TÜBİTAK BİDEB YİBO ÖĞRETMENLERİ ( FEN ve TEKNOLOJİ FİZİK, KİMYA, BİYOLOJİ ve MATEMATİK ) PROJE DANIŞMANLIĞI EĞİTİMİ ÇALIŞTAYLARI YİBO 5 ( Çalıştay 2011 ) TÜSSİDE / GEBZE 30 Ocak 06 Şubat 2011
GRUP BEN PROJE ADI TOPRAKTAN GELEN SERİNLİK Proje Ekibi Nedim YILDIZ Erdinç CANTİMUR Birhan DENKLİ PROJE DANIŞMANLARI Doç. Dr. Orhan İÇELLİ Doç. Dr. Zeynep GÜREL
PROJE ADI: TOPRAKTAN GELEN SERİNLİK PROJENİN AMACI: Toprakta var olan serinliğin günlük hayata pratik olarak aktarabilmek. Klimalarda sağlığa zararlı olarak kullanılan gazlardan ötürü, sağlık ile barışık bir yöntem kullanabilmek PROJE HEDEFİ: Yeryüzündeki toprak katmanın altında bulunan serin havayı yüzeye çıkartıp, Yüzeyde istenilen ortamın sıcaklık değerini düşürmek.
KURAMSAL TEMELİ: Isı iletimi (konveksiyon ve iletim yolu ile), termodinamik yasalar, soğuma yasası (Newton)
GİRİŞ: İnsanlar tarafından klimalar uzun zamandan beri kullanılmaktadır. Ancak yapılan bilimsel araştırmalar klimalarda kullanılan Freon, Amonyak, Frigen, Kaltron, Genetron ve Kükürt dioksit gibi gazların hem küresel ısınmaya neden olduğunu, hem de sağlık açısından olumsuz etkiler yarattığını göstermektedir.( 2 ) Başka bir deyişle klimalardaki enerji tüketiminin fazla olması ekonomik açıdan da maliyetli bir üründür.
Literatür taraması yaptığımızda, Çelik ERGEN 2008 tarafından yapılan bir çalışma bize ışık tutmuştur. Bu çalışmada belirtildiğine göre, yerkabuğu yerin 2-3 metre aşağısında 15 derece +-5 derece aralığında sabit bir ısı sunmaktadır. Çok yükseklerde olmayan bu derinlikteki göller ve yakın yer altı suları da bu derecelerdedir. Bu seviyelerdeki toprak katmanının yaklaşık ısısıdır. 15 derece sıcaklık 5 derece üstüne çıkmakta, ya da 5 derece altına inmektedir. Yine bu araştırmada belirtildiğine göre sabit enerjiyi doğrulamak için yörenizdeki eski bir kuyudaki mevcut suya en sıcak yaz gününde ve en soğuk kış gününde saldığınız derecenin yaz-kış daima 12-17 dereceler olduğu görebilmektedir. Bu çalışmaya dayanarak biz de ineceğimiz seviye yerin 1 m aşağısında sıcaklığın sabit bir sıcaklık aralığı olduğunu varsayıyoruz.(1). Konu olarak çalışmamız killerin soğumasına ait çalışma olduğu için termodinamik konusuna girmektedir.
Akdeniz iklimin etkili olduğu Adana, Antalya gibi illerimizde yaz mevsiminde sıcaklıklar 30-45 0 C arasında değişmektedir. Bu illerimizde sıcaklıktan ötürü bozulabilecek besinlerimizi uygun sıcaklık değerlerinde yani kiler gibi odalarımızda saklamak oldukça zordur. Bu uygun ortamı oluşturmak için klima gibi cihazları kullanmak zorundayız. Ancak klimaların sağlık açısından ortaya çıkardığı olumsuz durumlar ve maliyetli bir cihaz olması bizi alternatif kaynaklara yöneltmiştir. Daha az maliyetle ve doğal kaynaklarla tasarladığımız projemizde doğal klima yapmaya karar verdik. Bu projede en büyük ilham kaynağımız atalarımızın patates, soğan gibi besin maddelerini toprağın altında saklaması idi
PROJENİN YAPILIŞI: Projemiz dört aşamada gerçekleştirilmiştir. 1. Kilerin yapımı 2. Hava borusunun izolasyonu 3. Açık alanda doğal klima mekanizmasının inşa edilmesi 4. Ölçümlerin alınması
KİLERİN YAPIMI Kilerin yapımında 18 adet 1,5 m uzunluğunda çam çıtalar birbirine küp oluşturulabilecek şekilde monte edilmiştir. Fotoğraf 1 ve fotoğraf 2 de kiler yapımı gösterilmiştir. Fotoğraf 3 te ise kilere naylon kaplama uygulanmıştır. Fotoğraf 3 te naylon tercih edilmesinin sebebi sera etkisi oluşturulup kiler içerisinde yaz ortamı oluşturmaktır.
FOTOĞRAF 1
FOTOĞRAF 2
FOTOĞRAF 3
ASPİRATÖR BORUSUNUN İZOLASYONU Hava borusunun izolasyonunda cam yünü ve alüminyum folyo kullanılmıştır. Bu malzemeleri kullanmaktaki amacımız dış ortam ile oluşturulan mekanizma arasındaki hava akımında ısı kaybını önlemektir.
