Güneş enerjisi destekli soğutma ünitesine sahip serinletme sistemlerinin seralarda kullanım olanakları
Opportunities for cooling systems with solar supported cooling unit in greenhouses
Yazar: ERDAL KARAKUZU
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA BÜLENT COŞKUN
Aydın Adnan Menderes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarım Makineleri Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Enerji = Energy ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences ; Ziraat = Agriculture
Dizin: Domates = Tomato ; Enerji = Energy ; Güneş enerjisi = Solar energy ; Hıyar = Cucumber ; Seracılık = Greenhouse cultivation ; Soğutma sistemleri = Cooling systems

Özet:
Bu doktora çalışmasında, yüksek sıcaklıklar nedeniyle örtüaltı yetiştiriciliğini elverişsiz hale getiren sera iç sıcaklık değerlerini, kontrol altında tutmaya yönelik serinletme sistemlerinin konvansiyonel yöntemlere göre elverişliliği araştırılmıştır.
Çalışma kapsamında, güneş enerjisi destekli soğutma ünitesine sahip iki adet serinletme sistemi tasarlanmıştır. Bunlardan ilki soğutma ünitesine bağlı güneş enerjisi destekli sislemeli bir serinletme sistemidir. İkinci sistem ise güneş enerjisi destekli soğutma ünitesine bağlı fan-ped sistemidir. Sistemler, birbirine eş iki sera içine monte edilmiştir. Her iki serada domates ve hıyar bitkileri yetiştirilip, yüksek sıcaklıklarda sistemler çalıştırılarak, iki bitki için de uygun iklim şartları olan 16-28 °C sıcaklık ve %40-80 bağıl nem değerlerine ulaşılmaya çalışılmıştır. %70 sera iç nem değerinde, sera iç sıcaklığının sera dış ortam sıcaklığından ortalama 5-6 ºC'lik daha düşük sıcaklık değerinde ölçümü yapıldığı anlarda Sislemeli serinletme sisteminin serinletme etkinliği %62 olarak hesaplanmıştır. Fan-ped sistemli serada %50 nem değerinde ve sera iç sıcaklığının sera dış sıcaklığından ortalama 8-9 ºC'lik daha düşük sıcaklık değerinde ölçümü yapıldığı anlarda serinletme etkinliği %87 olarak hesaplanmıştır. Bitki yetiştirme denemelerinde serinletme sistemlerinin bitki gelişim parametreleri üzerine etkilerini ortaya koymak adına SPSS paket programı kullanılarak ölçüm sonuçlarına tek yönlü ANOVA testi ve ilişkisiz örneklem t-testi uygulanmıştır. 
Yapılan bu testler sonucunda 61 günlük nem ve sıcaklık değerlerine göre gruplar arasında sıcaklık değerlerinde anlamlı bir fark olduğu görülmüştür (p=,000; p<0,05). Gruplar arasındaki farkın yönünü belirlemede varyansların homojenliği sağlandığı için (sıcaklık p>0,05; nem p>0,05) LSD testi uygulanmıştır. Buna göre her iki serinletme sisteminden alınan sıcaklık verileri ile laboratuvar verileri arasında fan-ped lehine anlamlı farklılık olduğu görülmüştür. Yapılan genel analiz sonucunda serinletme etkinliği bakımından fan-ped serinletme sisteminin sislemeli serinletme sistemine göre daha etkin olduğu görülmüştür. Her iki serada yetiştirilen domates ve hıyar bitkileri için serinletmenin yaprak sayısı (Ys), bitki boyu (Bb) ve gövde kalınlığı (Gk) üzerine etkileri istatistiki olarak ilişkisiz örneklem t-testi yapılmıştır. Domates bitkilerinin yaprak sayıları, bitki boyları ve gövde kalınlıkları arasında istatistiki düzeyde herhangi bir farklılık olmadığı görülmüştür. Hıyar bitkilerine ait t-testi sonuçları incelendiğinde iki grup arasında yaprak sayıları [t(16)=,108, p>.05] ve bitki boyları [t(16)=1,01, p>.05] arasında anlamlı farklılık yokken, gövde kalınlıkları t(16)=,-3,02, p>.05] arasında anlamlı farklılık bulunmuştur. 
Kurulum ve işletme maliyetleri yönünden karşılaştırılan sistemlerde sislemeli serinletme sistemi maliyeti 25.500,00 ₺ olarak hesaplanırken fan-ped sisteminde bu değer 21.800,00 ₺ olarak hesaplanmıştır. İki sistem arasında 3.700,00 ₺ fark bulunmaktadır. Sisleme sistemli sera aylık ortalama 164,00 ₺ işletme giderine sahipken fan-ped sistemli serada bu değer 163,50 ₺ olarak hesaplanmıştır. Fan-ped sistemli sera kurulum ve işletme maliyetleri açısından daha elverişli bulunmuştur.
Sonuç olarak maliyet, işletme giderleri ve bitki yetiştiriciliği açısından her iki sistemin de örtüaltı yetiştiriciliği açısından kullanımı olanaklı olmakla beraber fan-ped serinletme sisteminin seralarda örtüaltı yetiştiriciliği yönünden daha elverişli olduğu görülmüştür.

