Climate Control in Mediterranean Greenhouses

As climate control in greenhouses directly affects crop yields, there is an increasing trend for advancements in environmentally controlled agricultural-production techniques. In the Mediterranean region, the temperatures during the period from December to February are below 12°C when the daily total radiation 8.4 MJ/m2day. Based on the region?s climate data, greenhouses require heating during the period from November to March, ventilation and shading from February to May and cooling from June to September. In order to maintain day and night temperatures of 18/16°C, annual heat energy requirement of PE greenhouses is 95-256 kWh/m2. In view of environment and production costs, conservation of heating energy is as important as heating itself. Heat energy saving is about 37% when energy curtains are used. Greenhouse temperature can be increased by 8°C in palliative non-heated greenhouses where energy curtains and water mattresses are used in addition to passively used solar energy. Ventilation openings at the roofs of these greenhouses should adequately be 20-25%. When outside noon-time temperature is above 30°C in June, evaporative cooling of greenhouse is essential. Depending on outside humidity and volume of exchanged air for cooling, a temperature difference of 6°C can be achieved with evaporative cooling of greenhouses in August

Evaluation of the greenhouse tomato growth model TOMGRO under çukurova protected cultivation conditions ["TOMGRO" sera domates büyüme modelinin çukurova örtüalti yetiştiriciligi koşullarinda test edilmesi]

In recent years, models of the greenhouse environment and of crops have been used to determine optimal strategies for environment control in regions where new greenhouse industries are developing. In this study, the tomato crop growth model TOMGRO, which was developed to describe the growth and yield of an indeterminate tomato variety under controlled conditions of greenhouse cultivation in Israel, was evaluated under Çukurova conditions. The input parameters for the model were observed from a greenhouse experiment conducted during 1995-1996 growing season. There was good agreement between the simulated and observed number of nodes. The simulated number of leaves and the development of the leaf area were higher than those measured. The model predicted weekly and final yield satisfactorily. The deviations of simulated data from the measured data were recorded as 1-2 days for the harvesting time and 1-2% for the total yield

Evaluation of the Effect of Thermal Screens Used in Greenhouses under Mediterranean Climate Conditions on Greenhouses Temperature and Energy Saving

Artan enerji fiyatları ve enerji sektöründeki istikrarsızlıklar seralarda sürekliliği tehlikeye sokarken, bilim insanları enerji korunumu konusunda sürekli çalışmalar yürütmektedirler. Son yıllarda seralarda enerji korunumu amacıyla gittikçe artan bir şekilde uygulama alanı bulan ısı perdelerinin kullanımı enerji tasarrufu açısından büyük bir öneme sahiptir. Bu çalışmada Akdeniz iklim özelliklerine sahip Çukurova bölgesinde ısı perdelerinin, ısıtılan ve ısıtılmayan plastik ve cam seralarda iç sıcaklık üzerine etkisi ve ısıtılan seralarda ısı perdelerinin sağladıkları yakıt tasarrufu araştırılmıştır. Ölçümler üretim periyodunun farklı günlerinde yapılmıştır. Elde edilen bulgulardan ısı perdesi yardımı ile ısıtılmayan cam serada 3 K'lik, plastik serada ise 2 K'lik sıcaklık farkı sağlanabilmiştir. Isıtılan cam serada kullanılan ithal LS17 ısı perdesi yardımı ile % 63'lük, plastik serada ise Türkiye'de üretilmiş sık dokulu polietilenden yapılmış beyaz renkli ısı perdesi yardımı ile % 36'lik yakıt tasarrufu sağlanabilmiştir.Since increasing energy costs and uncertainty within the energy sector represent a threat for the sustainability of greenhouses, researchers are conducting extensive studies on the subject of energy conservation. Thermal curtains, which are finding increased use in recent years for energy conservation purposes, play an important role in energy saving. This study investigates the effect on greenhouse temperature of thermal curtains used in both heated and unheated plastic and glass greenhouses in the Çukurova region, which has a Mediterranean climate, and the level of fuel saving ensured by thermal curtains used in heated greenhouses. Measurements were made on different days of the production cycle. The study results indicated that the use of thermal curtains leads to a temperature difference of 3 K in unheated glass greenhouses and of 2 K in unheated plastic greenhouses. It was observed that imported LS 17 thermal curtains ensured a 63% fuel saving in heated glass greenhouses, while white thermal curtains produced in Turkey and consisting of tightly woven polyethylene ensured 36% fuel saving in heated glass greenhouses

