Bildiri PDF

Tanmsal Mekanizasyon 20. Ulusal Kongresi 13-15 Eyliil2001 Sanhurfa
SERALARIN LPG VE PROPAN GAZI iLE C;ALI~ANISITICILARLA ISITILMASI
DZERiNE BiR ARA~TIRMA
i1knur ALiBA~ OZKANl
Cevdet KARASU3
Kamil ALiBA~4
OZET
Ulkemizde seracihgm biiyiik bir bolumunun aile isletmesi seklinde yiiriitiilmesi nedeniyle
yeterli i~ giiciiniin bulunabilmesi ve ilk yatmm maliyetinin ucuzlugu, kati StVt ve gaz yakit
sobalanyla seralann rsmlmasim yaygmlastimusnr. Cahsmada yanma gazlan borularla sera disma
anlmrsnr. Biri LPG digeri propan gazi ile cahsan iki adet soba ile 235 m2 alanh bir sera icerisinde
-3°C dis ortam sicakhgmda, 6°C'lik sicakhk elde edilebilmistir. Herbir sobanm tiikettigi gaz
miktarlan 1,2 kglh olmustur.
A Research On Greenhouse Heating with LPG And Propane Gas Heaters
ABSTRACT
Heating of the greenhouses with stoves extensively use in Turkey Because of low first
capital expenditure and low working wages. The chimney gas throw out of the greenhouse in this
research. Two stoves used in the greenhouse which total area is 235 m2• One stove has been
working with LPG gas, the other stove has been working propane gas. The greenhouse temperature
has been rising 9 temperature (to 6°C from -3°C) during the investigations each days. Gas
consumption of the each stove has been 1.2 kg/h.
otnts
Seracihga uygun ihman-sicak iklim kusaginda yer alan iilkemizde, seracihgm en fazla
yaprldrgi bazi illerimizde niteliklerine gore ortU altt tanm alanlan cizelge I' de verilmistir.
Cizelge I. Seracihgm yogun yapildigi ba~t illerimizde ve TiirkiyeGenelinde, niteliklerine
gore ortU alti tanm alanlan (DIE 1997) (Dekar)
Toplam
Cam Sera
Plastik Sera
Yiiksek Tiinel
A~ak Tiinel
Adana
201680
339
2755
198586
Antalya
107 102
31646
54101
5645
15710
Aydin
6667
35
960
1961
3711
Hatay
21 789
30
745
2721
18320
lcel
65899
3387
28151
11930
22431
izmir
4 113
139
3095
879
Mugla
22248
3500
13819
34
4895
Samsun
7661
2
3044
760
3855
Zonguldak
226
I
122
94
9
Yalova
2537
522
2015
Diger iller top.
2985
137
2158
376
287
TORKiYE
442907
39399
108549
27 155
267804
n
I
2
3
4
-
Yrd. D09. Dr. U.O. Ziraat Fakiiltesi Tanm Makinalan Bohimii, Bursa
A~. Gor. U.O. Ziraat Fakiiltesi Tanm Makinalan Bolumu, Bursa
Mak.Yiik. Miih. Aygaz A.S. Gebze Organize San. Bol. Pk:73 Gebze-Kocaeli
Prof. Dr. U.O. Ziraat Fakilltesi Tanm Makinalan Bolumu, Bursa
368
Tanmsal Mekanizasyon 20. Ulusal Kongresi 13-15 Eyliil 2001 Sanhurfa
Mevsim dl~1 bitki iiretiminin saglandrgi seralarda, bitkinin yetismesini saglayan isitma,
aydmlatma, havalandirma, serinletme ve gclgelendirme gibi iklim etmenleri, belli bir enerji girdisi
saglanarak yapay olarak olusturulurlar, Bu yapay iklim etmenleri icerisinde en fazla enerji girdisi
isteyen etmen tsrtmadir. Seralarda kullarnlan isitma sistemlerini; sobalarla isttma sistemi (kan, SIVl
ve gaz yakit sobalan), kaloriferli isitma sistemi (steak su yada buhar iireten sistemler), steak
havayla isitma sistemi (basmch steak hava iireten sistemler), dogal enerji kaynaklanndan
yararlanilarak isitma sistemi (borulu yada acik sistem), elektrikli isitma sistemi, lSI pompalanyla
isitma sistemi. olarak siralanabilir.
