Livadi
09.12.2009, 01:02
Sera bitkilerinin gelişmesi için çevre koşullarının uygun olmadığı zamanlarda bitkilerin gelişmesi için uygun ortamların yaratıldığı yapılardır. Bitkilerin büyümeleri ve gelişmeleri için, sera içi
sıcaklığının belirli sınırlar arasında tutulması ve soğuk mevsimlerde de seranın ısıtılması gerekir. Sıcak mevsimlerde de sera çeşitli önlemlerle soğutulmalıdır. Yoksa sıcaklığın 30°C'yi aştığı zamanlarda
bitkilerin büyük çoğunluğunda özümleme durmaktadır. Bu nedenle seraların kışın ısıtılması, yazın ise soğutulması gerekir.
Bir yerde sera kurulurken, seranın ekonomik olup, olmadığına karar verilirken, seranın ısıtma giderleri göz önüne alınmalıdır. Seranın ısıtma giderleri, sera karlılığında en büyük etmendir. Ülkemiz
seralarında soğuk zamanlarda sera ısısının bitkilerin istediği sıcaklık derecelerine kadar yükseltilmesinin ekonomik olmayacağı belirlenmiştir. Bunun için seralarımızda yalnız bitkileri dondan koruyan
ısıtmanın yapılmasının yeterli olacağı ileri sürülmekte ve ucuz enerji kaynağının bulunmadığı iç bölgelerimizde seracılığın ekonomik olmayacağı belirlenmiştir. Bunun için ülkemiz seralarında şu önlemlerin
alınması gerekmektedir.
1. Sera kurulacak yerin kuzeyi kapalı, hafif güneye eğimli araziler seçilmelidir.
2. Kışın seranın güneş ışıklarından yararlanması için seralar doğu batı yönünde yerleştirilmeli ve sürekli esen rüzgar yönüne göre de sera yönlendirilmesi yapılmalıdır.
3. Isıtma özellikleri ve ısıtma hacmi yönünden alçak yapılı seralar istenirse de, yazın bu seraların soğutulması yanında bu seralarda donlu günlerde dış kısma yakın bitkiler daha çabuk donmaktadır.
4. Yetiştirme sistemi olarak sonbahar ve ilkbahar yetiştirme türleri seçilmelidir.
5. Düşük sıcaklıklarda döllenen ve hormonlara iyi yanıt veren bitki çeşitleri seçilmelidir.
6. Güneş enerjisinden yararlanabilen ve ısı yalıtımı iyi olan sera tipleri geliştirilmelidir.
7. Sera çatılarına yerleştirilen yağmurlama sistemleri kışın bitkileri dondan korumak, yazın da sera içi sıcaklığını düşürmek için kullanılmalıdır.
8. Seranın yan duvarları, donlu günlerde plastikle örtülerek sera içi sıcaklığının 3-4°C daha yükselmesi sağlanmış olur.
9. Seralarda plastik şiltelere doldurulan su bitkileri -2, -3°C'ye kadar dondan koruyabilir. Bu iş için kalınlığı 0.40 mm olan ve 50 cm genişliğindeki plastik hortumlar bitkilerin dar aralarına içi su
doldurularak yerleştirilir ve uçları bağlanır. Gündüz şiltelerde ısınan su, gece ısıyı ortama vererek sera içi sıcaklığının düşmesine engel olur.
10. Sera içi sıcaklığını korumada diğer bir yöntem, sera içi tünel sistemidir. Bu yöntem alçak tünel içindeki fide ve bitkiler için kullanılabilir. Sıcaklık serada 0°C iken, sera içine kurulmuş tünelde 3-
5°C olmakta ve sulama ile bu sıcaklık daha da artmaktadır.
11. Seralardaki bitkilerin güneş ışığından daha iyi yararlanmaları için, toprağın üzerine malç plastiklerde yapılabilir. Böylece toprağın daha çok ısınması, tohumların daha çabuk sürmesi ve fidelerin daha
hızlı gelişmesi sağlanmış olur.
12. Dikim sıra aralarına 40 - 45 cm kalınlıkta hendekleme şeklinde çiftlik gübresi kullanılması toprak ve sera sıcaklığını arttırıcı etkisi olmakta ise de, çiftlik gübresi oldukça pahalıdır.
13. ilkbahar yetiştiriciliğinde geç donlar nedeniyle serada sıcaklık 1-2 °C'ye düştüğü durumlarda bitki sıraları aralarının sulanması yararlı olmaktadır. Sıcaklık dışarıda -2°C, -3 °C'ye düşünce cam
seralarda -1, -2°C'ye düşünce plastik seralarda, bu sulamalar bitkiyi dondan korumaktadır.
1. Seraların Isıtılması
Sera içi ısıtılırken, ısının sera içinde dengeli olarak dağılması gerekir. Sera içinde ısının dengeli olarak dağıtılmaması, seranın bir kısım yerlerinin soğuk olmasına ve bir kısım yerlerinin sıcak olmasına
neden olur.
Isıtılan seralarda ısı çeşitli yollarla sera dışına taşınmaktadır. Isıtma sistemiyle, bu kayıplar karşılanmalıdır. Seranın karlılığını arttırmak için ısı yalıtımına da önem verilmelidir.
Bir sera ısıtma sisteminin şu özelliklerde olması gerekir.
