SERALARIN PLANLANMASI VE PROJELENMESİ. Hazırlayan: Serkan GÜMÜŞDAĞ

Transkript

1 SERALARIN PLANLANMASI VE PROJELENMESİ Hazırlayan: Serkan GÜMÜŞDAĞ

2 Trabzon ilinde kurulacak genişliği 8 m, uzunluğu 40 m yan duvar yüksekliği 3 m olan bireysel seranın çatısı fink tipi beşik çatı olup; çatı açısı 27º dir. Çelik iskeletli, cam örtülü olacak bu seranın iç sıcaklığı 15º olacaktır. Seranın temel duvarı üzerine 40 cm yüksekliğinde, 20 cm genişliğinde ısı iletkenliği 1,4 W/m 2 ºC olan betondan temel üstü duvarı oluşturulacaktır. Söz konusu duvarın iç yüzeyi 2 cm, dış yüzeyi 4cm kalınlığında ısı iletkenliği 0,87 W/m 2 ºC olan sıva ile kaplanacaktır. Sera örtü malzemesi olarak ısı geçirme katsayısı 6,3 W/m 2 ºC olan 3mm kalınlığında cam kullanılacaktır. Bu verilere göre; a) Sera projesinin hesabını yapınız? b) Serada kondüksiyonla kaybolan ısı miktarını bulunuz? c) Trabzon ilinde 21 Nisan saat 12,00 da olabilecek güneş radyasyonunu hesaplayınız? d) Seranın minimum havalandırma açıklık alanını bulunuz? e) Etkili baca yüksekliği 3,5 m, yöredeki hakim rüzgar hızı 7,2 km/h ise oluşacak havalandırma miktarı nedir? f) Toplam havalandırma miktarına göre sera içi sıcaklığını hesaplayınız? Uygun bir sıcaklık mıdır? Ne önerirsiniz açıklayınız. g) Havalandırma ile kaybolan ısı miktarını bulunuz? h) Isı ihtiyacını hesaplayınız? i) Nisan ayında günde 18 saat süre ile ısıtma yapılması planlanmaktadır. Isıtma sırasında verimi % 80, ısıl değeri 9000 kcal/kg ve fiyatı 3 TL/kg olan Fuel-Oil kullanılacağına göre yakıt miktarını hesaplayınız. j) Söz konusu sera için Aralık, Ocak, Şubat ve Mart aylarında, günde 18 saat süre ile yapılacak ısıtma durumunu ve ısıtma sırasında verimi % 80, ısıl değeri 9000 kcal/kg olan Fuel-Oil yakıtına göre yakıt miktarını hesaplayarak toplam yakıt miktarını bulunuz? k) Söz konusu sera için Ülkemizin 7 coğrafi bölgesinde bulunan Ankara, Erzurum, Aydın, Ordu, Antalya, Bursa ve Gaziantep illeri için Aralık, Ocak, Şubat ve Mart aylarına ait günde 18 saat süre ile yapılacak ısıtma durumunu ve ısıtma sırasında verimi % 80, ısıl değeri 9000 kcal/kg olan Fuel-Oil yakıtına göre yakıt miktarını hesaplayarak toplam yakıt miktarını bulunuz?

3 a) SERA PROJESİ HESABI Sera Tipi : Makaslı, beşik çatılı, bireysel sera Sera genişliği : 8,00 m Sera uzunluğu : 40,00 m Sera yan duvar yüksekliği : 2,6 m Sera çatı eğimi : 27 o Sera Mahya Yüksekliği : (8/2). tg 27 o + 3 = 2, = 5,04 m Su basman duvar yüksekliği : 0,4 m Sera taban alanı (A s ) : 40 x 8 = 320 m 2 Sera yapı malzemesi : Çelik profil Sera örtü malzemesi : 3 mm cam Mertek aralığı ( Cam genişliği) : 0,5 m Ekleme ve Bağlantılar : Elektrik kaynağı BOYUTLARIN HESAPLANMASI FD = HB = 2 x tg 27 o = 1,02 m EF = AH = HG = GF = CF = HC = (1, ) 1/2 = 2,25 m Şekil 1. Proje istekleri verilen seranın boyutlarının şekil üzerinde gösterilmesi

4 Serada kullanılacak çelik profillerin seçimi Simge Boyutlar Kesit Alanı Birim Ağırlık ( ) cm 2 (G) kg/m b (mm) h (mm) Atalet Yarıçapı ( I) cm Kullanıldığı Elemanlar L 45,45, ,30 3,38 1,35 AH,HG,GF,FE L 40,25, ,02 2,37 0,68 AB,BC,CD,DE L 45,30, ,52 2,76 0,84 HB,HC,GC,CF,FD I ,2 11,1 1,23 Aşıklar T ,94 6,23 1,24 Mertekler L 20,20, ,45 1,14 0,58 Havalandırma Pencelreleri L 60,60, ,82 4,57 1,82 Kapılar Çubuk Uzunlukları (m) Birim Ağırlık (kg/m) Toplam Ağırlık (kg) AH+HG+GF+FE = 2,25. 4 =9 m 3,38 30,42 AB+BC+CD+DE = 2. 4 = 8 m 2,37 18,96 HB + FD = 1,02. 2 = 2,04 m 2,76 5,63 HC + CF = 2,25. 2 = 4,50 m 2,76 12,42 GC = 2,04 m 2,76 5,63 TOPLAM 73,06 Bir makas aralığı için; 1- Aşıklardan gelen yük = Aşık uzunluğu x Birim ağırlık = = 133,2 kg 2- Merteklerden gelen yük = Mertek uzunluğu x Birim ağırlık = 5. (2,25. 2). 2. 6,23 = 280,35 kg Sera çatısının iki yanına, metre aralığı genişliğinde 1,00 m yüksekliğinde birer pencere düşünülmüştür.

