KR20190092303A - 지하 축열조를 구비한 비닐하우스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조(槽:Tank)의 형태로 지하에 매설되어 지열의 축열체로 이용됨과 아울러 지열교환된 실외공기를 저장하는 공간으로 활용되거나, 지열교환된 실외공기를 비닐하우스의 실내로 이송하는 경로공간으로 활용되어, 동절기에는 난방용 공기, 하절기에는 냉방용 공기를 비닐하우스의 실내에 공급하며, 작업자의 간이휴게실이나 작물의 출하조정을 위한 공간으로도 활용될 수 있는 지하 축열조를 구비하여 이루어지는 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 축열조를 구비한 비닐하우스{Vinyl house with underground heat storage tank}

본 발명은 지하 축열조를 구비한 비닐하우스에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 조(槽:Tank)의 형태로 지하에 매설되어 지열의 축열체로 이용됨과 아울러 지열교환된 실외공기를 저장하는 공간으로 활용되거나, 지열교환된 실외공기를 비닐하우스의 실내로 이송하는 경로공간으로 활용되어, 동절기에는 난방용 공기, 하절기에는 냉방용 공기를 비닐하우스의 실내에 공급하며, 작업자의 간이휴게실이나 작물의 출하조정을 위한 공간으로도 활용될 수 있는 지하 축열조를 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, 봄과 여름 및 가을과 겨울 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 있는바, 그 중에서도 지열을 활용한 냉난방 시스템이 축사, 비닐하우스 등 농가시설의 에너지비용 절감을 위하여 많이 연구되고 있다.

이와 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 실현하고, 지중에 삼중의 순환관로를 매설하는 동시에 상기 이중의 비닐막은 제1순환관로 및 제3순환관로의 표면에 감싸지도록 하며, 제2순환관로를 통해 실외공기를 유입시켜 제3순환관로와 제1순환관로를 경유하여 하우스 내부로 토출되는 구성을 제안하고 있다.

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 전열덕트; 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 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 비교적 양호한 축열체인 콘크리트 구조물을 조(槽:Tank)의 형태로 지하에 매설하여 지열의 축열체로 이용함과 아울러 지열교환된 실외공기를 저장하는 공간으로 활용하거나, 지열교환된 실외공기가 비닐하우스의 실내로 이송되는 경로공간을 형성하여 동절기에는 난방용 공기, 하절기에는 냉방용 공기를 비닐하우스의 실내에 안정되게 공급하는 비닐하우스용 지하 축열조를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 조(槽:Tank)의 형태로 지하에 매설되어 지열교환된 실외공기가 비닐하우스의 실내로 이송되는 경로공간을 형성함으로써 환기 및 통풍이 잘되고 일정온도를 유지할 수 있어 작업자의 간이휴게실이나 작물의 출하조정을 위한 공간으로도 활용할 수 있는 비닐 하우스용 지하 축열조를 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; 조(槽:Tank)의 형태로 지하에 매설되어 지열의 축열체로 이용됨과 아울러 지중 열교환기(300)에 의해 지열교환된 실외공기를 저장하는 공간으로 활용되거나, 지열교환된 실외공기를 비닐하우스의 실내로 이송하는 경로공간으로 활용되어, 동절기에는 난방용 공기, 하절기에는 냉방용 공기를 비닐하우스의 실내에 공급하는 지하 축열조를 포함하여 이루어진다.

여기서 본 발명은 공기유입 덕트에 항균필터를 더 구비한다.

또한, 여기서 본 발명에 따른 지중 열교환기는 관체 유닛의 연결조립으로 이루어지고, 상기 관체 유닛은 관체의 중심축을 향하여 외측에서 내측으로 관통하는 날개형상의 집열판들을 구비한다.

또한, 본 발명은 지중 열교환기의 매설위치보다 낮은 위치의 지중의 지열을 지중 열교환기에 순환시키기 위해 지중 열교환기의 외측에 물 순환관을 더 구비하여 이루어지는 지하 축열조를 구비한 비닐하우스를 제공한다.