Bu yotemlerden kati, SIVlve gaz yakit sob alanyl a seralann isitrlmasi yontemi, ilk yatmm
maliyetlerinin dii~iik olmasi nedeniyle, iilkemizde yaygm olarak kullanilan isitma yontemidir.
Sobalarlarla rsitmanm en onemli sakincalanndan biri ozellikle kan yakit sobalannda doldurma,
yakilma ve bosaltma zorlugudur. Herbir sobamn dodurulmasi yakilmasi ve bosalttlmasi fazla
iscilis gerektirir. Diger bir sakmcasi sobalarla sera icerisinde yeterli ve tekdiize sicakhk dagihrmnm
saglanamamasidir. Gaz yakit sobalan, kati ve SIVl yakit sobalanna gore belli oranda yakma
otomasyonu saglayarak isciligin azaltilmasma olanak vermektedir. Bu cahsmada, tiinel tipi plastik
bir seranm ismlmasmda sanayi tipindeki biri LPG, digeri propan tiipii ile beslenen iki adet gaz
sobasmdan yararlamlnustir.
MATERYAL
VE YONTEM
1. Materyal
Arastirmada yerli yapim (Aygaz A.S. lmalati) 4 adet baca 9lkl~1 olan, sanayi tipi biri
LPG, digeri tipi propan tiipii ile beslenen aym tip ve modeldeki 2 adet gaz sobasmdan
yararlamlrmstrr. Gaz sobasmm teknik ozellikleri cizelge 2'de, sekli ve baca tipi sekil 1'de
verilmistir.
C;.Izelge 2 A r~tJrma d a k u IIam an gaz so
d llikl
b asmm te k ruik oze
I en.
Ol!;:iilen B~tu
Ol'Yiim D~eri
Okiilen B~tu
Oleum Degeri
Toplam Yiiksekl~
1265 mm (borusuz)
Alev Silindirinin
Toplam geni~ligi
540mm
Malzemesi
Prin9
T~lama~r1~
15~
Yiiksekligi
120mm
IsltaCI Govdenin
C;api
0270mm
Toplam geni~ligi
0420
Briilor Grubunun
TQIJ_lamYuksekl_!g_i
600mm
Briilor beki malzemesi
Prin9
Yanma havasl delik sllYl.
17 adet
Bek delik saYlsl
36 adet
ISltacl Ayaklatrm
Bek 9apl
0160mm
Yiiksekligi
630mm
At~leme tipi
Piezo 9akmak
Zemine oturma dairesi
0540
Regiilator
Vidah (30/37 milibar)
o
Ara~tJrma ~ekil 2'de ol9iileri veri len 235 m2 alanh tiinel tipi plastik bir serada
yiiriitiilmii~tiir .
Sera iyerisindeki slcakhklann ol9iilmesinde iist ol9ii slOm 50°C olan 12 adet, dl~
slcakhklann ol9ii1mesinde de yine aym ozelliklerdeki 2 adet camh-slVlh termometrelerden
yararlamlml~tlr. Sera i9 slcakhgl aynca bi-metal bir termografla da yazdmlarak oI9ii1mii~tiir.
Termometrelerin sera igerisine ve sera dl~ma yerle~tirili~ bi9imi ~ekil 3 a' da gosterilmi~tir.
Termometreler sera tabamndan 750-1000 mm yiiksege aSllml~lardlr.
369
Tanmsal Mekanizasyon 20. Ulusal Kongresi 13-15 Eyliil2001 Sanhurfa
O{c
Sekil 1. Arasnrmada kullamlan gaz sobast ve baca sistemi
Toplam sera hacmi= 731 m3
2
5 era laban alanl = 235 m
2
Toplam plaslik alanl = 420 m
7,83m
Sekil 2.Ara~tmnanm yilrtitilldiigu plastik seramn tipi ve ol~iileri
Ismcmm iizerindeki sicakhklann olculmesinde, 45 kanalh tenno elemanh, Ol~iim degerini
bilgisayara aktarabilen, elektronik bir veri toplama cihazmdan yararlarulrmsnr. Bu cihazm 18
kanah kullamlarak sobamn iizerinde ve icerisindeki 18 ayn noktasmdan aym andaki sicakhk
degerleri ol~iilmii~tiir. Soba iizerinde ve icerisindeki 18 sicakhk oleum noktasi Sekil 3 b' de
gosterilmistir
370
Tanmsal Mekanizasyon 20. Ulusal Kongresi 13-15 Eyliil2001 Sanhurfa
Sobalann sera icerisindeki gaz tiiketimlerinin belirlenmesinde Schlumberger Gallus
marka 2000 tipindeki 1/1000 m3 hassasiyetli herbir tiipe baglanan iki adet gaz sayacmdan
yararlamlrmstir, Hacimsel bazda belirlenen gaz tiiketimleri, gazm ozgiil agirhgiyla carpilarak
agirhk bazmada donii~tiiriilmii~tiir. Gaz tiiketimleri aynca agirhk bazmda da herbir tiipiin altma
yerlestirilen 500 gram hassasiyetli terazilerlede belirlenmistir. Soba giictiniin laboratuvar
sartlarmda belirlenmesinde
11100 L hassasiyetli Schlumberger marka gaz sayacmdan
yararlarnlrmstir.
