KR20170001282A

KR20170001282A - 지열에 의한 비닐하우스 보온장치

Info

Publication number: KR20170001282A
Application number: KR1020150091042A
Authority: KR
Inventors: 조동환
Original assignee: 조동환
Priority date: 2015-06-26
Filing date: 2015-06-26
Publication date: 2017-01-04

Abstract

시설작물재배 비닐 하우스의 면적 330㎡기준으로 농작물을 재배하기 위하여 비닐 하우스의 내부에서 성장할 수 있는 적합한 온도를 유지하기 위하여 지열이 14℃ 내지 16℃ 의 온도를 유지하는 지하 152m깊이로 이루어지는 3쌍의 ∪형의 지열 교환파이프(5a-5c)로 구비되는 지열교환기(5)를 형성하되, 상기 지열교환기(5)의 파이프의 총연장 길이를 900M를 형성하므로, 지열 교환파이프(5a - 5c) 내부를 통과하는 지열수는 순수한 신재생 에너지인 지열이 흡수되고,
지열이 흡수된 신재생 에너지인 지열수는 분사용 고압 양수기에 의거 분사노즐(8)까지 양수되며, 상기 분사노즐(8)은 외부의 냉기를 차단하는 1차 비닐지붕(1P)아래 설치되는 2차 비닐지붕(2P) 상단부의 용마루 방향을 0.5 M 내지 1M 간격으로 설치되는 분사노즐(8), 상기 분사노즐(8)에 의거 2차지붕의 최상단 용마루부에 분사되므로, 최상단 용마루부의 좌,우측방향으로 수막(水幕)을 형성하면서, 2차 비닐지붕(2P)위를 흘러 내리는 14℃ 내지 16℃ 의 온도의 지열수에 의거 비닐하우스 내부의 온도는 7℃ 내지 12℃로 유지하므로 비닐하우스 내부에서 성장하는 농작물은 계절의 변화에도 정상적으로 성장할 수 있는 비닐하우스 내부(內部)의 온도를 조절하는 것이다.

Description

지열에 의한 비닐하우스 보온장치{Vinyl House heating device By Geothermal Energy}

시설작물재배용 비닐 하우스의 면적 330㎡기준으로 농작물을 재배하기 위하여 비닐 하우스의 내부에서 농작물이 성장할 수 있는 적합한 온도를 유지하기 위하여 지열이 14℃ 내지 16℃ 의 온도를 유지하는 지하 152m깊이로 이루어지는 3쌍의 ∪형의 지열 흡수파이프로 구비되는 지열교환기(5)를 형성하되, 상기 지열교환기(5)의 파이프의 총연장 길이를 900M를 형성하므로, 지열 교환파이프(5a-5c) 내부를 통과하는 지열수는 순수한 신재생 에너지인 지열이 흡수되고,

지열이 흡수된 신재생 에너지인 지열수는 분사용 고압 양수기(6)에 의거 분사노즐(8)까지 양수되며, 상기 분사노즐(8)은 외부의 냉기를 차단하는 1차 비닐지붕(1P)아래 설치되는 2차 비닐지붕(2P) 상단부의 용마루 방향을 0.5 M 내지 1M 간격으로 설치되는 분사노즐(8), 상기 분사노즐(8)에 의거 2차 지붕(2P)의 최상단 용마루부에 분사되므로, 최상단 용마루부의 좌,우측방향으로 수막(水幕)을 형성하면서, 2차 비닐지붕(2P)위를 흘러 내리는 14℃ 내지 16℃ 의 온도의 지열수에 의거 비닐하우스 내부의 온도는 7℃ 내지 12℃로 유지하므로 비닐하우스 내부에서 성장하는 농작물은 계절의 변화에도 정상적으로 성장할 수 있는 비닐하우스 내부(內部)의 온도를 조절 및 보온장치에 관한 것이다.

