 예방이 가능한 비닐하우스를 제공한다.
또한, 본 발명은 공간구조물의 형태로 지하에 매설되어 지열의 축열체로 이용됨과 아울러, 지열교환된 실외공기를 저장하는 저장공간으로 활용되거나, 지열교환된 실외공기를 비닐하우스의 실내로 이송하는 이송공간으로 활용되어, 동절기에는 난방용 공기, 하절기에는 냉방용 공기를 비닐하우스의 실내에 공급하며, 지하 승강시설·조명시설이 구비되어 작업자의 간이휴게실이나 작물의 출하조정을 위한 공간으로도 활용될 수 있도록 구성되는 비닐하우스용 지하 축열 공간구조물을 제공한다.
본 발명에 따른 비닐하우스는 비교적 양호한 축열체인 콘크리트 재료를 공간구조물의 형태로 지하에 매설하여 지열의 축열체로 이용함과 아울러 지열교환된 실외공기를 저장하는 저장공간으로 활용하거나, 지열교환된 실외공기가 비닐하우스의 실내로 이송되는 이송공간으로 활용함으로써, 동절기에는 난방용 공기, 하절기에는 냉방용 공기를 비닐하우스의 실내에 안정되게 공급하는 효과를 가진다.
또한, 본 발명에 따른 지하 축열 공간구조물은 지열교환된 실외공기가 비닐하우스의 실내로 이송되는 이송공간을 형성함으로써 환기 및 통풍이 잘되고 일정온도를 유지할 수 있어 작업자의 간이휴게실이나 작물의 출하조정을 위한 공간으로도 활용될 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명에 따른 비닐하우스는 해충 및 잡균이 유입되지 않고, 지열교환되는 실외공기의 결로에 의한 곰팡이 등 세균 번식이 억제되어 작물의 병충해 및 작업자의 건강피해가 예방되는 효과를 가진다.
또한, 본 발명에 따른 비닐하우스는 계사나 축사로 활용될 경우 조류독감이나 구제역의 예방이 가능한 효과를 가진다.
또한, 본 발명에 따른 비닐하우스는 버섯의 재배에 유용한 입지로 이용될 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 비닐 하우스의 지중 열교환기를 구성하는 관체 유닛의 사시도이다.
도 3은 도 2의 A-A 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스의 지열 교환부에 대한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 비닐 하우스의 지중 열교환기를 구성하는 관체 유닛의 사시도이다.
도 6은 도 5의 B-B 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 관체 유닛의 공기 유입측(A) 플렌지에 관체 어댑터가 접속된 모습을 나타내는 개념도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 관체 어댑터의 내부를 나타내는 개념도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 관체 어댑터의 외부를 나타내는 개념도이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스의 지중 열교환기를 구성하는 다른 구조의 관체 유닛에 대한 사시도이다.
도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스의 지열 교환부에 대한 개념도이다.
도 12는 본 발명의 제5 실시예에 따른 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스의 지열 교환부에 대한 개념도이다.
도 13은 본 발명의 제6 실시예에 따른 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스의 지열 교환부에 대한 개념도이다.
도 14는 본 발명의 제6 실시예를 이용하여 동절기에 비닐하우스를 난방할 경우의 열매체 흐름도이다.
도 15는 본 발명의 제6 실시예를 이용하여 하절기에 비닐하우스를 냉방할 경우의 열매체 흐름도이다
도 16은 본 발명의 제7 실시예에 따른 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스의 개념도이다
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따라 연동식 비닐하우스에서 지하 축열 공간구조물의 연결구조를 나타내는 개념도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따라 지하 축열 공간구조물을 구비하고 이중지붕을 더 구비한 비닐하우스를 나타내는 개념도이다.
[부호의 설명]
100: 비닐하우스
110: 외측 비닐지붕 120: 내측 비닐지붕 130: T자형 지붕
140: 외측 비닐지붕의 개방 천장부 지지대 150: 천장 개방구
200: 공기 유입 덕트
210: 항균필터 220: 흡인 송풍기
300: 지중 열교환기
310: 관체 유닛 311: 공기 유통관 312: 플렌지
312a: 공기 유입측 플렌지 312b: 공기 유출측 플렌지 313: 집열판
320: 관체 유닛 321: 순환수 유통관 322: 순환수 유통공
330: 관체 어댑터 331: 내측 원주부 332: 외측 원주부
333: 공기 유통공 334: 순환수 유통챔버 335: 순환수 출입부
340: 물 순환관 350: 물 순환펌프 360: 물 보충탱크 370: 수도
380: 관체 유닛 381: 공기 유통관 382: 플렌지 383: 집열판
384: 연결부
400: 지하 축열 공간구조물
410: 공기 분배닥트 411: 공기막 형성용 공기 분배관
420: 공기 분배구 421: 공기막 형성용 공기 분배구
430: 공기 배출관 440: 환기구 450: 비닐 하우스 동간 공기분배관
460: 보조 지하 축열 공간구조물 470: 지하 승강시설
500: 집수정 510: 집수관 520: 배수펌프
600: 수직밀폐형 지중 열교환기 610: 열전도성 충전제
620: 열매체 순환관 630: 열교환기 640: 필터 650: 송풍팬
700: 지중 저수조 710: 지하수 720: 열매체 순환관 730: 열교환기
740: 필터 750: 송풍팬 760: 수중모터 761: 지하수 공급관
762: 지하수 배출관 763: 자동배수 밸브
800: 지중 열교환기 810: 열매체 순환관 820: 히트펌프 유닛의 열교환기
830: 필터 840: 송풍팬
900: 태양열 집열장치 910: 열매체 순환관 911: 열매체 공급관
912: 열매체 회수관 920: 필터 930: 송풍팬
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 사용된 용어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위하여 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.
