Year 2019, Volume 22 , Issue 6, Pages 886 - 895 2019-12-31

Determination of the Effect of Thermal Screen Usage on Heat Saving in Greenhouses and an Evaluation from Economic Perspective
Seralarda Isı Perdesi Kullanımının Isı Tasarrufuna Etkisinin Belirlenmesi ve Ekonomik Açıdan Bir Değerlendirme

A. Nafi BAYTORUN [1] , Adil AKYÜZ [2] , Sait ÜSTÜN [3] , Ali ÇAYLI [4]


Reducing the heat requirement, obtaining heat energy in a cheap, efficient and environmentally friendly manner is possible by reducing the losses that occur during the transmission of energy. In addition to reducing the heat requirement by structural improvements in modern greenhouses, it is also preferred to use thermal screen for the protection of heat energy. However, the thermal screen has an important place in the greenhouse investment cost. For this reason, it is important to analyze the air-tightness and saving rates of the thermal screen before investing in order to effectively saving with the thermal screen.

In this study, thermal insulation and fuel saving rate of thermal screen were investigated in the greenhouse in Eastern Mediterranean climate conditions in Turkey. The greenhouse side walls were covered with polycarbonate and the roof was covered with single layer PE. Its length was 55 m and total floor area was 7392 m2. It had three compartments and aluminum striped thermal screen were used. The findings showed that the thermal screen air-tightness coefficient was 0.30 and the fuel saving rate was 28%. Also, the thermal screen investment was evaluated from an economic perspective.

Seralarda ısıtma maliyetlerinin düşürülmesi; ısı gereksiniminin azaltılması, ısı enerjisinin ucuz, verimli ve çevreci bir şekilde elde edilmesi, enerjinin iletimi esnasında ortaya çıkan kayıpların azaltılması ile mümkündür. Modern seralarda yapısal iyileştirmeler ile ısı gereksiniminin azaltılmasının yanında, ısı enerjisinin korunumu amacıyla ısı perdesi kullanımı tercih edilmektedir. Ancak ısı perdeleri sera yatırım maliyeti içerisinde önemli bir yer tutmaktadır. Bu nedenle ısı perdesi ile etkin bir şekilde tasarruf sağlanması için sızdırmazlık durumu ve tasarruf oranlarının yatırım yapılmadan önce analiz edilmesi önem arz etmektedir.

Bu çalışmada Doğu Akdeniz iklim koşullarında yan duvarları polikarbonat ve çatısı tek kat PE örtülü olan ve alüminyum şeritli ısı perdesi kullanılan, toplam 7392 m2 taban alanı sahip 55 m uzunluğunda üç bölmeden oluşan bir serada, ısı perdesinin sızdırmazlık durumu ve ısı perdesi ile sağlanabilen yakıt tasarrufu araştırılmıştır. Elde edilen bulgular ısı perdesi sızdırmazlık katsayısının 0.30 ve yakıt tasarruf oranının %28 olduğunu göstermektedir. Yapılan çalışmada ayrıca ekonomik açıdan ısı perdesi yatırımına ilişkin değerlendirmelerde bulunulmuştur.

