Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (CFD) Kullanılarak Samsun Koşullarına Uygun Farklı Sera Modellerinde Doğal Havalandırma Etkinliğinin Belirlenmesi

Abstract

Ülkemizde seraların büyük çoğunluğunda havalandırma doğal havalandırma sistemleri kullanılarak yapılmaktadır. Doğal havalandırma, daha az enerji, alet ve donanım gerektirmekte ve diğer sistemlere göre daha ucuz şekilde havalandırma gerçekleştirilmektedir. Hava giriş ve çıkış açıklıklarının alanları, konumları, giriş ve çıkış açıklık alanlarının oranları, giriş ve çıkış açıklıkları arası yükseklik farkı, hakim rüzgar yönü ve hızı, sera geometrisi ve serada yetiştirilen bitki çeşidi gibi pek çok faktör doğal havalandırma sistemlerinin planlanmasında etkili olmaktadır. Bu nedenle sera kurulacak alanların özelliklerine göre uygun sera tipi seçimi ve doğal havalandırma sistemlerinin planlanması gerekmektedir. Bu çalışmada altı farklı özellikte sera kullanılmış, farklı doğal havalandırma sistemlerinin aerodinamik özellikleri etkisi belirlenmiştir. Kullanılacak sera tipi bölgede mevcut sera tiplerinden farklı özellikler göstermektedir. Bu farklılıklar seraların yanduvar yükseklikleri ve havalandırma giriş ve çıkış açıklıkları ile sera çatı şeklinden oluşmaktadır. Hali hazırda üreticiler tarafından kullanılan doğal havalandırmalı sera modelinin (alçak çatılı ve sadece yan havalandırmalı ) farklı dış hava hızı koşullarında sera hava değişim oranlarına ve hava akış paternine olan etkisi hesaplamalı akışkan dinamiği (CFD) ile simulasyonu gerçekleştirilmiştir. Bölgeye uygun olacağı düşünülen 5 farklı sera modellerinin serada hava değişim oranlarına ve hava akış paternine (seranın tamamını dikkate alarak ve bitki örtüsünün bulunduğu bölgeyi dikkate alarak) olan etkisi simulasyonla farklı dış hava hızları (0.5, 1, 2 m/s) altında belirlenmiştir. Araştırmada kullanılacak olan sera modelleri ile şu anda bölgede kullanılan tipik sera modelinin karşılaştırılması (CFD sonuçlarına göre) yapılmıştır. Sera içi etkili havalandırma sisteminin çözümünde hesaplamalı akışkanlar dinamiğinin Fluent yazılım programından yararlanılmıştır. Çözümde bütün seraların hesaplanmasında türbülans modeli olarak k-e RenormalisationGroup (RNG) türbülans modeli kullanılmıştır.

Ventilations of Greenhouses are achieved by natural ventilation system mostly in Turkey due to advantage of its low energy requirement. Areas of air Inlet and outlet openings, orientation of openings, height difference between air inlet and outlet openings, wind direction, greenhouse geometry, and type of plant grown inside a greenhouse are effective factors in designing of greenhouse ventilation systems. It is important to choose appropriate ventilation system and type of greenhouse for plant production for a certain region. Studies on natural ventilation systems of greenhouses in Turkey are inadequate. Overall aim of this study is to determine a better appropriate plastic greenhouse for tomato growth in Samsun region. Six different model plastic greenhouses which differ in term of height of side wall, air inlet and outlet opening areas, and roof shape of greenhouse from those used conventionally in theregion had be determined. A computational fluid dynamics (CFD) program had be used to study the behavior of the internal environment (internal flow rate and temperatur edistributions) and natural ventilation rates for all model greenhouses and a conventional greenhouse involved in the study. External wind speeds of 0.5, 1, and 2 m/s had been used in the simulations for all conditions. The results of simulations and experimental studies had been evaluated to suggest a better model greenhouse for this region. Greenhouse ventilation system effective in solving with computational fluid dynamics program FLUENT software was used. Calculation of all greenhouse ventilation system effectivness used k-e RenormalisationGroup (RNG) turbulance model.