사용된 용어 '공간구조물'은 내부가 공간으로 이루어진 구조물을 의미한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스의 개념도이다.
상기 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 비닐하우스는, 투명필름으로 골조를 피복하고 외부와 격리된 공간을 만들어 그 속에 태양 에너지를 저장하고 이를 제어함으로써 작물의 생육에 적합한 실내환경을 조성하는 비닐하우스(100)에 있어서, 상기 비닐하우스(100)가: 실외공기를 지하로 유도하는 공기유입 덕트(200)와; 지하에 매설되고 상기 공기유입 덕트(200)에 의해 지하로 유도된 실외공기에 지열을 전달하는 지중 열교환기(300)와; 공간구조물의 형태로 지하에 매설되어 지열의 축열체로 이용됨과 아울러, 상기 지중 열교환기(300)에 의해 지열교환된 실외공기를 저장하는 저장공간으로 활용되거나, 지열교환된 실외공기를 비닐하우스의 실내로 이송하는 이송공간으로 활용되어, 동절기에는 난방용 공기, 하절기에는 냉방용 공기를 비닐하우스의 실내에 공급하며, 지하 승강시설(470) 및 조
명시설(미도시)이 구비되어 작업자의 간이휴게실이나 작물의 출하조정을 위한 공간으로도 활용될 수 있는 지하 축열 공간구조물(400)을 포함하여 이루어진다.
지하 축열 공간구조물(400)의 내측에는 실외공기를 공기유입 덕트(200)로부터 흡인하여 상기 지중 열교환기(300)로 송출하는 흡인 송풍기(220)가 구비된다.
공기유입 덕트(200)에는 실외공기와 함께 해충이나 잡균이 유입하는 것을 방지하여 비닐하우스 작물의 병충해 및 작업자의 건강피해를 예방하기 위한 항균필터(210)가 구비된다.
공기유입 덕트(200)는 흡인 송풍기(220) 등의 수리 및 관리를 위한 맨홀로서의 기능을 가질 수 있도록 적정 시설규모를 가진다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 지중 열교환기(300)는 교대로 열교환을 수행할 수 있도록 1쌍 이상 설치되고, 지중 열교환기(300)의 설치 길이는 비닐하우스의 규모, 지중 열교환기(300)의 성능 등을 감안하여 정해진다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 지하 축열 공간구조물(400)은 비교적 축열능력이 양호한 콘크리트 재료를 공간구조물의 형태로 지하에 매설하여 이루어지고, 그 내측에 지열교환된 실외공기를 지하 축열 공간구조물(400)의 공간에 균일하게 분배하여 공급하기 위한 공기 분배닥트(410)를 구비한다.
공기 분배닥트(410)는 지열교환된 실외공기를 지하 축열 공간구조물(400)의 공간에 균일하게 토출하기 위한 여러 개의 공기 분배구(420)를 구비한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 비닐하우스는 지중 열교환기(300)와 공기 분배닥트(410)에서 생성된 결로수를 집수하기 위한 지하 집수정(500)을 구비한다.
또한, 지중 열교환기(300)와 공기 분배닥트(410)는 결로수가 집수정(500)에 잘 수집되도록 집수정(500) 쪽으로 하향 경사지게 설치되고 결로수를 빠르게 배수시키도록 내부가 친수코팅된다.
지하 축열 공간구조물(400)의 공간에 균일하게 토출된 지열교환된 실외공기는 공기 배출관(430)을 통해 비닐하우스의 실내로 공급되며, 상기 공기 배출관(430)의 지중 부분은 단열처리된다.
공기 배출관(430) 내에는 송풍량을 자동조절할 수 있는 댐퍼(damper)가 구비될 수 있다.
또한, 지중 열교환기(300)를 포함한 실외공기의 이송설비 및 지하 축열 공간구조물(400)은 항균성 재질로 이루어지거나 표면이 항균성 도료 등으로 처리된다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 지하 축열 공간구조물(400)은 실외공기를 지열교환시켜 지하 축열 공간구조물에 압축공기의 형태로 저장하여 두었다가 감압하여 비닐하우스의 실내에 공급하도록 구성될 수 있다.
