버섯재배사 온습도, 탄산가스 제어장치

[오오츠크]

버섯재배사 온습도, 탄산가스 제어장치

목차

1. 제어장치의 구조
2. 제어장치의 설치
3. 장치의 작동 및 효과
4. 장치 각부의 기능

일반적으로 버섯재배사내의 온도와 습도를 적정하 게 유지시키고 탄산가스를 제거하기 위한 환기관리작업은 실제로 매우 까다롭다. 느타리 · 양송이 버섯재배사는 측창과 지 붕에 배기구가 설치되어 있고 측창과 천창배기구의 개방정도에 따라 환기가 이루어지는 자연환기가 보편적이다. 이 자연 환기방법보다 진보된 방법은 강제환기방식으로 버섯재배사 벽면에 송풍팬을 설치하고 타이머에 의해 농가의 경험에 따라 설정된 시간에 송 풍팬이 작동하여 환기가 이루어진다. 자연환기방법의 경우에는 바람이 많이 부는 날씨나, 겨울철 추운날씨, 여름철 냉방하여 버섯 재배할 때에는 버섯재배사내 온습도를 적절히 관리하기 어렵다.

일반적으로 외부공기의 온습도는 버섯재배에 적합한 환경조건과는 큰 차이가 있으므로 송풍기를 설치하여 환기를 할 경우에도 외부의 건조하고 차거나 더운공기가 직접 들어오게 되므로 버섯재배사 내부온도와 습도에 급격한 변화를 주어 버섯의 생육저하 및 병해발생의 우려가 크다.

버섯재배사의 환경관리방법은 아직까지 보일러에 의한 난방, 가습기에 의한 습도조절, 환기 팬에 의한 환기방법이 이용되고 있으나 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 재배사내의 탄산가스농도에 따른 환기의 자동제어가 이루어지지 않고 있 다.
둘째, 겨울철 외부의 찬공기와 여름철 외부의 더운공기가 버섯재배사 내부공기와 직접 환기됨에 따라 환기열에너 지 손실이 대단히 크다.
셋째, 외부공기가 재배사내부에 직접 유입되므로 재배사내의 공기 온 · 습도가 급격히 변화한다.
넷째, 버섯재배 하는 계절의 외부공기는 건조하므로 버섯재배사 습도조절을 위해 충분하고 균일한 가습이 미흡한 실정이다.

제어장치의 구조

버섯재배사내의 공기중 탄산가스 농도가 적정수준 이상으로 높아지면 탄산가스센서와 조절장치에 의해 자동으로 환기를 할 수 있는 장치와, 흡입공기로 인한 재배사내 공기 온 · 습도의 급격한 변화를 방지하기 위하여 흡입공기를 버섯재배에 적합한 온 · 습도에 가깝도록 조절하는 장치 를 갖추고 있다.

또한, 환기를 위하여 외부공기 흡입시에는 배기열회수장치를 통과하므로서 환기로 인한 배 기 열에너지 손실을 감소할 수 있으며 외부공기를 흡입하지 않을 때는 내부공기가 순환하는 과정에서 열교환기와 가습장치에 의해 버섯재배에 적정한 수준으로 온 · 습도를 조화시킬 수 있게 한다.

이와 같이 재배사내에 설치한 온 · 습도조절장치의 기능을 보완 또는 대 체하여 최적의 버섯재배환경조건을 조성하므로서 버섯의 수확량 및 품질을 향상시킬 수 있다.

이 장치는 CO₂센서 트랜스미터에 의해 버섯재배사내의 CO₂농도가 높아지면 배기관밸브 및 흡기관밸브가 열리고, 공기순환관밸브는 닫히며 배기팬이 가동된다 . 이때 외부공기는 흡기구로부터 열교환기를 통과하는 과정에서 재배사공기의 배기열을 흡수하게 된다. 흡입공기는 송풍팬에 의해 공기 조화기내에 있는 공기필터에서 이 물질이 여과된 뒤 냉수방열기와 온수방열기를 거쳐 버섯재배사내의 온도에 가깝게 조화되며, 공기 조화기내의 안개분무가습노즐에 의해 가습된 후 일부 큰 물방울입자는 여과망에 의해 걸러진 다음 공기조화기 배기구를 거쳐 재배 사내의 유공덕트를 통하여 버섯재배사내의 공기와 혼합하게 된다.

이러한 버섯재배사 환기 및 온습도 · 탄산가스 환경조절장치는 버섯재배 사의 온습도 · 탄산가 농도를 감시하고 제어하는 계측제어장치와 재배사의 환기를 자동으로 조절하는 장치, 재배 사 유입공기의 상태를 개선하는 공기조화기로 구성되어 있다.