1. Sera ısıtma sistemi, dış hava sıcaklığına bağlı olmadan sera içi sıcaklığını istenilen sınırlar içinde tutabilmeli,
2. Sera içi sıcaklığı, bütün sera içinde eşit olmalı,
3. Sera ısıtma sistemi çalışmaya başladıktan sonra, işlemler tekrar edilmeden çalışabilmen,
4. Sera ısıtma sistemi bir mevsim boyunca, bakıma gereksinme duymadan çalışabilme!!,
5. Sera ısıtma sistemi için gerekli yakıt kolay sağlanabilmeli,
6. Sera ısıtma sistemi verimli çalıştırılabilmelidir.
Bir sera sisteminde yukarıdaki etmenlerin yanında, sera ısıtma sisteminin yapım masrafı, işletmenin ısıtma giderlerine ayırabileceği para miktarı ve sistemin verimliliği özellikle etkilidir.
2. Serada Isı Gereksinimi
Seranın ısıtılması için gerekli enerji, birim zamanda sera içine verilmesi gereken ısı miktarıyla belirlenir ve bunun birimi KJ/h, Kcal/h veya W’dır.
Isı iletimiyle ilgili yayınlarda görülen bu farklı birimlerin ilişkisini verirsek, konunun eşitlikleri arasında daha kolay bir bağ kurulabilir. 1 Kal = 4.186 Jul yada 1 Jul = 0.239 Kal. 1 K Kal/m2 h°C =
1.163 W/m2 °K yada 1 W/m2. K = 0.86 K Kal/m2 h°C 0.278 W = 1 KJ yada 1 W= 3.6 KJ Sera için gerekli ısı miktarının belirlenmesinde şu etmenler göz önüne alınır.
1. Sera hacmi ve dış yüzey büyüklüğü
2. Sera örtü malzemesinin çeşidi ve örtü kat sayısı
3. Isı kayıp alanlarının büyüklüğü etkilidir.
2.1. Sera Dış Yüzey Büyüklüğü Etkisi
Seranın şekli ve büyüklüğüne bağlı olarak, sera yüzeylerinden kondüksiyon yoluyla ısı kaybı, sera dış yüzey alanıyla doğru orantılıdır. Bir serada birim taban alana düşen sera örtüsü alanı, sera taban
alanının küçülmesiyle fazlalaşır, sera taban alanı büyüdükçe aynı değer oldukça azalır. Bu nedenle küçük seralarda birim taban alanına düşen ısı yükü fazla, büyük seralarda ise küçüktür. Bu yüzden
birbirinden ayrı fazla sayıda seraların ısıtılması, bu seraların toplam alanına eşit büyük bir seranın ısıtılmasından daha masraflı olur. Bu nedenle sera dış yüzey alanının hesaplanması gerekir.
Tarımda kullanılan örtü tiplerinden yüksek tünel ve seralarda ısıtma yapılabildiği için, bu iki örtü tipinin dış yüzey alanının hesaplanması üzerinde durulacaktır.
Yüksek tünelin dış yüzeyi toplam alanı, yarım silindirik dış yüzeyle, ön ve arka yarım daire yüzeylerin toplamına eşittir. Yüksek tünelin yarım silindirik dış yüzeyinin büyüklüğü şöyle hesaplanır.
Ay = 1,57. L . b
Eşitlikte;
Ay = Yüksek tünel yan yüzey alanı (m2),
L = Yüksek tünel uzunluğu (m),
b = Yüksek tünelin genişliği (m).
Yüksek tünelin ön ve arka yüzey alanları da aşağıdaki eşitlik yardımıyla bulunur.
Aö=0,39.b2
Eşitlikte;
Aö=Yüksek tünel ön yüzey alanı (m2),
b=Yüksek tünelin genişliği (m).
Ön ve arka yüzeyler aynı büyüklükte olduğu için, yukarıda hesaplanan değerin 2 katı alınmalıdır. Yüksek tünelin toplam dış yüzey alanını da şöyle buluruz.
A=Ay+2.Aö
Eşitlikte;
A=Yüksek tünel dış yüzey alanı (m2),
Ay=Yüksek tünel yan yüzey alanı (m2),
Aö=Yüksek tünel ön yüzey alanı (m2).
Seralar dış yüzey, yan duvarlar, çatı yüzeyleri ve ön yüzeylerden oluşur. Yan duvarlar, dikdörtgen şeklinde olduğu için, sera uzunluğu ile yan duvar yüksekliği çarpımının iki katı bulunur. Bunu eşitlikle
gösterirsek;
Ay=L.h
Eşitlikte;
Ay=Sera yan duvar alanı (m2);
L=Sera uzunluğu (m),
h=Sera yan duvar yüksekliği (m).
Buradan çıkan değerin iki katı, sera yan duvar alanını verir.
Çatı yüzeylerinde dikdörtgen iki tanedir. Sera boyutlarından yararlanılarak çatı boyutunu aşağıdaki eşitlikle bulabiliriz.
bç=0.5.b/cos?
Eşitlikte;
bç = Çatı genişliği (m),
b = Sera genişliği (m),
? = Çatı eğim açısıdır.
Bu değer, ayrıca şöyle hesaplanabilir.
(bç=(hm)2+(b/2)2)0.5
Bir çatı yüzeyini de şöyle hesaplarız.
Aç= 0.5.b.l/Cos?
Aç= çatı yüzey alanı(m)
b= Sera genişliği (m)
?= Çatı eğim açısı.
L= sera uzunluğu(m)
Yukarıda bulunan değerin sera uzunluğu ile çarpımı bir sera yan çatı alanını bununda iki kat toplamı sera çatı alanını vermektedir. Sera ön yüzeylerinin alanını bulabilmek için, sera yan duvarından sonraki
mahya yüksekliğinin hesaplanması gerekir.
hm=0.5.b.tg?
Eşitlikte;
hm=Sera mahya yüksekliği(m)
b= sera genişliği(m)
Sera ön yüzey alanını da şöyle hesaplanabilir.
