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ISSN : 1598-5504(Print)
ISSN : 2383-8272(Online)
Journal of Agriculture & Life Science Vol.49 No.3 pp.163-175
DOI : https://doi.org/10.14397/jals.2015.49.3.163

Analysis of Internal Environment in an Enclosed Pig House applied with Energy Recovery Ventilator

Byeong Eun Moon1, Hee Tae Kim1, Kyu Dong Nah2, Jin Hyun Kim3, Hyeon Tae Kim1*
1Department of Bio-Industrial Machinery Engineering, College of Agriculture and Life Science, Gyeongsang National University(Institute of Agriculture & Life Science), Jinju 660-701, Korea
2HNL co., Ltd., Daegu 704-929, Korea
3Department of Precision Mechanical Engineering, College of Science and Technology, Kyungpook National University, Sangju 742-711, Korea
Corresponding author: HyeonTae Kim Tel: +82-55-772-1896 Fax: +82-55-772-1899 bioani@gnu.ac.kr
September 3, 2014 May 1, 2015 May 19, 2015

Abstract

This study was carried out in order to reuse the discarded energy from an enclosed pig house by using a rotary type energy recovery ventilator (ERV), and to investigate the effects on the enclosed pig house internal environment. To do this, an ERV was set up in an enclosed pig house and the internal temperature, relative humidity, CO2 and airborne microorganisms were monitored. We took advantage of the basic data and applied it to realize actual pig house fuel cost reduction and determine optimum conditions for a pig breeding environment. The experiment was carried out separately under different cases of operational control conditions. The first case was without a ventilating fan and ERV (Test 1); the second case was with a ventilating fan (Test 2); and the third case was with an ERV (Test 3). In the case using the ERV, the inside temperature was kept uniform throughout the top, middle and bottom of thepig house, and relative humidity was also found to be constant. The CO2 concentration was slightly higher than in the case using the ventilating fan (Test 2). However, over time, the CO2 concentration lowered, and it was judged to be effective. In the case of airborne microorganisms, the highest levels were found in Test 1. This is believed to be caused by internal cross-contamination of the ERV.


열회수형 환기장치 적용에 따른 돈사내부 환경 분석

문 병은1, 김 희태1, 나 규동2, 김 진현3, 김 현태1*
1경상대학교 농업생명과학대학 생물산업기계공학과(농업생명과학연구원)
2(주)에이치엔엘
3경북대학교 과학기술대학 정밀기계공학과

초록

본 연구는 무창돈사에서 폐기되는 에너지를 재이용하기 위해 열회수형 환기장치의 효율 및 돈사 내부 환경에 미치는 영향을 분석하여, 실제돈사에 적용 가능성을 구명하고자 한다. 이를 위해 열회수형 환기 장치의 적용에 따른 내부 온도, 상대습도, CO2 및 부유미생물을 측정, 분석하여 돈사 내 열회수형 환기 장치 적용 시 연료비 절감 및 돼지 사육 환경의 최적 조건 산출을 위한 기초자료로 활용하고자 한다. 실험은 돈사 내 환기팬 및 열회수형 환기장치를 설치하여 세 가지 다른 조건에서 실험을 행하였다. 첫 번째, 환기팬 및 열회수형 환기장치를 가동하지 않은 상황(Test-1), 두 번째, 환기팬만 가동한 상황 (Test-2), 그리고 마지막으로 열회수형 환기장치만 가동한 상황(Test-3), 세 가지 상황으로 구분하여 실시하였다. 열회수형 환기장치를 가동하였을 경우, 내부 상, 중, 하층부의 온도가 가장 균일한 것으로 나타났고, 상대습도 또한 일정하게 유지되는 것으로 나타났다. CO2 농도의 경우, 환기팬을 가동한 상황 (Test-2)보다 다소 높았지만 시간이 지남에 따라 농도가 낮아지는 것으로 보아, 환기에 효과가 있다고 판단된다. 부유미생물의 경우는 밀폐된 상황(Test-1) 보다 오히려 높게 측정되었는데, 이는 열회수형 환기장치의 내부 교차오염 등에 의한 것으로 판단된다.


    Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs

    Ⅰ서론

    최근 화석연료 고갈, 기후변화 및 원자력 발전의 안전성 문제 등으로 신·재생 에너지에 대한 관심이 세계적으로 고조되고 있다. 신·재생 에너지는 무한 하고 깨끗한 에너지 자원을 제공하기 때문에 그 중 요성이 날로 높아지고 있으며, 점차 신·재생 에너 지 시장 규모가 증가하고 있다. 이에 따라 주요 선 진국을 비롯한 세계 각국은 급성장하는 신·재생 에 너지 시장을 선점하기 위해 많은 노력과 재원을 투 입하고 있다. 비단 선진국 뿐 만 아니라 중국, 인도 및 브라질 등 개발도상국들도 신·재생 에너지 기술 개발 경쟁에 적극적으로 뛰어들고 있는 실정이다. 우리나라도 저탄소 녹색성장이라는 국가 비전 아래 세계시장 선점과 국내 에너지 문제 해결을 위하여 신·재생 에너지 분야에 많은 자원을 투입하고 있는 실정이다(Choi et al., 2013).

    농업부문의 경우, 시설현대화 및 기계화의 영향으 로 에너지 사용량이 지속적으로 증가하고 있으며 국 제유가 및 농작물 생산비의 변동으로 농가경제의 불 안정성이 높아지고 있다. 따라서 농가의 생산비용 절감 및 이산화탄소 감축이라는 환경측면에서 농업 부문의 신·재생에너지 개발과 보급이 활발히 진행 되고 있다(Lee & Park, 2011). 신·재생 에너지에 대한 연구와 더불어 환경 친화적인 에너지 및 낭비 되는 에너지의 단계적 재이용 등을 할 수 있는 기술 개발도 꾸준히 이루어지고 있으며(Cho et al., 2008), 이러한 기술 가운데 하나인 열회수형 환기장 치는 이미, 공동주택, 아파트, 병원, 공장, 호텔, 백 화점 등의 공간에서도 많이 활용되고 있다(Lim & Cho, 2005). 에너지 절감을 위한 열회수형 환기시 스템은 급기와 배기간의 엔탈피회수를 통해 에너지 절약을 이룰 수 있는 효과적인 에너지 절약 기술 중 에 하나이다(Chung & Oh, 2012).

    양돈업의 대형화, 기업화로 사육 두수 등 규모가 증가함에 따라, 가축의 사육 시 생산성에 영향을 미 치는 중요한 환경적인 요인인 온도 및 환기의 중요 성은 더욱 커지고 있다. 국내 기후는 가축의 적정 사육온도에 비해 여름철에는 너무 높고, 겨울철에는 너무 낮기 때문에 냉난방을 위한 축산 농가의 경제 적 부담이 가중되고, 가축의 생산성 향상을 위한 과 학적인 환기 및 난방 관리의 필요성이 높다(Yoo, 1997). 따라서 온도 및 습도, 악취, 유해가스, 먼지 등과 같은 사육환경을 돼지의 발육 능력이 최대화 될 수 있도록 최적의 조건으로 관리할 필요가 있다 (Kim et al., 2004).

    따라서, 본 연구는 열회수형 환기장치를 이용하여 무창돈사에서 버려지는 에너지를 재이용하고, 돈사 내부 환경에 미치는 영향을 구명하고자 한다. 이를 위해 열회수형 환기장치의 적용에 따른 내부 온도, 상대습도, CO2 및 부유미생물을 측정, 분석하여 돈 사 내 열회수형 환기장치 적용 시 연료비 절감 및 돼지 사육 환경의 최적 조건 산출을 위한 기초자료 로 활용하고자 한다.