Increasing the Energy Efficiency in Greenhouses

Türkiye'de son yıllarda inşa edilen seralarda ısıtma yapılmaktadır. Seralarda ısıtma ürün verimini, kalitesini ve miktarını yükseltmektedir. Özellikle Akdeniz sahil şeridinde ısıtılan seralarda iki kat verim artışı sağlanabilmektedir. Ancak ısı koruma önlemlerinin alınmadığı seralarda ısı enerjisi gereksinimi artmakta ve üretim periyodu boyunca bölgenin iklim değerlerine bağlı olarak ortalama 100 kWh.m-2.a-1ısı enerjisine ihtiyaç duyulmaktadır. Artan enerji maliyetleri, üreticinin ısıtmanın karlılığını tartışmasına neden olmaktadır. Belirtilen nedenle seralarda ısıtma kadar, ısıtılan seralarda enerji korunumu da karlılık ve enerji verimliliği açısından önem arz etmektedir. Bu çalışmada, Türkiye'de seracılığın yoğun olarak yapıldığı Antalya ilinin uzun yıllık (1962-2012) iklim değerleri kullanılarak, PE plastik örtülü seralarda, farklı ısı koruma önlemlerine bağlı olarak, gereksinilen ısı enerjisi değerleri ve tasarruf oranları belirlenmiştir. Yapılan hesaplamalar sonucunda ısıtılan seralarda ısı koruma önlemlerinebağlı olarak, %40 oranında ısı enerjisinin tasarruf edilebileceği belirlenmiştir.Heating systems are applied in greenhouses lately constructed in Turkey. Heating in greenhouses increases efficiency, quality and output quantity. Efficiency doubled especially in heated greenhouses on the Mediterranean coast. However in greenhouses where heat loss precautionary measures are not taken, heat energy demand increases and an average heat energy of 100 kWh.m-2.a-1 is needed. On the other hand increasing energy costs cause the producers to question the profitability of heating. For that reason reducing the energy losses in heated greenhouses is as important as heating the greenhouses in terms of profitability and energy efficiency. In this study the required levels of heat energy and disposition rates for PE covered greenhouses are identified by using the yearly climate values of Antalya (from 1962 to 2012) where greenhousing is widespread. According to the calculations, it is found that 40% heat energy saving is possible with precautionary measures in heated greenhouses

Determination of Heat Energy Requirements for Greenhouses in Regions with Different Heating-Degree-Day (HDD) Values

