Dynamic thermal modelling of a greenhouse
Bir seranın dinamik ısıl modellemesi
Yazar: GÜNEŞ ÇALIŞKANBAŞ
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET AKİF EZAN
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Termodinamik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Son yıllarda giderek daha fazla tehdit edici bir hal alan iklim değişikliği, dünyanın 
birçok yerinde gıda üretimini olumsuz etkiliyor. İklim değişikliği, çiftçilerin ektikleri 
mahsulün kalitesinde ve veriminde de düşüşe neden oluyor. Bu durum çiftçilerin 
geçim kaynaklarını etkilemekte ve tüketicileri zor durumda bırakmaktadır. Tüm bu 
olumsuz etkiler göz önüne alındığında, sürekli artan dünya nüfusunun gıda ihtiyacını 
karşılayabilmek için sınırlı olan doğal kaynakların etkin bir şekilde kullanılması 
gerekmektedir. Sürdürülebilir ve yönetilebilir tarım yöntemleri, gıda krizinin ana 
çözümü olabilir. Örtülü tarım, geleneksel açık alan çiftçiliğine göre daha korunaklı ve 
verimli bir tarımsal yönetim sistemidir. Ancak elbette farklı iklim bölgeleri için 
seraların tarımsal üretime etkisi ve hangi ürünlere uygun olduğu araştırılmalıdır.
 Bu çalışmada, Türkiye ve Katar'dan seçilen illerde domates üretimine yönelik bir 
seranın termal modellemesi yapılmış ve yıl boyunca farklı iklim bölgelerinin etkileri 
incelenmiştir. Değişken iklim koşullarının sera iç ortam sıcaklığına ve tarım bitkisinin 
sıcaklığına etkileri araştırılmıştır. Ayrıca bitki örtüsü ve iç ortam sıcaklıklarının sera 
domatesi üretimine etkisi de sorgulanmaktadır. İç ortam sıcaklığı, bitki örtüsü 
sıcaklığı, malç sıcaklığı ve toprak sıcaklığı gibi gerekli sıcaklık analizlerini yapmak ve 
bu sıcaklıkları tahmin etmek için dinamik enerji dengesi modeli kullanılmıştır. Doğal 
olarak havalandırılan serada, havalandırma oranlarının seranın ısıl konforu üzerindeki 
etkisi başlangıçta 0 m3/s ile 10 m3/s arasında değişen farklı doğal havalandırma 
oranları için incelenmiştir, ardından meteorolojik veriler ile gerçek havalandırma 
hesaba eklenmiştir. MATLAB programı kullanılarak sayısal çalışmalar yapılmıştır.

Abstract:
Climate change, which has become more and more threatening in recent years, 
negatively affects food production in many parts of the world. Climate change also 
causes a decrease in the quality and yield of the crops planted by farmers. This affects 
farmers' livelihoods and puts consumers in a difficult situation. Considering all these 
negative effects, it is necessary to use the limited natural resources effectively in order 
to meet the food needs of the ever-increasing world population. Sustainable and 
manageable farming methods can be the main solution to the food crisis. Covered 
agriculture is a more sheltered and efficient agricultural management system than 
traditional open field farming. However, of course, the effect of greenhouses on 
agricultural production for different climatic regions and which crops they are suitable 
for should be investigated. 
 In this study, thermal modeling of a greenhouse for tomato production in selected 
provinces from Turkey and Qatar was made and the effects of different climatic 
regions were examined throughout the year. The effects of variable climatic conditions 
on the indoor temperature of the greenhouse and the temperature of the agricultural 
plant were investigated. In addition, the effect of vegetation and indoor temperatures 
on greenhouse tomato production is also questioned. A dynamic energy balance model 
was used to make the necessary temperature analyzes and predict these temperatures 
such as indoor temperature, vegetation temperature, mulch temperature and soil 
temperature. In a naturally ventilated greenhouse, the effect of ventilation rates on the 
thermal comfort of the greenhouse was initially examined for different natural 
ventilation rates ranging from 0 m3/s to 10 m3/s, and then the actual ventilation was 
added to the account with meteorological data. Numerical studies were carried out 
using a MATLAB program.