5 Şekil 2 Havalandırma penceresi detayı Pencere çerçevesine gelen yük = 5. ((0, ,23) + (1, ,60. 2).1,14) = = 55,620 kg Cam alanına gelen yük Camın birim ağırlığı = 2,6 kg / m 2 /mm 3 mm lik camın birim ağırlığı = 3. 2,6 = 7,8 kg / m 2 Cam alanı = 2. (3. 5,56) = 33,36 m 2 Cam ağırlığı = 7,8. 33,36 = 260,21 kg Çatıya gelen ölü yüklerin toplamı Ç. G. Ö. Y. T = 73, , , , ,21 = 802,44 kg ÇATIYA GELEN HAREKETLİ YÜKLER Rüzgar Yükü

6 Şekil 3. Çatıya gelen hareketli yükler Türkiye koşullarında sera yüksekliği 10 m ye kadar ise q değeri ortalama 80 kg / m 2 alınır. Buda yaklaşık 129 km/h rüzgar hızına karşılık gelmektedir. V = 129 km / h q = V 2 /16 = (129 x 1000 / 3600) 2 /16 = 80 kg / m 2 P = c. q AG Yüzeyinde; P1 = (1. sin27 o 0,4). 80 = 4,3 kg (Basınç) GE Yüzeyinde; P2 = -0,4. 80 = -32 kg (Emme) A Yan duvar yüzeyinde; P3 = 0,8. 80 = 64 kg (Basınç) E Yan duvar yüzeyinde; P4 = -0, = -32 kg (Emme) Çatı için P Emme >P Basınç olduğundan dolayı projeleme P Emme ye göre yapılır.

7 Makas alanı = 2, = 13,5 m 2 P 2 = 13,5. (-32) = -432 kg P 2x = 432. Sin27 o = -196,12 kg P 2y = 432. Cos27 o = -384,91 kg Şekil 4. Çatıdaki emme kuvveti İşçi ağırlığı = 75 kg (Konsantre) Bitki ağırlığı = 5,6 kg / m 2 = 5, = kg Tesisat ağırlığı = 5,6 kg / m 2 = 5, = kg YÜKLERİ ÇATI MAKASINA DAĞILIMI İD İç düğüm sayısı, DD Dış düğüm sayısı olmak üzere, F Düğüm = Σ F/ (İD + (Σ DD/2) Σ F = Ölü yük + Tesisat ağırlığı = 802, ,4 =936,84 kg F Düğüm = 936,44/(3+2/2) =234,21 kg R A = R E = 936,84 / 2 = 468,42 kg

8 Şekil 5. Yüklerin çatı makasına dağılımı DÜĞÜM NOKTALARINA GELEN YÜKLERİN İNCELENMESİ A Düğümü Σ F y = 0; 468,42 117,1 + AH. Sin 27 o = 0 AH = - 773,850 kg (Basma) Σ F x = 0; AB - AH. Cos 27 o = 0 AB = 689,505 kg (Çekme)

9 B Düğümü Σ F y = 0; HB = 0 Σ F x = 0; AB - BC = 0 BC = 689,505 kg (Çekme) H Düğümü Σ F y = 0 Σ F y = AH. Cos 63 o + HB + HC. Cos 63 o HG. Cos63 o - 234,21 = 773,85. Cos 63 o ,454 HC - 0,454 HG - 234,21 = 351,32 234,21 + 0,545 HC 0,545 HG = 117,11 + 0,545 HC 0,545 HG = 0 (I) Σ F x = 0 Σ F y = AH. Cos 27 o - HC. Cos 27 o HG. Cos27 o = 773,85. Cos 27 o - 0,891 HC - 0,891 HG = 689,505-0,891 HC 0,891 HG = 0 (II) I.ve II Denklemler birlikte çözülürse ; HC = 279,48 kg (Basınç) HG = 494,36 kg (Basınç) olarak bulunur.

10 G Düğümü Σ F y = O Σ F y = 234,21 GC GH. Cos 63 o GF. Cos 63 o = 234,21 GC 494,36. Cos 63 o 494,36. Cos 63 o = 234,21 GC 224,43 224,43 = 0 GC = -214,65 (Çekme) SEÇİLEN YAPI ELEMANLARININ EĞİLME SARKI VE BURKULMA YÖNÜNDEN KONTROLLERİ Merteklerin Kontrolü (T 60 ) T 60, G = 6,230 kg/m, V x = 5,480 cm 3, J x = 23,80 cm 4 - Merteğin kendi ağırlığı = 6,230. 2,25 = 14,018 kg - Cam ağırlığı = 7,8. 2,25. 0,60 = 10,53 kg - Havalandırma penceresi ağırlığı ((1,0. 2). 1,14 + (0,60. 2). 1,14 + (0,60, 2). 6,230))/2 = 5,562 kg - Toplam = 14, ,53 +5,562 = 30,11 kg - Rüzgar yükü = -32, 2,25. 0,60 = -43,2 kg (Emme) Rüzgarsız Koşullarda 1) Eğilme Yönünden Kontrol M = (q. I/8) = (30, /8) = 846,843 kg.cm F = M/W = 846,843/5,48 =154,533 < kg /cm 3 (Emniyetli) 2) Sarkı Yönünden Kontrol

11 Δ = (5,5 M. I 2 / 48 E. J ) = ( 5,5. 846, / ,80) = 0,0982 I/500 = 225/500 = 0,45 cm > 0,0982 cm (Emniyetli) Rüzgarlı Koşullarda 1) Eğilme Yönünden Kontrolü Q = 43, ,11 = 73,34 kg M = (q. I / 8) =73, / 8) = 2062,687 kg.cm F = M / W = 2062,687 /5,48 =376,403 kg / cm 2 < kg / cm 2 (Emniyetli) 2) Sarkı Yönünden Kontrolü Δ = (5,5 M. I 2 / 48 E. J ) = ( 5, , / ,80) = 0,239 cm I/500 = 225/500 = 0,45 cm > 0,239 cm (Emniyetli) Aşıkların Kontrolü (L 120 ) G = 11,100 kg / m, W x = 54,700 cm 3, J x = 328,00 cm 4 Mahya Aşığı Orta Aşık - Kendi ağırlığı = 3. 11,1 = 33,3 kg - Merteklerin ağırlığı = 5. 2,25. 6,230 = 70,087 kg - Havalandırma Pencerelerinden - (( ). 1,140 + (10. 0,60). 1,140 + (10. 0,60). 6,230) - = 55,620 kg - Cam ağırlığı = 3,00. 2,25. 7,8 = 52,65 kg - Toplam = 211,657 kg - Kendi ağırlığı = 3. 11,1 = 33,3 kg - Merteklerin ağırlığı = 5. 2,25. 6,230 = 70,087 kg - Cam ağırlığı = 3,00. 2,25. 7,8 = 52,65 kg - Toplam = 156,037 kg Damlalık Aşığı - Çatıdan gelen yükler - Kendi ağırlığı = 3. 11,1 = 33,3 kg - Merteklerin ağırlığı = 5. 1,19. 6,230 = 37,068 kg

