• 현장농수산연구지
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• 제25권1호
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• pp.14-19
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• 2023

시뮬레이션 프로그램을 이용하여 철골 유리온실에서 피복재의 투과율 변화에 따른 필요환기량을 산정하고, 측창의 설치 여부와 온실 폭이 자연환기 성능에 미치는 영향을 분석한 결과를 요약하면 다음과 같다. 여름철에 온실 내부의 온도를 적정수준으로 유지하기 위한 필요환기량은 외기온이 높고 투과율이 높을수록 증가하였다. 투과율 90%(무차광) 유리온실에서 온실 내부의 온도를 35℃로 유지하기 위한 필요환기량은 외기온이 32℃일 때가 외기온이 20℃일 때의 5.5배 정도로 나타나, 외기온이 필요 환기량에 큰 영향을 미침을 알 수 있었다. 또한, 투과율 50%(40% 차광)인 온실의 필요환기량은 투과율 90%인 온실에 비하여 절반 정도로 나타 나, 차광이 고온기에 온실 내부 온도의 과다상승을 방지하는 효과가 크다는 사실을 확인할 수 있었다. 그리고 측창과 천창의 총면적이 일정할 때, 환기 성능이 최대인 경우는 측창과 천창의 면적이 동일할 때이고, 이는 측창이 없고 천창만 설치한 경우에 비하여 약 3배 정도로 크기 때문에, 여름철에 온실의 자연환기 성능을 향상 시키기 위해서는 반드시 측창을 설치하여야 하는 것을 확인할 수 있었다. 그리고 벤로형과 와이드스팬 온실에서 천창만 있고 측창이 없는 경우에는 스팬 수에 상관없이 환기율이 일정하게 나타났고, 천창과 측창이 있는 경우에는 스팬수가 증가할수록 환기율이 점차 감소하여 결국 측창이 없는 경우와 거의 동일하게 나타났다. 또한, 천창과 측창을 설치한 경우의 환기율이 천창만 설치한 경우의 환기율의 2배 이상 되도록 하기 위해서는 벤로형인 경우 12연동(폭 38.4m) 이하, 와이드스팬형인 경우 5연동(폭 64m) 이하가 되어야 한다. 따라서 온실 폭이 그 이상 될 경우에는 측창을 통한 환기효과를 크게 기대하기 어려움을 알 수 있다.

• 한국생물환경조절학회:학술대회논문집
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• 한국생물환경조절학회 1999년도 학술발표논문집
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• pp.122-125
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• 1999

Ventilation is the primary method of controlling greenhouse air temperature, relative humidity, and carbon dioxide concentration. Two types of ventilation systems that are normally used are natural and fan. While fan ventilation is typically achieved with one wall as an inlet and the opposite wall as a fan outlet, natural ventilation is generally achieved by air exchanges that occur through multiple controlled openings due to natural pressure variations inside and outside the greenhouse. (omitted)

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제36권6호
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• pp.444-452
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• 2011

In this study the characteristics of natural ventilation of Venlo-type greenhouse with continuous roof vents were analyzed using commercial computational fluid dynamics (CFD) code. Developed CFD simulation model was verified by comparison with experimental data. Simulation errors were 1.9-46.0% for air velocity and 1.7-11.2% for air temperature at each measurement point. CFD simulations were conducted to estimate the effect of roof vents opening direction, opening angle, outside wind velocity and wind directions on ventilation rate and climate condition in greenhouse. The results of this study showed that ventilation rate of the present greenhouse was increased linearly in proportion to the increase of roof vent opening angle and outside wind velocity over 2.0 m/s. According to the analysis on the effects of different roof vent opening direction, simultaneous opening of wind and leeward vents showed the highest ventilation rate and lowest mean temperature in greenhouse.