Aö = h.b+0.5.hm.b=b (h+0.5hm)
Eşitlikte:
Aö= sera ön yüzü alanı(m2)
b= sera genişliği(m)
hm= sera yan duvarlarından sonraki mahya yüksekliği(m)
h= sera yan duvar yüksekliği
Sera ön yüzey alanının iki katı toplam sera ön yüzey alanını vermektedir.
Sera toplam dış yüzey alanı,
As = 2. (Ağ + Ay + AO)
Eşitlikte:
As= Toplam sera dış yüzey alanı (m2),
Aç= Sera çatı alanı (m2),
Ay= Sera yan duvar alanı (m2),
AÖ= Sera ön yüzey alanı (m2),
Seranın ısıtılması için gerekli ısı miktarı belirlenmesinde sera toplam yüzey alanı yanında; seranın toplam hacmi de önemlidir. Bitkilerin üstünde kalan ve doğal havalandırmada etkili olan sera boşluğunun da
ısıtılması gerekir.
Seranın ısıtılması için gerekli ısı miktarı, sera örtüsünün ısı iletimine, sera dış yüzey alanı büyüklüğüne, sera tipi ve yüksekliğine bağlı olarak değişmektedir. Sera yüksekliğinin ülkemiz koşulları için en
az 2.00 - 2.20 m arasında ve toplam sera mahya yüksekliğinin ise, 3,50 - 4,00 m arasında olması gerekmektedir. Ayrıca serada bitkiler üzerinde kalan boşluğun sera hacminin % 30'undan az olmaması
önerilmektedir.
2.2. Örtü Malzemesinin Etkisi
Seralarda kullanılan farklı örtü malzemesinin ısı geçirgenliği değişiktir. Cam ve plastiklerin ısı geçirgenliği ile ilgili bilgiler çatı örtü malzemesi anlatılırken verilmiştir.
Örtü malzemesi içinde ısı yalıtımı özelliği en az olan PE plastik örtüdür.
Sera örtü malzemesinin çift olarak kullanılması malzemenin ısı yalıtım özelliğinin iyileşmesine neden olur. Örtü malzemeleri arasındaki boşluğun 2 -20 cm arasında olması gerekir. Ayrıca çift ya da üç kat
olarak üretilen sert sera örtü malzemeleri ile serada ısı yalıtımı iyileştirilmekte ve bu örtülerle serada ısı kaybı % 60'a kadar azaltabilmektedir.
2.3. Isı Sızma Kayıpları
Seraların kapı ve pencereleri çevrelerinden, örtü malzemesinin ekleme kısımlarından, duvar ve çatıların birleştikleri yerlerden sera dışına ısı taşınması ile ısı kaybı olmaktadır. Bu sızdırma kayıpları
seranın diğer yerlerinden olan ısı kaybının % 10 - 15 dolayında fazlalaşmasına neden olur. Yani seradaki ısı kaybına % 10 - 15 eklenerek, sızmalardan dolayı olan ısı kaybı da hesaplamaya eklenmiş olur. Cam
yüzeyinin altına, plastik ikinci bir örtünün yerleştirilmesi ısı kaybını önemli ölçüde azaltabilir.
3. Serada Isı Gereksiniminin Hesaplanması
Seraların örtü malzemesi olan cam ve plastiğin ısı geçirme özelliğinin yüksek olması nedeniyle, seralar çabuk ısınır ve çabuk soğurlar. Serada bitkinin iyi bir şekilde gelişebilmesi için seranın sıcaklığı
düştüğü zaman sera içine ısı verilmesi gerekmektedir.
Seraya verilecek ısının miktarı şu etmenlere bağlıdır.
1. Sera dışındaki hava sıcaklığına,
2. Sera içinde istenilen sıcaklık derecesine,
3. Seranın dış yüzeylerinin toplam alanına,
4. Sera örtü malzemesinin tipine ve kat sayısına,
5. Seranın yapı kalitesine bağlı olarak değişir.
Seraların bulunduğu yerde çevre sıcaklığının en düşük olduğu zamanlarda, sera içinin istenilen sıcaklık derecesinde (15-25°C) tutulabilmesi için seranın ısıtılması gerekir. Bu şekilde ısıtma fazla pahalı
olacağından sera içi sıcaklığı bir süre 7-10°C' ta tutulabilir. Bu sıcaklık derecelerinde bitkilerin gelişme hızı yavaşlasa bile, bitki yetiştiriciliği yönünden sakıncalı sayılmayabilir.
Seralarda ısıtma gereksiniminin hesaplamasında en önemli etken seranın kurulacağı yöredeki meteorolojik kayıtlara göre en düşük çevre sıcaklık derecesi ile bu zamanda sera içinde istenilen uygun sıcaklık
derecesi arasındaki farktır.
Seradan dışarıya olan ısı iletimi, kullanılan örtü malzemesinin özelliğine göre değişmektedir. Ayrıca seranın iyi yapılması ve malzemeler arasında boşlukların olmaması da ısı geçişini engelleyeceğinden
seraların ısıtılması daha kolay olur.
Seraların ısı gereksinimi şu eşitlikle hesaplanabilir.
Q = 0k-Qg
Eşitlikte:
Q= Seranın ısı gereksinimi (W);
Qk= Seradan kaybolan toplam ısı miktarı (W);
Qg= Serada güneş enerjisinden kazanılan ısı miktarı (W).
Serada kaybolan ısı miktarı aşağıdaki eşitlik yardımıyla hesaplanabilir.