이를 위하여 가압식의 흡인 송풍기(220)를 사용하고, 공기배출관(430)에 감압밸브 등의 감압수단을 설치하며, 지하 축열 공간구조물(400) 내의 공기압이 일정압력을 초과하면 자동으로 가압식의 흡인 송풍기(220)가 작동을 정지하도록 자동제어장치가 구비될 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 비닐하우스는 지중 열교환기(300)에 의한 지열의 교환과 지하 축열 공간구조물(400)에 의한 지열의 축열에 의하여 동절기에는 난방용 공기를, 하절기에는 냉방용 공기를 비닐하우스의 실내로 안정되게 공급하여 하우스 작물의 적정 생육온도를 효율적으로 유지할 수 있게 한다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 비닐하우스에서는 실내로 공급된 난방용(냉방용) 공기와 실내공기가 혼합되어 열교환 된 후, 혼합공기가 환기구(440)를 통해 실외로 배출되며, 필요 시 혼합공기를 바로 실외로 배출시키지 않고 지중 열교환기(300)로 순환시켜 혼합공기가 지닌 열에너지를 재활용할 수도 있다.
실외공기가 유통되는 지하 축열 공간구조물(400)은 자체 및 주변의 송풍·환기·풍량 조절·제습·항균시설 등에 의하여 환기 및 통풍이 잘되고, 작업자의 건강피해 예방 및 작물의 병충해 예방이 가능하며, 지열항온에 의하여 일정온도를 유지할 수 있어, 지하 승강시설(470)·조명시설(미도시) 등을 부설하면 작업자의 간이휴게실이나 작물의 출하조정을 위한 공간으로 활용할 수 있다.
지하 승강시설(470)은 비닐하우스의 지상부와 지하 축열 공간구조물(400) 사이를 왕래하면서 비닐하우스의 작업자와 작물 등을 운송하는 기능을 가진다.
지하 축열 공간구조물(400)은 작업자의 간이휴게실이나 작물의 출하조정을 위한 공간으로 활용할 수 있도록 적정 시설규모를 가지며, 필요한 부대설비를 더 구비할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스는 버섯재배의 유용한 장소로 이용될 수 있는데, 버섯은 15℃ 내외가 생육 적온이고 재배시설 내의 환기관리가 중요한데, 본 발명에 따른 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스는 하우스 외벽의 단열에 의해 열손실 없이 사계절 내내 거의 일정한 온도의 지열을 공급받을 뿐 아니라, 실외공기를 지열교환시켜 하우스의 실내로 순환시킴으로써 환기관리도 간편하여 버섯재배에 적합한 환경조건을 충족시키기 때문이다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스는 하우스의 실내를 거의 무균상태로 관리하는 것이 가능하여 작물의 병충해 예방뿐만 아니라 가금류나 가축들의 전염병 예방에도 기여할 수 있어, 비닐하우스를 계사나 축사로 활용할 경우 조류독감이나 구제역의 예방도 기대된다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 비닐 하우스의 지중 열교환기를 구성하는 관체 유닛의 사시도이며, 도 3은 도 2의 A-A 단면도이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 지중 열교환기(300)는 1m 또는 2m 길이의 관체 유닛(310)이 여러 개 연결조립되어 이루어진다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 관체 유닛(310)은 실외공기의 통로를 형성하는 공기 유통관(311)과, 관체 유닛(310)의 양단부에 형성되고 관체 유닛(310)을 서로 연결하여 연장하기 위한 플렌지(312)와, 지중 열교환기(300)의 열교환 성능을 향상시키기 위해 관체의 중심축을 향하여 외측에서 내측으로 관통하여 형성되는 날개형상의 집열판(313)을 구비한다.
관체 유닛(310)의 공기 유통관(311), 플렌지(312) 및 집열판(313)은 항균성, 내식성 및 열전도성이 양호한 재질로 이루어진다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스의 지열교환부에 대한 개념도이고, 도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐 하우스의 지중 열교환기를 구성하는 관체 유닛의 사시도이며, 도 6은 도 5의 B-B 단면도이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스는 지열교환 성능을 향상시키기 위해 지중 열교환기(300)의 주위에 물 순환관(340)을 더 구비한다.
물 순환관(340)은 물을 열매체로 이용하여 지중 열교환기(300)의 설치지점보다 낮은 위치의 지중의 지열을 지중 열교환기(300)에 전달하여 지중 열교환기(300)의 지열교환 성능을 향상시키기 위한 것으로 물 순환펌프(350), 물 보충탱크(360), 수도(370)를 부대설비로 가진다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스도 제1 실시예와 같이 1m 또는 2m 길이의 관체 유닛(320)이 여러 개 연결되어 이루어지는 지중 열교환기(300)를 가진다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 관체 유닛(320)은 앞의 제1 실시예에서 설명된 공기 유통관(311), 플렌지(312) 및 집열판(313)을 구비하는 외에 집열판(313)과 집열판(313)의 사이에 설치되는 복수 개의 순환수 유통관(321)를 더 구비한다.