    Ⅱ재료 및 방법

    실험은 한 동의 돈사를 Fig. 1-2와 같이 제작하 여 실시하였다. 돈사 내에는 생후 6개월 된 돼지 3 마리(체중 약 20kg)를 사육하였다. 돈사는 대한한돈 협회의 표준돈사 설계도(Korea Pork Producers Association, 2009)를 기준으로 상사법칙을 적용, 축소시켜 샌드위치 패널 두께 50 mm, 가로 3,300 mm × 세로 5,400 mm × 높이 2,200 mm로 설 계, 제작하였다. 돈사의 내부 온도는 데이터로거 (midi LOGGER GL 820, GRAPHTEC, Japan)와 K-type 온도센서(K-type thermocouple)를 이용, 습도는 휴대용 습도센서(Mini data logger Testo 174H, Testo, Germany), CO2는 휴대용 CO2 측정 기(TSI 7525 Indoor Air Quality Meter, TSI, USA)를 이용하여 측정하였고, 부유미생물은 에어샘 플러(Buck Bio-Culture B30120 Pump Kit, Buck, USA)를 이용하여 측정하였다. 온도 측정 지점은 Fig. 3과 같이 돈사 내부 상, 중, 하 각각 9지점, 총 27지점을 측정하였으며, 바닥 및 벽으로부터 0.2 m의 간격을 띄워 측정하였다. 또한 열회수형 환기 장치 가동에 따른 온도변화 및 효율을 측정하기 위 하여 급기(Supply Air; SA), 외기(Outdoor Air; OA), 배기(Exhaust Air; EA), 환기(Return Air; RA) 입구에 온도센서를 설치하여 측정하였다. 상대 습도는 중앙 지점을 중심으로 좌, 우, 앞, 뒤 총 5 점을, CO2는 중앙 지점을 중심으로 상, 하, 좌, 우, 앞, 뒤 총 7지점을 측정하였다. 부유미생물은 돈사 내 3점을 선정하여 바닥으로부터 1.5 m 높이 에서 3반복(1분, 1분, 2분)으로 에어샘플러를 이용 하여 포집, 항온항습기(HB-105SG-O, HANBAEK SCIENTIFIC CO., Korea)에서 25℃, 48시간 배양 후 콜로니 카운터(HYC-560, CORETECH, Korea) 로 측정하였다.

    실험방법은 Table 1과 같이, 제작된 돈사에서 환 기팬 및 열회수형 환기장치를 설치하여 첫 번째, 환 기팬 및 열회수형 환기장치를 가동하지 않은 상황 (Test-1), 두 번째, 환기팬만 가동한 상황(Test-2), 그리고 마지막으로 열회수형 환기장치만 가동한 상 황(Test-3), 세 가지 상황으로 구분하여 각각 내부 환경을 측정 및 비교, 분석하였다. 환기팬 및 열회 수형 환기장치를 가동하지 않은 경우(Test-1)는 돈 사 내 돼지 3마리(생후 6개월, 약 20kg)를 사육하고 있는 상황에서 2014년 4월 23일 10:00 부터 18:00 까지 내부 환경을 측정하였다. 그리고 환기팬 가동 및 열회수형 환기장치 가동에 따른 내부 환경 측정 은 2014년 4월 24일, 4월 25일에 각각 실시하였다.

    실험에 사용된 환기팬 및 열회수형 환기장치의 구 체적인 제품 사양은 Table 2와 같으며, 환기팬 (EU-350S-4-6, Euro-Housing, Korea)의 경우, 날개직경 350 mm, 풍량 3,300 m3/h, 회전수 1,650 RPM이고, 열회수형 환기장치는 회전형 전열 교환방식으로 제품크기 570 mm × 590 mm × 300 mm, 풍량 150 m3/h, 온도효율 77%, 엔탈피교 환효율 난방 시 69%, 냉방 시 62%, 연결덕트구경 Ø100 및 소비전력 65 W로 제작하여 실험하였다.

    열회수형 환기장치의 열 회수율을 측정하기 위해 서, Fig. 3에서와 같이 EA, RA, SA 및 OA점에서 온도를 측정하여, Eq. 1과 같이 온도교환효율을 계 산하였다(Kim et al., 2012). 여기서 ηT는 현열교환 효율(%), t는 온도(℃), 하첨자 OA는 외기, SA는 급 기, RA는 환기이다.

