Seralarda Yüksek Sıcaklıkların Azaltılmasında Kullanılan Yöntemler

Abstract

Akdeniz iklimine sahip ülkelerde yaz aylarında ortaya çıkan yüksek sıcaklık ve buhar basıncı açığı, seralarda üretilen ürünlerin kalite ve miktarının düşmesine neden olmaktadır. Bu dönemde bitki stresini azaltmak ve pazara kaliteli ürün sunabilmek için seraların serinletilmesi gerekmektedir. Sera içerisindeki yüksek sıcaklıkları azaltmak amacıyla, doğal havalandırma ilk düşünülen yöntemdir. Doğal havalandırma; ilk yatırım ve işletme gideri diğer zorunlu (mekanik) yöntemlere göre daha ucuz ve daha kolay bir işletim göstermesine karşın, sıcaklıkların artmaya başladığı dönemlerde sera içerisindeki yüksek sıcaklıkların azaltılmasında yeterli olamamaktadır. Zorunlu havalandırma yönteminin avantajı, fanlar yardımıyla yapılan hava değişimde, hava değişim oranının doğal havalandırmaya göre kontrol edilebilir ve daha yüksek olmasıdır. Bu yöntemde de, sera içi yüksek sıcaklıkları düşürmede yaz aylarında yetersiz kalmaktadır. Diğer bir yöntemde seraya ulaşan radyasyonu azaltarak sera iç ortamındaki yüksek sıcaklıkları düşürmeye yardımcı olan gölgeleme yöntemidir. Bu yöntemde sera içerisindeki yüksek sıcaklıkların azaltılması bitki yetiştiriciliği için yeterli olmamakla birlikte, yanlış kullanımında bitkilerin güneş ışığından yararlanmasını azaltan bir yöntem olarak karşımıza çıkmaktadır. Doğal havalandırma, zorunlu havalandırma ve gölgeleme yöntemlerinin yetersiz kaldığı bu dönemlerde sera iç ortamının serinletilmesinde kullanılan en etkili çözüm yollarından biri evaporatif (buharlaştırmalı) serinletme yöntemidir. Bu çalışmada, seralarda ortaya çıkan yüksek sıcaklıkların etkisinin azaltılması amacıyla kullanılan havalandırma (doğal ve zorunlu), gölgelendirme ve evaporatif serinletme yöntemleri ile bu yöntemlerin avantaj ve dezavantajları değerlendirilmiştir.

Keywords

• Sera,havalandırma,gölgeleme,serinletme sistemleri,evaporatif serinletme

The Methods Used to Decrease High Temperatures in Greenhouses

Abstract

Vapor pressure deficit and the high temperature emerged during the summer months in the countries with Mediterranean climate, results in decrease of the quantity and the quality of the products produced in greenhouses. During this period, to reduce the plant stress and in order to provide high quality products to the market, greenhouses are required to be cooled. In order to reduce the temperatures in greenhouse, natural ventilation is the first method considered. Although natural ventilation; is cheaper than the other forced methods in terms of the first investment and operating expenses, it is not enough to reduce the high temperatures in the greenhouse during the periods when the temperatures are starting to increase. The advantage of the forced ventilation method with fans is the higher amount of air exchange ratio and the ability to control ratio compared to natural ventilation. This method, too, is insufficient in the summer months to reduce the high temperatures inside the greenhouse. Another method is the shading method; which helps to lower high temperatures in the inside the greenhouse by reducing the radiation reaching the greenhouse. In this method, reduced temperature level inside the greenhouse is insufficient for plant growth, and also improper use of this method causes reduced use of sunlight by plants. One of the most effective solutions for cooling the greenhouse during these periods when natural ventilation, forced ventilation and shading methods are inadequate is evaporative cooling. In this study, ventilation (natural and forced), shading and evaporative cooling methods, used to reduce the effect of high temperature that occurs in greenhouses, and advantages and disadvantages of these methods have been evaluated.

