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KR-20260061763-A - INDOOR COLD/HOT AIR SUPPLY SYSTEM USING UNDERGROUND AIR

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Abstract

지중 공기 활용 실내 냉온풍 공급 시스템이 개시된다. 지중 공기 활용 실내 냉온풍 공급 시스템은, 시설하우스가 설치된 지중에 매립된 중심도관과, 상기 중심도관의 일측에 연결되어 상기 시설하우스의 내측 일부 영역을 향해 돌출된 제1 인렛도관과, 상기 중심도관의 일측에 연결되어 상기 시설하우스의 외측 영역을 향해 돌출된 제2 인렛도관과, 상기 중심도관의 타측에 연결되어 상기 시설하우스의 내측 다른 일부 영역을 향해 돌출된 아웃렛도관을 포함하는 도관부; 상기 제1 인렛도관에 배치되어 상기 시설하우스의 내부 공기를 상기 제1 인렛도관에 공급하는 제1 송풍팬; 상기 제2 인렛도관에 배치되어 상기 시설하우스의 외부 공기를 상기 제2 인렛도관에 공급하는 제2 송풍팬; 상기 제1 인렛도관의 인근에 배치되어 상기 시설하우스의 내부 공기 흐름을 단속하는 제1 밸브; 및 상기 제2 인렛도관의 인근에 배치되어 상기 시설하우스의 외부 공기 흐름을 단속하는 제2 밸브를 포함한다. 이에 따라, 시설하우스의 내부 공기 또는 외부 공기를 지중을 통과시켜 열교환한 후 열교환된 공기를 시설하우스의 다시 공급함으로써, 지열을 이용한 냉온풍 공급으로 작물의 생육기에 적합한 온도로 보정할 수 있다.

Inventors

  • 이강근
  • 오해림
  • 백지영

Assignees

  • 서울대학교산학협력단

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20241028

Claims (13)

  1. 시설하우스가 설치된 지중에 매립된 중심도관과, 상기 중심도관의 일측에 연결되어 상기 시설하우스의 내측 일부 영역을 향해 돌출된 제1 인렛도관과, 상기 중심도관의 일측에 연결되어 상기 시설하우스의 외측 영역을 향해 돌출된 제2 인렛도관과, 상기 중심도관의 타측에 연결되어 상기 시설하우스의 내측 다른 일부 영역을 향해 돌출된 아웃렛도관을 포함하는 도관부; 상기 제1 인렛도관에 배치되어 상기 시설하우스의 내부 공기를 상기 제1 인렛도관에 공급하는 제1 송풍팬; 상기 제2 인렛도관에 배치되어 상기 시설하우스의 외부 공기를 상기 제2 인렛도관에 공급하는 제2 송풍팬; 상기 제1 인렛도관의 인근에 배치되어 상기 시설하우스의 내부 공기 흐름을 단속하는 제1 밸브; 및 상기 제2 인렛도관의 인근에 배치되어 상기 시설하우스의 외부 공기 흐름을 단속하는 제2 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 지중 공기 활용 실내 냉온풍 공급 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 아웃렛도관은 상기 중심도관에서 수직하게 상향으로 연장되고, 상기 아웃렛도관의 종단부에 아웃렛이 형성된 것을 특징으로 하는 지중 공기 활용 실내 냉온풍 공급 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 아웃렛에 인접하게 배치되어 유출 공기의 온도를 감지하여 온도 신호를 출력하는 온도 감지 센서; 및 상기 온도 신호에 기초하여 상기 시설하우스의 내부 공기 또는 상기 시설하우스의 외부 공기가 상기 도관부에 공급되도록 상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브를 제어하는 콘트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지중 공기 활용 실내 냉온풍 공급 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 아웃렛도관은 상기 중심도관에서 수직하게 상향으로 연장된 후 굴곡되어 상기 시설하우스의 지면과 평행하도록 연장되고, 상기 아웃렛도관에 복수의 아웃렛들이 형성된 것을 특징으로 하는 지중 공기 활용 실내 냉온풍 공급 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 아웃렛들에 각각 인접하게 배치되어 유출 공기의 온도를 감지하여 온도 신호를 출력하는 복수의 온도 감지 센서들; 및 상기 온도 신호에 기초하여 상기 시설하우스의 내부 공기 또는 상기 시설하우스의 외부 공기가 상기 도관부에 공급되도록 상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브를 제어하는 콘트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지중 공기 활용 실내 냉온풍 공급 시스템.
  6. 제4항에 있어서, 상기 아웃렛도관에 배치되어 상기 도관부에 흐르는 공기의 유속을 증가시키는 고압송풍기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지중 공기 활용 실내 냉온풍 공급 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 고압송풍기는 상기 아웃렛도관의 수직 영역에 각각 배치된 것을 특징으로 하는 지중 공기 활용 실내 냉온풍 공급 시스템.
  8. 제6항에 있어서, 상기 고압송풍기는 상기 중심도관과 상기 아웃렛도관이 접하는 영역에 배치된 것을 특징으로 하는 지중 공기 활용 실내 냉온풍 공급 시스템.
  9. 제6항에 있어서, 상기 고압송풍기는 상기 아웃렛도관이 굴곡된 영역에 배치된 것을 특징으로 하는 지중 공기 활용 실내 냉온풍 공급 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 중심도관은 주름관 형태의 중심도관인 것을 특징으로 하는 지중 공기 활용 실내 냉온풍 공급 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 주름관 형태의 중심도관에는 복수의 천공부가 형성된 것을 특징으로 하는 지중 공기 활용 실내 냉온풍 공급 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 중심도관은 상기 천공부를 커버하도록 배치되어 외부 물질의 유입을 방지하는 멤브레인 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지중 공기 활용 실내 냉온풍 공급 시스템.
  13. 제1항에 있어서, 상기 중심도관에 설치되어 송풍 공기와 열교환을 수행하는 지중열교환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지중 공기 활용 실내 냉온풍 공급 시스템.