12 - Cam ağırlığı = 3,00. 1,19. 7,8 = 27,846 kg - Toplam = 98,214 kg - Yan cephe ağırlığı - Merteklerin ağırlığı = 5. 2,4. 6,230 = 74,760 kg - Cam ağırlığı = 2, ,8 = 56,160 kg - Havalandırma Pencerelerinden - 3 ((2. 1.0). 1,140 + (2. 0,60). 1,140 + (2. 0,60). 6,230) - = 33,372 kg - Toplam = 164,292 kg - Damlalık Aşığına Gelen Toplam Yük = 98, ,292 - = 262,506 kg En fazla yük damlalık aşığına etkili olduğundan eğilme ve sarkı kontrolleri bu yüke göre yapılmalıdır. - Rüzgarsız Koşullarda 1) Eğilme Yönünden Kontrol M = (q. I ) / 8 = 262, / 8 = 9843,975 kg. cm F = M / W = 9843,975 / 54,7 = 179,963 kg / cm 2 < kg / cm 2 (Emniyetli) 2) Sarkı Yönünden Kontrol Δ = (5,5 M. I 2 / 48 E. J ) = ( 5, , / ) = 0,147 cm I/500 = 300/500 = 0,6 cm > 0,147 cm (Emniyetli) - Rüzgarlı Koşullarda q = ,25. 3,0 = 216,0 kg (Emme) Toplam yük = 216, ,506 = 478,506 kg 1) Eğilme Yönünden Kontrol M = (q. I ) / 8 = 478, / 8 = 17943,975 kg. cm F = M / W = 17943,975 / 54,7 = 328,043 kg / cm 2 < kg / cm 2 (Emniyetli) 2) Sarkı Yönünden Kontrol Δ = (5,5 M. I 2 / 48 E. J ) = ( 5, , / ) = 0,268 cm I/500 = 300/500 = 0,6 cm > 0,268 cm (Emniyetli)

13 ÇATI MAKAS ELEMANLARININ BURKULMA KONTROLÜ Çelik yapılarda, çekme yükü taşıyan çubuklarda burkulma kontrolüne gerek yoktur. Kolonlar ve kafes kiriş çubuklarından, basınç etkisinde kalanlar ise burkulma yönünden kontrol edilmelidir. Burkulma hesaplarında çelik yapılar şartnamesi uygulanır. Buna göre basınç etkisinde kalan çubukların narinlik oranı λ = L / I = 250 olmalıdır. - AH ; EF Çubukları ( L 45,45,5 ) Hesaplanan ve çizelgeden alınan değerler; P = 773,850 kg, I = 2,25 m, A = 4,30 cm 2 I min = 1,35 cm λ o= I / I min = 225 / 1,35 = 166,666 Çizelgeden λ = 139,7, W = 3,29 A Gerçek = (P max. W / σ em ) = 773,850. 3,29 / 1400 = 1,819 < 4,30 cm 2 (Emniyetli) - HG ; GF Çubukları ( L 45,45,5 ) Hesaplanan ve çizelgeden alınan değerler; P = 494,36 kg, I = 2,25 m, A = 4,30 cm 2 I min = 1,35 cm λ o= I / I min = 225 / 1,35 = 166,666 Çizelgeden λ = 139,7, W = 3,29 A Gerçek = (P max. W / σ em ) = 494,36. 3,29 / 1400 = 1,162 < 4,30 cm 2 (Emniyetli) - HC ; CF Çubukları ( L 45,30,5 ) Hesaplanan ve çizelgeden alınan değerler; P = 279,48 kg, I = 2,25 m, A = 3,52 cm 2 I min = 0,84 cm λ o= I / I min = 225 / 0,84 = 267,857 Çizelgeden λ = 148,7, W = 3,73 A Gerçek = (P max. W / σ em ) = 279,48. 3,73 / 1400 = 0,745 < 3,52 cm 2 (Emniyetli) - AB; BC;CD;DE Çubukları ( L 45,25,5 ) Bu çubuklarda çekme kuvvetleri etkili olduğundan, bu çubuklarda burkulma kontrolü yapılmamaktadır. Yalnız kesit kontrolü yapılmaktadır. P çek = 689,505 kg, A = 3,02 cm 2 σ = P çek / A net σ em = kg / cm 2 A net = 689,505 / 1400 = 0,492 cm 2 < 3,02 cm 2 (Kesit uygun)

