Doğal havalandırmalı seralarda ölçülen ve hesaplamalı akışkanlar dinamiği ile simüle edilen sera içi iklim etmenlerinin karşılaştırılması
Comparation of inner climatic factors measured and simulated by means of computational fluid dynamics in naturally ventilated greenhouses
Yazar: AHMET TEZCAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. KENAN BÜYÜKTAŞ
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarımsal Yapılar ve Sulama Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Ziraat = Agriculture
Dizin: Tarımsal yapılar = Agricultural buildings

Özet:
Bu çalışmada, farklı yönlendirilmiş tekil seraların farklı pencere açıklığı koşullarında ölçülen sera içi iklim etmenlerinin simülasyon yolu ile belirlenen değerler ile karşılaştırılması amaçlanmıştır. Bunun için Antalya ili Aksu ilçesi Batı Akdeniz Tarımsal Araştırma Enstitüsü'nde (BATEM) bulunan seralar materyal olarak kullanılmıştır. Çalışma alanında bulunan farklı ölçülerdeki beşik çatılı tekil cam seraların her biri için gözlem ve ölçümler yapılarak her seranın boyutları ve yapısal özellikleri belirlenmiştir. Materyal olarak seçilen seralara farklı konumlarda yerleştirilen sıcaklık, nem ve rüzgar hızı ölçerler ile her sera için 08:00-18:00 ölçüm aralığında 2 saatte bir ölçüm değerleri kaydedilmiştir. Ölçümler 45o ve 90o pencere açıklığı durumunda, bitkili ve bitkisiz ortam koşullarında, Kuzey-Güney ve Doğu-Batı yöneylerinde olmak üzere 6 farklı durum için yapılmıştır. Daha sonra materyal olarak kullanılan seralar birebir özelliklerde bilgisayar ortamında Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) yöntemi ile çalışan SolidWorks paket programı ile çizilmiştir. Dış ortam koşullarında ölçülüp kaydedilen sıcaklık, nem ve rüzgar hızı sınır değerleri ile bazı yapısal ve fiziksel özellikler programda tanımlanarak sera içerisindeki sıcaklık, nem ve rüzgar hızı değerleri simüle edilmiştir. Sonuç olarak, sera içerisindeki sıcaklık dağılımının dış ortama bağlı olarak attığı gözlenmiştir. Bu artış seranın yöneyi, pencerelerin açıklık derecesi ve yetiştiricilik ortamına göre değişmektedir. Sera içerisindeki sıcaklık dağılımı, rüzgarın girdiği pencere kenarlarında dış ortam ile hemen hemen aynı seviyede iken, orta kısımlarda biraz daha artmış ve mahya seviyesinde maksimum değere ulaşmıştır. Ölçülen sıcaklık değerleri ile simüle edilen sıcaklık değerleri arasında %93 oranında iyi bir uyum bulunmuştur. Nem dağılımı ise, dış ortama bağlı olarak düşmüştür. Bu düşüş seranın yöneyi, pencerelerin açıklık derecesi ve yetiştiricilik ortamına göre değişmektedir. Sera içerisindeki nem dağılımı, rüzgarın girdiği pencere kenarlarında dış ortam ile hemen hemen aynı seviyede iken, orta kısımlarda biraz daha düşmüş ve mahya seviyesinde minimum değere ulaşmıştır. Ölçülen nem değerleri ile simüle edilen nem değerleri arasında %90 oranında iyi bir uyum bulunmuştur. Sera içerisindeki rüzgar hızı dağılımı, dış ortam koşulları ile uyum göstermiştir. Seranın yöneyi, pencerelerin açıklık derecesi ve yetiştiricilik ortamına bağlı olarak, sera içerisindeki rüzgar hızı dağılımının da farklı olduğu gözlenmiştir. Ölçülen rüzgar hızı değerleri ile simüle edilen rüzgar hızı değerleri arasında %80 oranında iyi bir uyum bulunmuştur. Genel olarak, çalışmanın sonucunda seralarda ölçülen sıcaklık, nem ve rüzgar hızı değerleri ortalaması ile birebir özelliklerde bilgisayar ortamında simüle edilen değerlerin ortalaması arasında %88 uyum sağlandığı belirlenmiştir.

Abstract:
In this study, the comparation of measured inner climatic factors with simulated values of single greenhouses having different direction and window openness conditions was aimed. Therefore greenhouses located in Western Mediterranean Agricultural Research Institute in Antalya were used as material. For each of the different sizes gable roofed single glasshouse in the study area, observations and measurements were made and structural features and dimensions of each greenhouse were determined. Measurement values were recorded every 2 hours between of 08:00-18:00 for each greenhouses by means of temperature, humidity and velocity dataloggers located in different places in greenhouses. Measurements were made under 6 different window openness condition ranging from 45o to 90o in greenhouses with and without plants and directed in North-South and East-West. Afterwards, greenhouses used as material were drawn in one to one properties using SolidWorks package software which is working by means of Computational Fluid Dynamics (CFD) method. Using temperature, humidity and wind speed limits values measured and recorded in the ambient conditions and some structural and physical properties of greenhouses, climatic conditions inside greenhouses were simulated. As a result, the temperature distribution inside the greenhouse increase depending on the external environment was observed. This increase varies according to greenhouse direction, window openness degree and cultivation environment. Temperature distribution inside greenhouse is almost the same level with the external environment at the edges of window; this value increased a little more in greenhouse center and reached its maximum value at the ridge of a roof level. A good agreement as high as 93% between measured and simulated temperature values were found. Humidity distribution reduced depending on the external environment. This decrease varies according to greenhouse direction, window openness degree and cultivation environment. Humidity distribution inside greenhouse is almost same level with the external environment at the edges of window; this value reduced a little more in greenhouse center and reached its minimum value at the ridge of a roof level. A good agreement as high as 90% between measured and simulated humidity values were found. Velocity distribution inside the greenhouse agreed well with external environment. It was observed that the velocity distribution inside greenhouse is different depending on greenhouse direction, window openness degree and cultivation environment. A good agreement as high as 80% between measured and simulated velocity values were found. In general, an average agreement about 88% between measured and simulated values of temperature, humidity and wind speed inside greenhouses were determined as a result of study.