SERALAR Sera Tipleri, Donanımı ve İklimlendirmesi KİTABI by Ugurer Tarim Kitaplari

SERALAR Sera Tipleri, Donanımı ve İklimlendirmesi Prof. Dr. A. Nafi Baytorun

ÖN SÖZ

Seralar bitkisel üretim için kullanılan pahalı yapılardır. Bu bağlamda sera inşasına karar vermeden önce, rasyonel bir bitki üretimi için, detaylı bir sera planlamasının yapılması gereklidir. Seralarda planlama, yer seçimi, yapı elemanları ve sera donanımı için uygun kriterlerin bilinmesi zorunludur. Bu eser seraların teknik açıdan planlanması, yapı durumu, seraların gelişimi, sera tekniği konusunda yapılan araştırmalar ve seraların iklimlendirilmesi konusunda gerekli parametrelerin öğretilmesi amacıyla yazılmıştır. Kitapta, teknik açıdan önemli konular hakkında bilgi, hesaplama ve uygulama örnekleri verilmiştir. Hazırlanan bu kitap doktora hocam Prof. Dr. Chr. von Zabeltitz’in tarafımdan Türkçe’ye çevrilen seralar kitabı örnek alınarak düzenlenmiştir. Kitapta Akdeniz Bölgesi’nde yaygın olarak kullanılan plastik seraların yapısal ve iklimlendirme konuları yanında, soğuk bölgelerde kurulacak cam seralar için yapı ve iklimlendirme örnekleri verilmiştir. Özellikle sera tipleri yapı özellikleri, havalandırma, ısıtma ve soğutmanın planlanması, tek ve çift katlı örtü malzemesi ile kaplı seraların ısı gereksinimleri, enerji tasarrufları, çok katlı örtü malzemesi ile kaplı seralarda iklim özellikleri ve sulama konusunda detaylı bilgi verilmiştir. Bu kitap, seracılık konusunda çalışan bilim insanlarının, teknik elemanların, araştırıcıların elde ettikleri sonuçlarla ortaya çıkmıştır. Bu konuda doktoramı üstlenen ve yetişmeme olanak sağlayan, doktora babam sayın Prof. Dr. Chr. von Zabeltitz’e, çalışmalarıyla kitabın bu duruma gelmesine katkısı bulunan herkese ve sabırlarından dolayı eşim Sema Baytorun’a ve yayını üstlenen Nobel yayınevine özel teşekkürlerimi sunarım. Adana, Kasım 2016 A. Nafi Baytorun

iii

İÇİNDEKİLER

Ön Söz............................................................................................................................. iii Şekil Listesi ..................................................................................................................... ix Çizelge Listesi .............................................................................................................. xvii Resim Listesi ............................................................................................................... xxiii 1. GİRİŞ .......................................................................................................................... 1 1.1. Türkiye’de seracılık .................................................................................................. 5 2. SERA TİPLERİ VE İNŞAAT ÇEŞİTLERİ .......................................................... 11 2.1. Seralar için planlama kriterleri................................................................................ 11 2.2. Cam ve sert plastik örtülü seralar ............................................................................ 14 2.3. Plastik örtülü seralar................................................................................................ 20 2.4. Özel sera tipleri ....................................................................................................... 26 2.4.1. Satış seraları ................................................................................................. 26 2.4.2. Enerji tasarrufu sağlayan seralar ................................................................... 28 2.4.3. Enerji-nötr (Sıfır emisyonlu seralar) ............................................................. 28 2.4.4. Kapalı sistem seralar..................................................................................... 30 3. SERA PLANLAMASI ............................................................................................. 37 3.1. Tanımlama ve amaçlar ............................................................................................ 37 3.2. Konum, kuruluş yeri, toprak özellikleri, arazinin boyutları ve şekli ...................... 38 3.3. Sera planlamasında sistem yaklaşımı ...................................................................... 40 3.4. Modern seralarda aranacak asgari şartlar ................................................................ 43 3.5. Tekliflerin hazırlanması .......................................................................................... 46 4. SERA PROJELEMESİNDE TEKNİK HESAPLAMALAR ............................... 49 4.1. Temel bilgiler .......................................................................................................... 49 4.2. Serada boyutlar ....................................................................................................... 52 4.2.1. Boyutlar......................................................................................................... 52 4.2.2. Sera örtü yüzeyi ............................................................................................ 53 4.3. Seralara etki eden kuvvet ve yükler ........................................................................ 56 v

