2. Ulusal İklimlendirme Soğutma Eğitimi Sempozyumu ve Sergisi 23-25 Ekim 2014 Balıkesir ISI POMPASI DESTEKLİ GÜNEŞ ENERJİLİ NEM KONTROLLÜ BİR SERANIN DENEYSEL ANALİZİ Adem YILMAZ 1, Hikmet DOĞAN 2 1 Hakkari Üniversitesi,Çölemerik MYO, Hakkari 2 Gazi Üniversitesi, Teknoloji Fakültesi, Enerji Sistemleri Mühendisliği, Ankara ademyilmaz@hu.edu.tr hdogan@gazi.edu.tr ÖZET Mevcut sera sistemlerinin enerji ihtiyaçlarını fosil enerji kaynaklarından temin ediyor olması ve otomasyon sistemlerinin yetersizliği sebebiyle, enerji tüketimi ve yatırım maliyetleri yüksek olmaktadır. Sıcaklığın ve bağıl nemin istenen değerler aralığında tutulamaması da maliyetin artmasında ve ürünün de kalitesiz ve geç yetişmesinde çok önemli bir rol oynamaktadır. Dolayısıyla bu çalışmada, alternatif enerji kaynakları ve beraberinde otomatik kontrol elemanları kullanılarak, bir seranın nem ve sıcaklık kontrolünün sağlanması amaçlanmıştır. Tasarlanan sistemdeki otomasyon sayesinde, daha az enerji tüketimi ve nem ve ısı ihtiyacının istenilen değerlerde tutulmasını mümkün kılmak için, bir tasarım gerçekleştirilmiştir. Buna göre bu tasarım; gündüzleri ihtiyaç duyduğu enerjiyi güneş kolektörlerinden sağlarken, ihtiyaç fazlası enerjiyi de, ihtiyaç duyulduğunda (güneş enerjisini olmadığı zamanlarda) kullanılmak üzere, hazırlanan bir su tankındaki ısıtkan (ısıtıcı akışkan) olan su üzerinde depolamaktır. Buna ek olarak; bir şekilde güneşten temin edilen enerjinin kâfi gelmediği durumlarda da; toprak kaynaklı ısı pompası ile desteklenebildiği otomasyonlu modern bir sera tasarımı gerçekleştirilmiştir. Yapılan bu deneysel çalışma ile; seranın bağıl nemi ve sıcaklığı belirlenen değerlerde tutulması başarıyla gerçekleştirilmiş ve aynı iklim şartlarındaki klasik seralara göre, ürün (hıyar), nem ve sıcaklık kontrolleri sayesinde, yaklaşık on gün daha önce ve daha kaliteli olarak yetiştirilmiştir. Anahtar Kelimeler: Serada otomasyon, serada nem ve sıcaklık kontrolü, serada alternatif enerji ABSTRACT Due to current greenhouse systems supplying their energy needs from fossil energy sources and the lack of automation systems, energy consumption and investment costs are high. Not being able to keep the temperature and relative humidity in the desired range of values plays a very important role in the increase of cost and product s growing of poor quality and late. Therefore, in this study, it is intended to ensure humidity and temperature control of a greenhouse by using alternative energy sources along with automatic control elements. Through the automation in the system designed, to enable less energy consumption and keeping the humidity and temperature at the desired values, a design has been conducted. Accordingly, the present design, while providing the needed energy at the daytime from solar collectors, stores the surplus energy on the heating fluid water in a prepared water tank, to be used when needed (when solar energy is not available). Additionally; in occasions when the energy supplied from the sun is not enough, a modern greenhouse design that can be undergirded by the soil borne heat pump has been conducted. With this experimental study conducted; keeping the relative humidity and temperature of the greenhouse at the determined values has been successfully performed, compared to the conventional greenhouses at the same climatic conditions, the product (cucumber) has been grown about ten days earlier and with higher quality through humidity and temperature controls. 1
