This study was conducted to prepare a plan for the controlling indoor microclimate environment using natural ventilation for the single-span plastic greenhouses, which account for about 83.8% of the total area of horticultural greenhouses in South Korea. The changes of indoor air temperature and relative humidity according to the side opening height were experimentally compared and analyzed in the experimental greenhouse. As the side opening height was changed to 30, 70, and 110cm, the indoor and outdoor temperature differences were found to be 14.0, 10.1, and 7.7℃, respectively. The indoor and outdoor relative humidity differences were found to be -15.7, -12.5, and -11.1%, respectively. These results were verified for statistical significance by ANOVA. When the variable breadth of the outdoor temperature was 6.9℃, the indoor temperature breadths were 14.5, 12.3, and 9.0℃, and when the outdoor relative humidity breadth was 24%, the indoor relative humidity breadths were 31.2, 28.0, and 23.8%, respectively. It was analyzed that as the side opening height is increased, the indoor temperature and relative humidity become similar to the outdoor environment. This is because the air is mixed by active indoor-outdoor air movement of greenhouses with natural ventilation. The results indicated that the proper opening and closing of side openings is necessary for the stable indoor microclimate environment control of plastic greenhouses.

This study was carried out to investigate the effect of side vent heights on temperature and relative humidity inside and outside the single-span plastic greenhouse (W: 7 m, L: 40 m H: 3.9 m) during natural ventilation. Four different heights (120, 100, 80, 60 cm) of the side vent were used as an experimental condition. Variations of temperature and relative humidity inside and outside the greenhouse and the differences between heights were compared by using one-way ANOVA. In the daytime, the difference in temperature between inside and outside the greenhouse was dropped from 14.0°C to 7.1°C as the side vent height increased. The temperature difference in the nighttime was less than 0.2°C regardless of the height. One-way ANOVA on the temperature difference between heights presented that the statistical significance was founded between all of the combinations of height in the daytime. The difference in relative humidity between inside and outside the greenhouse was grown from –13.8% to – 22.2% with a decrease in the side vent height. The humidity difference in the nighttime was less than 1% regardless of the height. One-way ANOVA on the humidity difference revealed that most of the side vent heights showed significance in the daytime but between 100 and 80 cm was not significant. It seemed because the external air became cooler during the experiment with a height of 80 cm. Conclusively, this study empirically demonstrated that the higher side vents resulted in the decrease of differences in temperature and relative humidity between inside and outside the greenhouse, and also the effect of side vent height was statistically significant. This study may be helpful for deciding the height of the side vent effective for controlling temperature and relative humidity in a single-span greenhouse during natural ventilation.

This study was designed to verify what effect the use of a natural ventilation system can have on improving indoor air quality with regard to radon in various concentration ranges in an apartment house. The results show that both high (2~3 times higher than 148 m3) and low (similar to 148 Bq/m3) levels of indoor radon concentrations can be reduced close to and/or below the Korean IAQ guideline within 6 hours when the natural ventilation system is operated at approximately an air change rate of 0.5. In the case of an air change rate of 0.3, however, the indoor radon levels cannot meet the national guidelines and the reduction effect was insufficient with regard to various radon concentrations. Typically, the air change rate of a natural ventilation system is affected by meteorological factors such as temperature, relative humidity, wind speed, pressure. Its effectiveness varies according to such factors, for that reason, the reduction effects on radon did not increase proportionally with the ventilation time in this study.