Seralarda üretim periyodu boyunca ortaya çıkan ısı enerjisi gereksinimi, üretim ekonomisinin belirlenmesi ve yapılacak fizibilite çalışmaları için önemlidir. Seralarda ısı enerjisi gereksinimi DIN 4701 standartlarında belirlenen esaslara göre ortalama sıcaklık değerlerinden gidilerek belirlenmektedir. Ancak ortalama değerlere göre yapılan hesaplamalar sıcaklık ortalamasının yüksek olduğu geçiş dönemlerinde yanıltıcı sonuçların ortaya çıkmasına neden olmaktadır. Seralarda ısı enerjisi gereksinimi saatlik iklim değerlerine göre en sağlıklı olarak hesaplanabilmektedir. Yapılan bu çalışmada, Türkiye'de seracılığın yaygın olarak yapıldığı ve ısıtma kaynakları açısından seracılık potansiyeline sahip farklı illerin Isıtma Derece-Gün (HDD) değerleri ile ISIGER-SERA uzman sistemle saatlik iklim değerlerine göre hesaplanan ısı enerjisi gereksinimi arasındaki istatistiksel ilişkiler belirlenmiştir. Serada gerçek ısı enerjisi elde edilen istatistiksel ilişkilere göre kolayca belirlenebilmektedir. Ancak elde edilen ısı enerjisi gereksinimleri, seranın tipine (AH/AG) ve serada kullanılan ısıtma sistemine bağlı olarak geliştirilen katsayılar yardımıyla düzeltilmelidir. Elde edilen sonuçlar farklı HDD değerlerine sahip bölgelerde kurulacak farklı donanımlara sahip seralarda ısı enerjisinin kolayca belirlenmesine olanak sağlamaktadır.The heat energy requirement in greenhouses throughout the production period is important in determining the production economy and feasibility studies to be conducted. Heat energy requirement in greenhouses is determined according to DIN 4701 standards by using mean heat temperatures. However, the calculations based on mean temperature causes misleading results in transition periods and in places where mean temperature is high. In order to have the most accurate heat energy requirement of a greenhouse, the hourly climate data should be used. In this study, the statistical correlations between the data of heating-degree-day (HDD) and heat energy requirements calculated by ISIGER-SERA expert system were determined for the provinces having potential of heating sources and where greenhouse are widely used in Turkey. The real heat energy requirement of the greenhouse is determined with the aid of coefficients calculated with the heat energy requirements obtained from statistical methods, type of the greenhouse (AH/AG) and heating system used in the greenhouse. The obtained results become easier to determine the heat energy requirements of the greenhouses to be installed in different regions having different HDD values and different equipment

Testing Greenhouse Heat Requirement Calculation Model "ISIGER-SERA" in Cukurova Conditions

WOS: 000457128500009Heat requirement of greenhouse, calculated according to the principles specified in DIN EN 13032 (formerly DIN 4701) standards, depends on the type of greenhouse, the equipment, climate condition of greenhouse location, and the optimum growth temperature of plants. The heat requirement calculations are usually performed using mean values of daily temperature. However, calculations based on daily average temperature values shows difference from actual values. Determination of optimal heat consumption values in greenhouse were observed when hourly climate values (temperature, solar radiation, and wind) were used. Also, the heat requirement of greenhouses depends on the greenhouse equipments. The type of used heating systems, type of heat curtains used for heat saving and their leaks affect the heat requirement. During the day heat energy was stored and causes temperature increasing in greenhouse. The ISIGER-SERA expert system model calculates the heat requirement in the greenhouse taking into account all these effects mentioned. In this study, it is aimed to test the ISIGER-SERA expert system model in high technology established producer greenhouse located Mediterranean climate zone (Adana). Results showed that only 3% differences were observed between calculated heat energy requirement with ISIGER-SERA expert system model and the actual consumed heat energy in greenhouse

Testing Greenhouse Heat Requirement Calculation Model “ISIGER-SERA” in Cukurova Conditions