Sera icerisindeki gaz
tasmabilir gaz analizatorunden
iinitesinin gaz devresini kapama
tipi, CO ve CO2 degerlerinin
emisyonlannm
olctilmesinde Neotronics
marka 50 tipindeki
yararlamlrmstir. Laboratuvar sartlannda, sobamn hava kontrol
degerlerinin belirlenmesinde, C4HlO degeri icin Rosemount 400 A
belirlenmesinde de Rosemount Binos 100 tipi gaz analizatorleri
kullamlrmstir.
2. Metot
Arasnrma labotuvar ve sera ici cahsmalan seklinde yiirtitulmtistiir. Laboratuvar
cahsmalannda "TS PrEN 461" ve "90/396/EEC Gaz Yakan Cihazlar Direktifine" gore soba
iizerinde li.;: islem yapilrmstir. Bunlar;
I. Soba iizerindeki sicakhk dagihrnlanmn belirlenmesi,
2. Soba giiciiniin belirlenmesi,
3. Sobantn hava kontrol iinitesinin devreyi kapama degerinin belirlenmesidir.
Laboratuvar cahsmalan Aygaz A.S. Gaz Aletleri Uretim Tesisleri lSI laboratuvannda
gerceklestirilmistir,
u.o.
Sera cahsmalan
Ziraat Fakiiltesi seralarmda yapilrmstir. iki adet ISltICl esit
arahklarla sera icerisine yerlestirilmistir. iki rsiticiya ait 8 adet baca borusu seranm yan plastik
duvarlanndan disanya cikanlrmstir. Sobalann seraya yerlestirilisi ve soba borulanmn sera
icerisindeki dagihrm sekil c a ve b' de gosterilmistir,
Kapo
•
•
3
4
•
•5
•
•
9
•
•B
c:::J
Bi·metal
termograf
7
11
6
•
10
•
12
Sekil J, Sicakhk Oleum Noktalan a) Sera icerisindeki b) Sobasi iizerinde ve
icerisindeki
371
Tanmsal Mekanizasyon 20. Ulusal Kongresi 13-15 Eyliil2001 Sanhurfa
BULGULAR
VE TARTI~MA
I. Isinci Uzerindeki sicakhk dagihmlannm belirlenmesi
Isitrci tam giicte yaktlarak optimum cahsma rejimine ulastiktan sonra, TS PrEN 461 'e
gore sobarun 18 ayn noktasmdaki sicakhklar termo eleman termometreleri ile ol<;iilmii~tiir.Ol<;iim
degerleri cizelge 3'de gosterilmistir, TS PrEN 461 'e gore gazm gectigi boru ve baglantilan ile gaz
acrna kapama dugmesinde olciilen sicakhk degerleri uygun bulunmustur. Olcumlerde laboratuvar
ortam srcakhgi 24°C olmustur.
2. Ismci Giiciiniin Belirlenmesi
Ismcmm giicii TSPrEN 461 'e gore belirlenmistir. lstticr tam gucte cahsma rejrmme
gelinceye kadar cahstmlrms, cahsma rejimine girdikten sonra gaz debisi ol<;iimii yapilnusttr,
Giiciin bulunmasmda kullamlan oleum degerleri belirlendikten sonra, degerler bilgisayar ortarmna
aktanhp,
satandartta belirtilen hesaplama yontemine gore yazilnus bir hesaplama programi
kullamlarak, olculen ve hesaplanan degerler bilgisayar ciknsi olarak cizelge halinde almrmstir.
Dcgerler cizelge 4'de verilmistir.
/'
/
"..