Qk = A.U. (tj - td)
Eşitlikte:
Qk = Seradan kaybolan toplam ısı miktarı (W);
A = Sera dış yüzey alanı (m2),
U = Sera yapı malzemelerinin ısı geçirme katsayısı (W/m2.K),
tj= Sera iç sıcaklığı (°C),
td = Sera dışındaki hava sıcaklığı (°C),
Eşitlikte A değeri hesaplanabilir, tj ve td değerleri ilgili çizelgelerden yararlanılarak bulunabilir. U değeri ise aşağıdaki eşitlik yardımıyla hesaplanabilir.
u = us + uh
Eşitlikte:
U = Toplam ısı geçirme katsayısı (W/m2.K),
Us = Seradan atmosfere doğru olan ısı geçirme katsayısı (W/m2.K),
Uh = Havalandırma ısısını karşılayan ısı geçirme katsayısı (W/m2.K).
Sera bölgesinde ortalama rüzgar hızına göre Uh değeri şöyle hesaplanmaktadır.
Uh= 0,19. V
Eşitlikte:
Uh = Havalandırma ısısını karşılayan ısı iletim katsayısı (W/m2.K),
V = Ortalama rüzgar hızı (m/s).
Seradan atmosfere doğru olan ısı taşınımının taşınması daha zordur.
Us=1/((1/fi)+(d/l)+(1/fd))
Eşitlikte;
Us= seradan a.t.m.’ye olan ısı geçiş katsayısı(M/m2,K)
fi=Sera örtüsü iç yüzey iletkenlik katsayısı(W/m2.K)
d= kullanılan örtü malzemesinin kalınlığı(m)
fd= Örtü yüzeyinde a.t.m.’ye olan ısı iletim katsayısı(W/m2.K.)
l= malzemenin ısı geçirgenliği(W/m2.K)
Sera örtüsü iç ve dış yüzey iletkenlik (ısı taşınım) ve örtü malzemesinin ısı iletkenlikleri Çizelge 5.1.’ de verilmiştir. Verilen değerlerden yararlanılarak malzemelerin ayrıca örtü malzemesinin iç ve dış
yüzeylerinde ısı iletim dirençleri kolayca hesaplanabilir.
Sera yapı elemanları ısı iletim katsayılarının hesaplamak yerine Çizelge 5.2.’deki değerleri alarak pratikte kolaylıkla kullanılabilir.
Güneşten seraya gelen ısının miktarını hesaplamadan önce, bu enerjilerin dönüşümlerini inceleyelim. Ülkemiz seraların ısınmasında en büyük etken güneştir. Güneşten gelen enerjinin %25-35’ini sera örtü yüzeyi
%10’unu yapı malzemesi tarafından tutulduğu geriye kalan %55- 65 arasındaki ısı enerjisi seraya girmektedir. Seraya giren güneş enerjisinin %10’u yansıma ile kaybolmaktadır. Böylece güneşten gelen toplam ısı
enerjisinin sera da yaralı şekle dönüşen kısmı yaklaşık olarak %45-55 arasındadır. Seranın güneşten kazandığı toplam ısı miktarı aşağıdaki eşitlik yardımıyla hesaplanmaktadır.
Çizelge 1 Bazı önü malzemeleri nin rüzgarlı ve rüzgarsız koşullarda ısı iletim katsayıları
Örtü malzemesi Kkal/m2h°C Kkal/m2h°C W/m2°k W/m2°k
Cam 5 6 6 7
Plastik 6 7 7 8,5
Plexi-cam(2 katlı) 3,5 4 4 4,5
Çift katlı cam+Plastik 3 3,5 3,5 4
Qg = 0,50. I0. Aç
Eşitlikte:
Qg = Serada güneş enerjisinden kazanılan ısı akımı Kkal/m2.h,
lo = Ortalama günlük radyasyonu yoğunluğu Kkal/m2.h, (Çizelge 5.5'ten alınacak).
Aç = Toplam sera çatı alanı (m2), (Sera çatı alanı, sera taban alanının 1,16 katı alınarak yaklaşık bir değer bulunabilir.)
Isı sızma kayıpları %10-15 yerie %7-10 arasıda tutulursa, seranın güneşten kazanacağı ısı miktarı da yaklaşık olarak hesaplamaya katılmış olur.
Derece - Gün - Sayısına Göre Isı İhtiyacını Hesaplama:
Seralarda ısı gereksiniminin hesaplanmasında bir diğer pratik yöntemde Derece-Gün-Sayıları'dır. Isıtma mevsimi boyunca değişken olan dış hava sıcaklığı ile sera içi ortalama sıcaklığı arasındaki farkın,
ısıtma yapılan gün sayısı ile çarpımı, derece - gün sayısını verir ve şu eşitlikle hesaplanır.
G=z (tj-td)
Eşitlikte:
G - Derece - gün sayısı,
z - Yılda ısıtma yapılan gün sayısı (ortalama sıcaklığı belirli bir değerin altında olan gün sayısı),
tj - td örtü altı ve dış hava sıcaklıkları (°C).
Derece-gün sayılarını, dış hava sıcaklığının 12°C'nin altına düştüğü günler ve sera içi sıcaklığı 19 °C olmasına göre, hesaplanan değerleri Çizelge 5.3'te görülmektedir.
Derece gün sayısına göre yapının yıllık ısı kaybı ve yakıt tüketimi şu eşitliklerle hesaplanır.
Q= 24 .U.G.A./n
Eşitlikte:
Q: Seranın yıllık ısı gereksinimi (Kkal/yil, Kj/yıl, W/yıl),
U: Isı geçirme katsayısı (Kkal/m2 h°C, Kj/m2h°C, W/m2, °k),
G: Derece-gün sayısı (Çizelge 5.1).