4.3.1. Sabit yükler ................................................................................................... 57 4.3.2. Hareketli yükler ............................................................................................. 57 4.3.3. Ek yükler ....................................................................................................... 60 5. SERA ÖRTÜ MALZEMELERİ ............................................................................. 61 5.1. Örtü malzemesi ....................................................................................................... 61 5.2. Seralarda kullanılan örtü malzemeleri..................................................................... 69 5.2.1. Cam ............................................................................................................... 70 5.2.2. Plastik ............................................................................................................ 73 5.2.2.1. Plastik çeşitleri. ................................................................................. 77 5.2.2.2. Plastiklerin görülebilir ışınları geçirme oranları. .............................. 79 5.2.2.3. Plastiklerin UV Işınımını geçirme oranı. .......................................... 81 5.2.2.4.Plastiklerin IR Işınımını geçirme oranı. ............................................. 82 5.2.3. Sert ve yarı sert plastikler. ............................................................................. 84 6. SERA YAPI MALZEMELERİ .............................................................................. 87 6.1. Taşıyıcı yapı elemanları .......................................................................................... 87 6.2. Mertek tipleri .......................................................................................................... 88 6.3. Örtü malzemesinin montajı ve sızdırmazlığı .......................................................... 91 6.3.1. Camların yerleştirmesi .................................................................................. 91 6.4. Plastik için germe ve montaj elemanları ................................................................. 95 6.5. Sert plastiğin montajı ............................................................................................ 100 6.6. Aşıklar .................................................................................................................. 101 6.7. Kafes kiriş ve kolon sistemleri (Çerçeveler) ......................................................... 104 6.8. Temel .................................................................................................................... 107 6.9. Yan duvar, su oluğu, rüzgâr gergileri ve cepheler ................................................ 110 6.10. Havalandırma yapıları ......................................................................................... 115 6.10.1. Cam seralarda havalandırma sistemleri ................................................... 115 6.10.2. Plastik seralarda havalandırma sistemleri ................................................ 120 7. İKLİM TARAFINDAN ETKİLENEN BİTKİ GELİŞİM ETMENLERİ ........ 125 7.1. Güneş radyasyonu ................................................................................................. 127 7.1.1. Dış iklim koşullarında toplam radyasyon ................................................... 127 7.1.2. Güneş radyasyonu ve güneşlenme süresi .................................................... 130 7.1.3. Serada radyasyon yoğunluğu ...................................................................... 138 7.1.4. Işık .............................................................................................................. 140 7.2. Sıcaklık ................................................................................................................. 143 7.3. Hava nemi ............................................................................................................. 150 7.4. Karbondioksit (CO2) ............................................................................................. 163 8. SERALARDA HAVALANDIRMA, SOĞUTMA VE GÖLGELEME ............. 167 8.1. Havalandırma ........................................................................................................ 167 8.1.1. Doğal havalandırma .................................................................................... 168 8.1.2. Zorunlu (mekanik) havalandırma ............................................................... 169 8.1.3. Seralarda hava değişim katsayısının belirlenmesi ...................................... 173 8.2. Soğutma ................................................................................................................ 196 8.2.1. Havalandırma girişinde havanın nemlendirilmesi ...................................... 196 8.2.2. Suyun sera içinde doğrudan püskürtülmesi ................................................ 210 vi

8.2.3. Bitkilerin doğrudan nemlendirilmesi .......................................................... 212 8.3. Gölgeleme ............................................................................................................. 214 9. SERALARIN ISITILMASI VE SERALARDA KULLANILAN ISITMA SİSTEMLERİ ......................................................................................... 223 9.1. Isı iletiminin temel ilkeleri .................................................................................... 224 9.1.1. Kondüksiyon ............................................................................................... 226 9.1.2. Konveksiyon ................................................................................................ 227 9.1.3. Radyasyon ................................................................................................... 228 9.1.4. Hava değişimi .............................................................................................. 229 9.1.5. Yoğunlaşma ve buharlaşma ısı kayıpları ..................................................... 230 9.2. Isı gereksinimi ve ısı tüketimi ............................................................................... 231 9.2.1. Isı gereksinimi ............................................................................................. 231 9.2.2. Isı tüketimi................................................................................................... 236 9.2.3 Seralarda ısı enerjisi gereksiniminin belirlenmesinde kullanılan farklı yöntemler ........................................................................................... 245 9.2.4. Isıtma derece gün (HDD) ............................................................................ 255 9.3. Seralarda kullanılan ısıtma sistemleri ................................................................... 258 9.3.1. Yapı tipleri .................................................................................................. 258 9.3.1.1. Borulu Isıtma Sistemleri ................................................................. 259 9.3.1.2. Yan duvar ısıtması .......................................................................... 261 9.3.1.3. Masa altı ısıtması ............................................................................ 262 9.3.1.4. Sera tabanına yakın borulu ısıtma ................................................... 263 9.3.1.5. Üfleyicili Isıtma Sistemleri ............................................................. 267 9.3.1.6. Doğrudan ateşlemeli hava ısıtıcıları ............................................... 271 9.3.1.7. Düşük sıcaklıklı ısıtma sistemleri ................................................... 272 9.3.2. Serada sıcaklık dağılımı .............................................................................. 272 9.3.3. Isı tüketimi ve ısı iletimi ............................................................................. 274 9.4. Pompalar, karıştırıcı vanalar ve borular ................................................................ 280 9.4.1. Sirkülâsyon pompaları ................................................................................ 280 9.4.2. Denetim vanaları ......................................................................................... 284 9.4.3. Isıtma ve havalandırma sistemlerinde denetim ........................................... 287 9.4.4. Borular ve armatürler .................................................................................. 290 9.5. Isıtma sistemlerinin projelenmesi.......................................................................... 294 9.6. Çok katlı örtü malzemesi ile kaplı seralar ............................................................. 304 9.6.1. Isı tüketimi .................................................................................................. 305 9.6.2. Çok katlı örtüyle kaplı seralarda iç ortam kliması ...................................... 311 9.7. Seralardan yüksek nemin uzaklaştırılması ............................................................ 313 10. SERA İÇİ DONANIMI........................................................................................ 317 10.1. Servis yolları, masura ve üretim masaları ........................................................... 317 10.2. Sulama................................................................................................................. 325 10.2.1. Yüzey sulaması ....................................................................................... 327 10.2.2. Damla Sulama ......................................................................................... 330 10.2.3.Yaygı veya kum üzerinde kapillar sulama ............................................... 333

