초록 ▼

본 연구에서는 Greenhouse 보온에 태양에너지 이용을 극대화 하여 고가의 화석에너지를 절약하고, 농촌 및 농업환경을 깨끗하게 보존하려는 의지를 가지고, 먼저 태양에너지 자원을 분석하였고, Greenhouse 보온을 위한 소요에너지를 산정하였으며, 태양열을 효율적으로 저장할 수 있는 잠열축열재를 개발하여 이를 매체로 태양열-Greenhouse-잠열축열시스템을 구성하였다.
1) 잠열량이 44.0 kcal/kg이며, 잠열온도가 13-15^\circ C$인 태양열 저장에 알맞은 잠열축 열재를 개발하였다.

본 연구에서는 Greenhouse 보온에 태양에너지 이용을 극대화 하여 고가의 화석에너지를 절약하고, 농촌 및 농업환경을 깨끗하게 보존하려는 의지를 가지고, 먼저 태양에너지 자원을 분석하였고, Greenhouse 보온을 위한 소요에너지를 산정하였으며, 태양열을 효율적으로 저장할 수 있는 잠열축열재를 개발하여 이를 매체로 태양열-Greenhouse-잠열축열시스템을 구성하였다.
1) 잠열량이 44.0 kcal/kg이며, 잠열온도가 13-15^\circ C$인 태양열 저장에 알맞은 잠열축 열재를 개발하였다.
2) 우리나라 주요 Greenhouse 재배지역의 태양에너지 자원 분석에서
가. 겨울철 Greenhouse 재배기간중 일조시간은 부산이 6.46-7.06 hr/day로 가장 길었고, 진주가 5.52-6.42 hr/day, 강릉은 5.56-6.21 hr/day였다.
나. 전지역 모두 월별 일평균 최소 수평면 태양강도는 12월에 나타났고, 12월중 수평면 태양강도가 가장 높은 곳은 진주지방으로 9.09 MJ/m/sub 2/·day였고, 가장 낮은 곳은 제주지방으로 5.44 MJ/m/sub 2/·day였다.
3) 설정실온, Tc=$7^\circ C$ 이고, Tout=$-5^\circ C$ 일때, 보온커튼이 없는 경우 온실난방부하는 1,180.2 kcal/m/sub 2/·night, 같은 조건에서 Tout=$-10^\circ C$ 일때 1,918.7 kcal/m/sub 2/·night 였고, 보온커튼이 있는 경우, Tout = $-5^\circ C$일때 난방부하는 688 kcal/m/sub 2/·night, 같은 조건에서 Tout = $-10^\circ C$일때 난방부하가 1,143.4 kcal/m/sub 2/·night 이었으며, 온실내에 투과된 축열가능 잉여 태양에너지는 801.6 kcal/m/sub 2/·day였다.

Abstract ▼

In order to produce the high quality and low cost agricultural products in all weather conditions, the conventional farming system in Korea have to be changed into the capital and technical intensive agriculture using the natural energy as maximum as possible, and then the greenhouse has many advant

In order to produce the high quality and low cost agricultural products in all weather conditions, the conventional farming system in Korea have to be changed into the capital and technical intensive agriculture using the natural energy as maximum as possible, and then the greenhouse has many advantages for the new intensive agricultural production system.
In this study, the distribution of solar energy and the heating load of greenhouse were analyzed, and phase change material(PCM) for the storage of solar energy had been developed to maximize the utilization of solar energy in the greenhouse heating. And then a solar energy – greenhouse- latent heat storage system was designed and constructed.

목차 Contents

• 1장 서론...14
• 2장 잠열재개발...17
• 1절 잠열재의 선택...17
• 1. 잠열재의 선택기준...17
• 2절 저온잠열재($Na_2SO_4\cdot10H_2O$)의 물성안정...18
• 1. 과냉현상 제어...18
• 2. 상분리현상 제어...24
• 3. 잠열온도 조절...26
• 4. 잠열량감소 제어...28
• 가. PCM 결정화 핵형성의 자유에너지 분석...28
• 나. 잠열량 감소제어제 선택...31
• 다. 실험장치 및 방법...32
• 라. 결과 및 고찰...38
• 3장 우리나라 주요 greenhouse 재배지역의 태양에너지 자원분석...52
• 1절 일조시간...52
• 1. 월별 일평균 일조시간...53
• 2. 월별 지역별 일평균 가조시간과 일조시간과의 비교...56
• 2절 연속 비청명일수, 외기온도대별 일수 및 지역별 태양강도...60
• 1. 연속 비청명일수 분석...60
• 2. 외기온도대별 일수...67
• 3. 전국 11개 지역의 월별 평균 수평명 태양강도...72
• 4장 Greenhouse난방부하 및 잠열재의 소요량 결정...76
• 1절 Greenhouse보온을 위한 난방부하...76
• 1. Greenhouse보온을 위한 난방부하...76
• 가. 손실에너지, QL...76
• 나. 토양의 축열 및 방열에너지, Qsoil...77
• 다. Greenhouse내에 투과된 태양에너지...78
• 라. 일정기간의 난방부하...78
• 2절 축열가능 잉여태양에너지 분석...89
• 1. 축열가능 태양에너지에 대한 Degree-hour...91
• 2. 온실내 태양에너지 흡수율 : $\alpha$...92
• 3. Greenhouse의 난방부하계수 : U...92
• 4. 온실내 투과된 태양에너지에 대한 실온상승율 : $\beta$...93
• 5. 토양에 흡수저장된 에너지 : qsoil...95
• 6. 축열가능 잉여 태양에너지 산정...96
• 7. 야간난방 부하와 저장가능 잉여태양에너지...97
• 3절 태양에너지 축열을 위한 PCM 소요량 결정...97
• 5장 태양열-잠열축열 system구성과 온실보온 특성분석...102
• 1절 Greenhouse내 태양열 저장 system 구성...102
• 2절 단위축열요소의 전열특성에 관한 이론분석...104
• 1. Enthalpy method에 의한 PCM 전열 해석...108
• 가. 극좌표에 의한 일차원 비정상 열전달 분석...109
• 나. Enthalpy와 잠열온도와의 관계...109
• 다. 일차원 비정상 열전달식의 해...109
• 2. 단위 잠열축열요소의 전열특성에 대한 Computer-Simulation...110
• 3절 태양열-잠열축열장치에 의한 온실보온 특성실험...113
• 1. 실험장치 및 방법...114
• 가. Greenhouse-잠열축열장치...114
• 나. 실험장치...117
• 다. 실험방법...120
• 2. 실험결과 및 고찰...120
• 가. Greenhouse-잠열축열 시스템에서의 전열현상 가시화...120
• 나. Greenhouse-잠열축열 시스템 실험결과...122
• 4절 태양열-잠열축열 system의 경제성 분석...144
• 1. 온실보온을 위한 석유소모량...144
• 2. PCM의 성분비와 가격...145
• 3. PCM 소요량과 그 비용...146
• 4. PCM에 의한 온실보온의 비용절감효과...147
• 6장 결론...149
• 참고문헌...152
• 부록 A...155
• 부록 B...163