Sekil-l. Sobalann sera icerisinde a) yerlestirilis sekli b) borulann dagihmi
Cizelge.I. lsmci iizerindeki sekil J b'de veri len noktalarda olcillen sicakhk degerleri
Oleum Noktasi
I
2
3
4
5
6
7
8
9
Ol<;iilenSicakhk °C
172.5
217.3
414.8
124.4
122.7
86.0
40.5
86.0
34.1
372
Oleum Noktasi
10
II
12
13
14
15
16
17
18
Ol<;iilen Sicakhk °C
38.8
63.8
72.8
31.6
26.9
24.0
26.0
26.4
25.2
Tanmsal Mekanizasyon 20. Ulusal Kongresi 13-15 Eyliil2001 Sanhurfa
Cizelge 4. Isrnci giiciiniin belirlenmesinde olculen ve TSPrEN 461'e gore hesaplanan degerler
15 dakika
4
381124.000
381237.840
113.84 L
456.36 L
22.6 °C
976 mbar
29 mbar
1.189
1.226
Deney Zamani (olculdii)
Carpim Katsaytsi (sabit sayi)
Sayac ilk Okuma degeri
Sayac Son Okuma Degeri
15 Dakikahk Debi Degeri
I Saatlik Olculen Teorik debi Degeri
Gaz Sicakhgi
Ortam Basmci
Gaz Basmci
Deney Sartlanndaki hava yogunlugu
Referans sartlanndaki hava yogunlugu
TSPrEN 461'e gore hesaplanan gercek debi
Isitici Giicii (hesaplana deger)
1135.758 g / h
447.149 L / h
15.64 kW
3. Sobanm hava kontrol iinitesinin gaz devresini kapama degerlerinin belirlenmesi
Gaz sobasi maksimum giicte cahsma rejimine gelinceye kadar cahstmldiktan sonra,
TSPrEN461'e gore hazirlanrms ve gaz kacaklanna karsi yahtilrms olan gaz oleum odasma
almrmsnr. Bu odanm ortasma gaz analizatorlerine gonderilen gazm cikis ucu yerlestmlrmsnr, Once
soba iizerindeki gaz kontrol iinitesinin, ortamdaki CO2 konsantrasyonuna bagh olarak devreyi
kapayip kapamadigi kontrol edilmistir.
Ortamdaki CO2
konsantrasyonu % 1.44 degerini
buldugunda soba iizerindeki gaz konrol iinitesi devreye girerek gaz akisim kesmistir, Belirlenen %
1.44 CO2 degeri TSPrEN 461 uygun cikmisnr. Hava kontrol Onitesinin bobini cikanlarak
TSPrEN 461 'de istenen %2,15 CO2 konsantrasyonundaki CO degerinin 100 ppm degerini asip
asmadrgmm kontrolii yapilnusnr. CO2 'nin %2,15 degerinde CO konsantrasyonu 39 ppm olarak
bulunmustur. Bu degerde 100 ppm'in altmda olmasi nedeniyle uygun bulunmustur. Sobanm gaz
oleum degerleri cizelge 5'de verilmistir,
Cizelge 5. Sobamn gaz oleum dejierleri
C4HIO (ppm)
CO (ppm)
CO2 (%)
0.00
0.00
0
0.44
0.05
10
0.44
0.50
18
0.44
0.80
22
0.44
1.00
24
0.44
1.80
34
0.80
2.00
38
1.32
2.15
39
Hava Kontrol Onitesi CO2 'in %1.44 dezerinde gaz akrsim kesmistir.
4. Sobalarm sera Ieerlsmde yaptlan uygulama deneyleri
Sera icerisine sekil 4 a ve b'de goriildiigii gibi iki adet gaz sobasi yerlestirilmistir.