구조물 환기성능 평가에서 기존 사용된 환기 지표 (ACH: Air Change per Hour)는 유체가 거동하는 구조물 내 유량의 흡·배기량과 전체 볼륨에 의해 결정된다. 이는 구조물 내 유체 유동 중 국부적으로 정체된 흐름을 평가하는 지표로 사용하기 부적합하다. 본 논문에서는 구조물에서 국부적으로 정체된 흐름을 정량적으로 나타내기 위해 역류량을 이용하여 새로운 지표 (κ: 역류량 지수)를 제안 하고, 구조형상 변수에 의해 국부적으로 정체된 유체 흐름을 평가한다. 유체 흐름 영향인자로 구조형상 변수는 공극비 (ρ), 공극 개수 (N)로 선정한다. 전산 유체 역학 (CFD)에 의한 해석 결과, 구조형상 변수에 의한 자연 환기 성능은 유사하지만, 공극의 유무에 의한 국부 정체 기류의 크기에는 차이가 발생함이 나타난다. 또한, 역류량 지수는 구조형상 변수 각각 감소함에 따라 값이 증가하는 경향이 나타난다. 본 결과를 바탕으로 회귀분석을 통해 공극비과 공극 개수 변수에 의한 역류량과 역류량 지수의 근사값이 제시된다.

본 연구에서는 국내에 가장 많이 보급되어 있는 1-2W 모델 연동온실에 대한 온실 규격 및 환기창 형태 실태 조사를 수행하고, 이를 바탕으로 연동온실의 천창 형태에 따른 유동 특성을 분석하기 위해 수치해석을 수행하여 자연환기효과를 분석 하고자 하였다. 온실 실태조사 대상농가의 환기창면적 비율은 평균 10%로 자연환기를 위한 시설면적 대비 환기창 면적 설계가 부족한 것으로 나타나 환기창 개선이 필요할 것으로 판단된다. 연동 온실의 천창 형태별 자연환기를 해석 및 분석한 결과, 온실 내 작물위치의 온도 분포 및 내외부 온도차는 몽골식 천창 온실에서 가장 낮고 외몽골식 천창 온실에서 가장 높게 나타났으나 추후 풍하중에 의한 구조적인 안전성을 평가 해야할 것으로 판단된다.

In the summer season, natural ventilation is commonly used to reduce the inside air temperature of greenhouse when it rises above the optimal level. The greenhouse shape, vent design, and position play a critical role in the effectiveness of natural ventilation. In this study, computational fluid dynamics (CFD) was employed to investigate the effect of different roof vent designs along with side vents on the buoyancy-driven natural ventilation. The boussinesq hypothesis was used to simulate the buoyancy effect to the whole computational domain. RNG K-epsilon turbulence model was utilized, and a discrete originates (DO) radiation model was used with solar ray tracing to simulate the effect of solar radiation. The CFD model was validated using the experimentally obtained greenhouse internal temperature, and the experimental and computed results agreed well. Furthermore, this model was adopted to compare the internal greenhouse air temperature and ventilation rate for seven different roof vent designs. The results revealed that the inside-to-outside air temperature differences of the greenhouse varied from 3.2 to 9.6oC depending on the different studied roof vent types. Moreover, the ventilation rate was within the range from 0.33 to 0.49 min-1. Our findings show that the conical type roof ventilation has minimum inside-to-outside air temperature difference of 3.2oC and a maximum ventilation rate of 0.49 min-1.

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.

본 연구는 산의 남쪽 면에 동서 방향으로 길게 건축한 두 동의 개방돈사 간의 이격거리와 높이차가 환기에 어떤 영향을 미치는지를 시뮬레이션 기법을 이용하여 비교분석하고자 수행되었다. 개방돈사 간의 이격거리는 6과 12 m로, 개방돈사 간의 높이차는 0과 2 m로, 그리고 평균풍속은 여름 1.3과 겨울 1.1 m/s로 각각 설정하였다. 여름철 조건 하에서, 남쪽에 있는 첫 번째 개방돈사 내부의 풍속은 이격거리 및 높이차와는 상관없이 0.75 m/s로 각각 나타났으나 북쪽에 있는 두 번째 개방돈사의 풍속은 높이차가 없을 때 첫 번째 개방돈사의 풍속과 같은 0.75 m/s였고 높이차가 2 m일 때 0.0 m/s에 매우 가깝게 나타났다. 겨울철 조건 하에서, 남쪽에 있는 첫 번째 개방돈사 내부의 풍속은 높이차와는 상관없이 0.15 m/s로 각각 나타났으나 북쪽에 있는 두 번째 개방돈사의 풍속은 이격거리가 12 m일 때 첫 번째 개방돈사의 풍속과 같은 0.15 m/s였고 이격거리가 6 m일 때 0.0 m/s에 매우 가깝게 나타났다. 따라서 개방돈사 간의 이격거리를 12 m 정도로 하고 계단형태보다는 평지형태로 정지작업을 하여 개방돈사를 건축하는 것이 바람직한 것으로 판단되었다.

