Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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v.48
no.5
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pp.51-60
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2006
In order to examine the heat transfer characteristic of a soil warming system and effects of soil warming on the greenhouse heating load, control experiments were performed in two greenhouses covered with double polyethylene film. One treated the soil warming with an electric heat wire and the other treated a control. Inside and outside air temperature, soil temperature and heat flux, and heating energy consumption were measured under the set point of heating temperature of $5,\;10,\;15,\;and\;20^{\circ}C$, respectively. Soil temperatures in a soil warming treatment were observed $4.1\;to\;4.9^{\circ}C$ higher than a control. Heating energy consumptions decreased by 14.6 to 30.8% in a soil warming treatment. As the set point of heating temperature became lower, the rate of decrease in the heating energy consumptions increased. The percentage of soil heat flux in total heating load was -49.4 to 24.4% and as the set point of heating temperature became higher, the percentage increased. When the set point of heating temperature was low in a soil warming treatment, the soil heat flux load was minus value and it had an effect on reducing the heating load. Soil heat flux loads showed in proportion to the air temperature difference between the inside and outside of greenhouse but they showed big difference according to the soil warming treatment. So new model for estimation of the soil heat flux load should be introduced. Convective heat transfer coefficients were in proportion to the 1/3 power of temperature difference between the soil surface and the inside air. They were $3.41\;to\;12.42\;W/m^{2}^{\circ}C$ in their temperature difference of $0\;to\;10^{\circ}C$. Radiative heat loss from soil surface in greenhouse was about 66 to 130% of total heating load. To cut the radiation loss by the use of thermal curtains must be able to contribute for the energy saving in greenhouse.
Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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v.53
no.6
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pp.145-152
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2011
In order to heat greenhouse nearby river channel, riverbank filtration water source heat pump was developed for getting plenty of heat flux from geothermal energy. Recharging well, thermal storage tank with separating insulation plate and filtering tank for eliminating iron, manganese were mainly developed for making the coefficient of performance (COP) of heat pump higher. Heating system using riverbank filtration water source heat pump was installed at a paprika greenhouse in the Jinju region where a single fold of vinyl cover and 2 layers of horizontal thermal curtain were installed as a part of temperature keeping and heat insulation with a greenhouse area of 3,185 $m^2$. 320,000 kcal/h was supplied for performing a site application tests. A greenhouse heating test was performed from Feb. 1, 2011 to Apr. 30, 2011. As the result of that, COPh of the heat pump was measured in the range of 4.0~4.5, while COPS of the system was represented as 2.9~3.3. COP measured of the heat pump was very good and well responded to indoor heating temperature of the environment control system of a greenhouse.
Aim of this study was to obtain the heating performance and the economic evaluation on solar heating system for greenhouse which area of floor was $90m^2$. For heating performance effective solar energy for the greenhouse was compared with overall heating loads including coefficient of heat transfer and conduction. And the economic evaluation solar heating system was evaluated by comparison its initial investiment costing with oil saving cost. Initial investiment costing included collector cost, storage cost, piping cost, control system cost and miscellaneous costs which included pumps, motors etc. The contents of this study included the survey of climate conditions for solar heating, long-term collector performance and optimum collector area of solar heating system in existing greenhouse. The results are follows: 1. Average horizontal radiation during winter was $2,434Kcal/m^2$ day which was the highest value in this country, so the climate conditions of Suwon was suitable for solar heating. 2. Resulting calculation of the optimum collector area was $30m^2$ and the solar energy accounted for 30% of the overall heating load. 3. The capacity of storage tank required 60 liter per unit area ($m^2$) of solar collector.
For the high quality and low cost agricultural crops in greenhouse cultivation, it is necessary to use natural energy as much as possible. In order to reduce the fossil fuel consumption and maximize the solar energy utilization in greenhouse heating, a latent heat storage material was developed as a relatively highly concentrative solar energy storage medium. And a solar energy-latent heat storage system was designed and constructed. The experimental research on greenhouse heating effect of the system was performed.
Kim, Y.H.;Kang, Y.K.;Sung, M.S.;Ryou, Y.S.;Kim, J.G.;Jang, J.K.
한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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2010.06a
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pp.172.1-172.1
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2010
In Jeju, underground air is used for heating greenhouse and fertilizing natural $CO_2$ gas by suppling directly into greenhouse. But greenhouse heating method by direct supply of underground air has several problems as like low temperature below $20^{\circ}C$ or high relative humidity over 90%. The underground air is inadequate in heating of crops such as mangos, oranges with the growing temperature over $20^{\circ}C$. Also if the relative humidity of greenhouse is kept with over 90%, diseases can strike almost of the crops. And also the ventilation loss becomes larger because the air pressure of inside greenhouse by direct supply of underground air is higher. In this study the heat pump system using underground air as heat source was developed and heating performance of the system was analyzed. Heating COP of the system was 2.5~5.0 and rejecting heat into greenhouse and extracting heat from underground air in this heat pump system were 46.5~31.4 kW, 34.9~20.9 kW respectively.