vii

10.2.4. Suyun masa oluk ve sera tabanında göllendirilmesi (Gel-Git sulama) ... 334 10.3. Yağmur sularının biriktirilmesi (Su hasadı) ........................................................ 339 10.3.1.Depolama havuzlarının planlanması ........................................................ 344 10.4. Bitki aydınlatması ............................................................................................... 345 10.5. Isı perdeleri ......................................................................................................... 350 10.5.1. Sera çatısına paralel ısı perdeleri ............................................................ 351 10.5.2.Trapez formundaki ısı perdeleri .............................................................. 352 10.5.3. Sera tabanına paralel ısı perdeleri........................................................... 352 10.5.4. Isı perdelerinin montajı ........................................................................... 353 10.5.5. Isı perdelerinde sızdırmazlığın sağlanması ............................................. 358 10.5.6. Isı perdeleri için malzemeler .................................................................. 361 10.5.7. Isı perdelerinin seçimi ve yönetimi ......................................................... 362 10.5.7.1. Soğuk dönemlerde ısı perdelerinin yönetimi .......................... 364 10.5.7.2. Sıcak dönemlerde ısı perdelerinin yönetimi ........................... 370 11. SERALARDA ISI ENERJİSİ KORUNUMU .................................................... 375 11.1. Isı tasarruf önlemleri ........................................................................................... 375 11.1.1. Örtüyüzey alanının küçültülmesi ve yalıtım............................................ 377 11.1.2. Örtü malzemesi ....................................................................................... 378 11.1.3. Isı perdeleri ............................................................................................. 383 11.1.4. Güneş enerjisinden yararlanma .............................................................. 388 11.1.5. Seralarda ısıtma sistemlerine bağlı ısı tasarrufu ...................................... 388 11.1.6. Isıtma kazanlarının seçimi, bakımı ve kullanımı ..................................... 390 11.1.7. Denetim (Otomasyon) ............................................................................. 396 11.1.8. Üretim alanlarının rasyonel kullanılması ................................................ 399 EK 1. ............................................................................................................................ 405 LİTERATÜR LİSTESİ ............................................................................................. 407 YAZARIN ÖZ GEÇMİŞİ ......................................................................................... 417

viii

1. GİRİŞ

Seralar bitkisel üretim için gerekli olan gelişim etmenlerini tüm yıl boyunca sağlayabilen içinde hareket edilebilir yapı elemanlarıdır. İlk yatırım ve işletme masraflarının düşük tutulabilmesi için, ışık, sıcaklık, nem ve havanın CO2 içeriği gibi gelişim etmenlerinin optimum koşulları sağlayacak şekilde planlanması gerekmektedir. Seralar bitki gelişimi için mutlak gerekli olan güneş radyasyonun bir bölümü olan görülebilir ışınların seraya ulaşması ve radyasyonun çok düşük olduğu kış aylarında yeterli derecede ışık alabilmesi için geçirgen bir malzeme ile örtülürler. Soğuk dönemlerde sıcaklığın arzu edilen değerin altına düşmesi durumunda seralar ısıtılmalıdır. Ancak bu durumda da örtü malzemesi aracılığıyla dış ortama olan ısı kaçışları mümkün olduğunca engellenmelidir. Yazın güneş radyasyonu nedeniyle serada ortaya çıkan yüksek sıcaklık, sera ortamından uzaklaştırılmalı ve bitki gelişim etmenleri mümkün olduğu kadar arzu edilen değerlerde tutulmalıdır. Özetle iyi bir sera yapısının görevi, tüm yıl boyunca bitki gelişimi için gerekli iklim koşullarını sağlamak ve bu koşulları teknik olanaklardan da yararlanarak mümkün olduğunca istenilen düzeyde tutmaktır. Seranın bu görevi yerine getirebilmesi için planlama aşamasında, pratikteki bazı kriterlerin göz önüne alınarak teknik olanaklarla çözümlenmesi gereklidir. Bu kriterler; a) Rasyonel ve ekonomik bir üretim, b) Elde edilen üründe kalite iyileştirmesi, c) İş kolaylığı ve çalışma zamanının kısaltılması, d) Çevreye duyarlı üretimdir. Üretimde rekabetin sağlanması için bu koşulların yerine getirilmesi gereklidir. Teknik bir yapıya sahip olan seralarda özellikle yapıya, sera içi çevre koşullarına, enerji gereksinimine ve seraların kuruluş yerlerine önem verilmelidir. 1