A: Seranın dış yüzey alanı (m2),
n: Isıtma sisteminin verimi.
sıcaklığının belirli sınırlar arasında tutulması ve soğuk mevsimlerde de seranın ısıtılması gerekir. Sıcak mevsimlerde de sera çeşitli önlemlerle soğutulmalıdır. Yoksa sıcaklığın 30°C'yi aştığı zamanlarda
bitkilerin büyük çoğunluğunda özümleme durmaktadır. Bu nedenle seraların kışın ısıtılması, yazın ise soğutulması gerekir.
Bir yerde sera kurulurken, seranın ekonomik olup, olmadığına karar verilirken, seranın ısıtma giderleri göz önüne alınmalıdır. Seranın ısıtma giderleri, sera karlılığında en büyük etmendir. Ülkemiz
seralarında soğuk zamanlarda sera ısısının bitkilerin istediği sıcaklık derecelerine kadar yükseltilmesinin ekonomik olmayacağı belirlenmiştir. Bunun için seralarımızda yalnız bitkileri dondan koruyan
ısıtmanın yapılmasının yeterli olacağı ileri sürülmekte ve ucuz enerji kaynağının bulunmadığı iç bölgelerimizde seracılığın ekonomik olmayacağı belirlenmiştir. Bunun için ülkemiz seralarında şu önlemlerin
alınması gerekmektedir.
1. Sera kurulacak yerin kuzeyi kapalı, hafif güneye eğimli araziler seçilmelidir.
2. Kışın seranın güneş ışıklarından yararlanması için seralar doğu batı yönünde yerleştirilmeli ve sürekli esen rüzgar yönüne göre de sera yönlendirilmesi yapılmalıdır.
3. Isıtma özellikleri ve ısıtma hacmi yönünden alçak yapılı seralar istenirse de, yazın bu seraların soğutulması yanında bu seralarda donlu günlerde dış kısma yakın bitkiler daha çabuk donmaktadır.
4. Yetiştirme sistemi olarak sonbahar ve ilkbahar yetiştirme türleri seçilmelidir.
5. Düşük sıcaklıklarda döllenen ve hormonlara iyi yanıt veren bitki çeşitleri seçilmelidir.
6. Güneş enerjisinden yararlanabilen ve ısı yalıtımı iyi olan sera tipleri geliştirilmelidir.
7. Sera çatılarına yerleştirilen yağmurlama sistemleri kışın bitkileri dondan korumak, yazın da sera içi sıcaklığını düşürmek için kullanılmalıdır.
8. Seranın yan duvarları, donlu günlerde plastikle örtülerek sera içi sıcaklığının 3-4°C daha yükselmesi sağlanmış olur.
9. Seralarda plastik şiltelere doldurulan su bitkileri -2, -3°C'ye kadar dondan koruyabilir. Bu iş için kalınlığı 0.40 mm olan ve 50 cm genişliğindeki plastik hortumlar bitkilerin dar aralarına içi su
doldurularak yerleştirilir ve uçları bağlanır. Gündüz şiltelerde ısınan su, gece ısıyı ortama vererek sera içi sıcaklığının düşmesine engel olur.
10. Sera içi sıcaklığını korumada diğer bir yöntem, sera içi tünel sistemidir. Bu yöntem alçak tünel içindeki fide ve bitkiler için kullanılabilir. Sıcaklık serada 0°C iken, sera içine kurulmuş tünelde 3-
5°C olmakta ve sulama ile bu sıcaklık daha da artmaktadır.
11. Seralardaki bitkilerin güneş ışığından daha iyi yararlanmaları için, toprağın üzerine malç plastiklerde yapılabilir. Böylece toprağın daha çok ısınması, tohumların daha çabuk sürmesi ve fidelerin daha
hızlı gelişmesi sağlanmış olur.
12. Dikim sıra aralarına 40 - 45 cm kalınlıkta hendekleme şeklinde çiftlik gübresi kullanılması toprak ve sera sıcaklığını arttırıcı etkisi olmakta ise de, çiftlik gübresi oldukça pahalıdır.
13. ilkbahar yetiştiriciliğinde geç donlar nedeniyle serada sıcaklık 1-2 °C'ye düştüğü durumlarda bitki sıraları aralarının sulanması yararlı olmaktadır. Sıcaklık dışarıda -2°C, -3 °C'ye düşünce cam
seralarda -1, -2°C'ye düşünce plastik seralarda, bu sulamalar bitkiyi dondan korumaktadır.
1. Seraların Isıtılması
Sera içi ısıtılırken, ısının sera içinde dengeli olarak dağılması gerekir. Sera içinde ısının dengeli olarak dağıtılmaması, seranın bir kısım yerlerinin soğuk olmasına ve bir kısım yerlerinin sıcak olmasına
neden olur.
Isıtılan seralarda ısı çeşitli yollarla sera dışına taşınmaktadır. Isıtma sistemiyle, bu kayıplar karşılanmalıdır. Seranın karlılığını arttırmak için ısı yalıtımına da önem verilmelidir.
Bir sera ısıtma sisteminin şu özelliklerde olması gerekir.
1. Sera ısıtma sistemi, dış hava sıcaklığına bağlı olmadan sera içi sıcaklığını istenilen sınırlar içinde tutabilmeli,
2. Sera içi sıcaklığı, bütün sera içinde eşit olmalı,
3. Sera ısıtma sistemi çalışmaya başladıktan sonra, işlemler tekrar edilmeden çalışabilmen,
4. Sera ısıtma sistemi bir mevsim boyunca, bakıma gereksinme duymadan çalışabilme!!,
5. Sera ısıtma sistemi için gerekli yakıt kolay sağlanabilmeli,
6. Sera ısıtma sistemi verimli çalıştırılabilmelidir.
Bir sera sisteminde yukarıdaki etmenlerin yanında, sera ısıtma sisteminin yapım masrafı, işletmenin ısıtma giderlerine ayırabileceği para miktarı ve sistemin verimliliği özellikle etkilidir.