Keywords: Greenhouse automation, Humidity and temperature control in the greenhouse, Greenhouse alternative energy 1. GİRİŞ Alternatif enerji kaynakları içinde (güneş enerjisi, rüzgâr enerjisi, jeotermal enerji, dalga enerjisi gibi) güneş enerjisi çok önemli bir yer tutmaktadır. Güneş enerjisi tükenmeyen bir kaynak oluşu, ileri teknolojiler gerektirmeden de kolayca elde edilebilmesi, çevreye zarar vermemesi gibi özelliklerinden dolayı yaygın bir şekilde kullanılabilme özelliğine sahiptir. Güneş enerjisi, ısıtmada yeterli olmadığı durumlarda ısı pompası paralel ısı kaynağı olarak kullanılabilir. Güneş enerjisi ve ısı pompası sistemlerinin birlikte kullanıldığı sistemler ısıtma ihtiyacı duyulan seraların ısı ihtiyaçlarını karşılamak üzere tek bir merkezden kontrol edilen birleşik sistemlerdir. Bu çalışmada, bir seranın içerisindeki bağıl nemi kontrol altında tutmak hedeflenmiştir. Bağıl nemi kontrol ederken gereken enerji, alternatif enerji kaynaklarından olan güneş enerjisinden sağlanırken, sera içindeki yetiştirilecek olan ürünlerin, özelliklerine göre, sera havasının sıcaklık ve bağıl neminin kontrol altında tutularak daha iyi verim alınması düşünülmüştür. 2 SERALAR Eskiden insanların meyve ve sebzelerini saklayacakları buzdolapları yoktu. Eski insanlar ürünlerini toprağa gömerek, soğuk yerlere koyarak veya ürünleri kurutarak saklama yoluna giderlerdi. Zaman geçtikçe ürünlerin taze bir şekilde saklanması kolaylaştı. Dolayısıyla taze ürün yiyebilmek için yılın her ayı ürün yetiştirilmesi gereksinimi doğdu. Yıl boyunca ürün elde edebilmek için yıl boyunca ürünün ihtiyaç duyduğu iklim koşullarının sağlanması ve istenilen şartlarda sabit tutulması gerekmektedir. Bulunulan ortamda iklime bağlı kalmadan yetiştirilecek olan ürünün ihtiyaç duyduğu şartları (sıcaklık, bağıl nem ve hava hareketi gibi etkenler) kontrol altında tutarak bitkilerin büyümesi ve gelişmesi için en uygun koşulları sağlayan yerlere sera adı verilmektedir. Seralarda nem yönünden zengin havaya ihtiyaç vardır. Ancak sera içerisindeki yetiştirilen ürünler çok farklı nemli havaya ihtiyaç duymaktadırlar. Seralarda nem kontrolü; serada yetişen ürünün kalitesi, daha çabuk yetişmesi ve daha çok ürün vermesi gibi özelliklerin öne çıkmasını sağlamaktadır. Seralarda nem kontrolü yapılırken sera iç hava sıcaklığı ve hava hızının etkileri de göz önünde bulundurulması gerekmektedir. Bu değerleri dengede tutmak amacıyla sera içerisindeki hava zaman zaman yenilenir. Bununla birlikte, sera içerisindeki havanın dolaşımı, içerideki nem ve sıcaklığı etkilediği gibi ürünlerin üremesindeki tohumlanmayı da etkilemektedir. Sera içindeki sıcaklığın ve bağıl nemin istenilen değerlerde sabit halde tutabilmek içinde