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온실 난방부하 산정방법의 검증 및 틈새환기와 지중전열의 영향 분석
Validation of Load Calculation Method for Greenhouse Heating Design and Analysis of the Influence of Infiltration Loss and Ground Heat Exchange 원문보기

원예과학기술지 = Korean journal of horticultural science & technology, v.33 no.5, 2015년, pp.647 - 657  

신현호 (충남대학교 지역환경토목학과) ,  남상운 (충남대학교 지역환경토목학과)

초록
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원예시설의 환경설계 중 난방부하 산정방법에 대한 검증을 위하여, 대규모 플라스틱 온실에서 총난방부하와 틈새환기율, 지중전열량을 계측하여 계산결과와 비교 분석하였고, 지중전열 및 틈새환기가 온실의 난방부하에 미치는 영향을 검토하였다. 실험기간 동안 실내기온은 $13.3{\pm}1.2^{\circ}C$, 실외 기온은 $-9.4{\sim}+7.2^{\circ}C$의 범위를 보였으며, 우리나라의 난방 설계 외기온 범위에서 유효한 것으로 확인하였다. 가스트레이서법으로 측정한 틈새환기율은 평균 $0.245h^{-1}$로 나타났다. 온실의 피복면적에 일정한 환기전열계수값을 사용하는 방법은 온실의 규모에 따라서 문제가 있는 것으로 분석되었다. 따라서 환기전열부하는 온실의 체적과 틈새환기율을 이용하는 방법이 합리적인 것으로 판단된다. 온실 중앙에서 측정한 지중열류는 실내외 기온차에 따라 음으로 약간 증가하는 경향을 보이고, 온실 측면에서 측정한 지중열류는 실내외 기온차에 따라 양으로 크게 증가하는 경향을 보였다. 계측 결과를 바탕으로 온실의 외주부를 통한 열손실 개념을 도입한 새로운 지중전열부하 산정 방법을 개발하였으며, 검증결과 잘 일치하는 것으로 나타났다. 관류열부하는 대체로 실내외 기온차에 비례하는 것으로 나타났으나, 열관류율은 작아지는 경향을 보였다. 따라서 관류열부하 산정시 설계조건에 따라 열관류율의 선택에 주의를 기울여야 할 것으로 판단된다. 실험온실의 열관류율은 평균 $2.73W{\cdot}m^{-2}{\cdot}C^{-1}$로 단일피복의 플라스틱 온실 대비 60%의 열절감율을 보이는 것으로 나타났다. 전체 난방부하 중에서 관류열부하가 84.7~95.4%, 환기전열부하가 4.4~9.5%, 지중전열부하가 -0.2~+6.3%를 차지하는 것으로 나타났다. 관류열부하는 실내외 기온차가 낮은 그룹에서 더 큰 비율을 차지하고, 환기전열 부하는 실내외 기온차가 높은 그룹에서 더 큰 비율을 차지하는 것으로 나타났다. 지중전열부하의 경우 실내외 기온차가 낮은 그룹에서는 부하를 경감시키는 방향으로 작용하고, 실내외 기온차에 따라 부하를 증가시키거나 경감시키는 방향으로 작용하는 것으로 나타났으므로 이 기준 온도차의 선택이 중요한 것으로 판단된다. 지중전열부하에 비하여는 환기전열부하가 더 큰 비중을 차지하므로 에너지 절감을 위해서는 틈새환기율을 줄일 수 있는 대책이 필요한 것으로 판단된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

To investigate a method for calculation of the heating load for environmental designs of horticultural facilities, measurements of total heating load, infiltration rate, and floor heat flux in a large-scale plastic greenhouse were analyzed comparatively with the calculation results. Effects of groun...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 원예시설의 환경설계 중 난방부하 산정방법에 대한 검증을 위하여 대규모 플라스틱 온실에서 총난방부하와 틈새환기율, 지중전열량을 계측하고, 계산결과와 비교 분석하였으며 지중전열 및 틈새환기가 온실의 난방부하에 미치는 영향을 검토하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
2013년 우리나라의 채소재배 온실면적 비중은 어떠한가? 우리나라의 채소재배 온실면적은 2013년 현재 51,058ha로 이 중에서 단동온실이 88.2%이고, 연동온실이 11.8%의 비율을 차지하고 있다. 단동온실에는 보온을 위해 다중피복(33.
난방부하는 무엇으로 구성되어 있는가? 적정 설비용량을 결정하기 위해서는 먼저 정확한 난방부하의 산정이 필요하다. 난방부하는 일반적으로 관류열부하, 환기전 열부하, 지중전열부하 등으로 구성되어 있다. 관류열부하는 온실의 피복면을 관류하는 열손실로서 대류, 전도, 복사 등 3가지 열전달 형식이 모두 관련된다.
온실의 열손실을 줄이기 위한 보온시설에는 무엇이 있나? 8%의 비율을 차지하고 있다. 단동온실에는 보온을 위해 다중피복(33.8%), 보온덮개(24.6%), 수막시설(12.7%) 및 다겹보온커튼(11.0%) 등이 사용되고 있으며, 연동온실에는 부직포커튼(41.0%), 다겹보온커튼(33.2%) 및 알루미늄스크린(6.4%) 등이 사용되고 있다. 이와 같이 대부분의 온실들이 열손실을 줄이기 위한 보온시설을 갖추고 있으며, 난방을 하는 시설 면적도 30.
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참고문헌 (22)

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  21. Takakura, T. 1993. Climate under cover: Digital dynamic simulation in plant bio-engineering. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, The Netherlands. 

  22. Watanabe, I. 1986. Experimental methods for agricultural environment. Science House, Tokyo, Japan. 

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