온실환경 솔루션

일사량이 강한 여름철에는 자연환기만으로는 작물생장에 적합한 온도유지가 어렵다. 특히 태양고도와 가까운 적도 열대지방에서는 온실내 공기에 태양광에 의한 열이 축적되지 못하도록 환기량이 많은 대형 환기팬을 설계하여 적정수량을 설치하여야한다.

온실은 일반적으로 남쪽 서쪽부분이 일사량이 많아 온도가 높은 반면 북쪽 동쪽은 일사량이 적어 비교적온도가 낮다. 중앙부분은 온실구조상 태양광의 유입이 많고 공기의 유동이적어 온도가 가장 높다. 온실의 환기설비를 설계할 때 이러한 부분을 감안해야한다. 환기는 온실의 상대습도와 온도를 식물성장에 적절한 환경에 맞도록 조절하는 기능으로 탄산가스의 공급과 유해가스의 배출기능도 한다. 온실내 작물의 생육환경에 적합한 온습도 이산화탄소 및 유해가스등을 적절히 관리하기 위하여 주야 계절별 날씨 상황등 수시로 변화하는 외기환경에 대응할 수 있는 적극적인 환기계획을 강구하여야한다.

수시로 변하는 날씨상황을 실시간 측정 감시할 수 있는 강우센서 풍량센서 강설센서 풍향센서 온습도센서 태양광센서 등을 온실주변에 적절히 설치하여 데이터를 통합관제실의 복합환경제어기와 통신하면서 수집하고 이렇게 수집한 빅테이터는 온실환경제어 통합프로그램에 따라 온실내설치한 수많은 천창 측창 환기팬등 구동기를 제어하여 외기환경변화에 대응한다. 이러한 복합환경제어기는 태양광량에따른 실내온도 상승속도에 의하여 환기량을 결정하여 그룹별 환기팬의 ON OFF제어 주파수 변환에 의한 회전수제어를 통하여 환기량을 조절하여 과도한 환기로 에너지손실을 막고 적절한 실내온도를 유지할 수 있다.

기온과 상대습도를 작물 생육에 적합하게 관리하기 위하여 환기량과 환기율을 계산하여 외기 환경에 따라 환기계획을 세울 수 있다. 단위 시간당 외부공기 유입량을 환기량 CMH라 하고, 온실내 식물이 생육하는공간 체적 즉 공기량을 몇번 외부공기로 교체하는가를 말하는 것으로 단위시간당 환기횟수(N회/H)로 표시한다. 환기율은 온실의 유효 체적당 외부공기의 유입량을 뜻하는 것으로 이산화탄소 온습도와 밀접한 관계가 있다. 예를 들어 온실의 유효체적이(가로m×세로m×높이m)1000㎥인 온실에서 강제 환기시 환기팬의 유효풍량이 300cmm인 팬 3대 설치시 시간당 환기량은 300cmm/ea×60min/h×3ea=54,000cmh 즉 한시간에 54,000㎥의 외기가 온실을 통과하여 빠져나간다는 뜻으로 이때시간당 환기횟수 54회로 한시간에 실내공기를 54번, 1분에 한번꼴로 외기로 교체한다는 뜻으로 실제 맑은날에 분당1회 환기량이면 온실내 온도는 외기온도수준으로 유지가 가능하다.

이러한 강제환기장치는 공기흡입구 배출구 제어장치로 구성되는데 흡입구는 날벌레등 해충의 유입을 차단할 수 있는 방충망으로 처리하여 햇빛의 차단우려는 없으나 환풍팬의 설치부분은 그림자로 인하여 온실의 빛 투과량이 감소할 수 있다.
온실의구조 지면특성상 온실내부 경사가 있는 경우 공기의 비중차로인하여 온도편차가 생길 수 있는데 이는 눈에 보이지않을 정도의 미세한 경사에도 온도편차는 심하게 나타날 수 있는데 환기설비를 설계하고 장비를 배치할때는 이러한 부분도 고려하여야한다. 온실의 구조 설계형태 규모에 따라 환기설계도 달라지는데 가로7m 표준온실인 경우 길이가 50m을 넘지않도록 해야하는데 50m이상의 온실인 경우 흡기구에서 유입된 공기가 온실을 관통하면서 가열되어 배기구근처에서는 외기에 의한 냉각효과가 감소하여 온도가 높아 환기로 인한 냉각효과가 없다. 즉 환기장치의 배치시에는 온실의 폭 길이 높이 연동여부를 고려하여 풍량을 계산하고 환기팬의 풍량 수량을 결정한다. 온실의 배치형태 지면의 경사도등을 고려하여 그림자 온실내부 기압차 온실의 구조를 감안하여 배기팬의 위치를 결정한다.

기계적으로 환기되는 강제환기방식에서 일반적인 온실설계에서 환기팬의 설계는 온실길이에 대한 정압손실로 풍량이 감소하는데 온실의 길이 즉 흡기구에서 배기구까지의 길이가 길수록 비례하여 풍량은 감소한다. 환기팬의 최대풍량 설계풍량 풍속 최대정압 설계정압 소요동력 날개의 크기등 설계부분은 경험이 풍부한 전문기술자의 영역으로 간단한 문제는 아니다.