• 생물환경조절학회지
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• 제22권1호
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• pp.7-12
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• 2013

측고, 연동수, 측창의 유무 및 천창의 위치에 따른 다연동 온실의 환기성능을 평가하기 위하여 다양한 유형의 연동 플라스틱 온실을 대상으로 실제 농가의 재배현장에서 환경계측 실험을 수행하였다. 실험 대상 온실은 모두 토마토를 수경재배하고 있는 농가였으며, 열수지 방법으로 환기율을 비교 분석하였다. 측고가 4m인 온실은 측고가 2m인 온실에 비하여 22% 정도의 환기율이 증가하는 것으로 나타났다. 9연동 온실은 5연동 온실에 비하여 17% 정도의 환기율이 감소하는 것으로 나타났다. 9연동 온실에서 측창이 없는 경우에는 측창을 설치한 경우 보다 환기율이 1/3 정도로 낮게 나타났다. 전체적으로 다연동 온실의 환기성능은 측고가 높을수록 좋고, 연동수가 많을수록 떨어지며, 측창이 없으면 현저하게 저하하는 것으로 나타났다. 또한, 측고가 높고 천창을 용마루에 설치한 경우의 환기성능이 가장 우수한 것으로 나타났다. 따라서 다연동 온실의 자연환기 성능을 극대화하기 위해서는 온실의 측고는 높이고, 지붕 환기창의 위치는 곡부가 아니라 용마루에 설치하며, 측창을 반드시 설치하고, 연동수는 10연동 내외로 제한하는 등의 구조개선이 필요하다.

• 생물환경조절학회지
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• 제28권3호
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• pp.225-233
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• 2019

여름철에 자연환기는 온실의 온도를 낮추는데 중요한 역할을 한다. 온실의 형태, 환기창 종류, 환기창의 위치 등은 자연환기 성능에 큰 영향을 미친다. 본 연구에서는 전산유체역학(CFD)을 이용하여 다양한 천창구조에 대하여 측창에 따른 부력환기 효과를 비교분석 하였다. Boussinnesq 가정을 사용하여 전체 계산영역에 대한 부력효과를 시뮬레이션 하였다. 또한 RNG $K-{\varepsilon}$ 난류모델을 사용하였다. 일사량 효과를 시뮬레이션 하기 위해 Solar ray tracing과 함께 Discrete originates (DO) radiation 모델을 사용하였다. 실험온실 내부의 온도를 측정하여 CFD모델을 검증하였으며, 실험값과 계산값이 잘 일치하는 것으로 나타났다. 7가지의 천창구조에 대하여 온실의 내외부 온도차이와 환기횟수를 비교하였다. 내외부온도의 차이는 $3.2{\sim}9.6^{\circ}C$ 범위로 나타났고, 환기횟수는 $0.33{\sim}0.49min^{-1}$ 범위로 나타났다. 고깔형 천창구조 온실의 경우 내외부 온도차이가 $3.2^{\circ}C$로 가장 낮았고 환기횟수도 $0.49min^{-1}$로 가장 높게 나타나 환기효과가 가장 우수한 것으로 나타났다.

• 한국농공학회논문집
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• 제57권6호
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• pp.21-33
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• 2015

Recently, the Korean government announced a new development plan for a large-scale greenhouse complex in reclaimed lands. Wind environments of reclaimed land are entirely different from those of inland. Many standard books for ventilation design didn't include qualitative standard for natural ventilation. In this study, natural ventilation rates were analyzed to suggest standard for ventilation design of venlo type greenhouse built on reclaimed land. CFD (Computational Fluid Dynamics) simulation models were designed according to the number of spans, wind conditions and vent openings. The wind profile at a reclaimed land was designed using ESDU (Engineering Sciences Data Unit) code. Using the designed CFD simulation model, ventilation rates were computed using mass flow rate and tracer gas decay method. Additionally computed natural ventilation rates were evaluated by comparing with ventilation requirements. As a result of this study, ventilation rates were decreased with increasing of the number of spans. Ventilation rates were linearly increased with increasing of wind speed. When the wind speed was $1.0\;m{\cdot}s^{-1}$, only side vent was open and wind direction was $45^{\circ}$, homogeneity of ventilation rate at 0~1 m height is the worst. Finally, chart for computing natural ventilation rate was suggested. The chart was expected to be used for establishing standard of ventilation design.