2. Serada Isı Gereksinimi
Seranın ısıtılması için gerekli enerji, birim zamanda sera içine verilmesi gereken ısı miktarıyla belirlenir ve bunun birimi KJ/h, Kcal/h veya W’dır.
Isı iletimiyle ilgili yayınlarda görülen bu farklı birimlerin ilişkisini verirsek, konunun eşitlikleri arasında daha kolay bir bağ kurulabilir. 1 Kal = 4.186 Jul yada 1 Jul = 0.239 Kal. 1 K Kal/m2 h°C =
1.163 W/m2 °K yada 1 W/m2. K = 0.86 K Kal/m2 h°C 0.278 W = 1 KJ yada 1 W= 3.6 KJ Sera için gerekli ısı miktarının belirlenmesinde şu etmenler göz önüne alınır.
1. Sera hacmi ve dış yüzey büyüklüğü
2. Sera örtü malzemesinin çeşidi ve örtü kat sayısı
3. Isı kayıp alanlarının büyüklüğü etkilidir.
2.1. Sera Dış Yüzey Büyüklüğü Etkisi
Seranın şekli ve büyüklüğüne bağlı olarak, sera yüzeylerinden kondüksiyon yoluyla ısı kaybı, sera dış yüzey alanıyla doğru orantılıdır. Bir serada birim taban alana düşen sera örtüsü alanı, sera taban
alanının küçülmesiyle fazlalaşır, sera taban alanı büyüdükçe aynı değer oldukça azalır. Bu nedenle küçük seralarda birim taban alanına düşen ısı yükü fazla, büyük seralarda ise küçüktür. Bu yüzden
birbirinden ayrı fazla sayıda seraların ısıtılması, bu seraların toplam alanına eşit büyük bir seranın ısıtılmasından daha masraflı olur. Bu nedenle sera dış yüzey alanının hesaplanması gerekir.
Tarımda kullanılan örtü tiplerinden yüksek tünel ve seralarda ısıtma yapılabildiği için, bu iki örtü tipinin dış yüzey alanının hesaplanması üzerinde durulacaktır.
Yüksek tünelin dış yüzeyi toplam alanı, yarım silindirik dış yüzeyle, ön ve arka yarım daire yüzeylerin toplamına eşittir. Yüksek tünelin yarım silindirik dış yüzeyinin büyüklüğü şöyle hesaplanır.
Ay = 1,57. L . b
Eşitlikte;
Ay = Yüksek tünel yan yüzey alanı (m2),
L = Yüksek tünel uzunluğu (m),
b = Yüksek tünelin genişliği (m).
Yüksek tünelin ön ve arka yüzey alanları da aşağıdaki eşitlik yardımıyla bulunur.
Aö=0,39.b2
Eşitlikte;
Aö=Yüksek tünel ön yüzey alanı (m2),
b=Yüksek tünelin genişliği (m).
Ön ve arka yüzeyler aynı büyüklükte olduğu için, yukarıda hesaplanan değerin 2 katı alınmalıdır. Yüksek tünelin toplam dış yüzey alanını da şöyle buluruz.
A=Ay+2.Aö
Eşitlikte;
A=Yüksek tünel dış yüzey alanı (m2),
Ay=Yüksek tünel yan yüzey alanı (m2),
Aö=Yüksek tünel ön yüzey alanı (m2).
Seralar dış yüzey, yan duvarlar, çatı yüzeyleri ve ön yüzeylerden oluşur. Yan duvarlar, dikdörtgen şeklinde olduğu için, sera uzunluğu ile yan duvar yüksekliği çarpımının iki katı bulunur. Bunu eşitlikle
gösterirsek;
Ay=L.h
Eşitlikte;
Ay=Sera yan duvar alanı (m2);
L=Sera uzunluğu (m),
h=Sera yan duvar yüksekliği (m).
Buradan çıkan değerin iki katı, sera yan duvar alanını verir.
Çatı yüzeylerinde dikdörtgen iki tanedir. Sera boyutlarından yararlanılarak çatı boyutunu aşağıdaki eşitlikle bulabiliriz.
bç=0.5.b/cos?
Eşitlikte;
bç = Çatı genişliği (m),
b = Sera genişliği (m),
? = Çatı eğim açısıdır.
Bu değer, ayrıca şöyle hesaplanabilir.
(bç=(hm)2+(b/2)2)0.5
Bir çatı yüzeyini de şöyle hesaplarız.
Aç= 0.5.b.l/Cos?
Aç= çatı yüzey alanı(m)
b= Sera genişliği (m)
?= Çatı eğim açısı.
L= sera uzunluğu(m)
Yukarıda bulunan değerin sera uzunluğu ile çarpımı bir sera yan çatı alanını bununda iki kat toplamı sera çatı alanını vermektedir. Sera ön yüzeylerinin alanını bulabilmek için, sera yan duvarından sonraki
mahya yüksekliğinin hesaplanması gerekir.
hm=0.5.b.tg?
Eşitlikte;
hm=Sera mahya yüksekliği(m)
b= sera genişliği(m)
Sera ön yüzey alanını da şöyle hesaplanabilir.