In this paper, it is intended to investigate the condensation characteristics of a supply vent cap, which is designed and developed for natural ventilation systems for ondol heating spaces. Numerical simulations are conducted using a CFD package to analyze airflow and thermal conditions around the vent cap. Temperature and humidity distributions are obtained to predict condensation on the surface, depending on the material properties. As the thermal conductivity decreases, decreased is the condensation surface area. The thermal conductivity of the vent cap is found to be less than 1 W/mK in order to prevent condensation under the winter design condition of Seoul. An experimental technique is introduced to visualize condensation on surfaces using water-absorbing mud film. Analytical results are in good agreement with experimental observations. Discussion are also included for the thermal comfort and flow characteristics around the vent cap observed by the flow visualization and temperature visualization studies.

자연환기는 처분장의 작업 환경 및 위생, 부유 방사성 핵종의 노출 등과 같은 안전문제에 있어 자연환기 자체만으로는 기계적 강제 환기에 비해서 덜 효과적이지만 처분장 내의 수분제거, 작업 환경 조성과 관련하여 라돈 (Rn) 가스의 희석과 같은 향후 처분장의 장기적 환경을 위해서는 중요한 역할을 할 수 있고, 환풍기와 같은 환기 설비를 이용해야하는 기계환기에 비해 경제적으로 매우 효과적 일수 있다. 본 논문에서는 지하 처분장의 건설 및 운영 기간동안 자연환경 조건에 따라 처분장에 스스로 생기는 자연 환기의 타당성에 대하여 기술하였다. 자연 동굴을 통한 자연환기 유사에 의해 밝혀진 증거들과, 수직갱을 갖는 산악 도로터널에서의 자연 환기 측정, 그리고 주어진 자연환기 압력에 의한 공기 발생량 계산 등을 통해서 자연 환기는 한국형 지하 방사성 폐기물 처분장에 잠재적으로 매우 유익함을 알 수 있다. 효과적으로 유도된 자연 환기는 방사성 폐기물 처분장 내에 발생하는 열과 습도, 그리고 라돈 가스를 제어하기에 경제적으로 좋은 방법이 될 수 있다. 자연환기를 통해 처분장의 전반적 열적 특성은 개선될 수 있고, 수분으로 포화된 공기는 효과적으로 건조되고 그 건조상태 유지 기간은 확장 될 수 있을 것이다.

온실에서 환기는 온실내외의 공기를 교환하여 온실내부의 환경을 조절하는 수단으로 활용되고 있으나 조절 목표는 한계가 있기 때문에 보조수단의 역할을 한다. 주년재배용 대규모 온실 설계시 해결해야 할 문제중의 하나가 여름철의 고온장해이며 이는 온실의 자연환기 성능과 밀접한 관계를 가지고 있다. 본 강좌에서는 온실의 자연환기에 관한 기본적인 내용을 요약하여 정리하고, 온실구조가 자연환기 성능에 미치는 영향을 파악하기 위하여 수치해석으로 온실의 필요환기량, 측창과 천창의 면적비와 온실 폭이 자연환기 성능에 미치는 영향을 분석하였다. 온실의 자연환기 성능을 향상시키기 위해서는 주어진 조건하에서 가능한 한 측창과 천창의 면적을 동일하게 설계해야 하고 주년재배용 대규모 온실에서는 폭이 대략 50m이상이 되면 자연환기성능을 기대하기 어렵기 때문에 유의해야 할 것으로 판단된다.