일반적으로 시설작물재배 비닐 하우스의 작물 재배시에는 비닐 하우스의 내부의 적정한 온도유지를 위한 각종의 냉방,온방지열교환기(5), 햇빛, 이산화탄소 등과 같은 지상부의 환경은 물론, 토양내의 수분, 양분, 산소 및 적정온도유지 등 토양내의 환경도 중요하다.

이에 시설작물이 잘 성장가능 하도록 최적의 환경을 조성하기 위한 적정한 지열을 유지하고 있는 지열수를 채취할 수 있는 관수시설용 지열수의 필요한 양의 지열수의 확보가 원활하지 못하는 문제점이 있고,

시설작물재배용 비닐 하우스의 내부의 온방 또는 냉방을 위한 장비는 다수 개발되어 사용되어 오고 있으나, 여기에 사용되는 연료로는 주로 화석연료를 사용하고 있고 전량 수입에 의존하고 있는 상황이어서 원유의 가격변동에 따라 농가의 부담이

상당한 실정인데 비해, 연료를 절약할 수 있는 방법이나 대체에너지에 대한 개발은 미흡한 실정이다.

실제적으로 2002년을 기준으로 국내의 시설원예의 난방연료의 95%를 경유로 사용하고, 중유는 4%, 기타 1% 정도 사용하고 있으며, 난방비가 시설작물경영비의 30~37%를 차지하는데 일본은 20%, 네델란드는 14~15%, 이스라엘은 10%인데 비하면 우리나라 시설작물의 난방비 점유율이 매우 높다.

2001년 농촌진흥청 통계자료에 의하면 국내 대부분 지역의 유리온실 및 비닐 비닐 하우스의 면적 330㎡기준으로는 난방유에 의한 연소발열을 대부분 이용하고 있으며, 난방유의 연소열량은 실제 유효열량과는 차이가 있어 보일러 몸체에서의 손실, 배기가스 손실, 기타 열 손실 등을 고려할 때 공급할 수 있는 열에너지는 약 75~85%정도로서, 경유의 발열량을 8,700㎉/ℓ 정도로 보면 실제 이용하는 열량은 7,360㎉/ℓ에 불과하여 비효율적이다.

이에, 무공해농산물을 재배하기 위해서는 화석연료를 사용하는 것은 불합리하다는 것은 누구나 잘 알고 있으므로 무공해 자연대체 에너지가 필수적이지만, 아직까지는 특별한 대체품은 없는 상태이고, 태양과 풍력, 지열을 활용하여 보조열원으로 사용하는 정도가 현실이다.

이에 무공해 천정에너지인 지열을 보조열원으로 이용하는 것에 그치지 말고, 신재생에너지로서 100% 주 열원으로 이용할 수 있는 방법에 대한 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

KR-Y1-20-0196080에서는 상기 온도조절장치(20)는 분사할 지열수를 냉각시키는 통상의 냉각유니트(21)와;

상기 냉각유니트(21)에 의하여 냉각된 지열수를 일시저장하는 저장탱크(22);

상기 냉각유니트(21)와 저장탱크(22) 상간에 설치하여 저장탱크(22)내의 지열수를 사용하지 않아 온도상승시 이를 재 냉각시킬 수 있도록 냉각유니트(21)로 공급하는 순환펌프(23); 에 의거 지열수를 냉각 또는 재냉각하여 잠실(누에 키우는 방)의 온도를 저온으로 조절하므로, 냉각유니트(21)와 저장탱크(22)가 지상에 형성되므로지, 지열(地熱)은 조금도 활용하지 아니하고, 오히려 산업용 전력에너지를 소모시키므로 효율적으로 활용하지 못하는 문제점이 있으며,

KR-Y1-0371813은 지하 암반층(100)에 지열수(W)가 고이도록 시추 되며 상부가 관정헤드(111)에 의해 밀폐되는 관정(110) 내부로, 일지점에 상기 지열수(W)를 양정하기 위한 펌프(130)를 구비하되 하부측으로 통공(121)이 무수히 형성되는 파이프(12