14 - GC Çekme Çubuğu ( L 45,30,5 ) P çek = 234,21 kg, A = 3,52 cm 2 P çek / σ em = 234,21 / 1400 = 0,167 cm 2 < 3,52 cm 2 (Kesit uygun) - Bir kolona iletilen yükler KOLONLARIN PROJELENMESİ Dikmelerde de burkulma kontrolü yapılmaktadır. Bunun için bir kolona iletilen yüklerin bilinmesi gerekir. - Mahya Aşığından = 211,657 / 2 = 105,828 kg - Orta Aşıktan =156,037 kg - Damlalık Aşığından (Çatıdan gelen yük) = 98,214 kg - Kafes kirişinden = 73,06 / 2 = 36,8 kg - Toplam Eksenel Kolon Yükü = 396,879 kg - Kolonlar İçin Seçilen Profil I 40 Hesaplanan ve çizelgeden alınan değerler Bu profil için; A = 18,2 cm 2, G = 14,3 kg/m I = 240 cm, I min = 1,40 cm P max / A = ,034 ( I / I min ) 2 P max / 18,20 = ,034 (240/1,40) 2 P max = 3654,873 kg > 459,8 kg (Uygun) - Burkulma Kontrolü λ o = (I / I min ) = 240 / 1,4 = 171,429 Çizelgeden λ = 117,1, W = 2,31 cm A Gerçek = P. W / σ em = 459,8. 2,31 / 1400 = 0,759 cm 2 < 18,20 cm 2 Burkulma yok seçilen kesit uygundur. TEMELLERİN PROJELENMESİ Temellerin projelenmesinde, temele gelen yükle temelin ağırlığının toplamının birim alana verdiği yük toprağın zemin gerilmesinden (σ em =1,5kg/cm 2 ) küçük olmalıdır. Yoksa temelde oturmalar olur ve seranın yapısı bozulur.

15 Şekil 5. Temel Kesiti - Bir kolonun taşıdığı eksenel yük = (459, ,292) + (2,40. 14,3) = 658,412 kg - Beton hatılın ağırlığı = 3,00. 0,40. 0, = 1440 kg - Taş duvarın ağırlığı = 3,00. 0,5. 0, = 1800 kg - Zemine İletilen Toplam Yük = 3898,412 kg σ = P / A = 3898,412 / 300, 50 = 0,26 kg / cm 2 < σ em = 1,5 kg / cm 2 (Emniyetli) DEVRİLME KONTROLÜ Devrilme kontrolünün yapılabilmesi için, sera ağırlığının bulunması gerekir. Daha sonra serayı devirmeye çalışan kuvvetlerle bunların karşılaştırılması yapılır. - Tüm Sera Ağırlığı - Ön Yüz - Toplam Mertek Sayısı = {(8 / 0,6) + 1} 3 = 11,33 =12 adet - Mertek Ağırlığı = 12. 2,4. 6,23 = 179,424 kg - Kapı Çerçevesinin Ağırlığı = {( ) + ( 4. 2)}. 4,57 = 62,152 kg - Cam Ağırlığı = (8. 2,4. 7,8) = 149,76 kg - Çatı Boşluğu Üçgen Alanı = (8. 2,04) / 2 = 8,16 m 2 - Çatı Boşluğu Cam Ağırlığı = 8,16. 7,8 = 63,648 kg

16 Ön yüzey üçgen alanındaki merteklerin uzunluğu (En uzun mertek 2,04 m ve aradaki kısalma miktarı 0,29 m olduğuna göre bir yüzeyin yarısındaki merteklerin toplam uzunluğu 8,97 m olur.) 8,97. 2 = 17,94 m, bu merteklerin ağırlığı = 17,94. 6,230 = 111,760 kg - Ön Yüz Toplam Ağırlığı = 566,744 kg - Arka Yüz Toplam Ağırlığı = 566,744 Kapı Çer. Ağ. + Kapı Çer. Yer. Gelen Mertek Ağ. - = 566,744 62,152 + (4. 2,00. 6,230) = 554,432 kg - Yan Yüzler - Mertek Sayısı = (40 / 0,6) + 1 = 68 Adet - Mertek Ağırlığı = 68. 2,4. 6,230 = 1016,736 kg - Cam Ağırlığı = 40. 2,4. 7,8 = 748,80 kg - Havalandırma Penceresi Sayısı = 80/2 = 40 Adet - Havalandırma Pencerelerinin Ağırlığı = ,12 = 444,8 kg - Kolonların Kendi Ağırlıkları = {(40/3) + 1}. 2,4. 14,300 - = 514,80 kg - Çatıdan bir kolona iletilen Toplam Yük = 459,8 kg - Yan yüzeydeki kolonlara iletilen Toplam Yük = 459, = 7816,6 kg - Bir yan yüzeyin çatıdan gelen yüklerle birlikte Toplam Ağ. - = 10541,736 kg - Hatıllar = {40. 2) +(8. 2)}. 0,40. 0, = kg - Seranın Toplam Ağırlığı - Ön Yüz = 566,744 kg - Arka Yüz = 554,432 kg - Yan Yüzler = 10541, = 21083,472 - Hatıllar = kg - Seranın Toplam Ağırlığı = 68284,648 kg

17 Şekil 6. Serayı Devirmeye Çalışan Kuvvetlerin Şekil Üzerinde Gösterimi R 1 = 2, = 6144 kg R 2 = 4, = 1440 kg R 2x = Sin 27 o = 517,549 kg R 2y = Cos 27 o = 1015,747 kg R 3 = 4, (-32) = kg R 3x = Sin 27 o = -2614,985 kg R 3y = Cos 27 o = -5132,197 kg R 4 = 2, (-32) = kg Y noktasına göre moment alınırsa; ΣM s = W.5 + R 2y. 7,5 ΣM s = 68284, ,747. 7,5 ΣM s = ,343 kg. m ΣM d = R 1. 1,2 + R 2x. 3,62 + R 3y. 2,5 + R 3x. 3,62 + R 4. 1,20 ΣM d = , ,549. 3, ,197. 2, ,985. 3, ,20 ΣM d = 35229,466 kg. m ΣM s ,343 = = 9,9 > 1,5 olduğundan dolayı devrilmeye karşı ΣM d 35229,466

18 EMNİYETLİ dir. METRAJ 1) El İle Yumuşak Toprak Kazılması ( Poz No: ) Temelde : {(40,7. 2) + ( 8. 2)}. 0,5. 0,5 = 24,350 m 3 2)Demirli Beton ( Poz No: / 1) {(40,5. 2 ) + (8. 2)}. 0,5. 0,4 = 19,400 m 3 3) Düz Yüzeyli Kalıp ( Poz No: ) {(40,5. 2 ) + (8. 2)}. 2. 0,4 = 77,600 m 3 4) Taş Temel Duvar ( Poz No: ) {(40,5. 2 ) + (8. 2)}. 0,5. 0,5 = 24,250 m 3 5) Çelik Profillerin Hazırlanması a) Mertekler (T 60 ) - Çatıda 40 ( + 1). 2. 4,5 = 612 m 0,6 - Yan Yüzeylerde 40 ( + 1). 2. 2,4 = 326,4 m 0,6 - Ön Yüzeyde 15. 2,4 = 36 m - Arka Yüzeyde 8 ( + 1). 2. 2,4 = 36 m 0,6 - Ön ve Arka Yüzey Üçgen Kısımlarında 17,94. 2 = 35,88 m TOPLAM