또한, 본 발명은 지중 열교환기의 매설위치보다 낮은 위치의 지중의 지열을 지중 열교환기에 순환시키기 위해 지중 열교환기의 공기 유통관의 내측에 물 순환관을 더 구비하여 이루어지는 지하 축열조를 구비한 비닐하우스를 제공한다.

또한, 본 발명에 따른 지중 열교환기는 지중에 수직방향으로 원통 파이프를 매설하여 그 원통 파이프의 내부에 U자형 열매체 순환관을 설치하고, 상기 열매체 순환관의 주위를 열전도성 충전제로 채운 후, 원통 파이프의 상부를 밀폐하는 방식의 수직밀폐형 지중 열교환기를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 지중 열교환기는 지중에 U자형으로 연결되어 매설된 2개의 수조 내에 지하수를 충전하여 지상으로 배수하는 수단과 상기 지하수의 지열을 전달하기 위한 열매체 순환관이 각각 구비된 지중 저수조를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 지중 열교환기는 지중에 매설된 지중 열교환기와 상기 지하 축열조의 내부에 별도 설치된 지열 히트펌프 유닛 및 상기 지중 열교환기와 상기 지열 히트펌프 유닛의 사이에 열매체를 순환시키는 열매체 순환관을 포함한다.

또한, 여기서 본 발명에 따른 지하 축열조는 그 내측에 지열교환된 실외공기를 상기 지하 축열조의 공간에 균일하게 분배하여 공급하기 위한 공기 분배닥트를 더 포함한다.

또한, 본 발명은 비닐필름으로 골조를 피복하고 외부와 격리된 공간을 만들어 실내 환경을 조성하는 비닐하우스에 있어서, 상기 비닐하우스는: 실외공기를 지하로 유도하는 공기유입 덕트와; 조(槽:Tank)의 형태로 지하에 매설되어 상기 공기유입 덕트에 의해 지하로 유도된 실외공기를 상측의 공기 배출관을 통해 비닐하우스의 실내로 이송하는 경로공간을 형성함과 아울러 지열의 축열체로 이용되는 지하 축열조와; 지상에 설치된 가열장치에 의해 가열된 열매체를 상기 지하 축열조의 공기 배출관내부로 순환시키는 열매체 순환관을 포함하여 이루어지는 지하 축열조를 구비한 비닐하우스를 제공한다.

또한, 본 발명은 천장이 개방된 외측 비닐지붕, 외측 비닐지붕의 내측에 설치되며 천장이 폐쇄된 내측 비닐지붕, 및 내측 비닐지붕의 폐쇄된 천장을 따라 비닐하우스의 길이방향으로 외측 비닐지붕의 개방된 천장보다 높게 설치되는 T자형 지붕을 구비하여 이루어지는 지하 축열조를 구비한 비닐하우스를 제공한다.

또한, 본 발명은 계사나 축사로 활용할 경우 조류독감(AI)이나 구제역의 예방이 가능한 비닐하우스를 제공한다.

또한, 본 발명은 버섯재배에 유용한 입지로 이용될 수 있는 비닐하우스를 제공한다.

또한, 본 발명은 지열을 이용하는 비닐하우스에 있어서, 조(槽:Tank)의 형태로 지하에 매설되어 지열의 축열체로 이용됨과 아울러 지열교환된 실외공기를 저장하는 공간으로 활용되거나, 지열교환된 실외공기를 비닐하우스의 실내로 이송하는 경로공간으로 활용되어, 동절기에는 난방용 공기, 하절기에는 냉방용 공기를 비닐하우스의 실내에 공급하는 비닐하우스용 지하 축열조를 제공한다.

여기서 본 발명에 따른 비닐하우스용 지하 축열조는 실외공기를 지열교환시켜 지하 축열조에 압축공기의 형태로 저장하여 두었다가 감압하여 비닐하우스의 실내에 공급하도록 구성되어 질 수 있다.

여기서 본 발명에 따른 비닐하우스용 지하 축열조는 작업자의 간이휴게실이나 작물의 출하조정을 위한 공간으로 활용할 수 있다.