0)를 내설하고, 상기 파이프(120)내 펌프(130)와 연관되는 지열수유출관(200)이, 실내로 순환수(W')에 의해 순환되기 위한 순환관(210)과 연결되는 열교환기(150)와 연결되는 기술이 기재되어 있으나, 집수용 파이프(120)의 끝단부에 흡입공(121)이 개시되어 있으나, 지열을 그대로 활용하지못하고 열교환기(150)를 사용하므로 상기 열교환기(150)의 효율에 따라 지열을 그대로 활용할 수 없는 문제점이 있으며,

또한, 집수부의 위치가 지면에 가까운 지표면에 설치되므로 지열을 활용할 수 없어서 효율적으로 활용하지 못하는 문제점이 있다.

또한, KR-B1-10-139243에 기재되 요지를 살펴보면,

상기 내부 비닐하우스로부터 흘러내린 물이 자중에 의해 흘러가게 되는 하수도관;

상기 하수도관을 통하여 물이 모이도록 지하에 매설된 물탱크;

상기 물탱크의 물이 상기 내부 비닐하우스로 공급될 수 있도록 끌어올리는 펌프;

상기 펌프에 의해 끌어 올려진 물이 상기 내부 비닐하우스의 하부 비닐커버에 분사

보일러를 더 구비한 것이고, 상기 물탱크는 지하 2m 이하에 설치되는 구성인바, 이는 보일러를 사용하므로, 효율적으로 활용하지 못하는 문제점이 있으며,

또한 이는 물탱크의 매설 위치가 지하 2Μ에 설치되므로, 이는 지표면의 동결심도이므로 정상적인 지하열을 효율적으로 활용하지 못하는 문제점이 있다.

KR-Y1-20-0371813 KR-Y1-20-0196080 KR-B1-10-1392430

시설작물재배 비닐 하우스의 면적 330㎡기준으로 농작물을 재배하기 위하여 비닐 하우스의 내부에서 성장할수 있는 적합한 온도를 유지하기 위하여 지열이 14℃ 내지 16℃ 의 온도를 유지하는 지하 152m깊이로 이루어지는 3쌍의 ∪형의 지열 교환파이프(5a-5c)로 구비되는 지열교환기(5)를 형성하되, 상기 지열교환기(5)의 파이프의 총연장 길이를 900M를 형성하므로, 지열 교환파이프(5a - 5c) 내부를 통과하는 지열수는 순수한 신재생 에너지인 지열이 흡수하여 농작물을 재배하기 위하여 비닐 하우스의 면적 330㎡기준으로 내부의 온도를 조절 및 보온하는 것을 목적으로 한다.

또한, 지열이 흡수된 신재생 에너지인 지열수는 분사용 고압 양수기에 의거 분사노즐(8)까지 양수되며, 상기 분사노즐(8)은 외부의 냉기를 차단하는 1차 비닐지붕(1P)아래 설치되는 2차 비닐지붕(2P) 상단부의 용마루 방향을 0.5 M 내지 1M 간격으로 설치하는 분사노즐(8)에 의거 2차지붕의 최상단 용마루부에 분사되므로, 최상단 용마루부의 좌,우측방향으로 수막(水幕)을 형성하면서, 2차 비닐지붕(2P)위를 흘러 내리는 14℃ 내지 16℃ 의 온도의 지열수에 의거 비닐하우스 내부의 온도는 7℃ 내지 12℃로 유지하므로 비닐하우스 내부에서 성장하는 농작물은 계절의 변화에도 정상적으로 성장할 수 있는 비닐하우스 내부(內部)의 온도를 조절 및 보온하는 것을 목적으로 한다

