본 연구에서는 서로 다른 열전달 특성을 가진 탄소섬유 전기발열체와 경유온풍난방기가 온실 내부의 온습도, 에너지소비, 작물생육 등에 미치는 영향을 분석하기 위해 오이 재배 단동온실에 대한 난방 비교시험을 수행하였다. 전기발열체 온실에서 난방용량이 온실 환경과 난방기 운전에 미치는 영향을 분석하기 위해 온실에 6, 9, 16kW의 전력을 각각 공급한 결과 전기발열체 ON-OFF 주기는 각각 9, 11, 15회로 비례하여 증가하였으며 온실 내부 평균온도는 각각 15.2, 15.3, 15.6oC, 평균상대습도는 84, 81, 76%로 나타나 난방 용량이 클수록 온실내부 온도는 높고, 상대습도는 낮게 나타났다. 또한 6, 9kW 가동 시 하부온도가 상부보다 0.1oC 높았으며 16kW 가동 시는 상부 평균온도가 하부보다 0.2oC 높았다. 전기발 열체와 경유온풍난방기의 비교 시험에서는 난방 시 온실 상부와 하부의 온도차가 전기발열체 온실이 0.1~0.2oC로 경유온풍난방기 온실의 0.5~0.6oC보다 작았으며, 온실 상류와 하류의 온도차는 전기발열체 온실이 0~0.1oC로 경 유온풍난방기 온실의 1.3~1.4oC보다 작아 정밀한 온도관리가 가능하였다. 난방기간 동안 사용한 에너지사용량은 경유온풍난방기 온실이 경유 867L를, 전기발열체 온실이 전력량 8,959kWh를 사용하였으며, 난방비용은 각각 607 천원과 403천원이 소요되어 전기발열체 온실에서 약 34%의 비용절감 효과가 있었다. 전기발열체 온실의 경우 상대적으로 군락 상하부의 환경관리가 균일하여 초장을 비롯한 전반적 생육상황이 경유온풍난방기 온실보다 좋았으나 통계적으로 유의한 차이는 없었으며, 수확량 역시 전기발열체 온실의 작물군락 하부 온도가 경유온풍 난방기 온실보다 1.3oC 더 높게 관리되어 4.3% 증수효과가 있었으나 통계적으로 유의한 차이는 없었다. 원예 시설의 최적 난방 관리를 위해서는 각 난방기의 열전달 특성에 기초하여 난방기 용량, 배치, 열분배 방법에 대한 설계가 요구되며, 전열선 형태의 난방기 역시 작물형상 및 재배방법을 고려하여 전열선의 개수, 위치, 방열 온도 등에 대한 설계가 필요한 것으로 판단되었다.

This is fundamental study to apply the waste edible-oil utilization technology using cooking oil. Especially, this study was carried out to apply a hot air heater using the waste edible-oil. This waste edible-oil hot air heater was a fuel supply equipment, a combustion and a indirect heat exchanger. waste edible-oil hot air heater was remodeled and manufactured by modification of a heavy oil hot air heater of a heating capacity 40,000kcal/h, changing fuel supplying system fitted with the waste edible-oil. An experimental apparatus supplies waste edible-oil, which is heated with intake oil, into an intake fuel injection nozzle of the combustion equipment. As the result, heavy oil, light oil and waste edible-oil Caloric value were 10,000kcal/kg, 10,890 kcal/kg and 9,370 kcal/kg. The waste edible-oil hot air heater performance showed that air temperature at inlet , outlet and exhaust gas were 23℃, 59∼63℃, 280℃ respectively. heat rating and thermal efficiency showed that in hot air heater was 683,333kJ/h, 78% respectively. It was found that CO, CO2 were 13ppm, 13.1%. waste edible-oil consumption rate was 22.1ℓ/h.