본 발명에 따른 비닐하우스는 비교적 양호한 축열체인 콘크리트 구조물을 조(槽:Tank)의 형태로 지하에 매설하여 지열의 축열체로 이용함과 아울러 지열교환된 실외공기를 저장하는 공간으로 활용하거나, 지열교환된 실외공기가 비닐하우스의 실내로 이송되는 경로공간으로 활용함으로써 동절기에는 난방용 공기, 하절기에는 냉방용 공기를 비닐하우스의 실내에 안정되게 공급하는 효과를 가진다.

또한, 본 발명에 따른 지하 축열조는 지열교환된 실외공기가 비닐하우스의 실내로 이송되는 경로공간을 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 조류독감(AI)이나 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 축열조를 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 축열조를 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 축열조를 구비한 비닐하우스의 지중 열교환기를 구성하는 다른 구조의 관체 유닛에 대한 사시도이다.
도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 지하 축열조를 구비한 비닐하우스의 지열 교환부에 대한 개념도이다.
도 12는 본 발명의 제5 실시예에 따른 지하 축열조를 구비한 비닐하우스의 지열 교환부에 대한 개념도이다.
도 13은 본 발명의 제6 실시예에 따른 지하 축열조를 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 축열조를 구비한 비닐하우스의 개념도이다
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따라 연동식 비닐하우스에서 지하 축열조의 연결구조를 나타내는 개념도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따라 지하 축열조를 구비하고 이중지붕을 더 구비한 비닐하우스를 나타내는 개념도이다.

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

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 지하 축열조를 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; 조(槽:Tank)의 형태로 지하에 매설되어 지열의 축열체로 이용됨과 아울러 상기 지중 열교환기(300)에 의해 지열교환된 실외공기를 저장하는 공간으로 활용되거나, 지열교환된 실외공기를 비닐하우스의 실내로 이송하는 경로공간으로 활용되어 동절기에는 난방용 공기, 하절기에는 냉방용 공기를 비닐 하우스의 실내에 공급하는 지하 축열조(400); 지열교환된 실외공기를 지하 축열조(400)로부터 비닐하우스(100)의 실내로 배출하기 위한 공기 배출관(430)을 포함하여 이루어진다.

지하 축열조(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 축열조(400)는 비교적 축열능력이 양호한 재질의 콘크리트 구조물(PC; Precasting Concreate)을 조(槽:Tank)의 형태로 지하에 매설하여 이루어지고, 그 내측에 지열교환된 실외공기를 지하 축열조(400)의 공간에 균일하게 분배하여 공급하기 위한 공기 분배닥트(410)를 구비한다.

공기 분배닥트(410)는 지열교환된 실외공기를 지하 축열조(400)의 공간에 균일하게 토출하기 위한 여러 개의 공기 분배구(420)를 구비한다.

지하 축열조(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, 지하 축열조(400)의 내벽은 곰팡이가 생성되지 않도록 항균성 도료 등으로 항균처리된다.

실외공기가 유통되는 지하 축열조(400)는 환기 및 통풍이 잘되며 일정온도를 유지할 수 있어 지하 승강시설, 조명시설 등을 부설하면 작업자의 간이휴게실이나 작물의 출하조정을 위한 공간으로도 활용할 수 있다.

또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 지하 축열조(400)는 실외공기를 지열교환시켜 지하 축열조에 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 축열조(400) 내의 공기압이 일정압력을 초과하면 자동으로 가압식의 흡인 송풍기(220)가 작동을 정지하도록 자동제어장치가 구비될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 지하 축열조(400)를 구비한 비닐하우스는 버섯재배의 유용한 장소로 이용될 수 있는데, 버섯은 15℃ 내외가 생육 적온이고 재배시설 내의 환기관리가 중요한데, 본 발명에 따른 지하 축열조(400)를 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.

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.