19 b) Aşıklar (I 120 ) c) Kolonlar (I 40 ) d) Çatı Makası = , ,88 = 1046,28 m = 1046,28. 6,23 = 6518, = 200 m ,1 = 2220 kg 40 ( + 1). 2. 2,4 = 72 m ,3 = 1029,6 kg 40 ( + 1). 90,1 = 1351,5 m 3 TOPLAM Çelik Profil Ağırlığı = 6518, , ,5 = 11099,424 kg 6) Kapı ve Pencere Yapılması - Bir pencere ağırlığı : 11,12 kg - Toplam pencere ağırlığı : 11, = 1779,2 kg - Kapı çerçevesinin ağırlığı : 62,152 kg TOPLAM = 1779,2 + 62,152 = 1841,35 kg 7) 3,00 mm Normal Düz Cam Takılması (Poz No: ) 8. 2,04 (40. 2,4). 2 + (8. 2,4). 2 + ( ). 2 + ( 40. 4,50). 2 = 606,72 m 2 2 ZORUNLU MEKANİKSEL HAVALANDIRMANIN PROJELENMESİ Sera projesi doğal havalandırma isteğini karşılayacak şekilde planlanmış olup, hesaplama örneği olarak emici tip havalandırma verilmiştir. Proje İstekleri: 1) Havalandırma Miktarı: Sera içi havası saatte 50 kez değişmeli 2) Havalandırma Hızı: 1 4 m/s 3) Kullanılacak emici tip fan çapı : 0,5 m

20 Sera İçi Hacmi 8. 2,04 ( ) + ( ).40 = 1286,4 m saatte değişecek hava miktarı : 1286,4. 50 =64320 m 3 /h Q 64320/3600 A= = = 17,86 = 18 m 2 V 1 Giriş açıklığı, gerekli emici fan yüzey alanının katıdır. Bu durumda emici yüzey fan alanı: 18 / 10 = 1,8 m 2 Seraya konacak bir fanın çapı 0,5 m olduğuna göre, bir fanın alanı; A E = π. 0,5 2 / 4 = 0,196 m 2 Gerekli fan sayısı n = 1,8 / 0,196 = 9,18 = 10 Adet ISITMA SİSTEMLERİNİN PROJELENMESİ Isıtma Projesi İstekleri 1) Sera içi sıcaklığı: 15 o C 2) Isıtma elemanları: Çelik Boru 3) Boru çapı: 51/57 mm 4) Sisteme giren su sıcaklığı: 80 o C 5) Sistemden çıkan su sıcaklığı: 60 o C 6) Suyun devri: Pompayla 7) Ortalama rüzgar hızı: 3,6 m/s (Teorik) 8) Ortalama günlük radyasyon yoğunluğu: 45,46 kcal/m 2 h q k = U. A (t i t d ) A = ( ,6) + ( ,6) +[(2,04. 8 / 2). 2] + (40. 4,5. 2) = 625,92 m 2 Isı genleşme katsayısı ayrıntılı olarak hesaplanabileceği gibi, rüzgarlı koşullar için hazırlanmış çizelgelerden ısı geçirme katsayısı olarak 6,0 kcal / m 2 h o C alınabilir. Trabzon da en soğuk ayın ortalama düşük sıcaklığı -3 o C dir. q k = ,92. ( ) = 67599,36 kcal/h Q güneş = 0,50. 45,46. (40. 8) = 7273,6 kcal

21 Seradan sızma yolu ile kaybolan ısı miktarının güneş enerjisinden kazanılan ısı miktarı tarafından karşılanacağı düşünülebilir. Sera içine döşenecek boru boyu; q k L = (U b Çizelgeden 10,5 kcal/ m 2 h o C) π. d. U b. (t b t i ) 67599,36 L = = 467,153 m π. 0, ,5. (80 3) Bu borular kapı olan kısa duvar hariç 5 sıra halinde sera içine döşenirse; [(40. 2) + 8].5 = 440 m boru gerektiğini belirlenir. Bu sistemi çalıştıracak pompa debisi; Q = 2, q k / t q k = 67599,36 kcal / h = 78618,05 j/s Q = 2, ,05 / 20 = 0,801 l/s Bir pompa için gerekli elektrik motorunun gücü; 0, KWA = = 0,23 KWA ,6. 0,85 Baca sistemi en az 5 5,5 m yükseklikte olmalıdır. Baca kesiti alanı; 0,006 Q h A b = h Q h = 67599, 36 kcal / h = ,92 Kj / h 0, ,92 A b = = 339,565 = 340 cm 3 5

22 b) w=8m L=40m h=3m α=27º t i= 15 ºC t d =-3 ºC (Bkn. Çizelge 3.7) U cam =6,3 W/m 2 ºC k beton =1,4 W/m 2 ºC k sıva =0,87 W/m 2 ºC d sıvaiç = 2cm d sıvadış = 4cm d beton = 20cm h beton =40cm q k = U.A.(t d_ t i ) Beton duvardan kaybolan ısı; q k1 = U.A.(t d -t i )