Seralar

Günümüzde ulaşım olanaklarındaki gelişme ve frigorifik taşımanın yaygınlaşması nedeniyle meyve, sebze gibi taze ürünlerin ucuz üretilebildikleri yerlerden sağlanması kolaylaşmıştır. Serada üretim, oldukça ucuza mal olabilen lojistik destekler ile rekabet etmek zorundadır. Bu nedenle seranın ilk yatırım ve işletme masrafları ekonomik optimumda tutulmalıdır. Sera yapılarının planlamasında aşağıdaki ölçütlere dikkat edilmelidir. a) Ucuz ve seri olarak imal edilebilir olmalıdır, b) Enerji tasarrufu sağlamalıdır, c) Hava koşullarına dayanıklı ve tamir edilebilir olmalıdır, d) Üretim teknikleri çevreye zarar vermemelidir. Bunlara ek olarak sera donanımı, sera içi ulaşımı, ışık, radyasyon, sıcaklık, nem ve CO2 gibi iç ortam koşullarının kontrol elemanları ile optimum düzeyde tutulmasına dikkat edilmelidir. Seracılık son 30 yıl içinde hızlı bir gelişim göstermiştir. Özellikle iklimin üretim için uygun olduğu güney bölgeleri büyük bir avantaja sahip olurken, yüksek teknolojiye sahip orta ve kuzey Avrupa ülkeleri ile aralarında büyük bir rekabet yaşanmaktadır. Bu rekabette teknik, pahalılaşan enerjiye rağmen üreticiye yardım etmektedir. Bitkisel üretim eski çağlardan beri açık alanlarda ve korunmuş alanlarda üretim olmak üzere ikiye ayrılmaktadır. Manastır, botanik bahçeleri ve korumalı alanlarda yapılan bitkisel üretim sonucu seracılık ortaya çıkmıştır. Seracılığın tarihine bakıldığında Roma İmparatorluğu dönemine kadar gittiği görülmektedir. Yapılan araştırmalarla ilk sera örneklerine MS 30 civarında Roma İmparatoru Tiberius zamanında rastlanmaktadır (Anonim, 2010 a). Bugün bilinen ve sera yapımında yaygın olarak kullanılan temel malzemelerden cam plakaların ve plastik örtülerin bilinmediği bu dönemde güneye bakan yamaçlarda açılan çukurların üzeri “specularium” adı verilen yağlı veya balmumu ile cilalanmış ince bezlerle veya yarı saydam olan ince dilimler halindeki mikalarla kaplanırdı. Bu faaliyetin ortaya çıkmasındaki asıl gerekçe İmparator Tiberius’un mevsimi haricinde salatalık yeme ısrarıdır (Üçışık ve Şahin 2011). Daha sonraları 1599 yılında Leiden’da (Hollanda) tıbbi tropikal bitkiler yetiştirmek amacıyla ilk sera kurulmuştur (Anonim, 2007; Anonim, 2010 a). Kurulan bu serada Mısır ve Hindistan’da yetişen Tamarindus İndica adlı baklagiller familyasından bir ağaç türü yetiştirilmiştir (Üçışık ve Şahin 2011).

Giriş

17. yüzyılın başlarında bazı sıcak bölge meyvelerinin Avrupa’da da yetiştirilme arzusuyla çok daha geniş seralar yapılmıştır. Heidelberg’de (Almanya) portakal ağaçlarının bulunduğu ilk sera inşa edilmiştir (Anonim, 2010 a). Ev seraları 17. yüzyıldan 19. yüzyıla kadar Avrupa’da varlıklı aileler tarafından konutlarının bir parçası olarak inşa edilmiştir (Anonim, 2010 b). Bu yapılar günümüzdeki seralara benzememekle birlikte modern seracılık faaliyetlerinin ilk örneklerini teşkil etmektedirler. Her ne kadar ilk seralar Avrupa’da ortaya çıkmış olsa da ticari anlamda üretimin yapıldığı ilk seralar 18. yy’da Amerika’da kurulmuştur (Bayraktar, 1964). Amerika’nın örtü altı yetiştiricilik tarihine baktığımızda ilk sera Bostonlu zengin bir tüccar tarafından 1737’de inşa edilmiştir. 1825 yılından sonra örtü altı üretim ABD’de oldukça yaygınlaşmış, günümüzde Alaska’dan Kaliforniya’ya kadar ülkenin hemen her eyaletinde örtü altı yetiştiriciliği yapılmaktadır (Üçışık ve Şahin 2011). Hollanda’da 1720 yıllarından sonra arazinin topoğrafik yapısına göre seraların daha fazla ışık alabilmesi için yan duvarlar eğimli yapılmıştır (von Zabeltitz 2000). Bu bilgi eldeki mevcut ısıtma olanakları yeterli olmadığından mümkün olduğu kadar fazla güneş enerjisinin seraya ulaşması ve enerji korunumunu sağlayan önlemlerin alınması bakımından büyük bir önem taşımaktadır. Günümüzde ısıtma sistemlerindeki teknik eksikliklerden değil, artan enerji fiyatlarından dolayı ısı enerjisinin minimum düzeye indirilmesi düşünceleri artmış, bu da seraların yönlendirilmesi, daha fazla ışık geçiren ve ısı kaybını azaltan çift katlı örtü malzemelerinin ve ısı perdelerinin kullanımını zorunlu kılmıştır. Seracılıkta gelişim 18. yüzyıldan itibaren hızlanmış ve seraların kullanım alanları genişlemiştir. Başlangıçta seralar sadece sıcak ülkelerden getirilen endemik bitkilerin kışı geçirmeleri için kullanılmış, sonraları soğuk dönemlerde gelişmesi dış ortamda mümkün olmayan meyve, sebze, çiçek ve baharat bitkilerinin yetiştirilmesinde kullanılmıştır. Bu nedenle bazı yazarlar seraların gelişiminin o ülkenin refah ve kültür seviyesiyle paralel olarak arttığını ifade etmektedirler. Seralar kullanım amaçlarına göre kültür ve koruma seraları olarak ikiye ayrılırlar. Koruma seraları zamanla geliştirilerek botanik bahçelerindeki sergi seralarına, kültür seraları da üretim seralarına dönüşmüşlerdir (von Zabeltitz 1984). Örtü altı yetiştiricilik tarihindeki en önemli gelişmeler II. Dünya Savaşı’nın ardından daha da hızlanarak 1960’larda Japonya’da plastik örtülerin ilk defa seracılıkta kullanılmasıyla yaşanmıştır (Jensen ve Malter, 1995). Cama alterna-