순환수 유통관(321)은 관체 유닛(320)의 공기 유통관(311)의 외측과 집열판(313)에 밀착되게 설치하여 열전도성을 높이는 것이 바람직하며, 순환수 유통관(321)은 물 순환관(340)에 연결되어 지중 열교환기(300)의 설치지점보다 낮은 위치의 지중의 지열을 지중 열교환기(300)의 공기 유통관(311)과 집열판(313)에 전달하는 기능을 가진다.
순환수 유통관(321)의 물은 지중 열교환기(300)의 내측을 흐르는 실외공기와 반대 방향의 흐름을 가진다.
순환수 유통관(321)과 물 순환관(340)은 내식성과 열전도성이 양호한 재질로 이루어진다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 관체 유닛(320)은 순환수 유통관(321)을 물 순환관(340)에 연결시키기 위하여 플렌지(312)에 순환수 유통관(321)과 연통하는 순환수 유통공(322)을 더 구비하고, 특히 지중 열교환기(300)의 양단부에 설치되는 관체 유닛(320)의 공기 유입측 플렌지(312a: 도 4)와 공기 유출측 플렌지(312b: 도 4)에는 각각 관체 어댑터(330: 도 4)가 접속된다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 관체 유닛의 공기 유입측 플렌지(A)에 관체 어댑터가 접속된 모습을 나타내는 개념도이고, 도 8은 관체 어댑터의 내부를 나타내는 개념도이며, 도 9는 관체 어댑터의 외부를 나타내는 개념도이다.
도 8, 도 9에서 관체 어댑터(330)는 소정의 두께와 폭을 가지는 내측 원주부(331)와 외측 원주부(332) 및 상기 외측 원주부(332)의 일측에 형성되어 물 순환관(340: 도 4)에 연통되는 순환수 출입부(335)를 구비한다.
또한, 상기 내측 원주부(331)의 내측에 형성되어 지중 열교환기(300: 도 4)의 공기 유통관(311: 도 4)에 접속되는 공기 유통공(333)과, 상기 내측 원주부(331)와 외측 원주부(332) 사이의 공간에 형성되어 공기 유입측 플렌지(312a: 도 4)의 순환수 유통공(322: 도 5)과 관체 어댑터(330)의 순환수 출입부(335)를 서로 연통시키는 순환수 유통챔버(334)를 더 구비한다.
지중 열교환기(300: 도 4)의 공기 유입측 플렌지(312a: 도 4)와 관체 어댑터(330)의 접속은 예를 들어 다음과 같이 하여 이루어진다.
즉, 관체 어댑터(330)의 공기 유통공(333)이 지중 열교환기(300)의 공기 유통관(311: 도 4)에 연통되도록 관체 어댑터(330)의 내측 원주부(331)를 지중 열교환기(300)의 공기 유통관(311: 도 4)에 나사결합 등으로 기밀하게 접속함과 동시에, 관체 어댑터(330)의 순환수 유통챔버(334)가 지중 열교환기(300)의 공기 유입측 플렌지(312a: 도 4)의 순환수 유통공(322: 도 5)에 연통하도록 관체 어댑터(330)의 외측 원주부(332)를 지중 열교환기(300)의 공기 유입측 플렌지(312a: 도 4)에 나사결합 등으로 기밀하게 접속한다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스의 지중 열교환기를 구성하는 관체 유닛에 대한 사시도로서, 제3 실시예의 관체 유닛은 제2 실시예의 관체 유닛과 구조를 달리하여, 복수 개의 집열판(383)을 구비한 물 순환관(340)을 관체 유닛(380)의 공기 유통관(381)의 외측이 아닌 내측에 설치하여 이루어진다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스는 물 순환관(340)이 연결부(384)에 의하여 나사결합 등으로 인접하는 물 순환관과 연결조립됨과 동시에 공기 유통관(381)도 플렌지(382)에 의하여 인접하는 공기 유통관과 서로 연결조립되어 지중 열교환기(300)를 구성한다.
물 순환관(340)의 물의 흐름과 공기 유통관(381)의 실외공기의 흐름은 서로 반대방향으로 이루어진다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스는 관체 유닛의 구조만 제2 실시예와 다를뿐 다른 구성은 제2 실시예와 차이가 없다.