23 1 U beton = (1/f i + d 1 /k 1 + d 2 /k 2 +d 3 /k 3 +1/f d ) 1 U beton = (1/8,1 + 0,02/0,87 + 0,04/0,87 +0,2/1,4 +1/23,3) U beton =2,65 W/m 2 ºC A beton = ((40 x 0,4x 2) + ( 8 x 0,4 x 2) A beton = 38,4 m 2 q k1 = U.A.(t d -t i ) q k1 =2,65 x 38,4 x (15-(-3)) q k1 = 1831 W Cam örtüden kaybolan ısı; q k2 = U.A.(t d_ t i ) x Tanα= x = Tan27 o. 4 x = 2,04 m AB= (2, ) 1/2 AB= 4,49 m A cam = ((40 x (3-0,4) x 2) + ( 8 x (3-0,4) x 2) + (40 x 4,49 x 2)) A cam = 608,8 m 2 q k2 = U.A.(t d_ t i ) q k2 = 6,3 x 608,8 x (15-(-3)) q k2 =69037 W Toplam ısı kaybı

24 q k = q k1 + q k2 q k = q k = W = 70,9 kw c) q g = τ I A s τ = 0,88 (Bkn Çizelge 3,2) I = (C + Sinβ) A e ts B/sinβ A = 1135 W/m 2 B = 0,180 C = 0,097 (Bkn Çizelge 5,3) e ts = 2, (Taban sayı) Güneş Yükseklik açısı; β = arcsin ( cose x Cosd x cosh + sine x sind) e = 41 o (Enlem açısı bkn çizelge 3,4) d = Deklinasyon açısı h = Saat açısı n d= 23,45 sin( ) 365 n= = 111 gün d= 23,45sin(389,6) d= 11,58 o h=15 x (12-12) h=0 o β = arcsin ( cose x Cosd x cosh + sine x sind) β = arcsin ( cos41 x Cos11,58 x cos0 + sin41 x sin11,58) β =arcsin (0,8692) β =60,37 O I = (C + Sinβ) A e ts B/sinβ I= (0,097+Sin60,37) x 1135 x e ts -0,180/Sin60,37 I= (0,966) x 1135 x e ts -0,207 I = 891 W/m 2

25 q g = τ I A s q g = 0,88 x 891 x 1 q g = 784 W d) Minimum hava açıklık alanı; A = (w. L). %15 A = (8. 40). 0,15 A = 48 m 2 e) Q G = A x V 1/2 h.(t i -t d ) V= 1,83 x ( ) t d ,5.(15-(-3)) V= 1,83 x ( ) V= 1,83 x (63/270) 1/2 V= 0,88 m/s Q G = 48 x 0,88 Q G = 42,4 m 3 /s 1/2 Q R = 0,35 x Ag x V R V R = 7,2 km/h; V R = 7,2x1000/3600 V R = 2 m/s Q R = 0,35 x 48 x 2 Q R = 33,6 m 3 /s Q T = (Q G 2 + Q R 2 ) 1/2 Q T = (42, ,6 2 ) 1/2 Q T = 54,01 m 3 /s f) q k = 70,9 kw q g = 784 W A min = 48 m 2 Q T = 54 m 3 /s

26 τ I A s (1- E.F) = (U.A + M/v. c p ). Δt q g = τ I A s = 784 W x A s E = Evaprasyon katsayısı = 0,5 alınır. F = 1 (Seradaki bitki oranının sera tabanına oranı) U cam =6,3 W/m 2 ºC A cam = 608,8 m 2 U beton =2,65 W/m 2 ºC A beton = 38,4 m 2 M = Q T = 54 m 3 /s Havalandırma miktarı V = 0,83m 3 /kg Havanın özgül hacmi (Bkn Sf 219) cp = 1 kg o C (Sabit) t d =-3 ºC (Bkn. Çizelge 3.7) τ I A s (1- E.F) = (U.A + M/V. cp). (t i - t d ) 0,784 x (8x40) x (1-0,5 x 1) = ((6,3x608,8)/1000+(2,65x38,4)/ /0,83 x 1) x Δt /1000 = (3937,2/ ,06) x Δt 125,44 / 69 = Δt Δt = 2 o C t i = 2 + t d t i = 2-3 t i = -1 o C Bu sıcaklık 15 o C nin altına düştüğü için uygun değildir. Seranın ısıtılması ilk akla gelen yol olmakla beraber öncelikle havalandırmanın azaltılması gerekir. HDS = Q T x 3600 / V s HDS = 54 x 3600 / ((40 x 8 x 3) + ( 8 x 2,04/2 x 40) HDS = / 1286,4 HDS = 151 kez/h Bu değerin ilkbahar koşullarında 20 kez/h olması uygun olacaktır. 20 = Q T x 3600 / 1286,4 Q T = 7,1 m 3 /s ye kadar düşürülmesi gerekir. τ I A s (1- E.F) = (U.A + M/V. cp). Δt 784 x (8x40) x (1-0,5 x 1) = ((6,3x608,8)+(2,65x38,4) + 7,1/0,83 x 1) x Δt /1000 = (3937,2/ ,55) x Δt Δt = 11 o C t i = 11 3 t i = 7 o C

27 Seranın ısıtılması gerekmektedir. h) q h = (M/V x cp) x Δt M = 20 x V sera /h V sera = ((8 x 3 x 40) + ( 2,04 x 8/2 x 40) V sera =1286,4 m 3 M = 20 x 1286,4 /3600 M= 7,1 m 3 /sn q h = (7,1/0,83 x 1) x (15- (-3)) q h = 154 kj/s = 154 kw g) (0,784 x 320) + q I = 70, q I = -25,98 kw i) q I = -25,98 kw Q y = 9000 kcal (kw a çevirmek için 4,186 ile çarpılır) E r = % 80 Q y. M y. E r q I = M y = q I x 100/ Q y x E r M y değeri çıktığından Trabzon ilinde nisan ayında Fuel-Oil yakmamıza gerek yoktur. j) Trabzon iline ait q g (W) değerleri Aralık Ocak Şubat Mart Aralık ayı;