본 발명의 제1 실시예에 따른 비닐하우스는 지중 열교환기(300)에 의한 지열의 교환과 지하 축열조(400)에 의한 지열의 축열에 의하여 동절기에는 난방용 공기를, 하절기에는 냉방용 공기를 비닐하우스의 실내로 안정되게 공급하여 하우스 작물의 적정 생육온도를 효율적으로 유지할 수 있게한다.

또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 비닐하우스는 잡균이 비닐하우스의 실내로 유입하는 것을 방지하기 위하여 공기유입 덕트(200)에 항균필터(210)를 설치하고, 지중 열교환기(300)를 포함한 실외공기의 이송설비 및 지하 축열조(400)도 항균성 재질로 이루어지거나 표면이 항균성 도료 등으로 처리된다.

이와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 지하 축열조를 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 조류독감(AI)이나 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 축열조를 구비한 비닐하우스의 지열교환부에 대한 개념도이다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 지하 축열조를 구비한 비닐하우스는 지열교환 성능을 향상시키기 위해 지중 열교환기(300)의 주위에 물 순환관(340)을 구비한다.

물 순환관(340)은 물을 열매체로 이용하여 지중 열교환기(300)의 설치지점보다 낮은 위치의 지중의 지열을 지중 열교환기(300)에 순환시키기 위한 것으로 물 순환펌프(350), 물 보충탱크(360), 수도(370)의 부대설비를 가진다.

물 순환관(340)의 물은 지중 열교환기(300)의 내측을 흐르는 실외공기와 반대 방향의 흐름을 가진다.

또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 지하 축열조를 구비한 비닐하우스는 앞의 제1 실시예와 같이 1m 또는 2m 길이의 관체 유닛(320)이 여러 개 연결되어 이루어지는 지중 열교환기(300)를 가진다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 지하 축열조를 구비한 비닐 하우스의 지중 열교환기를 구성하는 관체 유닛의 사시도이고, 도 6은 도 5의 B-B 단면도이다.

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)과 집열판(313)에 밀착되게 설치하는 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)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(A) 플렌지에 관체 어댑터가 접속된 모습을 나타내는 개념도이고, 도 8은 관체 어댑터의 내부를 나타내며, 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 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)의 순환수 유통공(322: 도 5)에 연통하도록 관체 어댑터(330)의 외측 원주부(332)를 지중 열교환기(300)의 공기 유입측 플렌지(312a)에 나사결합 등으로 기밀하게 접속한다.

도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 지하 축열조를 구비한 비닐하우스의 지중 열교환기를 구성하는 다른 구조의 관체 유닛에 대한 사시도로서, 지중 열교환기(300)의 매설위치보다 낮은 위치의 지중의 지열을 지중 열교환기(300)에 순환시키기 위한 물 순환관(340)을 지중 열교환기(300)의 공기 유통관(381)의 내측에 더 구비하여 이루어진다.

본 발명의 제3 실시예에 따른 지하 축열조를 구비한 비닐하우스는 물 순환관(340)이 연결부(384)에 의하여 나사결합 등으로 다른 물 순환관과 연결조립됨과 동시에 공기 유통관(381)도 플렌지(382)에 의하여 다른 공기 유통관과 서로 연결조립되어 지중 열교환기(300)를 구성한다.

물 순환관(340)의 물의 흐름과 공기 유통관(381)의 실외공기의 흐름은 서로 반대방향으로 이루어진다.

도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 지하 축열조를 구비한 비닐하우스의 지열교환부에 대한 개념도이다.

본 발명의 제4 실시예에 따른 지하 축열조를 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 축열조를 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 축열조(400)의 내부에 별도 설치된 열교환기(630)을 통하여 이루어지고, 지열교환된 실외공기는 지하 축열조(400)의 내부에 구비된 공기 분배닥트(410) 및 공기 분배구(420)에 의해 지하 축열조(400)에 저장되거나 지하 축열조(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 축열조를 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 축열조를 구비한 비닐하우스의 지열교환부에 대한 개념도이다.

본 발명의 제5 실시예에 따른 지하 축열조를 구비한 비닐하우스는 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 지하수(710)를 공급하는 수중모터(760), 지하수 공급관(761) 및 열교환에 사용된 지하수(710)를 지상으로 배출하는 지하수 배출관(762) 및 자동배수 밸브(763)가 포함되어 이루어진다.