otomatik kontrol sistemlerine ihtiyaç duyulduğundan bu çalışmada daha çok sera içindeki hava şartlarını istenilen değerlerde tutabilmek ve seranın ihtiyaç duyduğu enerjiyi güneşten sağlama üzerine çalışmaya yoğunlaşmıştır. Konu ile ilgilenen araştırmacılardan, Kendirli (Cartoğlu) (1995), Seginer ve Zlochin (1996), yaptıkları çalışmalarda sera içi koşulların yeterlilikleri ve geliştirme imkânlarını incelemiştirler. Seralar da geceleri nemin yüksek olması mantar hastalıklarına yol açabileceği belirtilmişlerdir. Çalışmalarının sonucunda seralarda, yaz aylarında özellikle plastik tünel tipi seralar da sera içi sıcaklığın ve bağıl nemin oldukça yüksek olduğunu belirlemiştir[1,2]. Hocagil (2003), Soy ve ark. (2008), tarafından seralarda sera içi havasının sıcaklığını ve sera içerisinde oluşan bağıl nem miktarını kontrol altında tutabilmek için araştırmalar yapılmışlardır. Yaptıkları çalışmalar sonucunda sera içi sıcaklığının ve sera içi bağıl nem değerinin kontrol edilebileceğine karar vermişlerdir [3,4]. Ciğer (2010), Arı (2011), Ergün (2012), tarafından, bilgisayar kontrollü, internet destekli sera otomasyonu, PLC ve SCADA yazılımı ile sera kontrolü üzerine çalışmalar yapmışlar ve yapılan çalışmadaki otomasyon sisteminde; her türlü ölçme elemanı ve kontrol elemanı ile çalışabilecek program tasarlanmıştır. Ayrıca, sahaya gitmeye ihtiyaç duyulmadan sera içi iklim değerleri internet üzerinden izlenmiştir [5,6,7]. 3. SERANIN HAZIRLANMASI Çalışma için kurulacak olan sera, 50 m 2 lik bir alana inşa edilirken, sera yüksekliği 2,5 m seçildi. Duvarlar cam bölmelerden oluşmakla birlikte, cam bölmelere ve çatı kısmına güneşi içeriye alıp muhafaza etme özelliğine sahip 10 mm kalınlığında polietilen karbon malzeme yerleştirildi. Bu malzeme aynı zamanda ısı yalıtımı olarak da kullanıldı(şekil 1). 2
Şekil 1. Seranın görünümü Seranın dışarı ile teması kesildikten sonra, içerisinde çalışmaların ve kontrolünün kolay ve temiz olması için, seranın içine betonarme saksılar oluşturuldu. Saksının yapımında, su sızdırmaması için; mozaik ve yalıtım malzemesi kullanıldı. Seranın tamamına ve saksıların içerisine, yerden ısıtma boruları döşendi. Daha sonra saksılara ortalama 50 cm yüksekliğe kadar toprak dolduruldu (Şekil 2). Şekil 2. Seranın içeriden görünüşü Seradaki ısı kayıpları kullanılan malzemelerin cins ve özelliklerine göre hesaplar yapılarak bulundu. Bulunan bu ısı kaybı hesabına göre de; kollektör yüzey alan hesabı, boru çapı tayini, havalandırma kanal çapı, havalandırma fan gücü gibi gerekli olan bilgiler hesaplandı. Bu hesaplara göre sera içerisine dağıtım kollektörleri ayrı ayrı yerleştirilerek yerden ısıtma ve saksı ısıtma sistemlerinin kontrolü sağlandı. Kollektörlerin bilgisayar ile kontrolünü sağlayabilmek amacıyla her bir sıcak su dağıtım kollektörü için ayrı ayrı (yerden ısıtma için, saksı ısıtması için, saksıların sulanması için) selenoid vanalar yerleştirildi. Birisi bilgisayar kontrolü için diğeri de elektrik için olmak üzere iki adet kumanda paneli kullanıldı. Havalandırma işlemini gerçekleştirebilmek için uygun çapta hava kanalları ile uygun