Serada ısı gereksinimi, seranın tipine, donanımına, sera kurulacak yerin iklimine ve bitkilerin arzu ettiği sıcaklığa bağlıdır ve DIN EN 13032 (Eskiden DIN 4701) standartlarında belirtilen esaslara göre hesaplanmaktadır. Seralarda ısı gereksinim hesaplamaları daha çok günlük ortalama sıcaklık değerlerinden gidilerek yapılmaktadır. Ancak günlük ortalama sıcaklık değerlerine göre yapılan hesaplamalar gerçek değerlerden farklılıklar göstermektedirler. Seralarda ısı tüketiminin belirlenmesinde en sağlıklı değerler saatlik iklim değerlerinden (sıcaklık, güneş radyasyonu ve rüzgâr) gidilerek yapılan hesaplamalarla elde edilmektedir. Seralarda ısı gereksinimi aynı zamanda sera donanımına bağlı olarak değişmektedir. Seralarda kullanılan ısıtma sistemlerinin tipi ile ısı tasarrufu amacıyla kullanılan ısı perdelerinin tipi ve sızdırmazlıkları ısı gereksinimine etki eder. Ayrıca gün boyu serada depolanan ısı enerjisi serada sıcaklık yükselmelerine neden olmaktadır. ISIGER-SERA uzman sistem modeli belirtilen tüm bu etkileri dikkate alarak seralarda ısı gereksinimi hesaplamaktadır. Yapılan bu çalışmada ISIGER-SERA uzman sistem modelinin Akdeniz iklim kuşağında (Adana) üretici koşullarında kurulmuş yüksek teknolojiye sahip serada test edilmesi amaçlanmıştır. Elde edilen sonuçlar ISIGER-SERA uzman sistem modeliyle teorik olarak hesaplanan ısı enerjisi gereksinimi ile gerçekte serada tüketilen ısı enerjisi arasında % 3’lük bir fark olduğu belirlenmiştir.Heat requirement of greenhouse, calculated according to the principles specified in DIN EN 13032 (formerly DIN 4701) standards, depends on the type of greenhouse, the equipment, climate condition of greenhouse location, and the optimum growth temperature of plants. The heat requirement calculations are usually performed using mean values of daily temperature. However, calculations based on daily average temperature values shows difference from actual values. Determination of optimal heat consumption values in greenhouse were observed when hourly climate values (temperature, solar radiation, and wind) were used. Also, the heat requirement of greenhouses depends on the greenhouse equipments. The type of used heating systems, type of heat curtains used for heat saving and their leaks affect the heat requirement. During the day heat energy was stored and causes temperature increasing in greenhouse. The ISIGER-SERA expert system model calculates the heat requirement in the greenhouse taking into account all these effects mentioned. In this study, it is aimed to test the ISIGER-SERA expert system model in high technology established producer greenhouse located Mediterranean climate zone (Adana). Results showed that only 3% differences were observed between calculated heat energy requirement with ISIGER- SERA expert system model and the actual consumed heat energy in greenhouse

Determination of Heat Storage Tank (buffer) Capacity in Greenhouse Heating Systems

Seralarda maksimum ısı gücü gereksinimi sabahın erken saatlerinde ısı perdelerinin toplanmasından hemen sonra ortaya çıkmakta ve ısı gücü sıçramalarına bağlı olarak ısıtma sistemine büyük yük binmektedir. Bu durumun ortadan kaldırılması ve katı yakacak kazanlarına sahip ısıtma sistemlerinde kazan verimini yükseltmek amacıyla ısı depolama tankları (buffer) kullanılmaktadır. Isıtma sistemlerinin projelenmesinde kazan kapasitelerinin ve ısı depolama tankının boyutlandırılması için saatlik ısı gücü değerlerinin doğru hesaplanması zorunludur. Yapılan bu çalışmada Akdeniz bölgesinde seracılığın yoğun olarak yapıldığı Antalya ilinde kurulan modern plastik seralarda saatlik ısı gücünün ISIGER-SERA uzman sistemle hesaplanması ve ısıtma sisteminin projelendirilmesinde gerekli olan kazan ve ısı depolama tankı kapasitesinin belirlenmesi amaçlanmıştırThe maximum heating power requirement is needed as soon as the heating curtains are removed in early morning hours, and thus power load on the heating system increases. The heat-storage buffering tanks are used to overcome sudden increase of heating power requirement by way of increasing heating efficiency of solid-fueled heating systems. Good hourly heating power requirements are essential for calculating heating tank capacity and estimating the dimensions of the heat-storage tank in designing of greenhouse heating systems. The work under taken here was aimed at using a software called ISIGER-SERA to estimate hourly heat power requirement, and thereby to calculate heating and storage tank capacity of the modern plastic greenhouses in Antalya province, having extensive greenhouse cropping in the Mediterranean Region. Sera Isıtma Sistemlerinde Isı Depolama Tank (Buffer) Kapasitesinin Belirlenmesi The calculations showed that benefits of heat storage tank decreased although the stored heating energy increased when the capacity of heating tank increased, and thereby met higher portion of the required heating power of the greenhouse. The calculations further showed that a solid-fueled heating tank of 500 kW of power and 118 m3 of volume was sufficient for maintaining day and night temperature of 16/18 Coin a greenhouse of 10.560 m