28 (0,389 x 320) + q I = 70, q I = 100 kw Q y. M y. E r q I = M y = q I x 100/ Q y x E r 100 x 100 x 18 x 31 x 3600 M y = x 9000 x 4,186 M y = 6665 kg Ocak ayı; (0,448 x 320) + q I = 70, q I = 81,5 kw Q y. M y. E r q I = M y = q I x 100/ Q y x E r 81,5 x 100 x 18 x 31 x 3600 M y = x 9000 x 4,186 M y = 5432 kg Şubat ayı; (0,581 x 320) + q I = 70, q I = 39 kw Q y. M y. E r q I = M y = q I x 100/ Q y x E r 39 x 100 x 18 x 28 x 3600 M y = x 9000 x 4,186 M y = 2347 kg Mart ayı;

29 (0,710 x 320) + q I = 70, q I = -2,3kW Isıtmaya gerek yoktur. Aylara göre kullanılan Fuel-Oil miktarları aşağıdaki çizelgede verilmiştir. Aralık Ocak Şubat Mart Fuel-Oil 6,7 ton 5,4 ton 2,4 ton Isıtma Yok. k) 7 Coğrafi bölgemizde bulunan illere ait q g (W) değerleri (Her ayın 21. günü saat dikkate alınarak hesaplanmıştır.) Aralık Ocak Şubat Mart Ankara Erzurum Aydın Ordu Antalya Bursa Gaziantep Coğrafi bölgemizde bulunan illere ait proje dış sıcaklık değerleri İl Adı t o d C Ankara -12 Erzurum -21 Aydın -3 Ordu -3 Antalya 3 Bursa -6 Gaziantep -6 Ankara İli İçin; Aralık ayı; q g = 0,408 x 320 = 130,56 kw q k = (q k1 + q k2 ) x (t i t d ) =( 2,65 x 38,4 + 6,3 x 608,8) x (15 +12) = 106,30 kw

30 q h = (7,1/0,83 x 1) x (15- (-12)) = 230,96 kw 130,56 + q I = 106, ,96 q I = 206,7 kw M y = x 18 x 31 x 3600 / 0,80 x 9000 x 4,186 M y = 13776, 71 kg Ocak ayı; q g = 0,463 x 320 = 148,16 kw q k = 106,30 kw q h = 230,96 kw 148,16 + q I = 106, ,96 q I = 189,1 kw M y = x 18 x 31 x 3600 / 0,80 x 9000 x 4,186 M y = 12603, 66 kg Şubat ayı; q g = 0,596 x 320 = 190,72 kw q k = 106,30 kw q h = 230,96 kw 190,72 + q I = 106, ,96 q I = 146,54 kw M y = 146,54 x 18 x 28 x 3600 / 0,80 x 9000 x 4,186 M y = 8821, 81 kg Mart ayı; q g = 0,724 x 320 = 231,68 kw q k = 106,30 kw q h = 230,96 kw 231,68 + q I = 106, ,96 q I = 105,58 kw

31 M y = 105,58 x 18 x 31 x 3600 / 0,80 x 9000 x 4,186 M y = 7036,99 kg Erzurum İli İçin; Aralık ayı; q g = 0,415 x 320 = 132,8 kw q k = (q k1 + q k2 ) x (t i t d ) =( 2,65 x 38,4 + 6,3 x 608,8) x (15 +21) = 141,74 kw q h = (7,1/0,83 x 1) x (15- (-21)) = 307,95 kw 132,8 + q I = 141, ,95 q I = 316,89 kw M y = 316,89 x 18 x 31 x 3600 / 0,80 x 9000 x 4,186 M y = 21120,95 kg Ocak ayı; q g = 0,472 x 320 = 151,04 kw q k = 141,74 kw q h = 307,95 kw 151,04 + q I = 141, ,95 q I = 298,65 kw M y = 298,65 x 18 x 31 x 3600 / 0,80 x 9000 x 4,186 M y = 19905,24 kg Şubat ayı; q g = 0,604 x 320 = 193,28 kw q k = 141,74 kw q h = 307,95 kw 193,28 + q I = 141, ,95 q I = 256,41 kw

32 M y = 256,41 x 18 x 28 x 3600 / 0,80 x 9000 x 4,186 M y = 15436,05 kg Mart ayı; q g = 0,728 x 320 = 232,96 kw q k = 141,74 kw q h = 307,95 kw 232,96 + q I = 141, ,95 q I = 216,73 kw M y = 216,73 x 18 x 31 x 3600 / 0,80 x 9000 x 4,186 M y = 14445,21 kg Aydın İli İçin; Aralık ayı; q g = 0,449 x 320 = 143,68 kw q k = (q k1 + q k2 ) x (t i t d ) =( 2,65 x 38,4 + 6,3 x 608,8) x (15 + 3) = 70,87 kw q h = (7,1/0,83 x 1) x (15- (-3)) = 153,9 kw 143,68 + q I = 70, ,9 q I = 81,09 kw M y = 81,09 x 18 x 31 x 3600 / 0,80 x 9000 x 4,186 M y = 5404,70 kg Ocak ayı; q g = 0,472 x 320 = 151,04 kw q k = 70,87 kw q h = 153,9 kw 151,04 + q I = 70, ,9 q I = 73,73 kw M y = 73,73 x 18 x 31 x 3600 / 0,80 x 9000 x 4,186 M y = 4914,16 kg

33 Şubat ayı; q g = 0,633 x 320 = 202,56 kw q k = 70,87 kw q h = 153,9 kw 202,56 + q I = 70, ,9 q I = 22,21 kw M y = 22,21 x 18 x 28 x 3600 / 0,80 x 9000 x 4,186 M y = 1337,06 kg Mart ayı; q g = 0,752 x 320 = 240,64kW q k = 70,87 kw q h = 153,9 240,64 + q I = 70, ,9 q I = - 15,87 kw Isıtma Gerekmemektedir. Ordu İli İçin; Aralık ayı; q g = 0,389 x 320 = 124,48 kw q k = (q k1 + q k2 ) x (t i t d ) =( 2,65 x 38,4 + 6,3 x 608,8) x (15 + 3) = 70,87 kw q h = (7,1/0,83 x 1) x (15- (-3)) = 153,9 kw 124,48 + q I = 70, ,9 q I = 100,29 kw M y = 100,29 x 18 x 31 x 3600 / 0,80 x 9000 x 4,186 M y = 6684,40 kg Ocak ayı; q g = 0,446 x 320 = 142,72 kw