도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스의 지열교환부에 대한 개념도이다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스는 수직밀폐형 지중 열교환기(600)를 사용하여 공기유입 덕트(200)에 의해 지하로 유도된 실외공기에 지열을 전달하는 구성을 가지는 것으로, 수직밀폐형 지중 열교환기(600)는 땅속 6m 정도의 지중에 수직방향으로 열전도성이 양호하고 내식성을 가진 원통 파이프를 매설하여 그 원통 파이프의 내부에 U자형 열매체 순환관(620)을 설치하고, 상기 열매체 순환관(620)의 주위를 열전도성 충전제(610)로 채운 후, 원통 파이프의 상부를 밀폐하는 구조를 가진다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스는 수직밀폐형 지중 열교환기(600)의 원통 파이프와 열전도성 충전제(610)를 통하여 열매체 순환관(620)의 열매체에 전달된 지열을 공기유입 덕트(200) 및 송풍팬(650)에 의해 지하로 유도된 실외공기에 전달하는 방식으로 열교환이 이루어진다.
실외공기에의 지열의 전달은 지하 축열 공간구조물(400)의 내부에 별도 설치된 열교환기(630)을 통하여 이루어지고, 지열교환된 실외공기는 지하 축열 공간구조물(400)의 내부에 구비된 공기 분배닥트(410) 및 공기 분배구(420)에 의해 지하 축열 공간구조물(400)에 저장되거나 지하 축열 공간구조물(400)의 상부에 설치된 공기 배출관(430)을 통하여 비닐하우스의 실내에 공급된다.
땅속 6m 정도의 지중은 연중 14~16℃로 거의 일정한 온도를 유지하므로 본 발명의 제4 실시예에 따른 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스를 사용할 경우, 수직밀폐형 지중 열교환기(600)에 의해 하절기에는 지중으로 열을 방출하고, 동절기에는 지중으로부터 열을 흡수하여 비닐하우스의 냉·난방에 이용될 수 있다.
도 12는 본 발명의 제5 실시예에 따른 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스의 지열교환부에 대한 개념도이다.
본 발명의 제5 실시예에 따른 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스는 지중에 U자형으로 연결된 2개의 지중 저수조(700)를 사용하여 공기유입 덕트(200)에 의해 지하로 유도된 실외공기에 지열을 전달하는 구성을 가지는 것으로, 지중 저수조(700)는 땅속 6m 정도의 지중에 열전도성이 양호하고 내식성을 가진 2개의 수조가 U자형으로 연결되어 매설된 것으로, 지중 저수조(700)에 지하 8~15m 깊이의 지하수를 공급하는 수중모터(760), 지하수 공급관(761), 열교환에 사용된 지하수를 지상으로 배출하는 지하수 배출관(762) 및 자동배수 밸브(763)가 포함되어 이루어진다.
본 발명의 제5 실시예에 따른 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스는 지중 저수조(700)의 지하수(710)로부터 열매체 순환관(720)의 열매체에 전달된 지열을 공기유입 덕트(200) 및 송풍팬(750)에 의해 지하로 유도된 실외공기에 전달하는 방식으로 열교환이 이루어진다.
실외공기에의 지열의 전달은 지하 축열 공간구조물(400)의 내부에 별도 설치된 열교환기(730)을 통하여 이루어지고, 지열교환된 실외공기는 지하 축열 공간구조물(400)의 내부에 구비된 공기 분배닥트(410) 및 공기 분배구(420)에 의해 지하 축열 공간구조물(400)에 저장되거나 지하 축열 공간구조물(400)의 상부에 설치된 공기 배출관(430)을 통하여 비닐하우스의 실내에 공급된다.
지하 8~15m 깊이의 지하수(710)는 연중 13~15℃로 거의 일정한 온도를 유지하므로 본 발명의 제5 실시예에 따른 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스는 지중 저수조(700)에 의해 하절기에는 지중으로 열을 방출하고, 동절기에는 지중으로부터 열을 흡수하여 비닐하우스의 냉·난방에 이용될 수 있다.
도 13은 본 발명의 제6 실시예에 따른 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스의 개념도이다.
본 발명의 제6 실시예에 따른 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스는 지열 히트펌프 유닛(820)을 사용하여 공기유입 덕트(200)에 의해 지하로 유도된 실외공기에 지열을 전달하는 지열교환부를 가지는 것으로, 본 발명의 제6 실시예에 따른 지열교환부는 땅속 6m 정도의 지중에 매설된 지중 열교환기(800)와 지하 축열 공간구조물(400)의 내부에 별도 설치된 히트펌프 유닛(820) 및 상기 지중 열교환기(800)와 상기 히트펌프 유닛(820)의 사이에 열매체를 순환시키는 열매체 순환관(810)으로 이루어진다.
본 발명의 제6 실시예에 따른 지중 열교환기(800)로는 앞에서 설명한 수직밀폐형 지중 열교환기(600), 지중 저수조(700) 등 여러 가지 형태의 지중 열교환장치를 이용할 수 있으며, 지중 열교환기(800)와 히트펌프 유닛(820)의 사이의 순환 열매체로는 물이 이용될 수 있다.