제어장치의 설치

환기장치의 구성은 버섯재배사내의 공기를 밖으로 배기하기 위하여 재배사 외부에 배기관과 배기팬이 설치되며, 배기관로 내부에 1차공기여과기가 부착 설치된다. 배기관 1 말단에는 외부로 연 결되는 배기관 2와 공기 순환관으로 분관되며 재배사공기의 환기 또는 공기순환기능을 하는 배기밸브 1과 흡기밸브, 그리고 공 기순환밸브가 장착 설치되고 밸브개폐를 위한 공기밸브개폐감속모터 및 체인-스프로켓이 설치된다.

배기열회수를 위한 열교환장치는 흡기팬과 1차흡기필터를 구비하여 배기열 을 흡입공기에 열전도시키는 열교환기로 구성되며, 배기열회수가 불필요한 계절에는 열교환기에 도달하기 전에 배기시 키도록 배기구 1,배기밸브 2,배기밸브 3이 설치된다.

공기조화기 입구에는 송풍팬이 설치되고 공기조화기 내부에 2차 흡기필터, 냉수방열기, 온수방열기 그리고 안개분무가습노즐의 순으로 장착 설치되며 공기조화기와는 별도로 설치되는 냉수 기, 보일러, 고압분무펌프는 각각 냉수공급관과 펌프, 온수공급관과 펌프, 고압송수관과 전자밸브로 공기조화기에 연결된다.

그리고 버섯재배사내에는 온도센서, 습도센서 및 CO₂센서가 설 치되고 재배사 밖에는 기온센서, 대기습도센서가 설치되어 버섯재배사의 환기, 온 · 습도, CO₂농도조절을 위한 콘트롤러가 설치된다.

장치의 작동 및 효과

버섯재배사의 자동환기와 배기열을 회수하여 흡입하는 공기의 온도를 조절 하여 버섯재배에 적합한 온 · 습도조건에 가까워지도록 조화시키는 작용효과를 가지고 있다. CO₂가스 농도조절을 위한 환기는 재배사내에 설치된 CO₂가스센서가 CO₂농도를 감지하여 계측 된 전기신호를(4~20mA) CO₂콘트롤러에 전송하면 콘트롤러는 계측농도가 설정농도(예 900ppm)보다 높을 경우에는 배기팬, 흡기팬, 공기조화기 송풍팬을 가동시키고, 설정 CO₂가스농도(예 800ppm)보 다 낮을 경우 배기팬과 공기조화기 송풍팬을 가동시킨다.

환기장치는 공기를 이동시키기 위해 송풍팬과 통풍관으로 구성되며, 통풍관 내부에 공기밸브가 설치되고 공기밸브개폐축 외부에는 피동스프로켓이 부착되어 공기밸브개폐감속모터축에 부착된 구 동 스프로켓의 저속회전으로 체인을 구동시켜 공기밸브개폐축의 피동 스프로켓을 90°각도로 정 · 역회전 하므로서 밸브를 열고 닫는다. 재 배사 내의 공기를 환기할 때에는 공기순환밸브는 막힘상태이고, 배기밸브 1 및 흡기밸브는 열림상태이다. 이때 배기공기 및 흡기공기의 흐름은 다음과 같다.

재배사 배기구→배기관 1→배기팬→1차배기 필터→배기관 2→배기밸브 1→배기관 3→2차배기필터→배기관 4→배기밸브 3→열교환기→배기구

외기공기→흡기팬→1차흡기필터→열교환기→ 흡기관 1→흡기밸브→흡기관 2→공기조화기 송풍팬→공기조화기→재배사 송풍관

그러나 환기를 하지않고 재배사내의 공기환경을 조절할 때에는 공기밸브 개폐감속모터가 정회전하여 각 공기밸브가 90℃각도로 이동한 위치에서 공기밸브개폐축 일단에 설치한 돌기가 리미트 스위치의 돌출사다리를 밀어 리미트 스위치의 배선에 의해 전기연결선을 바꾸고 전자릴레이에 의해 공기밸브 개폐감속모터의 결선회로가 바뀌는 동시에 체인-피동스프로켓의 회전이 정지한다.

이와 같이 공기밸브 개폐감속모터의 동력과 공기밸브 개폐축에 설치한 돌기 에 의해 리미트스위치와 전자릴레이의 정지 및 정 · 역회전 작용으로 공기밸브의 피동스프로켓축을 90℃각도 로 회전시키므로서 공기밸브를 개폐한다.
이 경우 버섯재배사 배출공기의 순환흐름은 다음과 같다.

