Greenhouse Cooling Using Air Duct and Integrated Fan and Pad System

The fan and pad evaporative cooling system is one of the main cooling methods in greenhouses. Its efficiency is very high, but it has some disadvantages as temperature gradient in greenhouse is large. This study was conducted to reduce the internal temperature gradients in the fan and pad cooling greenhouses. Experiments on cooling performance were carried out in a greenhouse equipped with air duct and integrated fan and pad system as an idea of this study. It showed that the cooling efficiency of an integrated fan and pad system was 75.7% in the first stage and 88.6% in the second stage. When this cooling system was operated for an unshaded and a shaded greenhouse, there were cooling effects of $5.7\sim7.6^{\circ}C$ and $7.4\sim9.7^{\circ}C$ to the control greenhouse, respectively. Maximum temperature differences in a cooling greenhouse, with a length of 18m, were $1.6\sim1.7^{\circ}C$ for shaded conditions and $2.3\sim2.7^{\circ}C$ for unshaded conditions. This greenhouse cooling method, with air duct and integrated fan and pad system, can reduce about 40~50% of the internal temperature gradients in the usual fan and pad cooling greenhouses.

일체형 팬 앤 패드 시스템과 에어 덕트를 이용한 온실 냉방

온실의 한쪽 벽에 패드를 설치하고 반대쪽 벽에 팬을 설치하여 가동하는 팬 앤 패드 냉방 온실의 온도 경사 문제를 극복하기 위한 목적으로 일체형 팬 앤패드 시스템과 에어 덕트를 설치한 온실의 냉방 실험을 통하여 냉방성능을 분석하였다. 일체형 팬 앤 패드 증발냉각기의 효율은 1단 가동시 75.7%, 2단 가동시 88.6%로 나타나 대체로 우수한 냉각효율을 보이는 것으로 판단된다. 온실의 냉방성능 실험 결과 무차광 조건에서 온실 냉방 시스템을 가동할 경우 대조구 온실에 비해서 $5.7\sim7.6^{\circ}C$ 정도의 냉방효과가 있으며 차광 조건에서는 $7.4\sim9.7^{\circ}C$ 정도의 냉방효과가 있는 것으로 나타났다. 본 시스템을 적용할 경우 여름철 온실의 최고기온을 $37^{\circ}C$ 정도로써 외기온 대비 $5^{\circ}C$ 이내로 유지할 수 있으며, 적절한 차광을 실시할 경우에는 $33^{\circ}C$ 정도에 $2^{\circ}C$ 이내로 유지하는 것이 가능하여 고온기 작물재배에 큰 도움을 줄 수 있을 것으로 생각한다. 한편, 본 냉방 실험에서 온실의 온도 분포를 분석한 결과 18m 길이의 온실 내 최대 온도 편차는 차광시 $1.6\sim1.7^{\circ}C$, 무차광시 $2.3\sim2.7^{\circ}C$ 정도로 나타났다. Kittas 등(2003)과 Nam 등(2005)의 자료와 비교한 결과 본 연구에서 구상한 일체형 팬 앤 패드 시스템과 에어 덕트를 이용한 온실 냉방시스템은 기존의 팬 앤 패드 냉방 온실의 최대 단점인 온도 편차를 40~50% 정도 개선할 수 있는 것으로 나타났다. 본 시스템은 자연환기 상태에서 가동할 수 있으므로 단동 온실에 적용하기가 쉬우며, 일체형 증발냉각기 출구로부터 온실 내 에어 덕트 시점까지의 연결 덕트 부분을 철저하게 단열하면 냉방성능을 더욱 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다.