본 발명의 제5 실시예에 따른 지하 축열조를 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 축열조(400)의 내부에 별도 설치된 열교환기(730)을 통하여 이루어지고, 지열교환된 실외공기는 지하 축열조(400)의 내부에 구비된 공기 분배닥트(410) 및 공기 분배구(420)에 의해 지하 축열조(400)에 저장되거나 지하 축열조(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 축열조를 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 축열조를 구비한 비닐하우스의 개념도이다.

본 발명의 제6 실시예에 따른 지하 축열조를 구비한 비닐하우스는 지열 히트펌프 유닛(820)을 사용하여 공기유입 덕트(200)에 의해 지하로 유도된 실외공기에 지열을 전달하는 구성을 가지는 것으로, 땅속 6m 정도의 지중에 매설된 지중 열교환기(800)와 지하 축열조(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 여러가지 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 축열조를 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 축열조(400)의 내부에 구비된 공기 분배닥트(410) 및 공기 분배구(420)에 의해 지하 축열조(400)에 저장되거나 지하 축열조(400)의 상부에 설치된 공기 배출관(430)을 통하여 비닐하우스의 실내에 공급된다.

본 발명의 제6 실시예에 따른 지하 축열조를 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.

도 16은 본 발명의 제7 실시예에 따른 지하 축열조를 구비한 비닐하우스의 개념도이다.

본 발명의 제7 실시예에 따른 지하 축열조를 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 축열조(400)의 공기 배출관(430) 내부로 순환시키는 열매체 순환관(910)으로 이루어진다.

본 발명의 제7 실시예에 따른 지하 축열조를 구비한 비닐하우스는 태양열 집열장치, 전기열 발생장치 등의 가열장치(900)에 의해 가열된 열매체(물)가 열매체 공급관(911)을 통해 지하 축열조(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 축열조의 연결구조를 나타내는 개념도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 연동식 비닐하우스에서는 중심이 되는 동의 지하에 앞의 여러 실시예에서 설명한 열교환 설비를 구비한 지하 축열조(400)를 설치하고, 연결되는 좌·우 동의 지하에는 열교환 설비가 없는 보조 지하 축열조(460)를 구비하여 이루어질 수 있다.

도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 지하 축열조를 구비하고 이중지붕을 더 구비한 비닐하우스를 나타내는 개념도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 지하 축열조를 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.

그리고 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 축열조(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)를 땅밖에 노출되게 한다.

아울러 지열교환된 공기를 지하 축열조(400)로부터 공기막 형성용 공기 분배관(411)에 공급하기 위한 별도의 공기배출관(430)이 구비된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 지하 축열조를 구비하고 이중지붕을 더 구비한 비닐하우스는 지열교환된 실외공기가 지하 축열조(400)로부터 배출관(430)을 통해 공기막 형성용 공기분배관(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 축열조를 구비하고 이중지붕을 더 구비한 비닐하우스는 태양열 등 기타 열원에 의해 열교환된 실외공기를 지하 축열조(400)를 경유시키지 않고 공기막 형성용 공기 분배관(411)에 바로 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.

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 축열조
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 축열조
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

Claims (16)