    Temperature exchange efficiency :

    η T = t OA t SA t OA t RA × 100
    (Eq. 1)

    where, ηT = Temperature efficiency (%)

    TOA = Outdoor air dry bulbtemperature (℃)

    TSA = Supply air dry bulbtemperature (℃)

    TRA = Return air dry bulbtemperature (℃)

    Ⅲ결과 및 고찰

    3.1.내부 온도

    Figure 4 및 Table 3는 돈사 내 환기팬 및 열회 수형 환기장치를 가동하지 않은 상황(Test-1)의 내 부 온도를 시간 및 측정위치에 따라 나타낸 결과이 다. 돈사 내부 온도는 약 12:30∼15:30 사이에 가장 높게 측정되었고, 상층부(CH 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 27), 중층부(CH 2, 5, 8, 11, 14, 17, 20, 23, 26), 하층부(CH 1, 4, 7, 10, 13, 16, 19, 22, 25) 각각의 온도 차이가 큰 것으로 나타났다. 이때, 상층부의 측정 위치별 평균 온도는 최저 약 27.9℃ (CH 27)에서 최고 35.6℃(CH 12)로 측정되었다. 중 층부의 측정 위치별 평균 온도는 최저 약 30.5℃ (CH 5), 최고 약 32.0℃(CH 14, 17), 하층부의 측 정 위치별 평균 온도는 최저 약 28.5℃(CH 13, 22), 최고 약 34.9℃(CH 25)로 측정되었다. 상층부 전체 평균 온도는 약 34.3℃, 중층부 약 31.6℃, 하 층부 약 30.1℃로 측정되었다. 환기팬 및 열회수형 환기장치를 가동하지 않은 경우, 돈사 내부의 상, 중층부의 온도차가 약 3℃, 중, 하층부의 온도차는 약 1℃, 상, 하층부의 온도차는 약 4℃로 전체적으 로 매우 불균일한 것으로 나타났다. 이는 내부가 밀 폐된 상황에서 공기가 순환하지 못하고 정체된 상태 이기 때문에 바닥, 지붕, 벽면으로부터 들어오는 열 에 따라 내부 상, 중, 하층부의 온도 차이가 많이 발생한 것으로 판단되며, 내부 공기가 정체된 상태 에서는 각종 먼지, 오염 물질들이 배출되지 못하고 돼지가 직접적으로 호흡하고 생활하는 하층부로 깔 리게 되어, 돼지 생육 환경에 극히 나쁠 것으로 판 단된다.

    Fig. 5는 돈사 내 환기팬을 가동한 상황(Test-2) 의 내부 온도를 시간 및 측정위치에 따라 그래프로 나타낸 것이다. 실험돈사 내 환기팬은 약 12:00 경, 최소 환기량을 적용하여 가동하였다. 환기팬을 가동 하기 직전인 약 11:50 경, 돈사 내부 온도는 측정 높이에 따라 최고 약 33℃, 최저 약 26℃로 환기팬 및 열회수형 환기장치를 가동하지 않은 상황 (Test-1)과 유사한 양상으로 상, 중, 하층부의 온도 가 불균일한 것으로 나타났다. 환기팬을 가동하기 전 온도가 급격하게 낮아지는 이유는 환기팬 가동을 위한 돈사 출입에 의한 것으로 판단된다. 환기팬을 가동 후, 돈사 내부 온도는 일시적으로 측정위치에 따라 최고 37.8℃(CH 12)까지 높아졌다가, 시간이 지남에 따라 점점 균일해지는 것으로 나타났다.

    Fig. 6은 실험돈사 내 열회수형 환기장치를 가동 한 상황(Test-3)의 돈사 내부 온도를 시간 및 측정 위치에 따라 나타낸 것이다. 열회수형 환기장치는 환기팬과 마찬가지로 약 12:00에 가동되었다. 가동 후, 돈사 내부 온도는 환기팬 및 열회수형 환기장치 를 가동하지 않은 상황(Test-1), 환기팬을 가동한 상황(Test-2) 보다 전체적으로 더 균일한 것으로 나 타났고, 돈사 내부 온도가 가장 높아질 것으로 예상 되는 시간인 12:30∼15:30 사이의 온도 또한 다른 두 실험 조건보다 낮은 것을 알 수 있다(Table 4).

    이는 열회수형 환기장치에 의해 돈사 내 상층부에 설치된 덕트에서 공기가 입기 및 배기가 됨에 따라 전체적으로 더 나은 균일성을 보이는 것으로 판단되 며, 돈사 내부 고온의 공기와 외부의 보다 차가운 공기 사이의 열교환을 통해 적절한 온도를 유지할 수 있는 것으로 판단된다.

