자연환기를 이용한 다연동 온실 식물원 디자인

Abstract

자연환기를 이용한 다연동 온실 식물원 디자인

현대의 대형 돔 형태 식물원은 자연 환기 시스템을 구성하고 있지만, 여전히 인공적인 환기설비에 크게 의존하고 있고 다양한 기후를 조성하기 위해 설비적 손실과 에너지 요구량이 많이 필요로 하고 있다. 이에 따라 한정된 자원의 소비가 늘어나게 되고 온실가스 배출 등 환경에 부정적인 영향을 주고 있다. 또한 거대한 볼륨으로 인해 미기후를 예측하기 어려워, 결과적으로 식물들은 돔 온실 내부의 환경에 맞춰 적응하려고 한다. 그러나 이러한 환경 적응은 종종 식물의 정상적인 생장에 제약을 가한다. 즉, 현재의 대형 돔 온실의 형태는 식물들이 최적의 성장 조건에서 발전하지 못하게 하는 요인으로 작용하고 있다. 본 연구는 이러한 문제를 극복하기 위해 기존 돔 온실 형태의 한계를 극복하는 대안을 제시하고 미기후를 더 정확하게 통제하여 식물들이 정상적으로 생장하도록 하는 데 있다.

기존 돔 형태의 식물원에 대한 대안으로 자연환기를 이용하는 다연동 온실을 중심으로 연구하였다. 핵심은 실험 모델의 개발과 활용으로, 자연환기를 고려한 형태로 디자인된 온실 내부의 예측되는 미기후 환경에 다양한 식물을 배치하는 것이다.

유동해석 프로그램인 Ansys Fluent를 활용하여 다연동 온실 내부의 미기후와 유동 특성을 알아보았다. 실험모델에 지붕 환기창으로 들어오는 바람을 억제하고 측창에 자연환기창을 배치한 결과 균일한 온도 분포를 가지지만 온실 내부의 야외 중정을 배치함으로써 내부 온도 환경이 다양해지는 것을 알 수 있었다. 이 불균일한 온도환경을 극단적으로 이끌어냄으로써 식물원에 방문한 관람객들은 다연동 온실 하나의 연속적인 공간에서 식물들을 통해 미기후를 경험할 것으로 예측된다.