Keywords

• Greenhouse,ventilation,shading,cooling systems,evaporative cooling

References

1. Abdel-Ghany, A.M., Al-Helal, I.M., Alzahrani, S.M., Alsadon, A.A., Ali,I.M., Elleithy, R.M., 2012. Covering materials in corporating radiation-preventing techniques to meet greenhouse cooling challenges in arid regions: A review. The Scientific World Journal, 1: 1-11.
2. Arbel, A., Barak, M., Shklyar, A., 2003. Combination of forced ventilation and fogging systems for cooling greenhouses. Biosystems Engineering, 84(1): 45-55.
3. Arbel, A., Yekutieli, O., Barak, M., 1999. Performance of a fog system for cooling greenhouses. Journal of Agricultural Engineering Research, 72(2): 129-136.
4. Aydıncıoğlu, M., 2004. Model bir seranın iklimlendirilmesi ve otomasyonu. Yüksek lisans tezi, Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Van.
5. Bailey, B.J., 1981. Energy conservation in glasshouse using thermal screens in energy for industry. Pergamon Press, London.
6. Bartzanas, T., Boulard, T., Kittas, C., 2004. Effect of vent arrangement on windward ventilation of a tunnel greenhouse. Biosystems Engineering, 88(4): 479-490.
7. Baytorun, A.N., 1989. Doğal olarak havalandırılan seralarda havalandırma açıklıklarının belirlenmesi. III. Ulusal Kültürteknik Kongresi, Bildiriler Kitabı, 20-23 Eylül, İzmir, s.538-550.
8. Baytorun, A.N., Tokgöz, H., Üstün, S., Akyüz, A., 1994. Seralarda iklimlendirme olanakları. 3. Soğutma ve İklimlendirme Kongresi, Bildiriler Kitabı, 4-6 Mayıs, Adana, s. 303-313.