Seralar

tif olarak daha ucuz olan plastik örtüler önce Kuzey Amerika’ya oradan da Avrupa’ya yayılmıştır. Cam seraların aksine plastik örtülerin kullanıldığı bu yapılar çok kısa sürede hızla yayılmıştır. Günümüzde örtü altı üretim Kanada’dan Romanya’ya, İspanya’dan Japonya’ya kadar çok geniş bir alanda yapılmakla birlikte söz konusu bu faaliyetin en randımanlı yapıldığı yerler 30 – 40º kuzey ve güney enlemleri arası ile Akdeniz Havzası ülkeleridir. Dünya üzerinde seracılık konusunda önde gelen ülkelerin sera varlıkları Çizelge 1.1’de verilmiştir (Kacira, 2011). Çizelgeden de görüleceği gibi Çin birinci sırada yer alırken, Türkiye dünya ülkeleri arasında beşinci sırada, Avrupa ülkelerinde İspanya’dan sonra ikinci sırada yer almaktadır. Çizelge 1.1. Dünya Ülkelerindeki Sera Alanları (Kacira ve ark., 2011).

Ülke

Alan (ha)

Çin

2760000

Güney Kore

57444

İspanya

52170

Japonya

49049

Türkiye

33515

Hindistan

30000

İtalya

26500

Meksika

11759

Hollanda

10370

Fransa

9620

ABD

8425

20. yüzyılın ortalarına kadar seralar, içlerinde üretilen bitki çeşitlerine göre inşa edildiklerinden, hıyar, domates, karanfil, çiçek ve saksı seraları diye sınıflara ayrılmışlardır. Seraların, gereksinim duyulan ısı enerjisine göre sınıflandırılmasında ise sıcaklık göz önüne alınmaktadır. Seralar piyasadaki isteğe göre sürekli değişik ürün üretebilecek şekilde kurulmalıdırlar. Bu nedenle seralar mümkün olduğu kadar fazla ışık alabilmeli ve istendiğinde ışık yoğunluğu gölgeleme ile azaltılabilmelidir. Günümüzde seralar uygun denetim sistemleri ile farklı bitkiler için kullanılabilmektedirler. Belirtilen nedenle seraların sınıflandırması başka ölçütlere göre yapılmalıdır.

Giriş

1.1. Türkiye’de seracılık Türkiye’de seracılık 1940 yıllarında ilk defa Akdeniz bölgesinde özellikle Antalya’da başlamış buradan ekolojik koşullara bağlı bir gelişme göstererek, Ege ve Marmara bölgelerine yayılmıştır. Günümüzde örtü altı yetiştiriciliği en yoğun olarak Akdeniz bölgesinde yapılmaktadır. Bu bölge toplam örtü altı varlığımızın %84’üne sahiptir. Akdeniz bölgesinden sonra %9.4’lük pay ile Ege bölgesi, %4.8 ile Karadeniz ve %1.7 ile Marmara bölgeleri gelmektedir. Akdeniz Bölgesinde yer alan Antalya ilimiz, toplam 22000 hektarla toplam örtü altı varlığının %37’sini sınırları içinde bulundurmaktadır. Türkiye’de örtü altı yetiştiriciliği, seralar ve plastik tünellerdeki üretimi kapsamaktadır. 2013 yılı itibariyle toplam örtü altı alanımız 61500 ha ulaşmıştır (TUİK 2014). Çizelge 1.2. Türkiye’de Örtü Altı Alanları (TUİK, 2014). Yıl

Toplam alan (ha)

Cam sera (ha)

Plastik sera (ha)

Yüksek tünel (ha)

Alçak tünel (ha)

2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

46 754 46 908 49424 54 216 56 718 56 381 61 145 61 776 61 512

6 543 6 835 7 579 8 225 8 293 8 077 7888 8 073 8 074

17104 18 235 19518 21168 22 019 23 054 24 796 27 873 27 866

6 692 6 983 6531 6696 7 705 8 152 10 891 9510 9 799

16 415 14 854 15 796 18 127 18702 17097 17570 16321 15774

Büyük yatırımcı grupların da sektöre girmesiyle hızlı bir gelişim gösteren modern seracılık, son on yıllık süreci göz önüne aldığımızda büyük bir gelişme göstererek günümüzde 1000 ha seviyelerine ulaşmıştır. Bu rakama her yıl yaklaşık 150-200 ha alan eklenmektedir. Türkiye’de 61500 ha örtü altı alanının 36000 ha’ı yüksek örtü altı sistemler olarak tanımlanan seralardan oluşmaktadır. Türkiye’de sera alanlarının %3’ünde modern seracılık yapılmaktadır. Önümüzdeki on yıllık süreçte bu payın %15 seviyelerine ulaşması hedeflenmektedir. Türkiye’de seraların %22’si cam %78’i PE plastik ile örtülmüştür. Türkiye’de 1980’li yıllarda Kaynak Kullanımı Destekleme Fonu (KKDF) çerçevesinde çok sayıda plastik seralar kurulmuştur. Kurulan plastik seralarda yan duvar

Seralar

yükseklikleri 3 m olarak alınmış, blok olarak inşa edilen bu seralarda bölme genişliği üretilen plastik boyutları dikkate alınarak 6 m olarak belirlenmiştir. KKDF desteğiyle kurulan seralar blok olarak inşa edilmiş, sadece yan duvar havalandırmasına sahip bu seralarda bloktaki bölme sayısı 4’le sınırlandırılmıştır (Resim 1.2). Yan yana kurulan bloklarda havalandırmanın etkilenmemesi için her iki blok arasında en az 3-4 m boşluk bırakılması önerilmiştir. Çizelge 1.3. Düşük, Orta ve Yüksek Teknolojiye Sahip Seraların Özellikleri Teknoloji

