Yarı-kapalı ve kapalı seralara yönelik iklim simülasyonmodeli geliştirilmesi
Development of a climate simulation model for semi-closed and closed greenhouses
Yazar: MOHAMMED HASSAN
Danışman: PROF. DR. HASAN HÜSEYİN SİLLELİ
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarım Makineleri ve Teknolojileri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Ziraat = Agriculture
Dizin: Cam seralar = Glasshouses

Özet:
Bu çalışmada, yarı kapalı seranın havalandırması, ısıtma ve soğutması, sisleme ve
gölgeleme gibi sistemler arasındaki ilişkinin belirlenmesi ve gerekli kapasite hesaplarının da
yapılması için paket programı geliştirilmiştir. Bu program sayesinde kullanılan pek çok sistemin
iç içe çalışması ve öncelik stratejilerinin iyi belirlenmesi, bunlar arasındaki deneysel ilişkilere
karar verilebilmesi açısından gerekli mühendislik hesaplamalarının projenin başında
yapılmasını sağlanmıştır. Özellikle donanım yapısı ve iklim kontrol altyapısının karmaşıklığı
nedeniyle projelendirilmesi ve kapasite hesaplarının yapılması imkanı sağlanmıştır. Amacı
üretim verimliliğini artırmak olan bu tip seralarda kullanılacak her ekipmanın kapasite hesabı ve
işletme senaryolarının oluşturulması mümkündür. Bununla birlikte sistemleri seçerken enerji
tasarrufu sağlanarak ve yatırım gücü indirilerek sera maliyetin düşürülmesi de amaçlanmıştır.
Enerji tasarrufu sağlamak amacıyla hem sera içi hem de sera dışı sıcaklık değerleri kontrol
edilmiştir. Diğer taraftan bu hesaplamalar seranın kurulacağı bölgeye ve iklim özelliklerine göre
değişiklik göstermektedir ve her defasında yeniden hesaplanma kolaylığı sağlanmıştır. Bu tür
programlarda sera öncelikle modellenir ve istenilen parametrelere göre değerlendirmeleri
yapılır. Simülasyonda yer alacağı hesaplama alanı, sera artı çevresi iyi tanımlanmış olmalıdır.
Bu etki alanı, her birine simüle edilmiş değişkenler için bir değer hesaplanan ve bu
denklemlerin her birine koruma denklemleri uygulanan kontrol hacimleri olan küçük hücrelere
bölünür. Oran denklemleri taşınabilir bir malın transfer oranını tanımlar. Gerekli hesaplama
çabası büyük olabilir ve etki alanındaki hesaplama hücrelerinin sayısına ve simüle edilmiş
taşıma işlemlerinde her hücrede çözülen değişken sayısına bağlıdır. Bu çalışmanın bir amacı da
soğutulmuş havanın AHU yardımıyla nemin düşmesini izlemiştir. Sera içindeki aşırı ısınmış
havayı uzaklaştırmak buhar basıncı açığının kontrol edilmesini kolaylaştırıldığını, bu sayede
hava sıcaklığında istenmeyen bir artışa neden olmadan evaporatif soğutmayı kullanarak doğru
miktarda kuru hava sağlamak üzere pencerelerin oransal bir şekilde kontrolüyle seranın
iklimlendirilmesi sağlanmıştır. Tez kapsamında gerçekleştirilecek simülasyon için, sera
özellikleri ve çevresi iyi tanımlanarak oluşturulacak etki alanı ve simüle edilecek değişkenler
için hesaplanan ve oluşturulan denklemlerin uygulanacak kontrol hacimlerine uygun seçilmiştir. Tez kapsamında gerçekleştirilecek simülasyon için, sera özellikleri ve çevresi iyi tanımlanmış
olmalıdır. Bu amaçla oluşturulacak etki alanı, simüle edilecek değişkenler için hesaplanan ve
oluşturulan denklemlerin uygulanacak kontrol hacimlerine uygun seçilmesi sağlanmıştır.
ANAHTAR KELİMELER: Yarı-kapalı ve kapalı sera, chiller, AHU, soğutma, ısıtma, bilgisayar destekli tasarım

Abstract:
In this study, a package program was developed to determine the relationship between
systems such as ventilation, heating and cooling, fogging and shading of the semi-closed
greenhouse and to make the necessary capacity calculations. Thanks to this program, it is
ensured that the necessary engineering calculations are made at the beginning of the project in
order to determine the interoperability of many systems used and to determine the priority
strategies well and to decide on the experimental relationships between them. Especially due to
the complexity of the hardware structure and climate control infrastructure, it is possible to
design and make capacity calculations. It is possible to create capacity calculations and
operating scenarios for each equipment to be used in this type of greenhouses whose aim is to
increase production efficiency. In addition, it is also aimed to reduce the cost of the greenhouse
by saving energy and reducing the investment power while selecting the systems. In order to
save energy, temperature values both inside and outside the greenhouse were controlled. On the
other hand, these calculations vary according to the region and climatic characteristics of the
greenhouse and it is easy to recalculate each time. In such programs, the greenhouse is first
modeled and evaluated according to the desired parameters. The computational domain in
which the simulation will take place, the greenhouse plus perimeter, must be well defined. This
domain is divided into small cells, which are control volumes, each of which is calculated a
value for the simulated variables and to each of these volumes the conservation equations are
applied. Rate equations define the transfer rate of a movable good.The computational effort
required can be large and depends on the number of computational cells in the domain and the
number of variables solved in each cell in the simulated transport operations.One objective of
this study was to monitor the humidity reduction of cooled air with the help of an
AHU.Removing the overheated air inside the greenhouse facilitates the control of the vapor
pressure deficit, which allows the greenhouse to be conditioned by proportionally controlling
the windows to provide the right amount of dry air using evaporative cooling without causing an
unwanted increase in air temperature. For the simulation to be carried out within the scope of
the thesis, the greenhouse characteristics and its environment are well defined and the equations
calculated and created for the domain to be created and the variables to be simulated are selected in accordance with the control volumes to be applied. For this purpose, it was ensured
that the domain to be created, the equations calculated and created for the variables to be
simulated were selected in accordance with the control volumes to be applied.
KEY WORDS: Semi-closed and closed greenhouse, chiller, AHU, cooling, heating and computer aided design