Aö = h.b+0.5.hm.b=b (h+0.5hm)
Eşitlikte:
Aö= sera ön yüzü alanı(m2)
b= sera genişliği(m)
hm= sera yan duvarlarından sonraki mahya yüksekliği(m)
h= sera yan duvar yüksekliği
Sera ön yüzey alanının iki katı toplam sera ön yüzey alanını vermektedir.
Sera toplam dış yüzey alanı,
As = 2. (Ağ + Ay + AO)
Eşitlikte:
As= Toplam sera dış yüzey alanı (m2),
Aç= Sera çatı alanı (m2),
Ay= Sera yan duvar alanı (m2),
AÖ= Sera ön yüzey alanı (m2),
Seranın ısıtılması için gerekli ısı miktarı belirlenmesinde sera toplam yüzey alanı yanında; seranın toplam hacmi de önemlidir. Bitkilerin üstünde kalan ve doğal havalandırmada etkili olan sera boşluğunun da
ısıtılması gerekir.
Seranın ısıtılması için gerekli ısı miktarı, sera örtüsünün ısı iletimine, sera dış yüzey alanı büyüklüğüne, sera tipi ve yüksekliğine bağlı olarak değişmektedir. Sera yüksekliğinin ülkemiz koşulları için en
az 2.00 - 2.20 m arasında ve toplam sera mahya yüksekliğinin ise, 3,50 - 4,00 m arasında olması gerekmektedir. Ayrıca serada bitkiler üzerinde kalan boşluğun sera hacminin % 30'undan az olmaması
önerilmektedir.
2.2. Örtü Malzemesinin Etkisi
Seralarda kullanılan farklı örtü malzemesinin ısı geçirgenliği değişiktir. Cam ve plastiklerin ısı geçirgenliği ile ilgili bilgiler çatı örtü malzemesi anlatılırken verilmiştir.
Örtü malzemesi içinde ısı yalıtımı özelliği en az olan PE plastik örtüdür.
Sera örtü malzemesinin çift olarak kullanılması malzemenin ısı yalıtım özelliğinin iyileşmesine neden olur. Örtü malzemeleri arasındaki boşluğun 2 -20 cm arasında olması gerekir. Ayrıca çift ya da üç kat
olarak üretilen sert sera örtü malzemeleri ile serada ısı yalıtımı iyileştirilmekte ve bu örtülerle serada ısı kaybı % 60'a kadar azaltabilmektedir.
2.3. Isı Sızma Kayıpları
Seraların kapı ve pencereleri çevrelerinden, örtü malzemesinin ekleme kısımlarından, duvar ve çatıların birleştikleri yerlerden sera dışına ısı taşınması ile ısı kaybı olmaktadır. Bu sızdırma kayıpları
seranın diğer yerlerinden olan ısı kaybının % 10 - 15 dolayında fazlalaşmasına neden olur. Yani seradaki ısı kaybına % 10 - 15 eklenerek, sızmalardan dolayı olan ısı kaybı da hesaplamaya eklenmiş olur. Cam
yüzeyinin altına, plastik ikinci bir örtünün yerleştirilmesi ısı kaybını önemli ölçüde azaltabilir.
3. Serada Isı Gereksiniminin Hesaplanması
Seraların örtü malzemesi olan cam ve plastiğin ısı geçirme özelliğinin yüksek olması nedeniyle, seralar çabuk ısınır ve çabuk soğurlar. Serada bitkinin iyi bir şekilde gelişebilmesi için seranın sıcaklığı
düştüğü zaman sera içine ısı verilmesi gerekmektedir.
Seraya verilecek ısının miktarı şu etmenlere bağlıdır.
1. Sera dışındaki hava sıcaklığına,
2. Sera içinde istenilen sıcaklık derecesine,
3. Seranın dış yüzeylerinin toplam alanına,
4. Sera örtü malzemesinin tipine ve kat sayısına,
5. Seranın yapı kalitesine bağlı olarak değişir.
Seraların bulunduğu yerde çevre sıcaklığının en düşük olduğu zamanlarda, sera içinin istenilen sıcaklık derecesinde (15-25°C) tutulabilmesi için seranın ısıtılması gerekir. Bu şekilde ısıtma fazla pahalı
olacağından sera içi sıcaklığı bir süre 7-10°C' ta tutulabilir. Bu sıcaklık derecelerinde bitkilerin gelişme hızı yavaşlasa bile, bitki yetiştiriciliği yönünden sakıncalı sayılmayabilir.
Seralarda ısıtma gereksiniminin hesaplamasında en önemli etken seranın kurulacağı yöredeki meteorolojik kayıtlara göre en düşük çevre sıcaklık derecesi ile bu zamanda sera içinde istenilen uygun sıcaklık
derecesi arasındaki farktır.
Seradan dışarıya olan ısı iletimi, kullanılan örtü malzemesinin özelliğine göre değişmektedir. Ayrıca seranın iyi yapılması ve malzemeler arasında boşlukların olmaması da ısı geçişini engelleyeceğinden
seraların ısıtılması daha kolay olur.
Seraların ısı gereksinimi şu eşitlikle hesaplanabilir.
Q = 0k-Qg
Eşitlikte:
Q= Seranın ısı gereksinimi (W);
Qk= Seradan kaybolan toplam ısı miktarı (W);
Qg= Serada güneş enerjisinden kazanılan ısı miktarı (W).
Serada kaybolan ısı miktarı aşağıdaki eşitlik yardımıyla hesaplanabilir.
