이 연구는 순환팬에 의해 만들어지는 수평적인 공기흐름이 환경요인들의 수평 및 수직분포에 미치는 영향을 조사하기 위해 수행하였다. 순환팬 가동 유무에 따라 기류 속도, 기온, 상대습도 및 $CO_2$농도의 3차원 분포를 측정하였다. 온실내 기상인자 분포의 균일성은 외기온이 낮아짐에 따라 감소하였다. 무처리시 기온 편차는 4.7, 습도 편차는 19%이었는데 팬을 가동한 경우 그 편차들은 각각 2.2, 6.3%로 감소하였다. 팬 용량이 증가할수록 측점간 기온 편차가 줄어들었는데, 온실 바닥면적당 $0.0104m^3{\cdot}s^{-1}$ 용량의 팬으로 온실내 적정한 공기 유동을 만들 수 있었다. 기온 및 $CO_2$ 농도의 수직분포는 높이나 팬 용량에 관계없이 상당히 균일한 것으로 나타났다. 폭 방향의 기온 편차를 줄일 수 있는 팬 배치와 소용량의 팬을 다수 설치했을 때의 효과에 대한 연구가 더 필요할 것으로 생각된다.
이 연구는 순환팬에 의해 만들어지는 수평적인 공기흐름이 환경요인들의 수평 및 수직분포에 미치는 영향을 조사하기 위해 수행하였다. 순환팬 가동 유무에 따라 기류 속도, 기온, 상대습도 및 $CO_2$농도의 3차원 분포를 측정하였다. 온실내 기상인자 분포의 균일성은 외기온이 낮아짐에 따라 감소하였다. 무처리시 기온 편차는 4.7, 습도 편차는 19%이었는데 팬을 가동한 경우 그 편차들은 각각 2.2, 6.3%로 감소하였다. 팬 용량이 증가할수록 측점간 기온 편차가 줄어들었는데, 온실 바닥면적당 $0.0104m^3{\cdot}s^{-1}$ 용량의 팬으로 온실내 적정한 공기 유동을 만들 수 있었다. 기온 및 $CO_2$ 농도의 수직분포는 높이나 팬 용량에 관계없이 상당히 균일한 것으로 나타났다. 폭 방향의 기온 편차를 줄일 수 있는 팬 배치와 소용량의 팬을 다수 설치했을 때의 효과에 대한 연구가 더 필요할 것으로 생각된다.
This study was conducted to investigate the effects of horizontal air flow produced by circulation fans on horizontal and vertical profiles of meteorological factors. The three-dimensional distributions of air speed, air temperature, relative humidity and carbon dioxide $(CO_2)$ concentra...
This study was conducted to investigate the effects of horizontal air flow produced by circulation fans on horizontal and vertical profiles of meteorological factors. The three-dimensional distributions of air speed, air temperature, relative humidity and carbon dioxide $(CO_2)$ concentration were measured with and without the fans in operation. The uniformity of the spatial distribution of meteorological factors decreased as the outside air temperature decreased. In "fans off" condition, spatial variations of $4.7^{\circ}C$ in air temperature, 19% in relative humidity were detected. When the fans were operated, these variations were reduced to 2.2 and 6.3%, respectively. As the fan capacity increased, the difference in air temperature among sampling points decreased. The fan capacity of $0.0104m^3{\cdot}s^{-1}{\cdot}m^{-2}$ was enough to obtain a reasonable air flow in greenhouse. The vertical profiles of air temperature and $CO_2$ concentration were reasonably uniform regardless of measurement height and fan capacity. Further researches on the position of fans to reduce the difference in air temperature along the width and the effects of using a larger number of smaller fans are required.
This study was conducted to investigate the effects of horizontal air flow produced by circulation fans on horizontal and vertical profiles of meteorological factors. The three-dimensional distributions of air speed, air temperature, relative humidity and carbon dioxide $(CO_2)$ concentration were measured with and without the fans in operation. The uniformity of the spatial distribution of meteorological factors decreased as the outside air temperature decreased. In "fans off" condition, spatial variations of $4.7^{\circ}C$ in air temperature, 19% in relative humidity were detected. When the fans were operated, these variations were reduced to 2.2 and 6.3%, respectively. As the fan capacity increased, the difference in air temperature among sampling points decreased. The fan capacity of $0.0104m^3{\cdot}s^{-1}{\cdot}m^{-2}$ was enough to obtain a reasonable air flow in greenhouse. The vertical profiles of air temperature and $CO_2$ concentration were reasonably uniform regardless of measurement height and fan capacity. Further researches on the position of fans to reduce the difference in air temperature along the width and the effects of using a larger number of smaller fans are required.