DÜŞÜK

Yapı& Örtü Malzemesi Çelik veya ahşap yapı elemanları Tek katlı PE Plastik örtü Çelik Yapı elemanları

ORTA Çift katlı PE plastik veya sert plastik

YÜKSEK

Çevre Bitki

Kök

Toprakta doğruPasif iklimlendirme dan üretim yan duvar Manuel havalandırma kontrollü Damla sulama Pasif/aktif serinletme Toprakta üretim (Havalandırma + Pad-Fan) Isıtmasız veya Hava üflemeli Damla sulama ısıtma sistemi Basit düzeyde kontrol

Çelik ve veya Zorunlu Alüminyum havalandırma Yapı elemanları +Evaporatif soğutma + Borulu ısıtma Cam + CO2 gübrelemesi PE Plastik + Gölgeleme ve/veya +Isı Perdeleri Polikarbonat +Aydınlatma

Yetiştirme Metodu

Orta yükseklikte askıya alınmış kültür

Yükseğe alınmış kültür Uzun üretim periyodu

Genelde Bazı etmenlerin bilgisayar Bilgisayarla kontrollü kontrol gübreleme Topraksız kültür, Yükseğe Taş yünü, alınmış kültür kokopit ve diğerleri Bilgisayara Tam kontrollü kontrollü Damla sulama gübreleme Işık intensitesine Dönüşümlü hidroponik bağlı EC sistem denetimi

Türkiye’de seraları, tiplerine, sahip oldukları donanım ve teknolojiye göre 3 grup altında incelemek mümkündür (Çizelge 1.3).

Giriş

Bunlar; 1. Düşük teknolojiye sahip seralar, 2. Orta teknolojiye sahip seralar, 3. Yüksek teknolojiye sahip modern seralar. Son yıllarda yaygınlaşan örtü altı üretiminde üretici bir takım sorunlarla karşı karşıya kalmaktadır. Akdeniz iklim kuşağındaki seralarda ortaya çıkan sorunlar aşağıdaki gibi özetlenebilir (von Elsner ve ark. 2000; Pardossi ve ark. 2004). 1. Kış aylarında biyolojik optimumun altına düşen sıcaklık nedeniyle gece saatlerinde ısıtma ihtiyacının ortaya çıkması, 2. Isıtılmayan seralarda gece gündüz arasında ortaya çıkan büyük sıcaklık farkları ve gökyüzünün açık, bulutsuz olduğu gecelerde meydana gelen inversiyon nedeniyle serada sıcaklığın dış sıcaklığın altına düşmesi sonucu bitkilerde ortaya çıkan stresler (Baytorun ve ark. 1997), 3. Gece saatlerinde düşük sıcaklığa bağlı ortaya çıkan yüksek nem, 4. Kış aylarında (Aralık, Ocak) yetersiz güneş radyasyonu, 5. Sıcak dönemlerde örtü yüzeyinde yapılan gölgelemeden arta kalan kireç ve boya artıklarının ışık geçirgenliğini azaltması, 6. Yetersiz havalandırma nedeniyle ortaya çıkan düşük CO2 yoğunluğuna bağlı, fotosentez, bitki gelişimi ve elde edilen ürün kalitesinin olumsuz yönde etkilemesi, 7. İlkbahar ve yaz aylarında gündüz saatlerinde ortaya çıkan yüksek sıcaklık, 8. Mayıs-Eylül döneminde ortaya çıkan yüksek sıcaklık nedeniyle üretim periyodunun kısalığı, 9. Serada yetersiz iklim denetimi. Serada yüksek neme bağlı transpirasyonun engellenmesi, bitki yaprak sıcaklığının yükselmesi ve buna bağlı domates ve biber köklerinde Kalsiyum eksikliğinin ortaya çıkması, 10. Beyaz sinek, tırtıl, yaprak biti gibi haşereler, gri ve siyah küf gibi hastalıklar, kök ve gövde virüsleri nedeniyle biyolojik mücadelenin zorlaşması ve aşırı kimyasalların kullanılması. 11. Bazı dönemlerde şiddetli rüzgâr, kar ve dolunun yarattığı zararlar, 12. Sınırlı su ve bazı alanlarda görülen su kıtlığı, 13. Açık alanda ve seralarda üretilen ürünlerin hasat zamanlarının örtüşmesi ve rekabet nedeniyle fiyatların düşmesi,

Seralar

14. Topraksız kültür yerine toprakta doğrudan üretimin tercih edilmesi. Seralarda toprak dezenfeksiyonu amacıyla kullanılan Metil Bromidin ve organik gübrelerin taban suyuna karışma tehlikesi. Belirtilen nedenlerle Akdeniz sahil şeridinde kurulacak seralar aşağıdaki özelliklere sahip olmalıdırlar. 1. Yüksek ışık geçirgenliği, 2. Isıtılmayan seralarda ısı kayıplarına karşı iyi bir yalıtım, 3. Serada kullanılan ısıtma sistemleri ile gece saatlerinde sıcaklığın bitkilerin arzuladıkları değerlerde tutulabilmesi, 4. Etkili bir havalandırma, 5. Rüzgâr yüküne ve bazı yerlerde kar yüküne karşı dayanıklı sera yapıları, 6. Yağmur sularının su oluğu yardımı ile toplanabilmesi, 7. Kullanılacak sulama sistemlerinin su tasarrufu sağlaması ve yüksek su kullanım etkinliğine sahip olması, 8. Sera hacminin mümkün olduğunca büyük olması, 9. Böcek ve haşerelerin seraya girmesini önleyen böcek tüllerinin kullanılması.