본 연구에서는 동절기 시설원예용 하우스의 열환경, 난방방식별 에너지 소비 특성, 하우스내 열이동 프로세스자 난방효율에 대해서 중점적으로 검토하였다. 동절기 하우스의 벽체, 지붕을 통해 손실되는 관류열량을 정량적으로 계산하므로서, 하우스의 단열계획 및 난방에너지 절약을 유도할 수 있는 기초데이터를 제시하였다. 난방방식별 실내외 온도차와 에너지 소비량과의 관계를 정량적으로 도출하므로서, 쾌적성, 경제성을 고려한 최적의 하우스 난방방식 선정과 난방기 운용의 효율화를 유도하기 위한 기초자료를 제시하였다 난방방식별 실내외 온도차와 에너지 소비량과의 관계로부터 도출된 결과는 심야전력 난방이 온풍난방에 비해 난방효율이 현저히 높은 것으로 나타났다. 덕트 주변의 수평 및 연직방향으로 다수의 열전대를 설치하여 온풍 난방시 덕트주변의 작물에 미칠 수 있는 고온피해 발생 가능성을 검토하였으나, 약 1℃이내의 비교적 균일한 온도가 계측되므로서, 온풍에 의한 주변작물의 고온피해는 관측되지 않았다. 덕트 길이방향으로 일정간격마다 덕트내부에 열전대를 설치하여 덕트길이에 따른 온도하강 추이를 검토한 결과, 덕트 단위길이당 0.5~0.8℃의 온도강하가 계측되었다.

본 연구에서는 실측을 통해 시설원예용 하우스의 난방방식별 온도분포 특성 및 하우스내 열환경을 상세하게 검토하였다. 하우스내 복사환경지표인 흑구온도는 주간의 경우 실내기준 온도보다 7℃ 이상 높게 나타났으나, 야간에는 실내기준온도 와 동일한 온도로 나타났다. 심야전력 전기히터식 난방의 경우, 시간대별 온도변화는 약 3℃이내의 비교적 균일한 분포를 나타내고 있으나, 연직방향으로는 약 8℃ 정도의 비교적 큰 상하온도 분포를 나타내었다. 이것은 방열기의 설치위치 및 방열방식의 부적절함에서 기인한 것으로서, 연직방향 온도분포 경감을 위한 체계적인 검토와 일몰 후 심야전력 공급개시 이전 시간대의 실온 저하를 억제하기 위한 적절한 대책이 수립되어야 할 것이다. 온풍 난방의 경우, 하우스내 모든 위치에서 1 2℃전후의 우려할 만한 큰 폭의 온도변화가 계측되었다. 이러한 온풍난방의 문제점을 개선하기 위해서는 실온변화가 하우스내 작물생육에 미치는 영향 및 실온 변화폭을 줄이기 위한 체계적인 검토가 이루어져야 할 것이다. 무가온 하우스내 열환경은 저온의 외기조건하에서도 야간 실내기준온도는 5℃ 이상을 유지하고 있으므로, 제주지역의 경우 별도의 난방장치 없이 무가온 하우스에서 저온성 작물의 재배가 가능할 것으로 판단된다. 하우스 실내측 상부에 보온커텐을 설치하여 하우스내 공간을 상하로 분할하는 것은 상하온도 균일화 및 난방효율 향상에 기여하고 있음이 확인되었다. 본 연구를 통해 수집된 난방방식별 하우스내 열환경에 관한상세한 실험데이터는 시설원예용 하우스의 난방방식 선정 및 하우스 설계를 위한 기초자료로 유용하게 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

The objective of this paper is to improve a discomfort caused by the unequal airflow and vertical temperature difference by buoyancy of the supplied hot air in the conventional hot air heating system. In order to the model experiment we manufactured the hot air heater with two air outlet and a model room. We observed the temperature, velocity and airflow distribution and calculated values of PMV and PPD using mean value of central verticality section's air temperature and velocity. We could improve distribution of vertical temperature and velocity at the central section of the model room owing to correlation of hot air of two air outlet.