Qk = A.U. (tj - td)
Eşitlikte:
Qk = Seradan kaybolan toplam ısı miktarı (W);
A = Sera dış yüzey alanı (m2),
U = Sera yapı malzemelerinin ısı geçirme katsayısı (W/m2.K),
tj= Sera iç sıcaklığı (°C),
td = Sera dışındaki hava sıcaklığı (°C),
Eşitlikte A değeri hesaplanabilir, tj ve td değerleri ilgili çizelgelerden yararlanılarak bulunabilir. U değeri ise aşağıdaki eşitlik yardımıyla hesaplanabilir.
u = us + uh
Eşitlikte:
U = Toplam ısı geçirme katsayısı (W/m2.K),
Us = Seradan atmosfere doğru olan ısı geçirme katsayısı (W/m2.K),
Uh = Havalandırma ısısını karşılayan ısı geçirme katsayısı (W/m2.K).
Sera bölgesinde ortalama rüzgar hızına göre Uh değeri şöyle hesaplanmaktadır.
Uh= 0,19. V
Eşitlikte:
Uh = Havalandırma ısısını karşılayan ısı iletim katsayısı (W/m2.K),
V = Ortalama rüzgar hızı (m/s).
Seradan atmosfere doğru olan ısı taşınımının taşınması daha zordur.
Us=1/((1/fi)+(d/l)+(1/fd))
Eşitlikte;
Us= seradan a.t.m.’ye olan ısı geçiş katsayısı(M/m2,K)
fi=Sera örtüsü iç yüzey iletkenlik katsayısı(W/m2.K)
d= kullanılan örtü malzemesinin kalınlığı(m)
fd= Örtü yüzeyinde a.t.m.’ye olan ısı iletim katsayısı(W/m2.K.)
l= malzemenin ısı geçirgenliği(W/m2.K)
Sera örtüsü iç ve dış yüzey iletkenlik (ısı taşınım) ve örtü malzemesinin ısı iletkenlikleri Çizelge 5.1.’ de verilmiştir. Verilen değerlerden yararlanılarak malzemelerin ayrıca örtü malzemesinin iç ve dış
yüzeylerinde ısı iletim dirençleri kolayca hesaplanabilir.
Sera yapı elemanları ısı iletim katsayılarının hesaplamak yerine Çizelge 5.2.’deki değerleri alarak pratikte kolaylıkla kullanılabilir.
Güneşten seraya gelen ısının miktarını hesaplamadan önce, bu enerjilerin dönüşümlerini inceleyelim. Ülkemiz seraların ısınmasında en büyük etken güneştir. Güneşten gelen enerjinin %25-35’ini sera örtü yüzeyi
%10’unu yapı malzemesi tarafından tutulduğu geriye kalan %55- 65 arasındaki ısı enerjisi seraya girmektedir. Seraya giren güneş enerjisinin %10’u yansıma ile kaybolmaktadır. Böylece güneşten gelen toplam ısı
enerjisinin sera da yaralı şekle dönüşen kısmı yaklaşık olarak %45-55 arasındadır. Seranın güneşten kazandığı toplam ısı miktarı aşağıdaki eşitlik yardımıyla hesaplanmaktadır.
Çizelge 1 Bazı önü malzemeleri nin rüzgarlı ve rüzgarsız koşullarda ısı iletim katsayıları
Örtü malzemesi Kkal/m2h°C Kkal/m2h°C W/m2°k W/m2°k
Cam 5 6 6 7
Plastik 6 7 7 8,5
Plexi-cam(2 katlı) 3,5 4 4 4,5
Çift katlı cam+Plastik 3 3,5 3,5 4
Qg = 0,50. I0. Aç
Eşitlikte:
Qg = Serada güneş enerjisinden kazanılan ısı akımı Kkal/m2.h,
lo = Ortalama günlük radyasyonu yoğunluğu Kkal/m2.h, (Çizelge 5.5'ten alınacak).
Aç = Toplam sera çatı alanı (m2), (Sera çatı alanı, sera taban alanının 1,16 katı alınarak yaklaşık bir değer bulunabilir.)
Isı sızma kayıpları %10-15 yerie %7-10 arasıda tutulursa, seranın güneşten kazanacağı ısı miktarı da yaklaşık olarak hesaplamaya katılmış olur.
Derece - Gün - Sayısına Göre Isı İhtiyacını Hesaplama:
Seralarda ısı gereksiniminin hesaplanmasında bir diğer pratik yöntemde Derece-Gün-Sayıları'dır. Isıtma mevsimi boyunca değişken olan dış hava sıcaklığı ile sera içi ortalama sıcaklığı arasındaki farkın,
ısıtma yapılan gün sayısı ile çarpımı, derece - gün sayısını verir ve şu eşitlikle hesaplanır.
G=z (tj-td)
Eşitlikte:
G - Derece - gün sayısı,
z - Yılda ısıtma yapılan gün sayısı (ortalama sıcaklığı belirli bir değerin altında olan gün sayısı),
tj - td örtü altı ve dış hava sıcaklıkları (°C).
Derece-gün sayılarını, dış hava sıcaklığının 12°C'nin altına düştüğü günler ve sera içi sıcaklığı 19 °C olmasına göre, hesaplanan değerleri Çizelge 5.3'te görülmektedir.
Derece gün sayısına göre yapının yıllık ısı kaybı ve yakıt tüketimi şu eşitliklerle hesaplanır.
Q= 24 .U.G.A./n
Eşitlikte:
Q: Seranın yıllık ısı gereksinimi (Kkal/yil, Kj/yıl, W/yıl),
U: Isı geçirme katsayısı (Kkal/m2 h°C, Kj/m2h°C, W/m2, °k),
G: Derece-gün sayısı (Çizelge 5.1).
A: Seranın dış yüzey alanı (m2),
n: Isıtma sisteminin verimi.