본 발명의 제6 실시예에 따른 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스는 히트펌프 유닛(820)에 전달된 지열을 공기유입 덕트(200) 및 송풍팬(840)에 의해 지하로 유도된 실외공기에 전달하는 방식으로 열교환이 이루어지고, 지열교환된 실외공기는 지하 축열 공간구조물(400)의 내부에 구비된 공기 분배닥트(410) 및 공기 분배구(420)에 의해 지하 축열 공간구조물(400)에 저장되거나 지하 축열 공간구조물(400)의 상부에 설치된 공기 배출관(430)을 통하여 비닐하우스의 실내에 공급된다.
본 발명의 제6 실시예에 따른 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스는 동절기의 난방시에는 도 14와 같이 지열 히트펌프의 증발기에 외부 열원으로서 지열원을 순환시키고, 지열 히트펌프의 응축기에 외부 열원으로서 송풍팬(840)에 의해 유입되는 실외공기를 통과시킨다. 이와 같이 하면 지열 히트펌프의 내부 순환매체가 지열원으로부터 열을 빼앗아 유입 실외공기에 전달하게 되어 유입 실외공기가 가온된다.
하절기의 냉방시에는 도 15와 같이 지열 히트펌프의 응축기에 외부 열원으로서 지열원을 순환시키고, 지열 히트펌프의 증발기에 외부 열원으로서 송풍팬(840)에 의해 유입되는 실외공기를 통과시킨다. 이와 같이 하면 지열 히트펌프의 내부 순환매체가 지열원에 전달한 열을 유입 실외공기로부터 빼앗아 유입 실외공기가 냉각된다.
본 발명의 제2 실시예 내지 제6 실시예에 따른 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스도 관련되는 도 4(제2, 제3 실시예), 도 11(제4 실시예), 도 12(제5 실시예), 도 13(제6 실시예)에 도시하지는 않았지만, 지열교환부를 제외한 나머지 시설이 제1 실시예와 차이가 없어, 실외공기가 유통되는 제2 실시예 내지 제6 실시예의 지하 축열 공간구조물(400)도 자체 및 주변의 송풍·환기·풍량 조절·제습·항균시설 등에 의하여 환기 및 통풍이 잘되고, 작업자의 건강피해 예방 및 작물의 병충해 예방이 가능하며, 지열항온에 의하여 일정온도를 유지할 수 있어, 공기 분배닥트(410), 공기 분배구(420) 등의 공간시설물을 적절하게 배치하고, 지하 승강시설·조명시설 등을 부설하면 지하 축열 공간구조물(400)을 작업자의 간이휴게실이나 작물의 출하조정을 위한 공간으로 활용할 수 있다.
도 16은 본 발명의 제7 실시예에 따른 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스의 개념도이다.
본 발명의 제7 실시예에 따른 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스는 동절기에 태양열 집열장치, 전기열 발생장치 등의 가열장치(900)를 사용하여 공기유입 덕트(200)에 의해 지하로 유도된 실외공기를 가온하는 구성을 가지는 것으로, 지상에 설치된 가열장치(900)에 의해 가열된 열매체(물)를 지하 축열 공간구조물(400)의 공기 배출관(430) 내부로 순환시키는 열매체 순환관(910)으로 이루어진다.
본 발명의 제7 실시예에 따른 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스는 태양열 집열장치, 전기열 발생장치 등의 가열장치(900)에 의해 가열된 열매체(물)가 열매체 공급관(911)을 통해 지하 축열 공간구조물(400)의 공기 배출관(430) 내부로 순환되어 공기유입 덕트(200) 및 송풍팬(930)에 의해 지하로 유도된 실외공기를 공기 배출관(430) 내부에서 가온하고, 공기 배출관(430)에서 열을 빼앗긴 열매체(물)는 열매체 회수관(912)을 통해 다시 가열장치(900)로 이송되는 방식으로 열교환이 이루어진다.
도 17은 여러 동의 비닐하우스가 병렬로 이어져 있는 연동식 비닐하우스에서 본 발명의 일 실시예에 따른 지하 축열 공간구조물의 연결구조를 나타내는 개념도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연동식 비닐하우스에서는 중심이 되는 동의 지하에 앞의 여러 실시예에서 설명한 열교환 설비를 구비한 지하 축열 공간구조물(400)를 설치하고, 연결되는 좌·우 동의 지하에는 열교환 설비가 없는 보조 지하 축열 공간구조물(460)를 구비하여 이루어질 수 있다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 지하 축열 공간구조물을 구비하고 이중지붕을 더 구비한 비닐하우스를 나타내는 개념도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 지하 축열 공간구조물을 구비하고 이중지붕을 더 구비하는 비닐하우스는 이중의 단열구조를 실현하는 이중 비닐지붕을 구비하는데, 외기에 노출되는 외측 비닐지붕(110)과 그 내측에 설치되는 내측 비닐지붕(120)을 각각 지지하도록 일정한 간격으로 반원형의 지지대(미도시)를 설치하고, 그 각각의 지지대(미도시)에 외측 및 내측 비닐지붕용 비닐을 설치하되, 외측 비닐지붕(110)은 천장을 폐쇄하지 않고 개방형으로 설치하며, 내측 비닐지붕(120)은 천장을 폐쇄형으로 설치하여 이루어진다.