Abstract:
In this doctoral study, the feasibility of the cooling systems to control the internal temperature values of greenhouse, which makes undergrowth cultivation unfavorable due to high temperatures, was investigated according to conventional methods.
Within the scope of this study, two cooling systems with solar assisted cooling units were designed. The first of these is a fogging cooling system with solar energy support connected to the cooling unit. The second system is the fan-pad system connected to the solar powered cooling unit. The systems are installed in two identical greenhouses. Tomato and cucumber plants were grown in both greenhouses and systems were operated at high temperatures to reach suitable climate conditions of 16-28 °C and relative humidity values of 40-80% for both plants. The cooling efficiency of the fogging cooling system was calculated to be 62%, when 70% indoor humidity was measured and 5-6 ºC lower than outdoor temperature. The cooling efficiency was calculated as 87%, when the fan-pad system measured 50% humidity in the greenhouse and the internal temperature of the greenhouse at an average temperature of 8-9 ºC lower than the greenhouse outdoor temperature. One-way ANOVA test and independent sample t-test were applied to the measurement results by using SPSS package program in order to reveal the effects of cooling systems on plant growth parameters.

As a result of these tests, it was found that there was a significant difference in temperature values between the groups according to 61 days humidity and temperature values (p =, 000; p <0.05). Since the homogeneity of variances was achieved (temperature p> 0.05; humidity p> 0.05), LSD test was applied to determine the direction of difference between the groups. Accordingly, there was a significant difference in favor of fan-pad between temperature data obtained from both cooling systems and laboratory data. 
As a result of the general analysis, it was found that the fan-pad cooling system was more effective than the fogging cooling system in terms of cooling efficiency. For tomato and cucumber plants grown in both greenhouses, the effects of cooling on number of leaves (Ys), plant height (Bb) and stem thickness (Gk) were statistically unrelated. There was no statistically significant difference between the number of leaves, height and stem thickness of tomato plants. When the t-test results of cucumber plants were examined, there was no significant difference between the two groups of quantity of leaves [t (16) =, 108, p> .05] and plant height [t (16) = 1.01, p> .05]; where body thickness t (16) =, - 3.02, p> .05] was found to be significantly different in comparison.
In the systems compared with respect to installation and operating costs, the fogging cooling system cost is calculated as 25.500,00 ₺ and in the fan-pad system this value is calculated as 21.800,00 ₺. There is 3.700,00 ₺ difference between the two systems. The greenhouse with fogging system has an average monthly operating cost of 164,00 ₺ and in the greenhouse with fan-pad system it is calculated as 163,50 ₺. Greenhouse with fan-pad system was found to be more convenient in terms of installation and operating costs.
As a result, although it is possible to use both systems in terms of cost, operating costs and plant breeding, it is seen that fan-pad cooling system is more convenient for greenhouse cultivation in greenhouses.