kapasitede havalandırma fanlarının yerleştirilmesi yapıldı. Seranın içerisinde taze hava ihtiyacı duyulduğunda (sıcaklığın düşürülmesi, nemin düşürülmesi vb. için) havalandırma işleminin yapılabilmesi için, kumandası, hissediciler (sensörler) tarafından yapılan fanlar sera duvarına yerleştirildi. İstenilen değer elde edildiğinde havalandırma fanlarının otomatik kontrolü, kumanda paneli tarafından yapılacak şekilde ayarlandı. Nemlendirme işlemini gerçekleştirebilmek için su püskürtmeli bir nemlendirme cihazı devreye bağlandı. Nemlendirme cihazının kontrolü, PLC kontrol panelinden arzu edilen değerler girilerek nemlendirme sisteminin otomatik olarak çalışacak şekilde ayarlandı. Sistemi kontrol edebilmek için bilgisayar sistemi (PC) kuruldu. Sera için hazırlanmış otomatik kontrol sistemi ve PLC sistemi birleştirildi (Şekil 3). 3
Şekil 3. PC ve PLC hissedicilerin bağlantı şeması Güneş kollektörlerinin toplamış olduğu ısı enerjisi; akışkana (suya) yüklenip, daha sonraları güneşin olmadığı zamanlarda da bu enerjinin kullanılması düşüncesiyle bir sıcak su deposu hazırlandı. Sera içerisindeki sıcaklık değeri düştüğü zaman mevcut depodaki sıcak su ile ısıtmanın yapılacağı ve mevcut deponun yeterli olmadığı durumlarda da ısı ihtiyacının karşılanacağı bir ısı pompası sistemi kuruldu. Isı pompası ve güneş enerjisi sistemlerinin sıcak su akış kontrolünü sağlayan boru bağlantı kollektörü yapıldı. Sistem çalıştırılarak nemlendirme cihazı, ısıtma sistemi, havalandırma sistemi, PLC kontrol panel ve PC nin düzgün çalışıpçalışmadığı kontrol edildi. Güneş enerjisinden yararlanmak için; verimleri daha yüksek ve donmaya karşı da daha dayanıklı olduklarından vakum tüplü güneş kolektörleri seçildi. Çizelge 1 de teknik özellikleri verilen vakum tüplü güneş kollektörleri; diğer (kasa tipi) güneş kollektörlerine nazaran; kurulumu, dayanıklılığı, tamiri gibi avantajlar sunmaktadır. Çizelge 1. Vakum tüp güneş kollektörünün teknik özellikleri Malzeme Teknik özellik Panel tipi 16 adet vakum tüp panel U boru malzemesi Bakır U boru çapı ve adeti 8mm / 16 adet Vakum tüp uzunluğu 1800 mm Vakum tüp çapı 58 mm Toplam alan 2 m 2 Vakum tüpün güneş gören alanı 1.08 m 2 Ağırlık 43 kg Basınca dayanıklılık 9 bar Montaj açısı 0-90 derece Kauçuk kapak halkalar UV dayanıklı silikon kauçuk İzolasyon Taşyünü Ana boru malzemesi Bakır İskelet malzemesi Anodize (yalıtılmış) alüminyum Vakum tüp kollektörün çalışma prensibi, soğuk su tüp içerisindeki bakır boruya alttan girmekte ve ısınarak üstteki borudan çıkmaktadır. Akışkan, paralel bir şekilde tüplerin içerisindeki bakır borulardan dolaşmakta ve 4
devam etmektedir. Alttaki bakır borunun etrafı koruyucu plaka ile kaplanmıştır. Alttaki boruda fazla ısınamayan su, ağırlığı ile aşağı inmekte ve yukarı doğru çıkmaya başlayınca ısınmaya başlamaktadır. Güneşten gelen enerji vakum tüpler sayesinde emilmektedir. Emilen ısı enerjisi suya aktarılmakta ve sıcak su pompa ile basılarak sıcak su deposunda depolanacaktır. Burada depo edilen sıcak su sera için gerektiği zaman ısıtma sistemine ayrı bir pompa sistemi sayesinde pompalanacaktır. Isı pompası