시설작물재배 비닐 하우스의 면적 330㎡기준으로 농작물을 재배하기 위하여 비닐 하우스의 내부에서 성장할 수 있는 적합한 온도를 유지하기 위하여 지열이 14℃ 내지 16℃ 의 온도를 유지하는 지하 152m깊이로 이루어지는 3쌍의 ∪형의 지열 교환파이프(5a-5c)로 구비되는 지열교환기(5)를 형성하되, 상기 지열교환기(5)의 파이프의 총연장 길이를 900M를 형성하므로, 지열 교환파이프(5a - 5c) 내부를 통과하는 지열수는 순수한 신재생 에너지인 지열이 흡수하여 농작물을 재배하기 위하여 비닐 하우스의 면적 330㎡기준으로 내부의 온도를 조절미 보온하며,

또한, 지열이 흡수된 신재생 에너지인 지열수는 분사용 고압 양수기에 의거 분사노즐(8)까지 양수되며, 상기 분사노즐(8)은 외부의 냉기를 차단하는 1차 비닐지붕(1P)아래 설치되는 2차 비닐지붕(2P) 상단부의 용마루 방향을 0.5 M 내지 1M 간격으로 설치하는 분사노즐(8)에 의거 2차지붕의 최상단 용마루부에 분사되므로, 최상단 용마루부의 좌,우측방향으로 수막(水幕)을 형성하면서, 2차 비닐지붕(2P)위를 흘러 내리는 14℃ 내지 16℃ 의 온도의 지열수에 의거 비닐하우스 내부의 온도는 7℃ 내지 12℃로 유지하므로 비닐하우스 내부에서 성장하는 농작물은 계절의 변화에도 정상적으로 성장할 수 있는 비닐하우스 내부(內部)의 온도를 조절 및 보온하는 구성이다.

시설작물재배 비닐 하우스의 면적 330㎡기준으로 농작물을 재배하기 위하여 비닐 하우스의 내부에서 성장할 수 있는 적합한 온도를 유지하기 위하여 지열이 14℃ 내지 16℃ 의 온도를 유지하는 지하 152m깊이로 이루어지는 3쌍의 ∪형의 지열 교환파이프(5a-5c)로 구비되는 지열교환기(5)를 형성하되, 상기 지열교환기(5)의 파이프의 총연장 길이를 900M를 형성하므로, 지열 교환파이프(5a - 5c) 내부를 통과하는 지열수는 순수한 신재생 에너지인 지열이 흡수하여 농작물을 재배하기 위하여 비닐 하우스의 면적 330㎡기준으로 내부의 온도를 조절 및 보온하는 효과가 있다.

또한, 지열이 흡수된 신재생 에너지인 지열수는 분사용 고압 양수기에 의거 분사노즐(8)까지 양수되며, 상기 분사노즐(8)은 외부의 냉기를 차단하는 1차 비닐지붕(1P)아래 설치되는 2차 비닐지붕(2P) 상단부의 용마루 방향을 0.5 M 내지 1M 간격으로 설치하는 분사노즐(8)에 의거 2차지붕의 최상단 용마루부에 분사되므로, 최상단 용마루부의 좌,우측방향으로 수막(水幕)을 형성하면서, 2차 비닐지붕(2P)위를 흘러 내리는 14℃ 내지 16℃ 의 온도의 지열수에 의거 비닐하우스 내부의 온도는 7℃ 내지 12℃로 유지하므로 비닐하우스 내부에서 성장하는 농작물은 계절의 변화에도 정상적으로 성장할 수 있는 비닐하우스 내부(內部)의 온도를 조절 및 보온하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 비닐하우스 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 비닐하우스의 지열교환기의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 저수조의 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 비닐하우스의 보온장치의 개략도.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 "실시예"인 도 1 내지 도 4에 따른 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

시설작물재배용 비닐 하우스의 면적 330㎡기준으로 농작물을 재배하기 위하여 비닐 하우스의 내부에서 성장할 수 있는 적합한 온도를 유지하기 위하여 지열이 14℃ 내지 16℃ 의 온도를 유지하는 지하 152m깊이로 이루어지는 3쌍의 ∪형의 지열 교환파이프(5a - 5c)로 구비되는 지열교환기(5)를 형성하되, 상기 지열교환기(5)의 파이프의 총연장 길이를 900M를 형성하므로, 지열 교환파이프(5a - 5c)의 내부를 통과하는 지열수는 순수한 신재생 에너지인 지열이 흡수되고,