    3.2.내부 상대습도

    Fig. 7은 돈사 내 기계적인 환기를 하지 않은 상 황(Test-1)에서의 돈사 내부 상대습도 측정 결과를 시간 및 측정위치별로 나타낸 것이다. 상대습도는 측정을 시작한 10:00 경 최고 약 40%에서 시간이 지남에 따라 최저 약 20%까지 낮아지는 것을 알 수 있다. 이는 시간이 지날수록 낮 시간동안 돈사 내 부 온도가 높아지기 때문에, 내부의 상대습도는 낮 아지는 것으로 판단된다. 실제 돈사에서는 피트 내 분뇨로 인해 습도가 약 80% 이상 항상 유지되기 때문에 어떤 기계적인 환기를 전혀 하지 않을 경우 에 내부 습도가 최적 조건 이상 계속 유지될 것으 로 판단된다.

    Figure 8은 환기팬을 가동한 상황(Test-2)의 돈 사 내부 상대습도 측정 결과를 시간 및 측정위치별 로 나타낸 것이다. 마찬가지로 환기팬은 약 12:00 경 가동되었고 환기팬을 가동하기 전, 상대습도는 10:00 경 최대 약 45%에서 12:00 경 약 20%까지 낮아졌다. 환기팬을 가동하고 난 뒤에는 돈사 내 상 대습도가 18:00까지 약 15∼20%로 기계적 환기를 하지 않은 상황(Test-1)보다 더 낮게 나타났다. 환 기팬 가동 전 10:00∼12:00 사이 습도가 계속 낮아 진 이유는 밀폐된 돈사에서 내부 온도의 상승이 원 인이라고 판단되고, 환기팬 가동 후에는 내부 공기 를 유출시키는 음압식 환기로 인해 외기가 유입됨에 따라, 외기와 비슷한 수준의 상대습도가 유지된 것 으로 판단된다. 환기팬 가동 전후에 측정된 상대습 도는 일반적인 돈사 내 상대습도 보다 매우 낮은 값 으로, 추후 재 실험 시 적절한 습도관리가 필요할 것으로 판단된다.

    Figure 9는 열회수형 환기장치를 가동한 상황 (Test-3)의 돈사 내부 상대습도 측정 결과를 시간 및 측정위치별로 나타낸 것이다. 열회수형 환기장치 는 동일하게 12:00 경에 가동되었으며, 돈사 내 상 대습도는 10:00 경 약 50%로 측정되었고, 시간이 지남에 따라 열회수형 환기장치를 가동하기 전인 12:00까지 약 10%의 상대습도가 낮아졌다. 가동 후, 상대습도는 18:00까지 약 40%로 기계적인 환기 를 하지 않은 상황(Test-1)과 환기팬을 가동한 상황 (Test-2) 보다 높게 나타났다. 이는 앞선 두 상황 (Test-1, 2)의 상대습도 결과와 비교하여, 열회수형 환기장치를 통한 외기와 내기의 열교환 과정에서 내 부 로터리에 의해 수분도 같이 회수되는 것으로 판 단된다. 따라서 일반 돈사에서는 이러한 부분을 고 려한 장치의 설치가 중요할 것으로 생각한다.

    3.3.내부 CO2

    Fig. 10과 Table 5는 돈사 내 환기팬 및 열회수 형 환기장치를 가동하지 않은 상황(Test-1)의 CO2 측정 결과를 시간 및 측정위치별로 나타낸 것이다. 내부 CO2가 일시적으로 552 ppm으로 낮아지는 경 우도 있지만, 일반적으로 최저 약 700 ppm에서 최 고 약 1,000 ppm으로 나타났다. 이는 Yoo et al.(2012)의 5가지 생육단계별(자돈, 비육돈, 임신 돈, 육성돈, 분만돈) 돈사 내 CO2 발생량 결과인 약 720∼1,130 ppm과 유사하게 나타났다. Test-1의 경우, 환기팬 및 열회수형 환기장치를 가동한 경우 (Fig. 11, 12)와 비교하여 CO2 농도는 약 최저 약 25%, 최고 약 50% 정도 더 높은 수준이며, 일반적 으로 돈사 내부의 CO2 농도가 약 1,000 ppm 이상 인 것을 고려하면 열회수 장치를 이용한 열회수 과 정에서 공기의 질은 향상되는 것을 알 수 있다.