tesisatı, sıcak su deposu tesisatı ile birlikte kollektörlere paralel olarak bağlandı. Sıcak su deposu ile beslenen sistemin enerjisi yetmediği zaman sıcak su deposu kesilerek ısı pompası hattı devreye girecektir. Bu olay, otomatik kontrol sistemleri sayesinde sıcak su deposundaki bir algılayıcı, sıcaklığın yetersiz geldiğini algıladığında sisteme bilgi verecek sistemde sıcak su deposundaki selenoid vanayı kapatarak ısı pompasındaki selenoid vanayı açıp, ısı pompasının devreye girmesini sağlayacaktır. Güneş enerjisinden elde edilen ısı enerjisinin depolanabilmesi için sıcak su deposu ve gerektiğinde kullanabilmek için soğuk su depoları uygun yerlere yerleştirilerek bunların tesisat bağlantıları yapıldı. Isı pompası bir bütün (kompakt) sistem şeklinde tek parça halinde satın alınarak, bağımsız olarak hazırlanmış olan sera sistemine kurulumu yapıldı. Güneş enerjisi, ısı pompası ve depoların tesisat bağlantıları birleştirilerek birbiri ile uyumlu bir şekilde kullanılabilmesi için hazır hale getirildi (Şekil 4). Şekil 4. Güneş enerjisi ve ısı pompası sistemlerinin şematik görünümü 5
Sisteme, nemin yetersiz olduğu durumlarda içerinin nem ihtiyacını karşılamak için kurulmuş olan püskürtmeli nemlendirme cihazı eklendi. Tarafımızca yapılan nemlendirme sisteminde; sera içerisinde istenilen nem değerine ulaşıncaya kadar çalıştırılması düşünülmüş, istenilen değere ulaşınca otomatik kontrol sistemi sayesiyle kapatılması planlanmıştır. Su bağlantısı yapılan ve çalışmaya hazır hale getirilen nemlendirme sistemi Şekil 5 de verilmiştir. Şekil 5. Su püskürtmeli nemlendirme sistemi Bağıl nemin artması durumunda havalandırma sistemi devreye girerek bağıl nem düşürülür. Havalandırma sistemi, iç havanın dış hava ile yer değiştirmesini sağlar. Böylece sera içerisindeki nemli hava atılırken kuru dış hava sera içine üflenir ve sera içi bağıl nemi düşürülür. Dış havanın bağıl neminin yüksek olması durumunda iç havanın bağıl nemi düşürülemez [8]. Böyle durumda, sera içerisindeki havanın soğutularak nem değerinin düşürülmesi gerekir. Sera içerisindeki hava soğutulduğu zaman nem değeri düşmeye başladı, ancak sera içerisinin sıcaklığının da istenilen değerde olması gerekiyor. Bunun içinde aşağıdaki şekilde (Şekil 6) görüldüğü gibi bir kanal oluşturuldu ve öncelikli olarak hava soğutuldu ve nem çekildi daha sonra bir ısıtıcı yardımı ile ısıtılarak seranın ihtiyacı olan sıcaklık değeri sağlanmış oldu. Şekil 6. Sera havasının soğutma yöntemi ile bağıl neminin alınması [8] Deneylerde kullanılan cihazların teknik özellikleri Çizelge 2 de gösterilmiştir. Kullanılan bu cihazlar deney seti için hesaplanan kapasitelerde seçilmiştir. 6