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문제 정의
이 연구는 순환팬에 의해 만들어지는 수평적인 공기 흐름이 환경요인들의 수평 및 수직분포에 미치는 영향을 조사하기 위해 수행하였다. 순환팬 가동 유무에 따라 기류 속도, 기온, 상대습도 및 CO2 농도의 3차원 분포를 측정하였다.
상업적인 온실에 이용할 수 있는 효과적인 순환 팬의 용량 및 배치를 설계하기 위해서는 순환 팬이 온실 내 환경 요인들의 균일성에 미치는 영향에 관한 정량적인 정보가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 순환 팬에 의해 만들어지는 수평적인 공기 흐름이 환경요인들(기온, 습도, CO?농도, 풍속)의 수평 및 수직 분포에 미치는 영향을 조사하였다.
제안 방법
1과 같이 기온 및 상대습도 센서를 온실내 18개 지점(A~R)에 배치하였다. 온실 길이 방향으로 온풍기로부터의 거리에 따라 3개 단면으로, 온실 폭 방향으로 6개 단면으로 나누었다. 기온은 18개 각 측점마다 3가지 다른 높이, 즉 하부는 지면으로부터 0.
온실 길이 방향으로 온풍기로부터의 거리에 따라 3개 단면으로, 온실 폭 방향으로 6개 단면으로 나누었다. 기온은 18개 각 측점마다 3가지 다른 높이, 즉 하부는 지면으로부터 0.6m, 중간은 1.2m, 상부는 1.8m에서 측정이 이루어졌으며 , 상대습도는 지면으로부터 L2m 높이에서만 측정이 이루어졌다. 기온은써미스터, 상대습도는 반도체 센서로 측정되었으며, 측정된 데이터는 다점 기록계를 이용하여 5분 간격으로 저장하였다.
8m에서 측정이 이루어졌으며 , 상대습도는 지면으로부터 L2m 높이에서만 측정이 이루어졌다. 기온은써미스터, 상대습도는 반도체 센서로 측정되었으며, 측정된 데이터는 다점 기록계를 이용하여 5분 간격으로 저장하였다.
2와 같이 배치하였다. 풍속은 열선풍속계, 기온은써미스터, C6농도는 적외선 가스분석기로 측정되었으며, 측정된 데이터는 다점 기록계를 이용하여 5초 간격으로 저장하였다. 외부기상 데이터는 온실 측면으로 부터 3m 떨어진 위치에 기등을 세우고 L8m 높이에서 기온 및 상대습도를 5분 간격으로 측정하였다.
풍속은 열선풍속계, 기온은써미스터, C6농도는 적외선 가스분석기로 측정되었으며, 측정된 데이터는 다점 기록계를 이용하여 5초 간격으로 저장하였다. 외부기상 데이터는 온실 측면으로 부터 3m 떨어진 위치에 기등을 세우고 L8m 높이에서 기온 및 상대습도를 5분 간격으로 측정하였다. 또한 비교 분석을 위해 실험온실 바로 옆에 위치한 동일한 규모의 온실을 대조구로 설치하여 실험 온실에서와 같은 방법으로 내부 기상환경을 측정하였다.
외부기상 데이터는 온실 측면으로 부터 3m 떨어진 위치에 기등을 세우고 L8m 높이에서 기온 및 상대습도를 5분 간격으로 측정하였다. 또한 비교 분석을 위해 실험온실 바로 옆에 위치한 동일한 규모의 온실을 대조구로 설치하여 실험 온실에서와 같은 방법으로 내부 기상환경을 측정하였다.
팬 용량에 따른 공기 유동효과를 보기 위하여 가변컨트롤러를 이용하여 팬 용량을 3단계(1단: 0.44mKsT, 2단: O.Slm3^-1, 3단: 0.54m3.sT)로 조절하였다. ASAE 설치 기준(1997)에 의하면 적정 팬 용량은 온실 바닥 면적당 0.
조사하기 위해 수행하였다. 순환팬 가동 유무에 따라 기류 속도, 기온, 상대습도 및 CO2 농도의 3차원 분포를 측정하였다. 온실내 기상인자 분포의 균일성은 외기온이 낮아짐에 따라 감소하였다.