In Korea, the cultivation area under the plastic greenhouse was 1,746 ha in 1975, and 36,656 ha in 1989, it shows that the greenhouse cultivation area was increased by 21 times during last 14 years. The greenhouse cultivation area of 90~93% has been kept warm with double layers of plastic film and thermal curtain knitted with rice straw, and the rest area of 7~10% has been heated by fossil fuel energy. The use of rice straw thermal curtain is inconvenient to put it on and off, on the other hand the use of fossil fuel heating system results in the increase of production cost. To solve these problems, at first the heating load and the storable solar energy in greenhouse during the winter season were predicted to design solar utilization system, secondly a solar thermal storage system filled with latent heat storage materials was developed in this study. And then finally the thermal performance of greenhouse-solar energy storage system was analyzed theoretically and experimentally.
Journal of the Korean Society for Geothermal and Hydrothermal Energy
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v.12
no.1
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pp.17-22
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2016
It is very important to obtain a out-of season production in horticultural greenhouses corresponding with higher crop prices. A ground source heat pump system has been highly spotlighed as an energy efficient heating system for the greenhouse. This paper investigated the operating cost of the ground source heat pump system with the variation of generating temperature and designing methods for heating system of the greenhouse. Even though the COP of the ground source heat pump system decreased with an increment of generating temperature in heating mode, the operating cost could be reduced. By adopting the high temperature heat pump system and heat storage tank, it could be achieved to save energy and reduce the operating time of auxiliary oil heating system for producing good plant-growth in the greenhouse.
Magazine of the Korean Society of Agricultural Engineers
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v.40
no.3
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pp.94-102
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1998
This experiment was carried out to study on the effect of greenhouse heating by water-to-water heat pump system employing heating water tank(ground water) as the heat source. Followings are the results obtained from this study ; 1. The heat amount absorbed from evaporator and the heat amount rejected from condenser were approximately 9, 000~ 12, 000kcal/h and 13, 000~ 17, OOOkcal/h, respectively. 2. The heat efficiencies of evaporator and condenser used in this experiment were approximately 79% and 83%, respectively. 3. The maximum heating load estimated for the experimental greenhouse was about 18, 000 ~ 25, OOOkcal/h, which was found to be about 28 ~ 32% higher than the heating capacity of the heat pump system adopted for this experiment. 4. The coefficients of performance(COP) for the heat pump and the total heat pump system were approximately 2.9~3.5 and 1.5~2.4, respectively. 5. The coefficient of performance(COP) calculated from the Mollier Diagram was about 3.2 ~ 3.4, which was reasonably close to the COP estimated on the basis of measured values. 6. The temperature of experimental greenhouse heated by the heat pump system could be maintained about 12~15 。C higher than that of a control greenhouse.
Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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v.51
no.5
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pp.79-86
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2009
This research performed to analyze surplus solar energy, which is generated from a greenhouse during daytime, and to make the basic materials for designing thermal energy storage system for surplus solar energy. For this goal, it analyzed the surplus solar energy coming from two types of greenhouse. The results of this research are as per the below: In the case of 1-2W-type greenhouse, this research gave the same temperature and ventilation condition regardless of regions, but it was judged that the quantity of surplus solar energy could be greatly changed, depending on the energy consumed for the photosynthesis and evapotranspiration of crops in the greenhouse, on the heating temperature during daytime and night, on the existence/non-existence of a curtain and its warming effect, and on the ventilation temperature suitable for the overcoming of high temperature troubles or for the optimum cultivation temperature. In the case of a single-span greenhouse, there was a big difference in energy incoming and outgoing by month, but throughout seasons, 85.0 % of the total energy put into the greenhouse was solar energy and the energy input by heating was just 15.0 % of the total. 26.4 % of the total energy input for the greenhouse was used for photosynthesis and evapotranspiration of crops, and 44.2 % of the remaining 73.6 % went out in the form of radiant heat through the surface of the greenhouse. That is, 25.2 % of the total energy loss was just the surplus solar energy. 67.6 % of the total heating energy was concentrically used for 3 months from December to February next year, but the surplus solar energy during the same period was just 19.4 % of the total annual quantity so it was found that the given condition was more restrictive in directly converting the surplus heat into greenhouse heating. Under the disadvantageous circumstance of 3 months from December to February next year, it was possible to supplement 28 % (December) $\sim$ 85 % (February) of heating energy with surplus solar energy.
The districts of underground geologic structure in Jeju island where underground air is distributed are lava cave, pyroclastic, open joint, and crushing zone. Such districts are identified to secure an enough airflow when air ventilation layer is to secure 25-35m in depth. In Jeju, Ground air is used for heating greenhouse and fertilizing natural $CO_2$ gas by suppling directly into greenhouse. But the heating method by suppling ground air into greenhouse directly bring about several problem. The occurrence of disease of the crops by high humidity is worried because the underground air which becomes discharge from underground air layer has over 90% relative humidity. The underground air is inadequate in heating for crops which need high temperature heating such as mangos, Hallbong and mandarin orange because the temperature of it is $15{\sim}18^{\circ}C$. Also There is worry where the ventilation loss becomes larger because the air pressure inside greenhouse is high by supplying underground air directly. In this study the heat pump system using underground air as heat source was developed and heating performance of the system was analysed. Heating COP of the system was 2.5~5.0 and rejecting heat into greenhouse and extracting heat from underground air were 40,000~27,000 kcal/h, 30,000~18,000 kcal/h respectively.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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