Çizelge 2. Sistemin değerlerini almak için kullanılan cihazlar ve özellikleri Ekipmanlar Özellikleri Ölçüm aralığı Hassasiyet Sıcaklık ölçüm cihazı Omega OM-DAQPRO-5300 NTC 10KΩ, 25 to 150 C ± 0.3 C Sıcaklık ve nem sensörü Çıkış sıcaklıkla doğru orantılı 0V 5V -20 o C - 100 o C ± 0.3 C Işınım ölçer (Solarmetre) - 15 C 60 C, - Frekans 1999 ve Mu; W/cm 2 50mhz-2000mhz - Hava hızı ölçüm cihazı Ölçüm özellikleri: km/h, m/s 1.1-150 km/h 0.4 saniye Termometre (Termokupl) K tipi termokupl girişli -50-1372 C %3 Elle kontrollü sıcaklık ve nem ölçüm cihazı Bağıl nem, sıcaklık probu Nem 30-90% RH,İç ve dış sıcaklık:0-50 C:-20-70 C %8RH, 0.1 C ± 1.0 C Sera için hazırlanmış olan program sayesinde tüm veriler görülecek ve kaydedilebilecektir. Program seraya konulan bir bilgisayara yüklenerek PLC kartından bir kablo ile bağlantı yapıldı. İnternet bağlantısı yapılarak da herhangi bir bilgisayarda bilgileri görmek kopyalamak ve kontrol etmek mümkün olmaktadır. Bu bilgiler; sera iç nemi, sera dış nemi, sera iç sıcaklığı, sera dış sıcaklığı gibi seranın anlık verileridir. Bu bilgiler aynı zamanda bilgisayara istenildiği süre aralığında istenilen hassasiyette kaydedilebilecektir. Tüm cihazların bağlantıları yapıldıktan sonra bilgisayar programı çalıştırılarak ayarları yapılıp, sistemin otomasyonunu yapacak ve deney verilerini de kaydedecek şekilde kontrolü yapıldı. Sistemde bağıl nem değeri %30-40 olarak giriş yapıldı. Sistem tarafından, nemin %30 değerinin altına düştüğü zaman nemlendirme cihazı açılarak nem oranı yükseltildi. Nem %40 seviyesini geçince nemlendirme cihazı kapatıldı. Nem %40 değerini geçtiği zaman ise havalandırma kanalını açarak içerideki nemli havayı dışarı atmaya çalışıldı. Nem oranı %40 ın altına inince havalandırma işlemini kapatıldı. Bu şekilde ortamdaki nem miktarı %30 ile %40 arasında tutulmuş oldu. Bu işlemlerin tamamı otomatik olarak bilgisayarla ayarlandığı gibi yapıldı Gerekli olan nem miktarını %30 dan başlatıp 10 birim aralıklar ile %90 değerine kadar deneyler yapıldı. Aynı zamanda, girilen ve mevcut değerleri bilgisayar ekranından görmek de mümkün olacak şekilde programlandı. 4. VERİLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ Sera havası havalandırma ile dış havayla değişimi sağlanmaktadır. Bu durumda sera havasının dış hava şartlarından etkilenip etkilenmediği önem arz etmektedir. Dış havanın neminin azalması veya artması, sera iç havasının nemini ne ölçüde değiştirdiği sera otomasyonlarında bilinmesi gerekmektedir, çünkü sera iç havasının bağıl nemi, sera havasının ısınması ile değişim göstermektedir. Sistem çalıştırılmadan hem sera içi hem de sera dışı nem değerleri grafik halinde Şekil 7 de gösterildi. Şekil 7. Sera iç ve dış nem değerleri Şekil 7 de görüldüğü gibi, sera içerisindeki nem değerini, dış havanın bağıl nem değeri etkilemiştir. Dış havanın nemini düşmesi, şekilde (Şekil 7) de görüldüğü gibi iç havanın nem değerini de düşürmüştür. Dış havanın nemi arttığında iç havanın nemi de dış hava ile birlikte artmaktadır. Sera içi bağıl nem değerleri, %53 ten başlayıp %28 lere kadar düşmekte ve gün içerisinde %74 lere kadar çıkmaktadır. Bu nem değerinin kararsızlığı serada istenmeyen bir durum arz etmektedir. Eğer ürün bu şekli ile ekilmiş olsaydı, istenilen nem ayarı sabit tutulamadığından ürünün yetişmesinde, süre ve kalite bakımından mahzurlar oluşacaktı. Bu 7