9. Baytorun, A.N., Zaimoğlu, Z., Akyüz, A., 2000. Seralarda iklimlendirme. 2. Uluslararası Turfanda Şurası, Bildiriler Kitabı, 28-29 Nisan, Mersin, s. 1-12.
10. Boyacı, S., 2014. Kahramanmaraş yöresi için plastik seralarda uygun serinletme sisteminin belirlenmesi. Doktora tezi, Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Kahramanmaraş.
11. Coelho, M., Baptista, F., Fitas Da Cruz, V., Garcia, J.L., 2006. Comparison of four natural ventilation systems in a Mediterranean greenhouse. Acta Horticulture (ISHS), 719(1): 157-164.
12. Cohen, Y., Stanhill, G., Fuchs, M., 1983. An experimental comparison of evaporative cooling in a naturally ventilated glasshouse due to wetting the outer roof and inner crop soil surfaces. Agricultural Meteorology, 28(3): 239-251.
13. Dağtekin, M., Gürdil, G.A.K., Yıldız, Y., 1997. Çukurova koşullarında buharlaşma ile serinletme sistemlerinde (fan ped) kullanılacak uygun malzemenin belirlenmesi. Tarımsal Mekanizasyon 17. Ulusal Kongresi, Bildiriler Kitabı, 17-19 Eylül, Tokat, s. 17-23.
14. Davies, P.A., 2005. A solar cooling system for greenhouse food production in hot climates. Solar Energy, 79(6): 661-668.
15. Demir, Y., Uzun, S., Cemek, B., Özkaraman, F., 1998. Samsun ekolojik koşullarında farklı havalandırma açıklıklı plastik seralarda çevre faktörlerinin incelenmesi. Ondokuz Mayıs Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 13(2): 87-103.
16. Erbil, F.G., 2010. Seralarda yaz koşullarında fan-ped sisteminin etkinliğinin araştırılması. Yüksek lisans tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Isparta.
17. Fuchs, M., Dayan, E., Presnov, E., 2006. Evaporative cooling of a ventilated greenhouse rose crop. Agricultural and Forest Meteorology, 138(1-4): 203-215.
18. Ghosal, M.K., Tiwari, G.N., Sirivastava, N.S.L., 2003. Modeling and experimental validation of a greenhouse with evaporative cooling by moving water film over external shade cloth. Energy and Buildings, 35(8): 843-850.
19. Harmanto, H., Tantau, J., Salokhe, V.M., 2006. Optimization of ventilation opening area of a naturally ventilated net greenhouse in a humid tropical environment. Acta Horticulturae (ISHS), 719(1): 165-172.
20. Johannes, F.J., Max, W.J.H., Urbanus, N., Mutwiwa, H.J.T., 2009. Effects of greenhouse cooling method on growth, fruit yield and quality of tomato (Solanum lycopersicum L.) in a tropical climate. Scientia Horticulturae1, 122(2): 179-186.
21. Kittas, C., Katsoulas, N., Baille, A., 2001. Influence of greenhouse ventilation regime on the microclimate and energy portioning of a rose canopy during summer conditions. Journal of Agricultural Engineering Research, 79(3): 349-360.
22. Kittas, C., Bartzanas, T., Jaffrin, A., 2003. Temperature gradients in a partially shaded large greenhouse equipped with evaporative cooling pads. Biosystems Engineering, 85(1): 87-94.
23. Li, S., Willits, D.H., 2008. Comparing low-pressure and high-pressure fogging systems in naturally ventilated greenhouses. Biosystems Engineering, 101(1): 69-77.
24. Montero, J.I., Anton, A., Beil, C., Franquet, A., 1994. Cooling of greenhouses with compressed air fogging nozzles. Acta Horticulture, 281(1): 199-209.
25. Nicolaus, A., 1990. Ventilation methodologies in greenhouses. Acta Horticulturae, 263(1): 299-306.
26. Oca, J., Montero, J.I., Crespo, D., 1999. A Method for studying natural ventilation by thermal effects in a tunnel greenhouse using laboratory-scale models. Journal of Agricultural Engineering Research, 72(1): 93-104.
27. Özmerzi, A., Kürklü, A., 1989. Seralarda havalandırma yöntemleri ve zorunlu havalandırma sistemlerinin hesaplanması. Akdeniz Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 2(2): 101-120.
28. Öztürk, H.H., 2003. Evaporative cooling efficiency of a fogging system for greenhouses. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 27(1): 49-57.
29. Öztürk, H.H., Başçetinçelik, A., 2002. Seralarda Havalandırma. Çukurova Üniversitesi Ziraat Fakültesi Yayınları: 227, Adana.
30. Sethi, V.P., Gupta, Y.P., 2004. Reduction of greenhouse temperature using reflector sheet. Agricultural Mechanization in Asia, Africa and Latin America, 35(2): 51-54.
31. Sethi, V.P., Sharma, S.K., 2007. Survey of cooling technologies for worldwide agricultural greenhouse applications. Solar Energy, 81(12): 1447-1459.
32. Sevgican, A., 1989. Örtüaltı Sebzeciliği. Tarımsal Araştırmaları Destekleme ve Geliştirme Vakfı, Yayın No:19, Yalova.
33. Shukla, A., Tiwari, G.N., Sodha, M.S., 2008. Experimental study of effect of an inner thermal curtain in evaporative cooling system of cascade greenhouse. Solar Energy, 82(1): 61-72.
34. Sutar, R.F., Tiwari, G.N., 1995. Analytical and numerical study of a controlled-environment agricultural system for hot and dry climatic conditions. Energy and Buildings, 23(1): 9-18.
35. Willits, D.H., 1999. Constraints and limitations in greenhouse cooling. Challenges for the next decade. Acta Horticulturae, 534(1): 57-66.
36. Willits, D.H., Peet, M.M., 2000. Intermittent application of water to an externally mounted greenhouse shade cloth to modify cooling performance. American Society of Agricultural Engineers, 43(5): 1247-1252.
37. Yağcıoğlu, A., 2009. Sera Mekanizasyonu. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Yayınları: 562, İzmir.
38. Zabeltitz, C., 1990. Greenhouse construction in function of beter climate control. Acta Horticulturae, 263(1): 357-374.