Sobalardan biri 45 kg'hk LPG tiipii ile, digeri yine 45 kg'hk prop an tiipii ile beslemistir. Herbir
sobamn 4 adet olan baca cikslan sekil 4 b'de goriildiigii gibi baca gazlan ISlsmdan maksimum
oranda yararlanmak amaclyla 9apraz bi9imde sera dl~ansma 9Ikanlml~tlr. Sera igerisindeki CO,
CO2 ve O2 emisyonlan ta~mabilir bir gaz analizatorii ile oI9iilmii~tiir. Sobalann yaklt tiiketimleri,
hem herbir tiipe baglanan gaz saya91an ile hacimsel olarak hemde herbir tiipiin altma yerle~tirilen
terazilerle aglrhk olarak belirlenmi~tir. Yanma iiriinii gazlann bacalarla sera dl~ansma attlmasl
nedeniyle denemeler siiresince sera igerisindeki CO ve CO2 konsantrasyonlannda
bir artl~
olmaml~ttr. Sera deneyleri 15 giin siireyle ak~am saat 16.00 dan, sabah saat 8.00' e kadarki siire
arahgmda yapllml~ttr. Deneyler siiresince sera igerisine saksl bitkileri yerle~tirilmi~tir. Slcakhklar
373
Tanmsal Mekanizasyon 20. Ulusal Kongresi 13-15 Eyliil 200 I Sanhurfa
ve emisyon gazlan iki saat arahklarla olcirlrmistur. Olcumler sirasmda en dusuk dis ortam sicakhgi
-3°C
olarak belirlenmistir, Bu sicaklhk degerinde iki adet rsiticmm tam giicte cahsmasi
durumunda sera icerisinde olciilen ortalama sicakhk 6°C olmustur, Bu degerlerin olr;ii1diigii anda
herbir ismcmm gaz tiiketimi ortalama 1.2 kg/h olarak belirlenmistir, Deneyler siiresince LPG
tiipuniin 1/5'lik kismmda buzlanma olmus , tiip icerisindeki gaz bu seviyeye indiginde,
buzlanmadan dolayi gaz akisrnm kesilmesi nedeniyle kalan gazdan yararlamlamarmstir. Propan
tiipiiniin tamammdaki gazdan yararlamlabilmistir.
Sera deneylerinde 5 gun siireyle serada herhangi bir havalandirma yapilmaksizm yanma
tiriinii gazlar sera icerine btrakilrmsnr, Toplam 16 saathk yanma siiresi icerisinde sera icerindeki
CO2 konsantrasyonu %1.4'e, CO konsantrasyonu ise 20 ppm'e ulasrmsnr. Bu deneyler suresince,
sera icerindeki saksi bitkileri drsanya almrmsnr. Deney suresinin sonunda sera icerisinde keskin bir
koku olusmustur. Sera icerisindeki bitki cesidine bagh olarak literatiirde izin verilen maksimum
CO2 konsantrasyonlan %0.08-%0.15 arasmdadir. Sera icerinde olciilen degerin bu degerlerin cok
uzerine crkmasi nedeniyle, bitki saghgt acismdan baca gazlannm sera icerisine btrakilmasi
sakmcah bulunmustur,
TARTI~MA VE SONUC;
Deneyler siiresinde iki adet gazh ISltlCI sera icerisinde 9 °C'lik bir stcakhk artist
saglarmsnr. Bu haliyle 235 m2 alanh serayi dondan korumak miirnkiindiir. Sera icerisindeki saba
sayismm artmlmasiyla da seralann gazh rsiticilarla optimum olarak tsrtrlmasi rnumkun
gonllmektedir. Isitrci sayismm artmlmasi durumunda,
baca gazlan isismdan yararlanmak
amactyla kullamlan boru sayisim asm artirarak seramn rsiklanmasrm engellememek icin, sera
icerisinde optimum boru yerle~tlrme dizaym yapllmahdlr.
KAYNAKLAR
ALiBA~ K., 1988. Seralann lSI KaYlplanmn Hesaplanmasl. lSI Bilimi ve Teknigi Dergisi Cilt: II
SaYI: 2, s 39-44.
ANONiM 1996. TS PrEN 461 Tiirk Standartlan Enstitiisii. 41 s.
ANONiM 90/396/EEC Gaz Yakan Cihazlar Direktifi.
DE COCK, L and VAN LiERDE, D., 1998. Evaluation of Energy Efficiency indicators in Belgian
Greenhouse
Horticulture. Acta Horticulturae,
Computers and Automation,
Proceedings
of the XXV th congress of the International Society for Horticultural
Science
DURUKAN M., 1995. Yanma Analizleri ve Dogalgaz Uygulamalanndaki Onemi. Tesisat
Miihendisligi Dergisi, Ocak ve Subat saylsl, s30-40.
GUNA Y A., 1980. Serler cilt I. Cag Mmatbaasl. S 322-327.
SEVGiCAN A., 1999. Ortii Altl Sebzeciligi ciltl. Ege Universitesi Ziraat Fakiiltesi Yaymlan
No:528. sI08-115.
374