지열이 흡수된 신재생 에너지인 지열수는 분사용 고압 양수기에 의거 분사노즐(8)까지 양수되며, 상기 분사노즐(8)은 외부의 냉기를 차단하는 1차 비닐지붕(1P)아래 설치되는 2차 비닐지붕(2P) 상단부의 용마루 방향을 0.5 M 내지 1M 간격으로 설치되는 분사노즐(8), 상기 분사노즐(8)에 의거 2차지붕(2P)의 최상단 용마루부에 분사되므로, 최상단 용마루부의 좌,우측방향으로 수막(水幕)을 형성하면서,

2차 비닐지붕(2P)위를 흘러 내리는 14℃ 내지 16℃ 의 온도의 지열수에 의거 비닐하우스 내부의 온도는 7℃ 내지 12℃로 유지하므로 비닐하우스 내부에서 성장하는 농작물은 계절의 변화에도 정상적으로 성장할 수 있는 비닐하우스 내부(內部)의 온도를 조절 및 보온하는 것이다.

또한, 상기 지열교환기(5)를 형성하는 상기 지열 교환파이프(5a-5c)의 수량 과 전체의 길이 900m는 비닐하우스의 바닥 면적의 크기에 따라 가감된다.

지열이 흡수된 지열수의 순환과정을 살펴보면,

고압 양수기(6)에 의거 양수되므로 지열수는 송수관(7)을 통과하여 분사노즐(8)까지 양수되며, 14℃ 내지 16℃ 의 온도의 지열이 흡수된 지열수는 분사노즐(8)에 의거 2차 비닐지붕(2P)의 최상단부에 분사되므로 2차 비닐지붕(2P)의 좌,우측의 표면에 수막을 형성하면서 흘러내리는 과정에서 비닐하우수 내부의 온도를 상승시키고, 비닐 하우스의 내부와 열교환되어 차가워진 사용된 지열수는 비닐 하우스의 내부 평면부에 구비되는 집수장(1)으로 흘러 들어오며, 상기 집수장(1)에 모여지는 사용된 지열수는 입수관(2)를 통하여 소독탱크(3)에 들어오면 크로루칼키의 소독약으로 지열수를 소독하는 소독탱크(3)를 거처 저수조(4)에 저장된다.

상기 저수조(4)에 저장된 사용된 지열수와 보충수가 혼합하여 통과되는 지열교환기(5), 상기 지열교환기(5)를 형성하는 관정공은 지하 152m깊이와 직경 0.15M로 천공기에 의거 1 내지 3호공이 형성되는 관정공, 상기 관정공의 내측에는 각각 ∪형으로 설치되는 지열 교환파이프(5a-5c)의 직경은 0,03M 내지 0.05M로 구비되고, 상기 지열 교환파이프(5a-5c)의 전체의 길이 900m의 내부를 통과하는 지열수는 14℃ 내지 16℃ 온도의 지열이 흡수된다.

또한, 상기 보충수의 소모량은 비닐 하우스의 면적 330㎡당 1 톤/일일 내지 1.5톤/일일 이나, 일반적인 비닐하우스의 보충수의 소모량은 비닐 하우스의 면적 330㎡당 150톤/일일 임을 밝혀둔다.

또한 상기 지열교환기(5)에서 14℃ 내지 16℃ 온도의 지열이 흡수된 지열수는 비닐 하우스의 내측의 일측면에 형성된 고압양수기(6)에 펌프압력에 의거 분사노즐(8)에서 지열이 흡수된 지열수를 분사하게 된다.