Resim 1.1. Geniş açıklı eski tip cam sera (Mersin).

Ilıman iklim bölgelerinde kurulacak modern seralarda sera hacminin mümkün olduğunca büyük olması tavsiye edilmektedir (Resim 1.4). Sera hacminin büyük olması sıcak dönemlerde seraların daha iyi iklimlendirilmesine olanak sağladığı gibi seraya yeni donanımların (ısı perdesi, aydınlatma, sisleme vb.) montajına olanak sağlamaktadır. Ancak büyük hacimli seraların kış aylarında iklimlendirilmesinde ısı perdelerinin kullanılmaması durumunda birim alan için gereksinilen ısı enerjisi yükselmektedir.

Giriş

Resim 1.2. Yay çatılı blok plastik sera. (KKDF ile kurulmuş)

Resim 1.3. Basit yay çatılı plastik seranın içten görünüşü

Resim 1 4. Geniş açıklıklı plastik sera

2. SERA TİPLERİ VE İNŞAAT ÇEŞİTLERİ

2.1. Seralar için planlama kriterleri Seralar bitkiler için gerekli olan büyüme etmenlerini optimum düzeyde tutmak zorundadırlar. Seralar bitki gelişimi için gerekli optimum koşuları sağlayacak şekilde planlanırken, aynı zamanda ülke geleneklerinin ve mevcut iklim koşullarının da dikkate alınmasında yarar vardır. Seralar her şeyden önce rüzgâra, yağmura, kar yağışına ve serada üretilen bitkilerin yarattıkları yüklere karşı dayanıklı olmalıdırlar. Dünya üzerindeki seraların büyük çoğunluğu plastik örtü ile kaplanmıştır. Cam seralar soğuk kuzey Avrupa ülkelerinde ve kısmen Türkiye’de yaygın olarak görülürler. Dünya üzerinde inşa edilen sera yapıları aşağıda verilen iklim bölgeleri için geliştirilmişlerdir (von Zabeltitz 2011).  Nemli tropikal iklimin hakim olduğu bölgeler: Bu bölgelerde ortalama minimum sıcaklık 12°C’den daha yüksektir.  Subtropikal iklim veya tropikal iklimin hakim olduğu yüksek bölgeler. Bu bölgelerin en soğuk aylarında ortalama minimum sıcaklık 12°C’nin altındadır.  Kuru ve çöl ikliminin hakim olduğu bölgeler.  Ilıman iklim bölgeleri. Sera tasarımında iklim parametrelerine ek olarak, üreticinin tercihi (küçük aile işletmesi, orta ölçekli işletme veya büyük endüstriyel işletmeler), pazar, bölgede mevcut olan yapı malzemelerinin varlığı ve fiyatları da karar verme aşamasında önemli rol oynarlar. Küçük aile işletmelerinde kurulacak seraların daha çok basit ve ucuz olması tercih edilir. Bu tip seralar statik hesaplamaları 11

Seralar

yapılmadan demirci ustaları tarafından L veya boru profilleri kullanılarak kurulurlar. Bu tip seralarda teksel someller kullanılmaktadır. Bu seralarda ısıtma sistemleri olmayıp, çok soğuk günlerde basit yöntemlerle ısıtılırlar. Fidancılık ve muz üretimi için inşa edilen seralar özel sera yapıları içerisinde irdelenirler. Seraların görevi bitkileri düşük sıcaklıktan, rüzgârdan, yağmurdan, doludan, kuşlardan ve zararlılardan korumaktır. Başarılı bir sera planlaması için aşağıdaki kriterlerin dikkate alınması gereklidir: 1. Tip, 2. Yön, 3. Yapı elemanları, 4. Örtü malzemesi, 5. Temel, 6. Havalandırma ve iklimlendirmede gerekli olan teknik donanım. Seranın tipi, yan duvar ve mahya yüksekliği, örtü malzemesi ve blok olarak inşa edilmiş seralarda bölme sayısı, sera iç ortam iklimine (sıcaklık, nem, CO2 ve ışık) etki ederler.

Şekil 2.1. Seralarda en fazla tercih edilen yapı tipleri Seralarda en fazla tercih edilen yapı tipleri Şekil 2.1’de verilmiştir. Şekil 2.1’de beşik çatılı sera (a), asimetrik çatılı sera (b), tünel sera (c), düz yan duvarlı yay çatılı sera (d), eğik yan duvarlı gotik çatılı sera (e) ve düz yan duvarlı gotik çatılı sera (f) yapıları verilmiştir. Plastik seralarda en çok tercih edilen yapı tipi düz veya eğik yan duvarlara sahip gotik çatılı seralardır. Bu seralar teksel veya blok olarak inşa edilirler.

