환기

시설의 환기란 실내외의 공기를 서로 바꾸어 주는 것을 말한다.

환기는 시설 내의 온도와 습도를 조절하며, 이산화탄소를 공급하고 유해가스를 배출한다.

환기량과 환기율을 계산하여 환기계획을 세울 수 있으며, 환기방법에는 자연환기와 강제환기가 있다.

 

환기의 효과

환기는 기본적으로 실내의 온도를 조절하는 것 외에 습도를 조절하고, 이산화탄소를 공급하며 유해가스를 배출하는 등의 중요한 기능을 담당한다.

 

1. 온도 조절

12월부터 이듬해 2월 까지는 일사량이 적고 기온도 낮으므로 환기의 필요성이 적으나 3월부터 일사량 증가와 함께 외부기온도 높아져 하우스 내 온도는 작물 생육에 부적합할 정도로 상승한다.

적절한 방법으로 환기를 해주어 실온을 낮추어야 한다.

온실에서 환기는 가장 저렴한 비용으로 고온을 억제하는 효과가 있다.

 

2. 습도 조절

습도는 광합성이나 증산량에 영향을 준다.

특히 병 발생과 관계가 깊다.

일반적으로 시설 내 습도는 외부보다 높기 때문에 환기를 하면 낮아지지만 저온기에 환기를 하면 내부 온도가 떨어지므로 주의해야 한다.

하우스 내 낮 동안의 습도는 환기를 하지 않을 경우 80~90%로 높아지는 반면 환기를 하면 50~70% 정도로 낮아진다.

특히 야간에 완전히 밀폐되면 상대습도가 95% 이상이 되기 때문에 병이 발생하기 쉽다.

 

3. 이산화탄소 공급

밀폐된 시설 내에서 광합성이 활발히 진행되는 낮 동안에는 이산화탄소가 부족하여 생육이 억제된다.

대개 시설 내의 이산화탄소 농도는 외부에 비하여 50~150ppm 정도로 낮아지기 쉬운데, 이때는 환기를 통하여 이산화탄소 농도를 대기 중의 농도인 350ppm 수준으로 유지시켜 주어야 한다.

 

4. 유해가스 배출

시설의 내부는 밀폐된 좁은 공간으로 유해가스가 집적되기 쉽다. 

특히 토양으로부터 배출되는 암모니아가스, 아질산가스, 그리고 난방기의 불완전연소로 인하여 방출되는 일산화탄소, 아황산가스 등은 작물에 치명적인 해를 입힐 수가 있다.

유해가스 방출원을 제거하는 것은 물론 수시로 환기를 실시하여 가스의 해를 방지해 주어야 한다.

 

5. 하우스 내 공기 유동

하우스를 밀폐하면 하우스 내 풍속(기류)은 극히 낮아지지만 환기를 하면 이를 어느 정도 높일 수 있어 작물의 광합성량 증대에 기여한다.

일반적으로 적온, 적습 및 장일 조건에서 광합성 속도와 증발산 속도는 풍속 0.5~1m/s 의 범위에서 빨라지지만 그 이상의 풍속이면 광합성 속도는 오히려 느려진다.

 

환기량과 환기율

환기량은 단위시간당 외부 공기의 유입량을 말한다.

환기량을 시설의 상면적(바닥 면적)으로 환산한 것을 환기율이라 하고, 시설 용적으로 나눈 것을 환기 횟수라고 한다.

환기율은 시설 내 온도, 열수지와 관련이 있고, 환기횟수는 단위시간 및 시설 용적당 대기의 유입량을 뜻하는 것으로 이산화탄소 농도나 습도 문제와 관계가 있다.

환기량(㎥/h) = 환기율 x 바닥면적(㎡)                  = 환기횟수 x 시설용적(㎥) 환기율(㎥/㎡/h) = 환기량 / 바닥면적 환기횟수(회/h) = 환기량 / 시설용적

예를 들어 온실체적(v)이 1,000㎥(약 300평)인 온실 내로 1,500㎥의 공기가 1시간동안 유입되었다면 환기량은 1,500㎥/h이 된다.

환기횟수(회/h)는 1,500/1,000으로 1.5회가 된다.

즉, 1시간당 온실 전체에 1.5회 환기가 되었다는 것이다.

환기의 목적이 무엇이냐에 따라 환기율의 계산은 달라지는데, 고온억제를 위한 환기율은 위의 표에서 보는 바와 같다.

 

환기의 종류

환기 방식은 자연환기와 강제환기로 나눌 수 있다.

대부분이 자연환기에 의존하고 있지만, 유리온실 및 대규모 화훼단지에서는 강제환기 방식을 채택하고 있다.

 

1. 자연환기

시설하우스는 외부와 차단된 공간이지만 외부와 에너지 및 공기의 교환이 끊임없이 이루어지고 있다.

자연환기는 천장이나 측창을 이용하여 환기하는 방식으로, 동력원이 무엇이냐에 따라 풍력환기와 중력환기로 구분한다.

자연환기는 온실형태, 배치조건, 기상조건 등의 영향을 받는데, 기상조건으로는 기온과 바람의 영향을 크게 받는다.

실내외 기온차가 크고 바람이 세게 불면 자연환기량은 많아진다.

실내 온도분포가 비교적 균일하고, 환기창을 잘 설치하면 많은 양의 환기가 가능하다.

그러나 측창만을 이용하는 경우, 아랫부분은 기온이 외기온보다 2~3℃ 높으나 상층부는 10~15℃ 정도로 높아 고온장해가 일어나기 쉽다. 

따라서 측창과 함께 천장을 이용하는 것이 바람직하다.

 

2. 강제환기

자연환기는 대체로 환기효율이 낮고 균일하지 않다.

특히 3월 이후 일사량이 증가하고 외부기온이 상승하면서 실내온도는 급격히 상승하게 되는데, 자연환기만으로는 실내 적정온도를 유지하기 어렵다.

환기효율이 큰 환풍기를 이용한 강제환기가 필요하다.

강제환기방식은 몇 가지의 특징을 가지고 있다.

① 환기량은 환풍기의 대수, 흡배출구의 위치와 면적에 따라 변한다.

② 공기의 흡입구로부터 배출구까지 온도의 구배가 생긴다.

③ 환풍기의 그림자로 인하여 실내의 투과광량이 감소한다.

④ 환풍기 사용에 따른 소음, 전기료, 정전 시 대책 등이 문제가 된다.