  • Akyüz, A., Baytorun, A. N., Çaylı, A., Üstün, S., ve Önder, D. 2017. Seralarda Isıtma Sistemlerinin Projelenmesinde Gerekli Olan Isı Gücünün Belirlenmesinde Yeni Yaklaşımlar. KSÜ Doğa Bilimleri Dergisi 20(3):209-217.
  • Arinze, E. A., Schoenau, G. J., ve Besant, R. W. 1986. Experimental and computer performance evaluation of a movable thermal insulation for energy conservation in greenhouses. Journal of Agricultural Engineering Research 34:97-113.
  • Bailey, B. 1976. Thermal screens for reducing heat losses from glasshouses. Technical and Physical Aspects of Energy Saving in Greenhouses 70:26-34.
  • Baytorun, A. N. 2016. Seralar, Sera Tipleri, Donanımı ve İklimlendirilmesi. 1 ed. No. Nobel Akademik Yayıncılık. Nobel kitabevi, İstanbul.
  • Baytorun, A. N., Akyüz, A., Üstün, S., ve Çaylı, A. 2018a. Sera Isı Gereksinimi Hesaplama Modelinin “ISIGER-SERA” Çukurova Koşullarında Test Edilmesi. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Tarım ve Doğa Dergisi 21(5):699-707.
  • Baytorun, A. N., Üstün, S., Akyüz, A., ve Çaylı, A. 2017a. Antalya İklim Koşullarında Farklı Donanımlara Sahip Seraların Isı Enerjisi Gereksiniminin Belirlenmesi. Turkish Journal of Agriculture-Food Science and Technology 5(2):144-152.
  • Baytorun, A. N., Üstün, S., Akyüz, A., ve Çaylı, A. 2017b. Determination of Heat Storage Tank (buffer) Capacity in Greenhouse Heating Systems. Çukurova University Journal of the Facultyof Engineering and Architecture 32(2):53-64.
  • Baytorun, A. N., Zaimoğlu, Z., Akyüz, A., Üstün, S., ve Çaylı, A. 2018c. Comparison of Greenhouse Fuel Consumption Calculated Using Different Methods with Actual Fuel Consumption. Turkish Journal of Agriculture - Food Science and Technology (TURJAF) 6(7):850-857.
  • Boyacı, S., Akyüz, A., Baytorun, A. N., ve Çaylı, A. 2016. Kırşehir ilinin örtüaltı tarım potansiyelinin belirlenmesi. Nevşehir Bilim ve Teknoloji Dergisi 5(2):142-157.
  • Chandra, P. ve Albright, L. D. 1980. Analytical Determination of the Effect on Greenhouse Heating Requirements of Using Night Curtains. T Asae 23(4):994-1000.
  • Critten, D. L. ve Bailey, B. J. 2002. A review of greenhouse engineering developments during the 1990s. Agricultural and Forest Meteorology 112:1-22.
  • Çaylı, A. ve Akyüz, A. 2019. The Experimental Determination of The Impact of Overall Heat Consumption Coefficient and Thermal Screens on Heat Saving in Plastic Greenhouses. KSU Journal Of Agriculture and Nature 22(2):271-281.
  • Çaylı, A., Akyüz, A., Baytorun, A. N., Boyacı, S., Üstün, S., ve Kozak, F. B. 2017. Control of Greenhouse Environmental Conditions with IOT Based Monitoring and Analysis System. Turkish Journal of Agriculture-Food Science and Technology 5(11):1279-1289.
  • Çaylı, A., Akyüz, A., Baytorun, A. N., Üstün, S., ve Boyacı, S. 2016. Determination of Structural Problems Causing Heat Loss with the Thermal Camera in Greenhouses. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Doğa Bilimleri Dergisi 19(1):5-14.
  • Çaylı, A., Akyüz, A., Baytorun, A. N., Üstün, S., ve Mercanlı, A. S. 2018a. The Feasibility of a Cloud-Based Low-Cost Environmental Monitoring System Via Open Source Hardware in Greenhouses. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Tarım ve Doğa Dergisi 21(3):312 - 322.
  • Çaylı, A., Akyüz, A., Kaya, E. H., Çiçekli, Y., ve Yıldız, M. Ç. 2018b. A Comparison on The Spatial Variability of Some Meteorological Data: Kahramanmaras Case Study. KSÜ Tarım ve Doğa Dergisi 21(2):175-184.
  • Çaylı, A. ve Mercanlı, A. S. 2017. The Impact of Greenhouse Environmental Conditions on the Signal Strength of wi-fi Based Sensor Network. International Journal of Advanced Research (IJAR) 5(6):774-781.
  • Çaylı, A. ve Temizkan, Y. 2018. Determination of The Effect of Heat Saving Precautions and Cladding Materials on Heat Requirement via Expert System in The Kahramanmaras Region Greenhouses. KSÜ Journal Of Agriculture and Nature 21(3):312-322.
  • Domke, O. 2011. Neue Entwicklungen bei doppellagigen Energieschirmmateriallen und beim Einsatz von Tagesenergieschirmen. Fachtagung Energieeffizienz, "Energie-Innovationen im Gartenbau – Neue Ideen aus Praxis und Forschung", 9. November 2011 im Gartenbauzentrum Straelen 1(1).
  • Fuller, R., Sites, R., ve Blackwell, J. 1984. A thermal screen system for greenhouse energy conservation. Effect of greenhouse design parameters on conservation of energy for greenhouse environmental control. Energy 27:777-794.