34 q k = 70,87 kw q h = 153,9 kw 142,72 + q I = 70, ,9 q I = 82,05 kw M y = 82,05 x 18 x 31 x 3600 / 0,80 x 9000 x 4,186 M y = 5468,69 kg Şubat ayı; q g = 0,580 x 320 = 185,6 kw q k = 70,87 kw q h = 153,9 kw 185,6 + q I = 70, ,9 q I = 39,17 kw M y = 39,17 x 18 x 28 x 3600 / 0,80 x 9000 x 4,186 M y = 2358,06 kg Mart ayı; q g = 0,711 x 320 = 227,52 kw q k = 70,87 kw q h = 153,9 kw 227,52 + q I = 70, ,9 q I = - 2,75 kw Isıtma Gerekmemektedir. Antalya İli İçin; Aralık ayı; q g = 0,465 x 320 = 148,8 kw q k = (q k1 + q k2 ) x (t i t d ) =( 2,65 x 38,4 + 6,3 x 608,8) x (15-3) = 47,25 kw q h = (7,1/0,83 x 1) x (15-3) = 102,6 kw 148,8 + q I = 47, ,6

35 q I = 1,05 kw M y = 1,05 x 18 x 31 x 3600 / 0,80 x 9000 x 4,186 M y = 69,98 kg Ocak ayı; q g = 0,520 x 320 = 166,4 kw q k = 47,25 kw q h = 102,6 kw 166,4 + q I = 47, ,6 q I = - 16,55 kw Isıtma gerekmemektedir. Şubat ayı; q g = 0,647 x 320 = kw q k = 47,25 kw q h = 102,6 kw 207,4 + q I = 47, ,6 q I = - 57,55 kw Isıtma gerekmemektedir. Mart ayı; q g = 0,764 x 320 = 244,48 kw q k = 47,25 kw q h = 102,6 kw 244,48 + q I = 47, ,6 q I = - 94,63 kw Isıtma Gerekmemektedir. Bursa İli İçin; Aralık ayı; q g = 0,408 x 320 = 130,56 kw q k = (q k1 + q k2 ) x (t i t d ) =( 2,65 x 38,4 + 6,3 x 608,8) x (15 + 6) = 82,68 kw

36 q h = (7,1/0,83 x 1) x (15- (-6)) = 179,55 kw 130,56 + q I = 82, ,55 q I = 131,67 kw M y = 131,67 x 18 x 31 x 3600 / 0,80 x 9000 x 4,186 M y = 8775,90 kg Ocak ayı; q g = 0,465 x 320 = 148,8 kw q k = 82,68 kw q h = 179,55 kw 148,8 + q I = 82, ,55 q I = 113,43 kw M y = 113,43 x 18 x 31 x 3600 / 0,80 x 9000 x 4,186 M y = 7560,19 kg Şubat ayı; q g = 0,596 x 320 = 190,72 kw q k = 82,68 kw q h = 179,55 kw 190,72 + q I = 82, ,55 q I = 71,51 kw M y = 71,51 x 18 x 28 x 3600 / 0,80 x 9000 x 4,186 M y = 4304,95 kg Mart ayı; q g = 0,723 x 320 = 231,36 kw q k = 82,68 kw q h = 179,55 kw 231,36 + q I = 82, ,55 q I = 30,87 kw

37 M y = 30,87 x 18 x 31 x 3600 / 0,80 x 9000 x 4,186 M y = 2057,50 kg Gaziantep İli İçin; Aralık ayı; q g = 0,456 x 320 = 145,92 kw q k = (q k1 + q k2 ) x (t i t d ) =( 2,65 x 38,4 + 6,3 x 608,8) x (15 + 6) = 82,68 kw q h = (7,1/0,83 x 1) x (15- (-6)) = 179,55 kw 145,92 + q I = 82, ,55 q I = 130,56 kw M y = 130,56 x 18 x 31 x 3600 / 0,80 x 9000 x 4,186 M y = 8701,92 kg Ocak ayı; q g = 0,510 x 320 = 163,2 kw q k = 82,68 kw q h = 179,55 kw 163,2+ q I = 82, ,55 q I = 99,03 kw M y = 99,03 x 18 x 31 x 3600 / 0,80 x 9000 x 4,186 M y = 6600,42 kg Şubat ayı; q g = 0,638 x 320 = 204,16 kw q k = 82,68 kw q h = 179,55 kw 204,16 + q I = 82, ,55 q I = 58,07 kw

38 M y = 58,07 x 18 x 28 x 3600 / 0,80 x 9000 x 4,186 M y = 3495,85 kg Mart ayı; q g = 0,753 x 320 = 240,96 kw q k = 82,68 kw q h = 179,55 kw 240,96 + q I = 82, ,55 q I = 21,27 kw M y = 21,27 x 18 x 31 x 3600 / 0,80 x 9000 x 4,186 M y = 1416,72 kg 7 Coğrafi Bölgemizde bulunan illerde kurulan seralarda aylara göre kullanılan Fuel-Oil miktarları aşağıdaki çizelgede verilmiştir. Aralık Ocak Şubat Mart Ankara 13,8 ton 12,6 ton 8,8 ton 7,1 ton Erzurum 21.2 ton 19.9 ton 15.4 ton 14.4 ton Aydın 5.4 ton 4.9 ton 1.3 ton Isıtma Yok Ordu 6.7 ton 5.5 ton 2.4 ton Isıtma Yok Antalya 0,07 ton Isıtma Yok Isıtma Yok Isıtma Yok Bursa 8.8 ton 7.6 ton 4.3 ton 2.1 ton Gaziantep 8.7 ton 6.6 ton 3.5 ton 1.4 ton Yukarıdaki çizelge incelendiğinde en çok yakıtın Erzurum ilinde 70,9 Ton en az ise Antalya ilinde 0,07 ton olduğu görülmüştür. Bu nedenle seracılığın proje dış sıcaklığı düşük olan illerde yapılmasının ekonomik olmayacağı söylenebilir.