FOTOĞRAF 4
FOTOĞRAF 5
AÇIK ALANDA DOĞAL KLİMA MEKANİZMASININ İNŞAA EDİLMESİ Bahçede 1 m 2 alanında ve 1 m derinliğinde bir alan kazıldı. FOTOĞRAF 6
FOTOĞRAF 7
FOTOĞRAF 8 Bu alanın tabanına klima peteği fotoğraf 8 de görüldüğü gibi dik konumda yerleştirilmiştir. Klima peteğinin bu şekilde yerleştirilmesinin sebebi hava sirkülasyonunu kolaylaştırmak içindir.
FOTOĞRAF 9 İzolasyonu yapılmış ve ucuna fan takılmış olan hava borusunun fotoğraf 9 da ki gibi bağlantısı yapılmıştır. Bu hava çıkış bağlantısına klima peteğinin diğer tarafından hava giriş borusu takılmıştır. Daha sonra mekanizmanın üzeri toprak ile kapatılmıştır.
FOTOĞRAF 10 Burada sistemin çalışıp çalışmadığı kontrol edilmiştir. Sistemin çalıştığı görülmüştür.
Son aşamada soğuk hava çıkışının kilere montajı yapılmıştır. FOTOĞRAF 11
ÖLÇÜMLERİN ALINMASI Ön araştırmalar: Araştırma sorusuna cevap bulmak üzere toplam dört tane deney yaptık. Birinci deney sabah 11.30 da başladı. 11,49 a kadar atmosferdeki sıcaklık değişimleri tespit edildi. Kilerin içinde aspiratörlü ve aspiratörsüz zamana bağlı olarak sıcaklık değişimleri kaydettik.. Bu deney sonucunda çıkarttığımız sonuçları şu şekilde kaydettik: Erdinç: Güneşe rağmen ortamın sıcaklığı düşmüştür. Deney amacına ulaşmıştır. Nedim: Öğleden sonra kilerin içi daha fazla ısınacaktır daha iyi sonuç elde edilecektir. Birhan: Mevsimin kış olması deney işleyişini olumsuz şekilde etkilemiştir.
Bu deney sonucunda dijital termometre ile ölçüm yapmaya kendimizi alıştırdık. Dış ortamın sıcaklığının rüzgar gibi etmenlere bağlı olarak nasıl değiştiğini fark ettik. Deney aralığında ortalama bir sıcaklık değerinden bahsedebileceğimizi anladık. Kiler içindeki sıcaklık değişiminin dış ortamdaki değişiklikten nasıl etkilendiğini tam tespit edemeyeceğimize karar verdik. Bu durumda naylonun killerin dış ortamdan izolasyonunu sağladığını varsaydık.. Bu yöndeki olabilecek değişimleri ihmal ettik. Kilere termometreyi yerleştirdiğimiz yeri daha gölge bir tarafa doğru değiştirdik. Bunu yapmaktaki amacımız kilerin içerisinde ortalama bir sıcaklık değeri yakalamaktı. Bu koyduğumuz yerin gerçek ölçüm yapacağımız deney için bir referans noktası olmasına karar verdik. İki deney daha yaparak ölçü aletleri ve deneydeki parametreleri tartışarak deneyimimizi artırdık. Ve son olarak gerçek ölçüm değerlerimiz aşağıdaki tabloda olduğu gibidir.
Ġlk durumda ortamın (Atmosferin) sıcaklığı: saat 14:25 Mekanizmanın bulunduğu yerdeki toprak sıcaklığı: 7.2 C Ölçüm No Kiler içi sıcaklık ( C) Geçen süre (dakika) Saat 0 23.4 0 14.29 1 17.8 5 14.34 2 16.9 10 14.39 3 16.9 15 14.44 4 16.6 20 14.49 5 16.2 25 14.54 6 16.1 30 14.59 7 15.8 35 15.04
Dış ortam son sıcaklığı: 12.1 C saat 15.10 Kiler içi sıcaklık değişim gırafiği 25 20 15 10 Sıcaklık değişim gırafiği 5 0 0 10 20 30 40
ÖZDEĞERLENDİRME: Bu deney sonucunda yaptığımız çalışmanın başarılı sonuç verdiğini tespit ettik. Sonuçlar dış etmenler ve olumsuz hava koşullarına rağmen verimli olması ayrıca önemliydi. Taslak projeyi uygulamalı olarak yaptığımızdan birçok eksiğimizin de farkına vardık. Bu sonuçtan yaparak ve yaşayarak öğrenmenin sonuçları gözlemleme açısından ne kadar önemli olduğunun farkına vardık. Uygulama sırasında yeni fikirler ve yeni düşünceler keşfetmeye başladık (hava giriş borusunun giriş çapı ile çıkış çapının değişik olması gibi)
Sonuç olarak bu deneyin sonuçlarından deneyin uygulanabilir ve düşük maliyet ile verim alınabilir kanısına vardık. Bu deneyin sonuçları, deney koşulları ile sınırlıdır. Deneyin farklı bölgelerde ve mevsim koşullarında tekrarlanması burada denenen model üzerinde yeniliklere neden olabilecektir. Bunu denemek için fırsatları değerlendirip daha iyi sonuçlar almaya çalışacağız. SLOGANIMIZ YAŞAM BOYU ÖĞRENME
KAYNAKÇA: http://tr.wikipedia.org/wiki/klima (2) www.erengezgin.net/yazilar/03_enerji.../048_toprak_katmani _enerjisi.doc (1)
TEŞEKKÜRLER Çalıştay koordinatörü Prof. Dr. Mehmet AY a ve bize bu çalışmalarda rehberlik eden danışmanlarımız Doç. Dr. Orhan İÇELLİ, Doç. Dr. Zeynep GÜREL, Doç. Dr. Şemsettin TÜRKÖZ ve emeği geçen herkese, sonsuz TEŞEKKÜR ederiz