아울러 내측 비닐지붕(120)의 폐쇄된 천장을 따라 비닐하우스의 길이방향으로 길게 폭이 좁은 T자형 지붕(130)을 외측 비닐지붕(110)의 개방된 천장보다 높게 설치한다.
또한, 외측 비닐지붕(110)과 내측 비닐지붕(120)의 사이에는 지하 축열 공간구조물(400)의 지열교환된 실외공기를 유입시켜 외측 비닐지붕(110)과 내측 비닐지붕(120)의 사이에 보온용 공기막을 형성할 수 있으며, 이를 위해 비닐하우스 양 측부의 외측 비닐지붕(110)과 내측 비닐지붕(120) 사이의 땅속에 비닐하우스의 길이방향으로 공기막 형성용 공기 분배관(411)을 매설하되, 공기막 형성용 공기 분배관(411)의 상측에 뚫어놓은 공기막 형성용 공기 분배구(421) 만 땅밖에 노출되게 한다.
아울러 지열교환된 공기를 지하 축열 공간구조물(400)로부터 공기막 형성용 공기 분배관(411)에 공급하기 위한 별도의 공기배출관(430)이 구비된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 지하 축열 공간구조물을 구비하고 이중지붕을 더 구비한 비닐하우스는 지열교환된 실외공기가 지하 축열 공간구조물(400)로부터 배출관(430)을 통해 공기막 형성용 공기 분배관(411)에 이송되고, 공기막 형성용 분배구(421)를 통해 외측 비닐지붕(110)과 내측 비닐지붕(120)의 사이로 이송되어 외측 비닐지붕(110)과 내측 비닐지붕(120)의 사이에 공기막을 형성함으로써 비닐하우스의 보온효과를 향상시킨다.
본 발명의 일 실시예에 따라 지하 축열 공간구조물을 구비하고 이중지붕을 더 구비한 비닐하우스는 태양열 등 기타 열원에 의해 열교환된 실외공기를 지하 축열 공간구조물(400)을 경유시키지 않고 공기막 형성용 공기 분배관(411)에 곧바로 공급할 수도 있다.
또한, 외측 비닐지붕(110)과 내측 비닐지붕(120)의 사이에 토출된 지열교환된 실외공기는 외측 비닐지붕(110)과 T자형 지붕(130) 사이의 천장 개방구(150)를 통해 대기중으로 배출된다.
앞에서 본 발명의 실시예와 관련하여 도면을 참조하면서 본 발명을 상세히 설명하였지만 본 발명은 이와 같은 특정구조에 한정되는 것은 아니다.
또한, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 아래의 특허청구범위에 기재된 권리범위를 넘지 않는 한도 내에서 다양하게 변경 또는 수정할 수 있을 것이다.
따라서, 이러한 변경 또는 수정사항들도 모두 본 발명의 권리범위에 속함을 미리 밝혀둔다.
본 발명에 따른 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스는 동절기에는 난방용 공기, 하절기에는 냉방용 공기를 비닐하우스의 실내에 안정되게 공급하고, 작업자의 간이휴게실이나 작물의 출하조정을 위한 지하공간을 가지며, 계사나 축사로 활용될 경우 조류독감이나 구제역의 예방이 가능하고, 버섯의 재배에 유용한 입지로 이용될 수 있어 온실 재배 농업상의 이용가능성을 가진다.