• 생물환경조절학회지
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• 제8권1호
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• pp.9-18
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• 1999

오하이오 중부에서 풍속이 0.5m.s$^{-1}$인 경우는 매우 드물었으며, 5년 평균 풍속은 약 2.5 m.s$^{-1}$인 것으로 나타났다. 최고 기온이 35t인 오하이오주의 대표적인 여름에 온실 내의 여섯 곳에서 측정된 기온의 최대범위는 1.7$^{\circ}C$, 온실 내외 기온의 최대차는 3.5$^{\circ}C$인 것으로 나타났다. CFD 모델에서의 온도 분포를 분석한 결과, 온실의 환기 회수가 0.9 회/분 이상일 때 실내 공기가 외부 기온을 2.8$^{\circ}C$이상 초과하는 경우는 없었던 것으로 예측되었다. 풍향과 풍속에 따라서 각각의 환기구들의 효율성이 영향을 받는 것으로 나타났으며, 특히 환기창을 통해 유입되는 강한 바람에 의하여 발생하는 공기의 소용돌이들은 지붕창들의 효율성에 많은 영향을 미치는 것으로 예측되었다. CFD model은 서쪽에서와 동쪽에서 불어오는 바람이 각각 2.1 m.s$^{-1}$와 3.5 m.s$^{-1}$이상일 때 이 연동형 온실은 적정한 자연 환기량을 취할 수 있다고 예측하였다. 측면창 바로 옆에 위치한 식물군과 벤취에 의해 측면창을 통한 자연적인 공기의 유입이 방해를 받기 때문에, 바람이 서쪽에서 불어올 때 식물군이 없을 때보다 평균 12%의 환기량의 감소 결과를 가져오는 것으로 예측되었다. 식물군은 공기의 유입창의 위치보다 약간 낮은 곳에 위치하여야 하며, 유입창을 너무 높이 설치하면 측면창을 통해 유입되는 공기는 가장 근접한 지붕창을 통해 대부분이 배출되는 것으로 예측되었다. 연동형 자연환기식 온실에 있어서 바람이 불어오는 쪽의 측면창들과 바람의 반대쪽을 향한 지붕창들의 혼합형이 가장 효율적인 온실 설계인 것으로 예측되었다.

• 한국농공학회:학술대회논문집
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• 한국농공학회 1999년도 Proceedings of the 1999 Annual Conference The Korean Society of Agricutural Engineers
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• pp.418-423
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• 1999

This study was performed to find an efficient method to overcome extremely high temperature within greehhouse in summer season. The actual states of practical use for greenhouse in hot summer season were investigated. About 21.6% of the investigated greenhouse farms were no cultivation, and most greenhouse farms were cultivating under the very inferior environment . To examine thermal enviornment of greenhouse according to cooling or assistant cooling , greenhouses were treated with natural ventilation, shading, roof sprinkling , and evaporative cooling with air cool fan. Shading and operating air col fan showed a drop in temperature of 3.8∼4.2$^{\circ}C$ as compared with natural ventilation, and most greenhouse air temperatures were maintained below 35$^{\circ}C$.

• Agricultural and Biosystems Engineering
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• 제1권2호
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• pp.73-80
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• 2000

Aerodynamics in a naturally ventilated multi-span greenhouse with plants was analyzed numerically by the computational fluid dynamics (CFD) simulation. To investigate the potential application of CFD techniques to greenhouse design and analysis, the numerical results of the CFD model were compared with the results of a steady-state mass and energy balance numerical model. Assuming the results of the mass and energy balance model as the standard, reasonably good agreement was obtained between the natural ventilation rates computed by the CFD numerical model and the mass and energy balance model. The steady-state CFD model during a sunny day showed negative errors as high as 15% in the morning and comparable positive errors in the afternoon. Such errors assumed to be due to heat storage in the floor, benches, and greenhouse structure. For a west wind of 2.5 m s$^{-1}$ , the internal nonporous shading screens that opened to the east were predicted to have a 15.6% better air exchange rate than opened to the west. It was generally predicted that the presence of nonporous internal shading screens significantly reduced natural ventilation if the horizontal opening of the screen for each span was smaller that the effective roof vent opening.

• 한국생물환경조절학회:학술대회논문집
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• 한국생물환경조절학회 1999년도 학술발표논문집
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• pp.126-129
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• 1999

Natural ventilation is achieved by air exchanges through multiple openings due to natural pressure variations inside and outside the greenhouse. Wind is the primary driving force making natural ventilation systems very difficult to design properly because of variations in wind velocity and direction. The optimization of these systems for acceptable climate control requires a thorough knowledge of the airflow rates and patterns as related to weather conditions and greenhouse structural details. (omitted)