Açık Kaynaklı Donanım ile Bulut Tabanlı ve Düşük Maliyetli Bir Çevre Koşulları İzleme Sisteminin Seralarda Uygulanabilirliği

One of the most critical parameters in agricultural production is environmental conditions. It is of vital importance to ensure and monitor suitable climatic conditions for various controlled agricultural structures and production systems such as greenhouses. To this aim, most data monitoring systems cannot be efficiently used due to high cost and insufficient technical knowledge. It is possible to design lowcost and scalable monitoring, control and data acquisition systems via open source hardware in order to monitor climatic data for agricultural practices in small enterprises and rural areas. In this study, a low-cost system designed via open source hardware was tested under real conditions. Temperature and relative humidity were measured via the sensors in the system and sent to a data server through a wireless network. In addition, collected data was compared to reference devices for statistical analysis. The results suggest that these low-cost systems, which are designed via open source hardware, can be used as a data collection and decision support system by agricultural enterprises.Tarımsal üretimi etkileyen en önemli parametre çevre koşullarıdır. Uygun iklim koşullarının sağlanması ve bu koşulların takip edilmesi özellikle kontrollü üretim yapıları olan seralar başta olmak üzere birçok tarımsal yapılarda ve üretim sistemlerinde hayati önem arz etmektedir. Bu amaçla kullanılan birçok veri izleme sistemi, yüksek maliyet ve yeterli teknik bilgi olmadığından yaygın bir şekilde kullanılamamaktadır. Özellikle küçük işletmelerde ve kırsal bölgelerde, tarımsal faaliyetler için hayati öneme sahip iklim verilerinin izlenmesi amacıyla, açık kaynak donanımlar ile düşük maliyetli ve ölçeklenebilir izleme, kontrol ve veri toplama sistemleri tasarlanması mümkün olabilmektedir. Bu çalışmada açık kaynak donanımlarla düşük maliyetle tasarlanan sistem, gerçek koşullarda test edilmiştir. Tasarlanan bu sistemde sıcaklık ve oransal nem değerleri sensörler ile ölçülerek kablosuz bir ağ üzerinden veri sunucusuna aktarılmıştır. Ayrıca bu veriler referans cihazlarla karşılaştırılarak istatistiksel olarak değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, açık kaynak donanımlar ile tasarlanan düşük maliyetli bu tür sistemlerin tarımsal işletmelerde veri toplama-izleme ve karar destek sistemi olarak kullanılabileceği göstermiştir

The Feasibility of a Cloud-Based Low-Cost Environmental Monitoring System Via Open Source Hardware in Greenhouses

WOS: 000441468600007One of the most critical parameters in agricultural production is environmental conditions. It is of vital importance to ensure and monitor suitable climatic conditions for various controlled agricultural structures and production systems such as greenhouses. To this aim, most data monitoring systems cannot be efficiently used due to high cost and insufficient technical knowledge. It is possible to design low-cost and scalable monitoring, control and data acquisition systems via open source hardware in order to monitor climatic data for agricultural practices in small enterprises and rural areas. In this study, a low cost system designed via open source hardware was tested under real conditions. Temperature and relative humidity were measured via the sensors in the system and sent to a data server through a wireless network. In addition, collected data was compared to reference devices for statistical analysis. The results suggest that these low-cost systems, which are designed via open source hardware, can be used as a data collection and decision support, system by agricultural enterprises