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;
   조(槽:Tank)의 형태로 지하에 매설되어 지열의 축열체로 이용됨과 아울러 상기 지중 열교환기(300)에 의해 지열교환된 실외공기를 저장하는 공간으로 활용되거나, 지열교환된 실외공기를 비닐하우스의 실내로 이송하는 경로공간으로 활용되어, 동절기에는 난방용 공기, 하절기에는 냉방용 공기를 비닐하우스의 실내에 공급하는 지하 축열조(400)를 포함하여 이루어지는 지하 축열조를 구비한 비닐하우스.
2. 제1항에 있어서,
   상기 공기유입 덕트(200)에 항균필터(210)를 더 구비하여 이루어지는 지하 축열조를 구비한 비닐하우스.
3. 제1항에 있어서,
   상기 지중 열교환기(300)가 관체 유닛(310)의 연결조립으로 이루어지고, 상기 관체 유닛(310)은 관체의 중심축을 향하여 외측에서 내측으로 관통하는 날개형상의 집열판(313)을 더 구비하여 이루어지는 지하 축열조를 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 순환시키기 위한 물 순환관(340)을 상기 지중 열교환기(300)의 외측에 더 구비하여 이루어지는 지하 축열조를 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 순환시키기 위한 물 순환관(340)을 상기 지중 열교환기(300)의 공기 유통관(381)의 내측에 더 구비하여 이루어지는 지하 축열조를 구비한 비닐하우스.
6. 제1항에 있어서,
   상기 지중 열교환기(300)는 지중에 수직방향으로 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 방식의 수직밀폐형 지중 열교환기(600)를 포함하여 이루어지는 지하 축열조를 구비한 비닐하우스.
7. 제1항에 있어서,
   상기 지중 열교환기(300)는 지중에 U자형으로 연결되어 매설된 2개의 수조 내에 지하수(710)를 충전하여 지상으로 배수하는 수단과 상기 지하수(710)의 지열을 전달하기 위한 열매체 순환관(720)이 각각 구비된 지중 저수조(700)를 포함하여 이루어지는 지하 축열조를 구비한 비닐하우스.
8. 제1항에 있어서,
   상기 지중 열교환기(300)는 지중에 매설된 지중 열교환기(800)와 상기 지하 축열조(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)을 포함하여 이루어지는 지하 축열조를 구비한 비닐하우스.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 지하 축열조(400)는 그 내측에 상기 지열교환된 실외공기를 상기 지하 축열조(400)의 공간에 균일하게 분배하여 공급하기 위한 공기 분배닥트(410)를 더 포함하여 이루어지는 지하 축열조를 구비한 비닐하우스.
10. 비닐필름으로 골조를 피복하고 외부와 격리된 공간을 만들어 실내 환경을 조성하는 비닐하우스에 있어서,
    상기 비닐하우스는:
    실외공기를 지하로 유도하는 공기유입 덕트(200)와;
    조(槽:Tank)의 형태로 지하에 매설되어 상기 공기유입 덕트(200)에 의해 지하로 유도된 실외공기를 상측의 공기 배출관(430)을 통해 비닐하우스의 실내로 이송하는 경로공간을 형성함과 아울러 지열의 축열체로 이용되는 지하 축열조(400)와;
    지상에 설치된 가열장치(900)에 의해 가열된 열매체를 상기 지하 축열조(400)의 공기 배출관(430) 내부로 순환시키는 열매체 순환관(910)을 포함하여 이루어지는 지하 축열조를 구비한 비닐하우스.
11. 제1항 또는 제10항에 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 축열조를 구비한 비닐하우스.
12. 계사나 축사로 활용할 경우 조류독감(AI)이나 구제역의 예방이 가능한 제2항의 비닐하우스.
13. 버섯재배에 유용한 입지로 이용될 수 있는 제2항의 비닐하우스.
14. 지열을 이용하는 비닐하우스에 있어서,
    조(槽:Tank)의 형태로 지하에 매설되어 지열의 축열체로 이용됨과 아울러 지열교환된 실외공기를 저장하는 공간으로 활용되거나, 지열교환된 실외공기를 비닐하우스의 실내로 이송하는 경로공간으로 활용되어, 동절기에는 난방용 공기, 하절기에는 냉방용 공기를 비닐하우스의 실내에 공급하도록 이루어지는 비닐하우스용 지하 축열조.
15. 제14항에 있어서,
    실외공기를 지열교환시켜 지하 축열조에 압축공기의 형태로 저장하여 두었다가 감압하여 비닐하우스의 실내에 공급하도록 구성되는 비닐하우스용 지하 축열조.
16. 제14항에 있어서,
    작업자의 간이휴게실이나 작물의 출하조정을 위한 공간으로 활용할 수 있는 비닐하우스용 지하 축열조.
    
    
    
    

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