대상 데이터
실험은 시설원예시험장에 있는 아치형 2연동 온실에서 이루어졌다. 온실의 길이는 42m, 폭은 14m, 측고는 2.
이루어졌다. 온실의 길이는 42m, 폭은 14m, 측고는 2.7m였다. 시험에 사용된 작물은 국화(cv.
7m였다. 시험에 사용된 작물은 국화(cv. Sinma) 로 8이랑에 11 X 11cm 재식간격으로 재배되었다. 군락 하부의 폭은 lm, 국화가 완전히 자랐을 때 군락의 높이는 1.
기상 환경의 수평분포를 보기 위해 Fig. 1과 같이 기온 및 상대습도 센서를 온실내 18개 지점(A~R)에 배치하였다. 온실 길이 방향으로 온풍기로부터의 거리에 따라 3개 단면으로, 온실 폭 방향으로 6개 단면으로 나누었다.
온실 물받이 사이를 가로지르는 중방 프레임에 12개의 팬을 설치하였으며, 팬 위치는 약간 비대칭으로 하였다(Fig. 1). 팬의 날개는 3개, 직경은 350mm, 팬 축은 수평이었다.
성능/효과
가 있을 것으로 판단된다. 기온과 마찬가지로 상대습도 역시 순환팬 가동시 측점간 편차가 유의하게 감소하여 팬을 가동함으로써 습도분포도 매우 균일하게 할 수 있음을 알 수 있었다. 순환 팬 가동 시 측점간 최대 편차는 6.
이보다 용량이 부족할 경*]]는 원활한 공기 유동을 만들어 내지 못하게 되고 반대로 팬 용량^ 너무 크면 과도한 공기 유동을 만들어 작물 생육이 억제되고 팬 운용에 지나치게 많은 비용이들 수 있다. 팬 용량을 달리 하여 1.2m높이에서의 기온분포를 살펴본 결과 팬 용량이 증가할수록 측점간 기온 편차가 줄어드는 것으로 나타났다 (Fig. 6). 1단으로 가동한 경우 원활한 공기 유동을 만들어 내지 못해 측점간 최대 편차가 크게 나타났다.
8m일 때 측정 높이별 기온분포의 균일성을 나타내고 있다. 무처리구와 순환팬가동구 모두에서 높이가 증가할수록 기온이 증가하는 경향을 보였다. 주간에는 높이별 기온차가 5℃ 이상을 보였지만 이간에는 높이별 기온차가 1℃ 이내로 크지 않았다.
Table 1에서도 알 수 있듯이 이간에는 높이별 기온차가 크지 않기 때문에 수직분포는 비교적 균일한 것으로 나타났으며 팬 용량 간에도 유의한 차이를 볼 수 없었다. CO2 농도의 수직분포는 높이나 팬 용량에 관계없이 비교적 균일한 것으로 나타났다 (Fig. 10).
3%로 감소하였다. 팬 용량이 증가할수록 측점간 기온 편차가 줄어들었는데, 온실 바닥면적당 0.0104m3.sT 용량의 팬으로 온실 내적 정한 공기 유동을 만들 수 있었다. 기온 및 CO2 농도의 수직분포는 높이나 팬 용량에 관계없이 상당히 균일한 것으로 나타났다.
sT 용량의 팬으로 온실 내적 정한 공기 유동을 만들 수 있었다. 기온 및 CO2 농도의 수직분포는 높이나 팬 용량에 관계없이 상당히 균일한 것으로 나타났다. 폭 방향의 기온 편차를 줄일 수 있는 팬 배치와 소용량의 팬을 다수 설치했을 때의 효과에 대한 연구가 더 필요할 것으로 생각된다.
후면의 측점간 최대 편차가 2℃ 정도로 크게 줄어들었다(Fig 4). 무처리시 온실 폭방향으로의 편차는 최대 0.5℃ 이내로 크지 않은 반면 순환팬 가동시에는 최대 1.3℃까지 증가하는 것으로 나타났다. 이러한 이유는 온실내 배치된 팬에 의해 온실 후면의 찬 공기가 측면을 따라 이동하고 공기 유동에 의해 측면으로의 대류 열손실이 증가하기 때문으로 판단된다.
후속연구
기온 및 CO2 농도의 수직분포는 높이나 팬 용량에 관계없이 상당히 균일한 것으로 나타났다. 폭 방향의 기온 편차를 줄일 수 있는 팬 배치와 소용량의 팬을 다수 설치했을 때의 효과에 대한 연구가 더 필요할 것으로 생각된다.
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