    Figure 11 및 Table 6는 환기팬을 가동한 상황 (Test-2)의 돈사 내부 CO2 농도의 변화를 시간 및 측정위치별로 나타낸 것이다. 환기팬은 12:00 경 가 동되었으며, 가동 전 약 600∼700 ppm의 CO2 농도 는 환기팬 가동 후, 약 1시간 후부터 약 400 ppm으 로 유지되었다. 이는 기계적 환기를 하지 않은 상태 (Test-1)의 Fig. 10과 열회수형 환기장치를 가동한 상태(Test-2)의 Fig. 12와 비교하여 가장 낮은 CO2 농도를 나타내었다. 이는 돈사 내의 화학적 공기질 을 향상시키기 위해서는 환기에 의한 방법이 가장 바람직한 것으로 판단되지만, 물리학적인 공기질의 온습도를 유지하기 위한 측면에서는 여러 가지 상황 을 고려하여야 할 것으로 판단된다.

    Figure 12 및 Table 7은 열회수형 환기장치를 가 동한 상태의 돈사 내부 CO2 농도의 변화를 시간 및 측정위치별로 나타낸 것이다. 열회수형 환기장치는 약 12:00 경 가동하였으며, 가동 전, 돈사 내부는 약 900 ppm∼1,000 ppm 이상의 CO2 농도를 나타 내었고, 가동 후 약 2시간 후인 14:00 경부터 약 500 ppm의 농도로 유지되었다. 환기팬을 가동한 상 황보다는 CO2 농도가 높았으나, 열회수형 환기장치 를 통해서 또한, 돈사 내부가 충분하게 환기가 되는 것으로 판단된다.

    3.4.부유미생물 측정 결과

    Table 8과 Figure 13은 돈사 내 환기팬 및 열회 수형 환기장치의 가동 여부에 따른 부유미생물을 측 정한 결과를 나타낸 것이다. Fig. 3에 나타낸 것과 같이, 부유미생물은 돈사 내 배기부, 중앙부, 입기 부 세 지점, 바닥으로부터 1.5 m 높이에서 에어샘 플러를 이용하여 포집하였다. 포집 후 항온항습기에 서 약 25℃, 48시간 배양 후 측정하였다. 환기팬 및 열회수형 환기장치를 가동하지 않은 상황의 부유미 생물은 돈사 입구 쪽이 1분 포집 시 평균 254 CFU, 2분 포집 시 448 CFU로 배출구, 중앙부 보다 다소 낮게 계측되었으나, 이는 돈사 출입 시 발생하는 실 험 오차에 의한 것으로 판단된다. 환기팬 가동 시 부유미생물은 배출구 쪽에서 1분 포집 시 평균 544 CFU, 2분 포집 시 700 CFU로 전체적으로 높게 측 정되었으며, 입구 쪽에서는 평균 97 CFU로 상당히 낮게 측정되었다. 이는 환기팬 가동 시 돈사 내 공 기가 전체적으로 환기팬 쪽으로 몰리기 때문인 것으 로 판단된다. 열회수형 환기장치 가동 시에는 기계 적인 환기를 하지 않은 상황(Test-1), 환기팬 가동 상황(Test-2)보다 전체적으로 높게 측정되었는데 이 는 내기 쪽에서 외기 쪽으로 배출되는 공기가 열회 수 장치 내 로터리 회전에 의해 교차오염이 발생하 여 내부 먼지 등의 물질들이 배출되지 못하고 다시 내부로 유입된 것으로 판단된다. 일반적으로 배기열 회수용 열교환기로 판형 열교환기, 회전형 열교환기 등이 있는데, 판형 열교환식은 환기되는 공기 내 포 함된 열은 판과 판 사이를 지나면서 외기와 환기사 이에 위치한 열교환 매체를 가열하고 이 판의 열을 급기에 전달하는 방법이고, 로터리형 열교환식은 환 기되는 공기에 포함한 현열 및 잠열은 회전하는 로 터리에 흡수되고 로터리의 회전에 따라 급기 쪽으로 이동하여 급기되는 공기에 열을 전달하는 방법이다. 로터리형 열교환기는 급배기가 인접한 각각의 통로 를 통과하므로 로터리 회전에 의해 약간의 교차오염 이 발생할 수 있고, 판형 열교환기의 경우 급, 배기 의 교차 오염이 없어야 하는 곳에 적용해야 한다 (Kim et al., 2004).Table 9