değişimin sürekli olması serada yetişecek olan ürünü olumsuz etkiler. Aşağıdaki grafikte (Şekil 8) sistem çalıştırıldığındaki grafik eğrileri görülmektedir. Bu grafikte sera içi nemi %80-90 değerleri arasında tutularak ölçüm alınmıştır. Dış havanın bağıl nemi ile sera iç havasının bağıl nemi karşılaştırılmıştır. Şekil 8 de, otomasyon sisteminin, sera içi hava şartlarını istenilen değerlerde tutup, dış hava şartlarından etkilenip etkilenmediği gösterildi. Şekil 8. Sera iç ve dış bağıl nem değeri %80-90 arası Sistem çalıştırılmadan ölçüm değerlerinde çok farklı dalgalanmalar görülürken tarafımızdan hazırlanmış olan sistem çalıştırılıp nem değeri de %80-90 aralığına ayarlandığında ölçülen nem değerleri Şekil 8 deki gibi istenilen değerler arasında sabit kaldığı gözlenmiştir. Burada nem değerinin %80 in altına düşeceği durumlarda nemlendirme cihazı otomatik olarak çalıştırılarak değerler istenilen şartlara yükselti. Aynı zamanda dış nem değerinin %36 ile %60 arasında olduğu görülmektedir. Şayet müdahale olmasaydı, sera içi nem değerlerinin de ortalama dış hava nem değerlerine yakın olacaktı. Oysa burada nemlendirme cihazının sürekli çalışır halde olduğundan kontrol altındaki sera havası istenilen şartlarda kararlılık gösterdiği görülmektedir. Bu da tabii ki; yetiştirilecek olan ürünün kalitesini doğrudan etkileyecektir. Otomasyon ile yapılan havalandırmada, sera içerisindeki havanın karışması ile birlikte; hava sıcaklığı, havanın bağıl nemi, sera içinde oluşacak kötü koku vb. etkenler dengelenmiş oldu. Nem değerinin %70-%80 arasında sabit tutularak grafik çizildiğinde, aşağıda verilen grafik (Şekil 9) elde edildi. Şekil 9. Sera iç ve dış bağıl nem değeri %70-80 arası Şekil 9 da rüzgâr hızının farklılıklar göstermesinden dolayı dış nemin oldukça değişken olduğu görüldü. İç nem ise verilen değerler olan %70 ile %80 arasında olduğu ve bu değerlerin dışına çıkılmadığı görülmektedir. Dış bağıl nem değeri %60 ile başlamış, hızlı bir şekilde %75 gibi değere ulaşmış daha sonra %58 düşüp tekrar %74 lere çıkmıştır. Bu şekilde gün içerisinde belirli aralıklarda, %28 ile %79 aralığında inip çıkmıştır. Eğer sera içerisinde bir otomasyon sistemi olmasaydı, dışarıda meydana gelen bu inip çıkmalar, sera içerisinde de benzer bir şekilde inip çıkmalar görülecekti. Bu ani inip çıkmalar seranın nem dengesini bozan ve istenmeyen bir durumdur. Şekil 9 deki iç havanın bağıl nemine bakıldığında, dış havadan etkilenmediği görüldü. Dış havanın bağıl nemi yükselirken, iç havanın bağıl nemi de yükselmeye başlıyor. Sınır değer olan %80 e ulaşınca otomasyon sistemi devreye giriyor ve iç havanın nemini düşürüyor. Böylelikle dış havanın artan bağıl neminden etkilenmeyen iç havanın bağıl nemi sabit kalıyor. Bu işlem nem değerinin istenilen değerlerin altına 8
düşmesi durumunda da devreye giriyor ve dış hava bağıl nemi %34 lerde görülürken, iç havanın bağıl nem değeri alt sınır olan %70 te sabit kalıyor. Gerekli olan nem, otomasyon sisteminin devreye girmesiyle, nemlendirme cihazı tarafından eksilen nem miktarı tamamlanmış oluyor. Cihazlar ve tüm ekipmanlar hazır hale geldikten sonra nem değerleri %30 dan başlayarak %30-40, %40-50, %50-60, %60-70, %70-80, %80-90 aralıklarında bilgisayara girilerek, bu değer aralıklarında kalıp-kalmadıkları kontrol edildi. Deneyler sonucunda kaydı yapılan sonuçlar incelendiğinde tüm değerlerin istenilen değerler arasında olduğu gözlemlendi. 