Description

지중 공기 활용 실내 냉온풍 공급 시스템{INDOOR COLD/HOT AIR SUPPLY SYSTEM USING UNDERGROUND AIR} 본 발명은 지중 공기 활용 실내 냉온풍 공급 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 유지 관리 비용이 낮으면서도 냉풍 또는 온풍을 원활하게 공급하여 시설하우스용 작물 재배에 유용하도록 구성된 지중 공기 활용 실내 냉온풍 공급 시스템에 관한 것이다. 일반적으로, 농가에서 난방용으로 활용하는 등유는 도시나 중산층이 쓰는 도시가스보다 훨씬 고가이지만 농촌에 도시가스 인프라를 구축하는 것은 사실상 실현이 곤란하다. 근래 환경오염을 줄이기 위한 저탄소 녹색성장이 화두가 되면서 태양, 지열, 바람, 가축 분뇨 등의 다양한 에너지원을 활용하는 방안이 모색되고 있는 바, 그 중에서 지열을 활용한 냉난방 시스템은 축사, 시설하우스 등 농가시설에 상용화되는 계기로 에너지 비용 절감에 대한 기대감을 증대하고 있다. 한국 등록특허공보 제0628466호는 화산회토 지형을 천공, 매설하여 지하공간까지 연장형성하되 그 하부에 다수의 관통공이 천공된 흡입관과, 상기 흡입관으로 오물이나 빗물 등이 유입되는 것을 방지하는 맨홀과, 상기 맨홀 개구부와 기밀결합되고 그 내측에 송풍기가 내재된 송풍관과, 상기 송풍기로부터 송풍된 지하공기를 시설물내로 유도하기 위한 유도관과, 상기 지하공기를 시설물내에 골고루 분사하도록 다수의 분사공이 천공되고 그 일측단이 상기 유도관과 연통된 복수개의 공급관 및, 지하공기의 유입으로 인한 상기 시설물내의 팽창공기를 실외로 배기시키기 위한 배기관이 구비되는 구성을 제안한다. 한국 실용신안등록공보 제0369543호는 내부에 열교환 유체인 공기가 충진된 수개의 열교환파이프가 형성되고, 지하 일정 깊이에 매설되는 지열교환기; 상기 지열교환기의 일측에 상부로 수직연장 형성되는 제1 연결덕트부; 상기 제1 연결덕트부에 수직연장 형성되고, 단부가 건물구조물내의 하부에 형성되는 흡입덕트; 상기 지열교환기의 타측에 상부로 수직연장 형성되는 제2 연결덕트부; 상기 제2 연결덕트부에 수직연장 형성되고, 단부가 건물 구조물내의 상부에 형성되는 배출덕트; 및 상기 제2 연결덕트부에 위치하여 열교환 공기의 흐름을 형성하는 송출팬으로 이루어지는 구성을 제안한다. 상기한 선행기술에 의하면 비교적 초기 시설 비용과 유지 관리 비용을 낮추는 효과를 기대할 수 있기는 하지만, 시설하우스 작물 재배에 적합한 온도를 유지하는 기능을 수행하기에 미흡한 단점을 지닌다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지중 공기 활용 실내 냉온풍 공급 시스템을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다. 도 2는 도 1에 도시된 중심도관을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 도 1에 도시된 지중 공기 활용 실내 냉온풍 공급 시스템을 이용한 실내 냉온풍 공급을 설명하기 위한 그래프이다. 도 4는 도 1에 도시된 지중 공기 활용 실내 냉온풍 공급 시스템을 이용한 실내 냉온풍 공급을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 지중 공기 활용 실내 냉온풍 공급 시스템을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다. 이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 갖는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지중 공기 활용 실내 냉온풍 공급 시스템을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 지중 공기 활용 실내 냉온풍 공급 시스템은, 도관부(110), 제1 송풍팬(120), 제2 송풍팬(130), 제1 밸브(140), 제2 밸브(150), 제1 온도 감지 센서(160), 제2 온도 감지 센서(162), 제3 온도 감지 센서(164) 및 콘트롤러(170)를 포함한다. 