  • Jolliet, O., Bourgeois, M., Danloy, L., Gay, J.-B., Mantilleri, S., ve Moncousin, C. 1984. Test of a greenhouse using low temperature heating. Greenhouse Construction and Covering Materials 170:219-226.
  • Le Quillec, S., Brajeul, E., Lesourd, D., ve Loda, D. 2004. Thermal screen evaluation in soilless tomato crop under glasshouse. Pages 709-716 in Proc. International Conference on Sustainable Greenhouse Systems-Greensys2004 691.
  • Meyer, J. 1982. Bewertung von beweglichen Energieschirmen in [sic] Hinblick auf den Wärmeverbrauch von Gewächshäusern. 11.
  • Meyer, J. 1984. The influence of thermal screens on energy consumption of greenhouse. Garten Dauwissen Schaft 49:74-80.
  • Meyer, J., Schockert, K., Laun, N., Schlipen, M., ve Kreuzpainter, A. 2014. Niedrigenergiegewachshaus mit CO2-neutralen Heizsystem. Zukunft Initiative Niedrigenergie Gewachshaus (ZİNEG). Ansatze und Ergebnisse.
  • Mihara, Y. ve Hayashi, M. 1979. Studies on the Insulation of Greenhouses-1. J Agric Meteorol 35(1):13-19.
  • Müller, G. 1987. Energieschierme unter Praxisbedingungen Bewertung und Optimierung im Hinblick auf Energieverbrauch und Klimaführung. Dissertation. Institut für Technik in Gartenbau und Landwirtschaft Universitat Hannover.
  • Newell, A., Yao, H., Ryker, A., Ho, T., ve Nita-Rotaru, C. 2015. Node-capture resilient key establishment in sensor networks: Design space and new protocols. ACM Computing Surveys (CSUR) 47(2):24.
  • Önder, D. ve Baytorun, A. N. 2016. Akdeniz Bölgesi İklim Koşullarında Seralarda Kullanılan Isı Perdelerinin Sera İçi Sıcaklığına ve Enerji Tasarrufuna Etkilerinin Belirlenmesi.
  • Öztürk, H. H. 2008. Sera İklimlendirme Tekniği, 320 s. Hasad Yayıncılık, İstanbul.
  • Pirard, G., Deltour, J., ve Nijskens, J. 1994. Controlled operation of thermal screens in greenhouses. Plasticulture (France).
  • Rath, T. 1992. Einsatz wissensbasierter Systeme zur Modellierung und Darstellung von gartenbautechnischem Fachwissen am Beispiel des hybriden Expertensystems HORTEX. Gartenbautechnische Informationen (Germany). no. 34.
  • Ruhm, G., Gruda, N., von Allwörden, A., Steinborn, P., Hattermann, H., Bokelmann, W., ve Schmidt, U. 2007. Energiekonzepte für den Gartenbau-Untersuchungen zu den Auswirkungen weiterer Heizölpreissteigerungen auf sächsische Gartenbauunternehmen, daraus abgeleitete innovative Handlungsfelder und Strategien. 20/2007:214.
  • Schmidt, U., Huber, C., Dannehl, D., Rocksch, T., Tantau, H. J., ve Meyer, J. 2011. Effect of Special Climate Conditions in Closed Greenhouses on Coefficient of Performance and Plant Growth - Preliminary Tests for Optimizing Closed Greenhouse Control. Acta Hortic (893):429-436.
  • Sethi, V. P. ve Sharma, S. K. 2008. Survey and evaluation of heating technologies for worldwide agricultural greenhouse applications. Solar Energy 82(9):832-859.
  • Tantau, H. 2012a. Erfahrungen aus dem ZINEG-Projekt mit dem Einsatz unterschiedlicher Energieschirme BGT kolloqium Berlin.
  • Tantau, H. J. 2012b. Energieeinsparungen von 80 % bei Topfpflanzen möglich. ZINEG Hannover 8(11):8-11.
  • Teitel, M., Peiper, U., ve Zvieli, Y. 1996. Shading screens for frost protection. Agricultural and forest meteorology 81(3-4):273-286.
  • von Zabeltitz, C. 1982. Forschung für die Technik der Pflanzenproduktion in Gewächshäusern. Grundlagen der Landtechnik 32(5):152-155.
  • Von Zabeltitz, C. 1986. Gewachshauser - Handbuch des Erwerbsgartners. Handbuch des Erwerbsgartners. Ulmer -Verlag, Stuttgart.
  • Von Zabeltitz, C. 2011. Integrated Greenhouse Systems for Mild Climates: Climate Conditions, Design, Construction, Maintenance, Climate Control. Integrated Greenhouse Systems for Mild Climates: Climate Conditions, Design, Construction, Maintenance, Climate Control:285-311.
  • Yüksel, A. 2012. Sera Yapım Tekniği, ISBN: 978-975-8377-82-4, Hasad Yayıncılık Ltd. Şti., İstanbul, 272s.
Primary Language tr
Subjects Agriculture
Journal Section RESEARCH ARTICLE
Authors

Orcid: 0000-0002-5971-6893
Author: A. Nafi BAYTORUN (Primary Author)

Orcid: 0000-0002-2120-0680
Author: Adil AKYÜZ

Orcid: 0000-0002-9978-6140
Author: Sait ÜSTÜN

Orcid: 0000-0001-8332-2264
Author: Ali ÇAYLI

Dates

Publication Date : December 31, 2019

APA BAYTORUN, A , AKYÜZ, A , ÜSTÜN, S , ÇAYLI, A . (2019). Seralarda Isı Perdesi Kullanımının Isı Tasarrufuna Etkisinin Belirlenmesi ve Ekonomik Açıdan Bir Değerlendirme. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Tarım ve Doğa Dergisi , 22 (6) , 886-895 . DOI: 10.18016/ksutarimdoga.vi.553702