[논문]온실의 고온극복설비 용량 결정을 위한 열평형 모델의 적용

남상운

온실의 고온극복설비 용량 결정을 위한 열평형 모델의 적용
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남상운 (충남대학교 농공학과)

여름철 고온기에 시설 이용율을 높이고 안정적인 생산을 하기 위하여는 적극적인 차광 환기시스템과 증발냉각시스템을 도입하는 것이 필요하다. 이러한 시스템을 도입하기 위하여는 적정 설비용량의 결정이 중요하며, 이는 지역별 외부의 설계 기상자료로부터 구할 수 있다. 차광환기시스템에서 차광율은 작물의 종류에 따라서 결정되어야 하며 따라서, 기븐적으로 결정해야될 설계 인자는 목표온도를 달성하기 위한 필요환기율과 증발냉각시스템 의 분무수량이다. (중략)

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문제 정의

본 연구에서는 고온극복 방법별로 시스템의 설계제원 결정을 위한 열평형식을 구성하고 현장 실험을 통하여 적용성을 검토하였다.

제안 방법

환기창 단면 풍속을 1분 간격으로 측정하여 유량으로 환산(Q=AV)한 값을 환기량의 실측치로 하였기 때문에 큰 차이를 보이는 부분이 일부 있으나, 비교적 잘 일치하는 것으로 판단된다. 개발된 열평형 모델을 적용하여 표 1과 같은 6가지 조건에 대하여 각각 패드시스템과 포그 시스템의 필요환기량 및 증발수 량을 결정하고 비교하였다.
재배작물은 포도(본엽 4~5매)였으며 환기량의 표준오차가 최소로 되는 E값을 추정 하였다. 모델의 검증은 실내외 온습도와 일사량으로부터 환기량을 계산하고 실측치(풍속 측정치로부터 환산)와 비교하였다.
표 1은 온실의 고온극복설비 용량 결정을 위한 열평형 모델의 적용성을 검토하기 위하여 6가지 조건의 외부기상자료에 대하여 실내 목표온도를 32℃로 유지하는데 필요한 환기 량과 증발수량을 구해본 결과이다. 설계조건은 ZOOOrrH평균높이 3m, 피복면적 eOOGrrW)의 플라스틱 온실(열관류율 6.8W/m2℃, 광투과율 0.88)에 E=0.3, 차광율 50%로 설정하였다. 일사량 900W/m2, 35℃, 493%의 기상조건에서 실내온도를 32℃로 유지하기 위해서는 패 드시스템에서 1.
온실의 고온극복방법은 차광환기시스템 차광환기 패드시 스템, 차광환기포그시 스템으로 설정하였으며, 미국 ASAE Standards의 열평형식을 기초로 수정식을 개발하였다.
0m)에서 8월중에 실시하였다. 포그시스템 가동시의 열평형식 에 의한 환기량 계산치와 실측치의 비교를 통하여 검증하였으며, 포그시스템의 실제 분무량과 수분평형식에 의한 증발량을 비교하여 증발율을 검토하였다.
포그시스템의 실제 분무량과 수분 평형식에 의해 구한 증발량을 비교하여 증발율을 검토해 보았다. 실험온실은 자연환기 상태에서 분무량 1.

대상 데이터

모델 검증을 위한 실험은 포그시스템이 가동중인 폭 6.5m, 길이 18m의 단동 유리온실 (처마높이 2.4m, 지붕높이 4.0m)에서 8월중에 실시하였다. 포그시스템 가동시의 열평형식 에 의한 환기량 계산치와 실측치의 비교를 통하여 검증하였으며, 포그시스템의 실제 분무량과 수분평형식에 의한 증발량을 비교하여 증발율을 검토하였다.
포그시스템의 실제 분무량과 수분 평형식에 의해 구한 증발량을 비교하여 증발율을 검토해 보았다. 실험온실은 자연환기 상태에서 분무량 1.57g/s 인 노즐 32개를 설치하여 40초 분무, 1분 30초 정지를 반복하도록 타이머로 세팅되어 있다. 증발율은 최소 21.
실험은 충북 음성에 위치한 아치형 3연동 온실(그림 1, 길이 80m, 면적 leOOri?)에서 5 월중에 실시하였으며 실내외 온습도, 일사량, 환기창의 단면 풍속(환기량 계산)을 계측하였다. 재배작물은 포도(본엽 4~5매)였으며 환기량의 표준오차가 최소로 되는 E값을 추정 하였다.
54C/min가 필요한 것으로 나타났다. 패드시스템을 가동할 경우의 실내습도는 71.1~75.2%로 예측되었으며, 포그시스템은 이와 같은 조건의 습도에 해당되는 실내습도비를 입력자료로 사용하였다. 필요환기량은 5.

성능/효과

3, 차광율 50%로 설정하였다. 일사량 900W/m2, 35℃, 493%의 기상조건에서 실내온도를 32℃로 유지하기 위해서는 패 드시스템에서 1.43회/min의 환기량과 28.15 2/min의 증발수량이 필요하고, 포그시스템에 서는 환기량 1.32회/min, 증발수량 25.54C/min가 필요한 것으로 나타났다. 패드시스템을 가동할 경우의 실내습도는 71.
57g/s 인 노즐 32개를 설치하여 40초 분무, 1분 30초 정지를 반복하도록 타이머로 세팅되어 있다. 증발율은 최소 21.3%, 최대 96.1%, 평균 54.4%로 나타났다.
2%로 예측되었으며, 포그시스템은 이와 같은 조건의 습도에 해당되는 실내습도비를 입력자료로 사용하였다. 필요환기량은 5.1 ~7.7%정도, 증발 수량은 6.8~9.3%정도 패드시스템이 포그시스템에 비하여 큰 것으로 나타났다.

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