    3.5.열회수형 환기장치 효율 분석

    열회수형 환기장치의 성능 평가를 위해 건구 온도 만을 측정하여 현열교환효율을 나타내었다. Fig. 3 과 같이 급기(SA), 외기(OA), 배기(EA), 환기(RA) 각 입구의 0.3 m 거리에서 온도를 측정하였다. 열 회수형 환기장치는 12:00 경 가동하였으며, 18:00에 가동을 중지하였다. 현열교환효율은 최저 약 67.4%, 최고 약 96.8%로 나타났고, 가동시간 동안 평균 현 열교환효율은 약 87.3%로 나타났다. 일반적인 로터 리형 열교환기의 효율인 70∼80% 보다 다소 높게 나타났는데, 이는 실험 수행 기간인 4월의 특성 상, 외부 온도가 20℃ 이상으로 높고, 돈사 내부 온도와 크게 차이가 나지 않기 때문인 것으로 판단된다. 효 율이 100%가 넘는 부분은 계측장치 등의 실험상 오 류에 의한 것으로 판단된다.Fig .1415

    따라서 본 연구에서 이용한 로타리형 열교환장치 를 사용하여 에너지소모가 많이 필요한 농업시설물 에서 에너지 절감을 위해서 이용 가능할 것으로 판 단되며, 특히, 화학적 환경변수의 제어가 필요한 무 창축사의 경우에는 에너지의 손실을 최소화하고, 내 부의 공기질을 확보하는데 매우 필요한 시스템으로 판단된다.

    Figure

    JALS-49-163_F1.gif

    The diagram of pig house for the experimental.

    JALS-49-163_F2.gif

    The photo of pig house for the experimental.

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    The measurement point of temperature, relative humidity, CO2 and airborne microorganism in the pig house.

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    The result of temperature variation in the pig house without Ventilating fan and ERV unit (Test-1).

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    The result of temperature variation in the pig house with Ventilating fan (Test-2).

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    The result of temperature variation in the pig house with ERV unit (Test-3).

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    The result of relative humidity in the pig house without Ventilating fan and ERV unit (Test-1).

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    The result of relative humidity in the pig house with Ventilating fan (Test-2).

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    The result of relative humidity in the pig house with ERV unit (Test-3).

    JALS-49-163_F10.gif

    The result of CO2 in the pig house without Ventilating fan and ERV unit (Test-1).

    JALS-49-163_F11.gif

    The result of CO2 in the pig house with Ventilating fan (Test-2).

    JALS-49-163_F12.gif

    The result of CO2 in the pig house with ERV unit (Test-3).

    JALS-49-163_F13.gif

    The photo of airborne microorganism in the pig house

    JALS-49-163_F14.gif

    Result of the each point temperature on ERV unit.

    JALS-49-163_F15.gif

    Result of the sensible heat exchange efficiency on ERV unit.

    Table

    The experimental design

    *ERV : Energy Recovery Ventilator

    Specifications of ventilation fan and ERV

    The result of average temperature in the experimental pig house without Ventilating fan and ERV unit at 12:30 to 15:30 (Unit; °C)

    According to the position of each experiment the average temperature in the pig house at 12:30 to 15:30

    *Top: CH 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 27
    *Middle: CH 2, 5, 8, 11, 14, 17, 20, 23, 26
    *Bottom: CH 1, 4, 7, 10, 13, 16, 19, 22, 25

    The result of CO2 by the time and position (Test-1) (Unit; ppm)

    The result of CO2 by the time and position (Test-2) (Unit; ppm)

    The result of CO2 by the time and position (Test-3) (Unit; ppm)

    The result of airborne microorganism in the pig house (Unit; CFU)

    The temperature and sensible heat exchange efficiency by time and measurement position (Unit; °C)

    Reference

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