이때에는 비닐 하우스의 실내부의 온도가 12℃에 이르면 온도센서(11)에 의거 고압양수기(6)의 가동을 중지하고, 비닐 하우스의 실내부의 온도가 7℃에 이르면 고압양수기(6)를 가동하여 비닐 하우스 내부의 실내온도는 7℃ 내지 12℃ 로 유지하도록 조절하게된다.

또한 상기 저수조(4)의 수위가 일정위치 이하로 내려가면 저수조용 수위센서(9)와 보충탱크(10)에서 보충되고 보충탱크의 수위가 일정한도 이하로 내려가면 보충탱크의 수위센서(13)에 의거 작동하는 관정(20)에서 지열수의 수위를 보충하는 보충용 양수기(12)가 가동하여 수위를 보충 저수조(4)의 수위를 일정하게 유지한다.

또한, 보충용 양수기(12)에 수위를 보충하는 관정(20)은 비닐 하우스의 측면에 150M의 깊이로 설치되며, 상기 지하 152m깊이와 직경 0.15M로 이루어지는 1 내지 3호공에서 생산되는 경우에는 이 지열수를 활용할 수도 있고, 비닐 하우스의 가까운 주변에서 지열수공을 천공하여 지열수를 확보한다.

1: 집수장 2: 집수관 3: 소독탱크 4: 저수조 5: 지열교환기 6: 고압양수기 7: 송수관 8: 분사노즐 9: 수위센서 10: 보충수탱크
11: 실내온도센서 12: 양수기

Claims

시설작물재배용 비닐 하우스의 면적 330㎡기준으로 농작물을 재배하기 위하여 비닐 하우스의 내부에서 성장할 수 있는 적합한 온도를 유지하기 위하여 지열이 14℃ 내지 16℃ 의 온도를 유지하는 지하 152m깊이로 이루어지는 3쌍의 ∪형의 지열 교환파이프(5a - 5c)로 구비되는 지열교환기(5)를 형성하되, 상기 지열교환기(5)의 파이프의 총연장 길이를 900M를 형성하므로, 지열 교환파이프(5a-5c)의 내부를 통과하는 지열수는 순수한 신재생 에너지인 지열이 흡수되고,
지열이 흡수된 신재생 에너지인 지열수는 분사용 고압 양수기(6)에 의거 분사노즐(8)까지 양수되며, 상기 분사노즐(8)은 외부의 냉기를 차단하는 1차 비닐지붕(1P)아래 설치되는 2차 비닐지붕(2P) 상단부의 용마루 방향을 0.5 M 내지 1M 간격으로 설치되는 분사노즐(8), 상기 분사노즐(8)에 의거 2차지붕(2P)의 최상단 용마루부에 분사되므로, 최상단 용마루부의 좌,우측방향으로 수막(水幕)을 형성하면서,
2차 비닐지붕(2P)위를 흘러 내리는 14℃ 내지 16℃ 의 온도의 지열수에 의거 비닐하우스 내부의 온도는 7℃ 내지 12℃로 유지하므로 비닐하우스 내부에서 성장하는 농작물은 계절의 변화에도 정상적으로 성장할 수 있는 비닐하우스 내부(內部)의 온도를 조절 및 보온하는 것을 특징으로 하는 지열에 의한 비닐하우스 보온장치.
제 1항에 있어서,
지열교환기(5)를 형성하는 관정공은 지하 152m깊이와 직경 0.15M로 천공기에 의거 1 내지 3호공이 형성되는 관정공, 상기 관정공의 내측에는 각각 ∪형으로 설치되는 지열 교환파이프(5a-5c)의 직경은 0,03M 내지 0.05M로 구비되는 것을 특징으로 하는 지열에 의한 비닐하우스 보온장치.
제1항 또는 제 2항 에 있어서,
지열교환기(5)를 형성하는 상기 지열 교환파이프(5a-5c)의 수량 과 전체의 길이 900m는 비닐하우스의 바닥 면적의 크기에 따라 가감되는 것을 특징으로 하는 지열에 의한 비닐하우스 보온장치.