Claims (13)

  1. 지열을 이용하는 비닐하우스에 있어서,
    상기 비닐하우스는:
    실외공기를 지하로 유도하는 공기유입 덕트(200)와;
    지하에 매설되고 상기 공기유입 덕트(200)에 의해 지하로 유도된 실외공기에 지열을 전달하는 지중 열교환기(300)와;
    콘크리트 재료로 이루어지며 공간구조물의 형태로 지하에 매설되어 지열의 축열체로 이용됨과 아울러, 상기 지중 열교환기(300)에 의해 지열교환된 실외공기를 저장하는 저장공간으로 활용되거나, 지열교환된 실외공기를 비닐하우스의 실내로 이송하는 이송공간으로 활용되어, 동절기에는 난방용 공기, 하절기에는 냉방용 공기를 비닐하우스의 실내에 공급하며, 지하 승강시설(470) 및 조명시설이 구비되어 작업자의 간이휴게실이나 작물의 출하조정을 위한 공간으로도 활용될 수 있는 지하 축열 공간구조물(400)을 포함하는 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지하 축열 공간구조물(400)은 지열교환된 실외공기를 압축공기의 형태로 저장하여 두었다가 감압하여 비닐하우스의 실내에 공급하도록 구성되는 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 지하 축열 공간구조물(400)은 그 내측 공간에 지열교환된 실외공기를 균일하게 분배하여 공급하기 위한 공기 분배닥트(410)를 더 구비하여 이루어지는 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 지중 열교환기(300)가:
    관체 유닛(320)의 연결조립으로 이루어지고;
    상기 지중 열교환기(300)의 매설위치보다 낮은 위치의 지중의 지열을 상기 지중 열교환기(300)에 전달하기 위한 물 순환관(340)을 상기 지중 열교환기(300)의 주위에 더 구비하며;
    복수 개의 순환수 유통관(321)을 상기 관체 유닛(320)의 공기 유통관(311)의 외측과 집열판(313)에 밀착되게 설치하여 이루어지는 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 지중 열교환기(300)가:
    관체 유닛(380)의 연결조립으로 이루어지고;
    상기 지중 열교환기(300)의 매설위치보다 낮은 위치의 지중의 지열을 상기 지중 열교환기(300)에 전달하기 위한 물 순환관(340)을 상기 지중 열교환기(300)의 주위에 더 구비하며;
    복수 개의 집열판(383)을 구비한 순환수 유통관(340)을 상기 관체 유닛(380)의 공기 유통관(381)의 내측에 설치하여 이루어지는 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 지중 열교환기(300)가:
    지중에 수직방향으로 매설된 원통 파이프의 내부에 설치된 U자형 열매체 순환관(620)과, 상기 열매체 순환관(620)의 주위를 열전도성 충전제(610)로 채운 후, 상기 원통 파이프의 상부를 밀폐한 수직밀폐형 지중 열교환기(600)와;
    상기 지하 축열 공간구조물(400)의 내부에 별도 설치되어 유입된 실외공기에 지열을 전달하는 열교환기(630)를 포함하는 지열교환부로 이루어지는 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 지중 열교환기(300)가:
    지중에 2개의 수조가 U자형으로 연결되어 매설된 지중 저수조(700)와;
    상기 지중 저수조(700)에 지하 8~15m 깊이의 지하수를 공급하고, 열교환에 사용된 지하수를 지상으로 배출하는 지하수 공급 및 배출수단과;
    상기 지중 저수조(700)의 지하수(710)로부터 지열을 전달받는 열매체 순환관(720)과;
    상기 지하 축열 공간구조물(400)의 내부에 별도 설치되어 유입된 실외공기에 지열을 전달하는 열교환기(730)를 포함하는 지열교환부로 이루어지는 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 지중 열교환기(300)가:
    지중에 매설된 지중 열교환기(800)와;
    상기 지하 축열 공간구조물(400)의 내부에 별도 설치되어 유입된 실외공기에 지열을 전달하는 히트펌프 유닛(820)과;
    상기 지중 열교환기(800)와 상기 히트펌프 유닛(820)의 사이에 열매체를 순환시키는 열매체 순환관(810)을 포함하는 지열교환부로 이루어지는 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스.
  9. 비닐필름으로 골조를 피복하고 외부와 격리된 공간을 만들어 실내 환경을 조성하는 비닐하우스에 있어서,
    상기 비닐하우스가:
    실외공기를 지하로 유도하는 공기유입 덕트(200)와;
    콘크리트 재료로 이루어지며 공간구조물의 형태로 지하에 매설되어 지열의 축열체로 이용됨과 아울러, 상기 공기유입 덕트(200)에 의해 지하로 유도되는 실외공기의 저장공간으로 활용되거나, 실외공기를 비닐하우스의 실내로 이송하는 이송공간으로 활용되는 지하 축열 공간구조물(400)과;
    지상에 설치된 가열장치(900)에 의해 가열된 열매체를 상기 지하 축열 공간구조물(400)의 공기 배출관(430)의 내부로 순환시키는 열매체 순환관(910)을 포함하는 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스.
  10. 제1항 또는 제9항에 있어서,
    천장이 개방된 외측 비닐지붕(110), 상기 외측 비닐지붕(110)의 내측에 설치되며 천장이 폐쇄된 내측 비닐지붕(120), 및 상기 내측 비닐지붕(120)의 폐쇄된 천장을 따라 비닐하우스의 길이방향으로 상기 외측 비닐지붕(110)의 개방된 천장보다 높게 설치되는 T자형 지붕(130)을 구비하여 이루어지는 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스.
  11. 버섯재배에 유용한 시설로 이용될 수 있는 제1항의 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 공기유입 덕트(200)에 항균필터(210)를 더 구비하여 이루어지는 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스.
  13. 계사나 축사로 활용할 경우 조류독감이나 구제역의 예방이 가능한 제12항의 지하 축열 공간구조물을 구비한 비닐하우스.
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