BC2 딸기 수경재배 온실 수분(습도) 공기 조절이해
가. 수분
o 흡수된 수분의 1%만이 광합성에 이용, 흡수된 수분의 10%만이 줄기, 잎, 과실, 뿌리 등에 이용
o 90%가 증산에 이용
o 식물에서 물의 역할 : 동화산물생산(糖). 양분의 용매
o 식물의 온도 강하, 양분과 당의 전이
o 증발 (증산) : 기공 내에서 이루어지며, 증발을 위해 식물 체내 이동 통로가 생김
나. 증발
o 식물체에서 증발의 역할은 체내 온도를 떨어뜨리고 당의 전류를 조장하며 식물체 내의 당을 축적하는데 기여함
o 증발작용은 주로 잎에서, 광이 조사될 때 이루어짐, 토양표면에서만 이루어짐, 증발할 때 많은 에너지가 필요함
o 수분흡수는 증발에 의해 이루어지며 흡수는 근압과 관련됨
다. 상대습도
o 상대습도의 측정은 % RH, ΔX g/㎥ 또는 g/kg임.
o 상대 습도와 증산작용 : 습도가 낮으면 증산작용은 활발함
o 상대 습도의 영향 : 품질, 병, 응결, 생식생장과 영양생장의 균형
o 상대습도의 차이는 주로 온도차에 의해 이루어짐
라. 습 공기의 이동
o 공기 이동의 원인
– 태양, 통풍 : 바람효과, 굴뚝효과
– 열 : 파이프 가열, 강제 공기 가열, 팬
o 공기의 이동은 습도와 열의 교환에 의해 영향 받음
o 초당 0.5㎧ 이상의 공기이동은 작물에 해로움(잎)
o 적정한 공기유동은 0.2 ~ 0.3㎧
마. 건습계도표 몰리어다이어그램
o 시설환경의 온도, 습도 측정과 이해
다음 4가지의 관계성의 이해
– 대기온도(℃))
– 공기 중 수증기량(g/kg)
– 공기 중 열량 (kJ/kg)
– 공기의 중력(kg/m2)
o 건습계도표의 이해 요소 : 대기의 온도(Tem : ℃), 포화수증기량(SMC: g/㎥, g/kg), 절대습도(AH: g/㎥, g/kg), 상대습도(RH:%), 수분부족분(RH: g/㎥, g/kg), 공기의 비중, 결로 온도(이슬점), 수증기압(kpa)
o 활용
작물체의 결로 온도, 온도의 상승과 하강, 온도편차(수평+수직), 증산, 대기온도와 작물온도, 건구·습구의 온도, 패드앤 팬 시스템, 미스트, 지붕스프링클러, 환기(공기교환)등에 활용할 수 있음
o 온도
– 고온일수록 공기는 더 많은 수분을 보유할 수 있음
온도(℃) | 포화수증기량(g/kg) | 포화수증기량(g/㎥) |
0℃ | 3.88g/kg | 4.9g/㎥ |
5℃ | 5.4g/kg | 6.9g/㎥ |
10℃ | 7.6g/kg | 9.4g/㎥ |
15℃ | 10.6g/kg | 12.8g/㎥ |
20℃ | 14.7g/kg | 17.4g/㎥ |
25℃ | 20.1g/kg | 23g/㎥ |
30℃ |
| 30.5g/㎥ |
– 온도와 포화습도량은 직선적으로 증가하지는 않음
o 상대습도 (RH)
– 포화수증기(SMC) : 공기 중의 최대 수증기량(g/kg)
– 절대습도(AH) : 공기 중의 실제 수증기량
절대습도– 상대습도(%) = ————- × 100 포화수증기량
o 수분부족분(HD)
– 수분부족분 단위 : g/kg
– 증발량만큼 공기는 계속 수분을 흡수할 수 있음
– 수분부족분 = 포화수증기량 – 절대습도
– 대기의 온도가 20℃ 정도이고 상대습도가 80%전후 일 때 증산에서
잎과 공기의 1℃의 변화는 상대습도 5%의 변화와 효과가 유사하다
o 온도에 따른 공기의 비중
온도(℃) | 비중(kg/㎥) |
0 ℃ | 1.29 kg/㎥ |
5 ℃ | 1.27 kg/㎥ |
10 ℃ | 1.25 kg/㎥ |
15 ℃ | 1.23 kg/㎥ |
20 ℃ | 1.20 kg/㎥ |
25 ℃ | 1.18 kg/㎥ |
30 ℃ | 1.16 kg/㎥ |
35 ℃ | 1.14 kg/㎥ |
o 결로 온도(이슬점)
– 이슬점이란 응결이 일어나는 온도
– 습구 온도 : 수분이 증발한 후의 온도
