Seralardaki değişik iç ortam şartların ısıl enerji dengesine etkisinin incelenmesi / The analysing of effect of different indoors conditions on thermal energy equilibrium in greenhouses

Abstract

Seralar; iklim koşullarının elverişli olmadığı dönemlerde bitkilerin yetişmesine uygun ortamın sağlandığı, ısı, ışık, nem ve hava hareketleri gibi etmenlerin kontrol altına alınabildiği yapılardır. Sera işletmeciliğinde amaç; dış koşulların bitki yetiştirilmesine olanak vermediği dönemlerde gerekli olan optimum çevre koşullarının ve yetiştirme ortamının sağlanması, tüm yıl boyunca ekonomik olarak en yüksek oranda ürün elde edilmesidir. Seralarda iç ortam şartlarının değişken ve tahmin edilemez düzeyde olması, tasarım ve uygulama aşamasında ortaya birçok belirsizlik ve sıkıntı çıkarmaktadır. Bu çalışmada, değişken ve tahmin edilemez olan iç ortamın olumsuz şartlarının giderilmesi amaçlanmıştır. Ebat ve yapım malzemesi olarak birbirinin aynısı olan 4 adet prototip sera tasarlanıp imal edilmiştir. Her prototip seranın iç ortam şartları birbirinden farklı olacak şekilde tasarlanarak (bitkili ve bitkisiz olarak, farklı örtü malzemeleri (kırmızı toprak, cam yünü) kullanılarak deneysel sonuçlarla inceleme yapılmıştır. A serası bitkili tasarlanıp bitki miktarları değiştirilmiştir. B serası topraklı tasarlanıp 12 kg kırmızı toprak (tabanda 8 cm yüksekliğinde) kullanılmıştır. C serası boş tasarlanmıştır. D serası tabanında yalıtım malzemesi olacak şekilde tasarlanıp cam yünü kullanılmıştır. Bu seralarda ısıl enerji dengesinin tespiti için seranın değişik yerlerine termokupllar yerleştirilmiştir. Her bir seraya yerleştirilen termostatlarla sabit iç ortam sıcaklıklarında, seraların nem oranları, tüketilen enerji miktarları, kabinlerin iç ortam sıcaklıkları, iç ve dış yüzey sıcaklıkları ölçülerek kaydedilmiştir. Elektrik tüketiminin ölçümünde voltmetre-ampermetre ve elektrik sayacı kullanılmıştır. İç ortam ve yüzey sıcaklık değerleri datalogger ile 1 dakika aralıklarla kaydedilmiştir. Ölçülen değerler kullanılarak her bir kabin için toplam ısı transfer katsayısı; U (W/m2K) ve iç yüzey taşınım katsayısı; h (W/m2K) değerleri hesaplanıp, grafiklerle karşılaştırılmıştır. Her bir serada tüketilen enerji miktarları iki farklı şekilde, elektrik sayacı kullanılarak ve voltaj ile akımın çarpılması sonucu bulunmuştur. Greenhouses are structures that provided a suitable environment by controlling the factors such as heat, light, moisture and air movement in the period in which the climate is not conducive for the growth of plants. The aim of greenhouse operations is that optimal environmental conditions and growing media is to ensure and is to achieve the highest rate of product economically all year round in the period when external conditions do not allow the cultivation of plants. That indoor conditions are variable and unpredictable in greenhouses raises many uncertainties in the design and implementation stages. In this study,it is intened to be eliminated the unfavorable conditions of the variable and unpredictable indoors. 4 greenhouse prototype which the same as each other in terms of dimensions and material of construction has been designed and manufactured. Each prototype greenhouse indoor conditions are designed so as to be different from each other,( planted and without planted) using different cover materials (red clay, glass wool) investigations have been made with experimental results. A greenhouse is designed as planted and plants' quantity have been changed. B greenhouse is designed as grounded and 12 kg red soil (base 8 cm in height) was used. C greenhouse is designed as empty. D greenhouse is designed so as insulation material on the floor and glass wool is used. In these greenhouses, to determine the thermal energy equilibrium, It was put in thermocouples in the different locations of the greenhouses. With each of the thermostat placed in a greenhouse, at constant indoor temperature, humidity rate of the greenhouse, amount of energy consumed, the indoor temperature of the cabins, internal and external surface temperatures have been measured and recorded. Voltmeter, ampermeter and electric meter is used at the measurement of electricity consumption. Indoor and surface temperatures have been recorded using datalogger with one-minute intervals. The total heat transfer coefficient, U (W/m2K), and inner surface convective heat transfer coefficient, h(W/m2K), have been calculated by using the measured value and compared with the figures for each of the cabin. The amount of consumed energy in each greenhouse has been found in two ways: using the electric meter and multiplying the current and voltage.