재배사 배기구→배기관 1→배기팬→1차배기 필터→배기관 2→공기순환밸브→흡기관2→공기조화기 송풍팬→공기조화기→재배사내부 송풍관

배기열회수를 위한 열교환기는 배기팬에 의해 재배사에서 배출되는 공기의 배기 폐열은 냉각핀 외부를 통과하면서 냉각핀에 열을 가하게 되고 흡기팬에 의해 강제로 방열기의 냉각공기튜 브를 통과하는 외부흡입공기와의 열전달에 의해 대기로 방출되는 대부분의 배기열을 회수하는 장치이다.

즉 겨울철에는 난방열에너지를 회수할수 있고, 여름철에는 냉방에너지를 회 수할 수 있으며, 오염된 공기입자를 걸러낼 수 있도록 열교환기 앞의 통기관에 미세한 입자를 여과시킬 수 있는 헤 파필터를 사용하여 1차배기필터와 2차배기필터를 설치하였다. 버섯재배사 내외의 온도차가 크지않은 기상조건에서는 배기밸브 3을 닫고 배기밸브 2를 열어 열교환기를 거치지 않고 배기구 1을 통하여 직접 대기중으로 방출하도록 설치되었다.

한편, 흡기관 에도 외부공기가 열교환기에 통과하기 이전에 1차흡기필터를 설치하여 흡입공기가 이물질에 오염되어 열교환 성능이 저하되지 않도록 고려하였다.

공기조화기를 통과하는 공기의 온도를 재배사 내부온도와 비슷하게 만들기 위하여 버섯재배사내에 설치된 온도센서에 의해 계측된 재배사내의 온도는 콘트롤러의 온도조절기에 입력되어 버섯재배에 적합한 설정온도(예 온도 15℃)보다 2~3℃ 낮은온도(겨울철)에서 보일러를 가동하여 온수공급을 대기시키고 2~3℃ 높은온도(여름철)에서 냉수기를 가동하여 냉수공급을 대기시킨다.

겨울철의 경우, 버섯재배사의 기온이 설정온도(15℃)보다 더 낮아지면 전자 릴레이로 온수공급펌프를 가동시켜 온수방열기에 온수를 공급하므로서 공기조화기를 통과하는 공기가 더워져서 재 배사에 들어가도록 되어 있다.
여름철의 경우에는 재배사의 기온이 설정온도(15℃)보다 더 높아지면 전자릴 레이로 냉수공급펌프를 가동하여 냉수방열기에 냉수를 공급하므로서 공기조화기를 통과하는 공기가 냉각돠어 재 배사에 들어가도록 되어 있다.
재배사 CO₂농도, 재배사내외 온습도조건에 따른 장치별 전기 공급 및 차단, 밸브개폐상태를 나타내면 다음과 같다.

버섯재배사내의 습도를 버섯재배시기에 적합하게 유지시키기 위하여 재배사내의 공기습도 를 설정하면(예 85~90%RH) 버섯재배사 내부에 설치한 습도센서에 의해 재배사내의 계측된 상대습도의 전기신호(4~20mA)를 습도콘트롤러에 전송하게 되고 습도콘트롤러는 계측된 실내습도와 설정습도를 비교하여 재배사내의 공기습도가 설 정습도보다 낮을 경우에는 콘트롤러와 전자릴레이에 의해 고압분무펌프를 가동시키고 고압송수관의 전자밸브를 열어 공기조화기 내에 설치된 분무노즐로 물을 분무하여 송풍기류의 습도를 높여준다.

설정습도(90%RH)보다 높을 때에는 콘트롤러와 전자릴레이에 의해 고압분무 펌프 및 송수관의 전자밸브 전원을 차단한다.

장치 각부의 기능

가. 배기팬 : 재배사내부의 오염공기를 배출한다.

나. 흡기팬 : 외부의 신선한 공기를 열교환기를 통하여 재배사에 공 급한다.

다. 입기팬 : 환경조절장치내의 온 · 습도가 조화된 공기(조화 된 배출공기 또는 흡기공기)를 재배사내로 불어넣는다.

라. 배기열교환기 : 재배사공기를 배출시 냉 · 온열을 회수하 므로서 흡기공기를 낮게 또는 높게 하여 준다.

마. 냉난방열교환기 : 냉동기(여름철)또는 보일러(겨울철)의 냉수 · 온수로 재배사에 공급하는 공기를 차게 또는 덥게 하여 준다.

바. 가습장치 : 동력분무기에서 공급된 고압의 물을 안개분무노즐을 통하여 안개분 무 가습하여 입기공기에 혼합 가습하여 준다.

사. 흡 · 배기밸브개폐기 : 탄산가스농도가 환기설정치보다 높 아지면 열교환기의 밸브가 열리며 바이패스 밸브는 닫힌다. 반면에 탄산가스농도가 환기설청치보다 낮을 때는 열교환기의 밸브가 닫히고 바이패스밸브는 자동으로 열린다.