– 1kg의 물이 증발하기 위해서는 2500kJ의 열량이 요구됨.온도가 20℃ 이고상대습도가 80%일 때 DPT = 16.4 0℃
o 공기의 열량 (kJ/kg)
– 인식할 수 있는 열
– 건조공기의 열량 : 1kJ/℃
– 수증기의 열량 : 1.86kJ/kg
o 잠열
– 증발열 : 2,500kJ/kg
ex) – 기온 : 30℃
– 절대습도 10g/kg
– 인식할 수 있는 열(kJ/kg)
가. 건조공기의 열량 : 30×1kJ = 30kJ
나. 수증기 열량 : 0.01×30×1.86kJ = 0.56kJ
– 잠열
– 증발열 : 0.01 × 2,500kJ = 25kJ 계 55.56kJ
o 수증기압
– 수증기압의 단위 ; ㎪ (1bar = 1000mbar = 100㎪)
– 기공저항 = 0.2㎪ = 1.2g/kg
– 수증기압(Pd)의 차이는 증산의 원동력이 됨
Pd = Pleaf – Pair – Pstomata
1 bar = 100 Pa = 100 ㎪ |
Barometric Pressure = 101.3 ㎪ |
1 mbar = 1hPa =0.1 ㎪ |
1 g/kg = 0.16 ㎪ |
1 g/㎥ at 10℃ = ± 0.20 ㎪ |
1 g/㎥ at 20℃ = ± 0.19 ㎪ |
1 g/㎥ at 30℃ = ± 0.18 ㎪ |
바. 온실의 에너지 평형
o 온실의 에너지 평형은 에너지의 손실과 공급이 동일할 때 에너지 손실 ↔ 에너지 공급
– 에너지의 손실 : 공기의 대류, 환기, 토양의 흡수
– 에너지의 공급 : 태양복사에너지, 난방
o온실의 에너지 손실 범위
– 대류에 의한 손실 :
.외부조건(온도, 습도, 바람).
.측면단열정도
.온실의 높이
.온실의 면적
.스크린의 수와 종류.
.지붕경사 등과 관련
o 환기에 의한 손실
– 외부조건(온․습도, 바람)
– 온실의 틈(누수)요인 등과 관련
– 지면 손실
o 온실의 에너지 손실정도
– 대류 : 6.5w/㎡/℃
– 환기 : 0.25w/㎡/℃/0.1시간
– 지면손실 : 17.5w/㎡
o 온실의 열 요구량
공기교환계수 | 열 요구량(1ha) | ||
w/m2/℃ | kcal/m2/시 간 | % | |
0.0 0.5 1.0 2.0 | 7.0 8.4 9.8 12.7 | 5.8 7.0 8.2 10.7 | 83 100 117 151 |
ex) 온실기온 20℃, 외부온도 -10℃, 누출요인 0.5
(온실 난방온도–외부온도)×(1℃변화당 요구열량)
30×8.4w/㎡=250w/㎡(=210㎉/시간/㎡)
보일러(효율85%)=300w/㎡(=250㎉/시간)
필요보일러용량 250×10000㎡=2,500,000㎉/㏊
o Enclosure(둘러싸여 있는 곳)의 열 손실
– 유리표면/토양표면(m2/m2)
토양표면 | 분리 | 중간 | 구석 | Department with 3 outside fronts |
500m2 1,000m2 1,500m2 2,500m2 5,000m2 7,500m2 10,000m2 20,000m2 | 1.75 1.60 1.50 1.40 1.25 1.25 1.20 1.20 | 1.30 1.25 1.25 1.20 1.20 1.15 1.15 1.10 | 1.40 1.30 1.30 1.20 1.20 1.15 1.15 1.10 | 1.50 1.50 1.40 1.25 1.25 1.20 1.20 1.15 |
o 열전달(태양, 열) 관여 요인
– 각 구간별 파이프 수(m2당)
– 파이프 평균 온도
– 파이프 위치
– 가온 파이프 직경과 형태
– 기온
– 순환시간
o 파이프의 열전달
– Φ51mm파이프 2.5 w/m/℃
– Δ파이프 2.5 w/m/℃
– 포레일 2 w/m/℃
– 이중가로장 2.3 w/m/℃
– Φ33mm파이프 1.6 w/m/℃
– Φ26mm파이프 1.25w/m/℃
– Φ20/25mm튜브 1.0w/m/℃
– Φ16/20mm튜브 0.85w/m/℃ +