도관부(110)는 시설하우스가 설치된 지중에 매립된 중심도관(112)과, 중심도관(112)의 일측에 연결되어 시설하우스의 내측 일부 영역을 향해 돌출된 제1 인렛도관(114)과, 중심도관(112)의 일측에 연결되어 시설하우스의 외측 영역을 향해 돌출된 제2 인렛도관(116)과, 중심도관(112)의 타측에 연결되어 시설하우스의 내측 다른 일부 영역을 향해 돌출된 아웃렛도관(118)을 포함한다. 도관부(110)는 수지재를 사용하는 것이 좋으나 반드시 이에 국한되지 않고 적어도 부분적으로 금속재를 사용할 수도 있다. 본 실시예에서, 중심도관(112)은 열 교환 효율을 증가시키기 위해 주름관 형태로 형성될 수 있다. 여기서, 주름관 형태의 중심도관(112)은 일반관에 비해 표면적이 크고 복잡한 구조를 갖는다. 이러한 특성 때문에 주름관 형태의 중심도관(112)을 사용하면 열 교환 효율을 증가시킬 수 있다. 주름관 형태의 중심도관(112)은 내부적으로 고정된 울타리 구조를 가지고 있어, 동일한 길이의 일반관에 비해 훨씬 큰 표면적을 제공한다. 이는 열 전달 영역을 증가시키고 열 교환 효율을 개선할 수 있다. 또한 주름관 형태의 중심도관(112)의 구조는 유체 유동 특성을 최적화하는 데 기여할 수 있다. 이는 열 전달과 함께 유체 유동을 효율적인 진행시킬 수 있다. 또한 주름관 형태의 중심도관(112)은 높은 열 전달 효율을 목표로 설계되어 있다. 복잡한 구조는 열전달 계수를 증가시키고 열 교환 효율을 개선할 수 있다. 따라서, 주름관 형태의 중심도관(112)은 일반관보다 열 교환 효율을 향상시킬 수 있다. 도 2는 도 1에 도시된 중심도관을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 주름관 형태의 중심도관(112)의 중간중간에 복수의 구멍들, 즉 천공부(112a)를 형성하여 외부와의 공기 교환을 더 활성화시킬 수 있다. 즉, 열 교환에 있어 지중 공기를 직접적으로 활용함으로써 열 교환 효율을 향상시킬 수 있다. 또한 주름관 형태의 중심도관(112)에 형성된 천공부(112a)에는 멤브레인 필터(112b)를 설치하여 외부 물질의 유입을 방지한다. 도 1을 다시 참조하면, 제1 송풍팬(120)은 제1 인렛도관(114)에 배치되어 콘트롤러(170)의 제어에 응답하여 시설하우스의 내부 공기를 제1 인렛도관(114)에 공급한다. 제2 송풍팬(130)은 제2 인렛도관(116)에 배치되어 콘트롤러(170)의 제어에 응답하여 시설하우스의 외부 공기를 제2 인렛도관(116)에 공급한다. 제1 밸브(140)는 제1 인렛도관(114) 인근에 배치되어 콘트롤러(170)의 제어에 응답하여 시설하우스의 내부 공기 흐름을 단속한다. 즉, 제1 밸브(140)는 콘트롤러(170)의 제어에 따라 시설하우스의 내부 공기가 도관부(110)에 유입되는 것을 단속한다. 제2 밸브(150)는 제2 인렛도관(116) 인근에 배치되어 콘트롤러(170)의 제어에 응답하여 시설하우스의 외부 공기 흐름을 단속한다. 즉, 제2 밸브(150)는 콘트롤러(170)의 제어에 따라 시설하우스의 외부 공기가 도관부(110)에 유입되는 것을 단속한다. 제1 온도 감지 센서(160)는 제1 인렛도관(114)의 인근에 배치되어 제1 인렛도관(114)을 통해 유입되는 유입 공기의 온도를 감지하여 제1 온도 신호(TS11)를 콘트롤러(170)에 출력한다. 제2 온도 감지 센서(162)는 제2 인렛도관(116)의 인근에 배치되어 제2 인렛도관(116)을 통해 유입되는 유입 공기의 온도를 감지하여 제2 온도 신호(TS12)를 콘트롤러(170)에 출력한다. 제3 온도 감지 센서(164)는 아웃렛도관(118)의 종단부에 인접하게 배치되어 아웃렛도관(118)을 통해 유출되는 유출 공기의 온도를 감지하여 제3 온도 신호(TS13)를 콘트롤러(170)에 출력한다. 콘트롤러(170)는 냉방이 요구되는 여름철에는 가동 초반에 온실 내부의 온도 보다 낮은 온도의 외부 공기를 지중에 통과시켜 시설하우스 내의 공급 공기로 사용하도록 제1 송풍팬(120), 제2 송풍팬(130), 제1 밸브(140) 및 제2 밸브(150)의 동작을 조절한다. 온실 내부의 온도가 외부 온도 보다 낮아질 경우, 콘트롤러(170)는 온실 내부의 공기를 지중에 통과시켜 시설하우스 내의 공급 공기로 사용하도록 제1 송풍팬(120), 제2 송풍팬(130), 제1 밸브(140) 및 제2 밸브(150)의 동작을 조절한다.