포그냉방시스템의 냉방효과는 온실 내부의 상대습도, 공기유동과 밀접한 관계가 있다. 냉방설계용 VETH선도에서 냉발효율은 환기회수의 증가와 그에 상응하는 분무수량의 증가로 인하여 개선될 수 있다. 시간제어방식을 이용한 무차광 실험온실에서 분당 환기회수가 평균 0.77회, 분무수량이 2,009g 일 때 온실 내부의 기온이 31℃로 외부기온과 거의 같게 나타났으며, 이 때의 증발효율은 82%이다. 분당 환기회수가 평균 0.26회, 분무수량이 1.256g인 경우 무냉방 온실의 기온과 비슷한 37.1℃였다. 차광율 70%인 실험온실의 분당 환기환수가 평균 2.59회, 분무수량이 2,009g 일 때, 내부의 상대습도는 증가하나 기온은 하강하지 못했다. 그러나 분당 환기회수가 평균 2.33회, 분무수량이 2,009g인 경우 내부의 기온이 31.4℃로 이 때 온실의 유입구 풍속은 최고 1.9m.s-1였다. 시간제어의 경우 일정간격으로 일정한 수량을 분무하기 때문에 분무입자가 모두 증발하지 못하고 온실 내부에 누적되어 온실 내부의 상대습도를 증가시켜 냉방효율을 감소 시키는 원인이 되고 차광망이 온실내부의 공기흐름을 차단하여 증발효율을 감소시키는 것으로 나타났다. 포그냉방시스템의 냉방효율을 높이기 위해서는 온실 내부의 상대습도에 의한 제어방식과 내부 공기의 순환에 대한 연구가 필요하다.

오하이오 중부에서 풍속이 0.5m.s-1인 경우는 매우 드물었으며, 5년 평균 풍속은 약 2.5 m.s-1인 것으로 나타났다. 최고 기온이 35t인 오하이오주의 대표적인 여름에 온실 내의 여섯 곳에서 측정된 기온의 최대범위는 1.7℃, 온실 내외 기온의 최대차는 3.5℃인 것으로 나타났다. CFD 모델에서의 온도 분포를 분석한 결과, 온실의 환기 회수가 0.9 회/분 이상일 때 실내 공기가 외부 기온을 2.8℃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-1와 3.5 m.s-1이상일 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.

A model has been developed to predict natural ventilation in a single zone building with large openings. This study first presents pressure-based equations on natural ventilation, that include the combined effect of wind and thermal buoyancy. Moreover, the concept of neutral pressure level(NPL) is introduced to consider the two-way flow through a large opening. The total pressure differences across the opening and the NPL are calculated, and nonlinear equations are solved to find the zonal pressure to satisfy mass conservation. For this analysis, an iterative technique of successively approximating the zonal pressure is used. The results of applying this study model to several simple cases are as follows. When there is no wind and only the stack effect is caused, a one-way flow occurs in both the top and bottom openings in the case of two openings of equal-area, and a one-way flow occurs in the top opening; however, a two-way flow occurs in the bottom opening in the case of two openings of unequal-area. When there is a wind effect, regardless of whether the outside air temperature is lower or higher than the indoor air temperature, air flows into the room through the bottom opening and out of the room through the top opening. As the wind velocity increases, the wind effect appears to be more influential than the stack effect owing to the temperature difference.

Industrial natural ventilation systems consist of gravity ventilator, the high/low windows and doors. Especially, the high windows play an important role in the industrial natural ventilation systems. Generally speaking, industrial high windows are divided into 3 types; louver type, 45° open type and 90° open type. This study was numerically and experimentally conducted. Three types of windows were tested to know the ventilation characteristics and estimate the ventilation efficiencies. Numerically, computational fluid dynamics software (AIR PAK Ver. 2.0) was used to observe the flow characteristics inside the industrial building and the concentration contours generated by the tracer gas method. Experimentally, the flow visualization technique and the tracer gas method were applied with the model building to characterize the flow pattern inside the model building and to estimate the ventilation efficiencies with the different windows. It was found that 90° open type window was most effective for the discharge of pollutants from the industrial building. On the other hand, the louver type window was found to be less effective than any other windows.