5. SONUÇLAR Sera içerisinde olması gereken bağıl nem ve sıcaklık gibi termodinamik değerler otomasyon sistemi ile kontrol edilen değerler olup, sera içerisinde yetiştirilecek ürünün özelliklerine göre, belirli değer aralıklarında tutulmuştur. Yapılan deneyler ve analizler, böyle bir sistemin otomasyonlu olarak başarılı bir şekilde çalıştırılabileceğini göstermiştir. Sistemdeki otomatik kontrol, bilgisayar programı tarafından sağlanarak, sera içi şartları (havanın sıcaklığı, bağıl nemi ve hava hareketi) istenilen değerlerde tutulabilmiştir. Böyle olunca otomatik kontrollü olarak yapılan serada üretilen ürünlerin (hıyarların), diğer klasik seralarda yetiştirilen ürünlere göre daha kaliteli ve yetişme süresinin de yaklaşık 10 gün kadar kısaldığı deneysel olarak görülmüştür. Sistemde, bilgisayar ve pompaların kullanmış olduğu enerjilerin dışında kalan enerjilerin tamamı güneşten karşılandığı için işletme maliyeti düşmüştür. Dolayısıyla otomatik kontrollü serada üretilen ürün daha ucuza elde edilmiştir. Bu çalışmada tasarlanan ve deneysel olarak incelenen seranın kontrolünün otomatik olarak yapılması ve alternatif enerji kullanarak gerekli ihtiyaçların karşılanması ile verimliliğin artığı görülmüştür. 6. KAYNAKÇA [1] Kendirli (Cartoğlu) B., Yalova ve çevresindeki kesme çiçek seralarında sera içi koşulların yeterlilikleri ve geliştirme olanakları, Doktora Tezi, Ankara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Tarımsal Yapılar ve Sulama Anabilim Dalı, Ankara, (180), (1995). [2] Seginer I., Zlochin I., Night-time greenhouse humidity control with a cooled wetness Sensor, Agricultural and Forest Meteorology 85 (1997) 269-277, Agricultural Engineering Department, Technion, Israel, 4 September 1995; revised 23 April 1996; accepted 15 July 1996 [3] Hocagil M. M., Seralarda sıcaklık ve bağıl nem kontrolü üzerine bir araştırma, Yüksek Lisans Tezi, Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Tarım Makineleri Anabilim Dalı, Adana, (69), (2003). [4] Soy H., Yılmaz E., Dilay Y., Gömülü kontrolör ile sera iklimlendirme sisteminin bulanık kontrolü, Elektrik Elektronik Bilgisayar Mühendisliği Sempozyumu, ELECO, Bursa, (2008). [5] Ciğer M., Bilgisayar kontrollü, internet destekli sera otomasyonu, Yüksek Lisans Tezi, Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Tarım Makinaları Anabilim Dalı, Adana, (2010). [6] Arı Y. S., Birden fazla seranın, plc ve scada yazılımı ile kontrolü ve internet üzerinden izlenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Marmara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Mekatronik Anabilim Dalı, İstanbul, (2011). [7] Ergün S., Zeki etmenler ile sera kontrolü, Yüksek Lisans Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Elektronik Bilgisayar Eğitimi Anabilim Dalı, Isparta,(103), (2012). [8] Yılmaz A., Hakkâri şartlarında sıcaklık ve bağıl nemin plc ile denetlendiği güneş enerjili sera sistemi, Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Eğitimi Anabilim Dalı, Ankara, (2014). 9