Sera Tipleri ve İnşaat Çeşitleri

Büyük hacimli seralarda havalandırma etkenliği oldukça iyidir. Özellikle yan duvar ve çatı havalandırmasına sahip seralarda yan duvar ve çatı havalandırma açıkları arasındaki dikey mesafe artıkça havalandırmanın etkenliği artmaktadır. Ancak yüksek seraların dezavantajı ortaya çıkan rüzgâr kuvvetlerinin büyük olması ve artan yüzey alanı nedeniyle ısı enerjisi gereksiniminin artmasıdır. Belirtilen nedenle sera tipinin seçilmesinde bölge ikliminin dikkate alınması büyük bir önem arz etmektedir. Diğer Akdeniz ülkelerinden farklı olarak Türkiye’de cam ve plastik seralar aynı bölgede yan yana inşa edilmektedirler. Araştırmacılar ve üreticiler sürekli olarak cam ve plastik seraların avantaj ve dezavantajlarını tartışmaktadırlar. Bazı üreticiler sürekli olarak cam seraların daha az bakım gerektirdiği ve ışık geçirgenliklerinin plastik seralara göre daha fazla olduğunu savunmaktadırlar. Ancak son yıllarda üretilen plastik örtü malzemelerinin ışık geçirgenlikleri düzeldiği gibi, üretici üretim periyodunun başlangıcında plastik örtü malzemesini temizleyerek ışık geçirgenliğini artırabilmektedir. Cam seraları tercih eden üreticilerin en büyük savunması kurulan seraların kendilerinden sonraki nesillere kalmasıdır. Son yıllarda tüm Dünya ülkelerinde seraların büyük çoğunluğu blok olarak inşa edilmektedir. Blok olarak inşa edilen seraların avantajları aşağıda verilmiştir (von Zabeltitz 2011); 1. Seranın hacmi daha büyük olup, gece ve gündüz sera iklimi küçük hacimli seralara göre daha uygundur. Bu seralarda yan duvar mümkün olduğunca yüksek planlanmalıdır. Yan duvarın en az 3 m yüksekliğinde alınması en uygundur. Ancak bu koşullarda rüzgâr kuvvetlerinin ortaya çıkardığı yüklerin dikkate alınması gereklidir. 2. Yan duvar veya cephe havalandırmasına sahip blok seralarda hava giriş ve çıkış noktaları arasındaki mesafe en fazla 18 m ile sınırlanmalıdır. 3. Blok seralarda bitki yoğunluğu daha fazla olup yan duvarlarda ortaya çıkan alan kayıpları en azdır. 4. Düz yan duvarlara sahip seralarda alan kayıpları en azdır. Eğik yan duvarların bulunduğu yerlerde mekanik donanımlarının kurulması mümkündür. 5. Birim alan kullanımı en yüksektir. 6. Gotik çatı sistemi yoğunlaşan su damlalarının bitkilerin üzerine damlamasına engel olur. Bir bölgedeki ortalama maksimum sıcaklık 27°C’nin üstüne çıkıyorsa, blok olarak inşa edilen seralarda mutlaka çatı havalandırmasının yapılması gerekli-

Seralar

dir. Ancak çatı havalandırması ve ekipmanları oldukça pahalıdır. Havalandırma sistemlerinin maliyeti tüm sera maliyetinin %25-30’unu kapsamaktadır (von Zabeltitz 2011).

2.2. Cam ve sert plastik örtülü seralar Cam ve sert plastikten yapılmış seralar genellikle orta ve kuzey Avrupa ülkelerinde yaygın olarak kullanılırlar. İçinde her çeşit bitkinin yetiştirilebildiği seraların sınıflandırılması, sıcaklık ve yetiştirilen bitki çeşidine göre değil, başka ölçütlere göre yapılmalıdır. Şekil 2.2’de farklı kriterlere göre yapılmış sera sınıflandırması verilmiştir.

Şekil 2.2. Seraların farklı kriterlere göre sınıflandırılması Seraların sınıflandırılmasında kullanılan kriterler, inşaat tarzlarına, yapı tipine, sera hacmine veya kullanılan inşaat malzemesine göre değişir. Bu nedenle seralar, çelik ve alüminyum seralar olarak sınıflandırılabilirler. Işık, bitki gelişimi için mutlak gereklidir. Özellikle yetersiz ışığın söz konusu olduğu dönemlerde, seraların mümkün olduğu kadar fazla ışık almaları gerektiğinden, kullanılan örtü malzemesi de seraların sınıflandırılmasında bir kriter olarak ele alınabilmektedir.

Sera Tipleri ve İnşaat Çeşitleri

Seralarda etkili açıklık bir çerçevedeki kolonların orta noktaları arasındaki mesafedir. Bu mesafe çatı açısına, su oluklarının genişliğine, çatıdaki havalandırma ve mahya profillerinin boyutlarına bağlıdır. Alman standardı DIN 11536’ya göre yapılmış seranın (Şekil 2.3) kolonlar arasındaki etkili açıklığı 12.5 m’dir. Bu açıklık yapıda kullanılan kolon ve su oluklarının boyutlarına göre değişmektedir. Uzun eksen yönündeki iki kolon arasındaki mesafe (e) standart seralarda 3.065 m’dir. Bu mesafe 2 kolon arasına yerleştirilen 60 cm enindeki 5 adet camdan ve bunları tutan profillerin et kalınlığından oluşmaktadır. Çatı açısı 26.5° olup, çatıda kullanılan cam ebatları 60 × 174 cm’dir. 12 m açıklığa sahip seralarda çatının bir yüzeyinde 4 adet cam bulunmaktadır. Çatı açısını değiştirmeden çatının bir yüzeyinde kullanılan cam adedinin arttırılıp azaltılması, sera açıklığının değişmesine neden olmaktadır. Mahyaya yerleştirilen havalandırma kapaklarının boyu 174 cm olup yatay eksenle en az 15°lik açı yapacak şekilde açılmaktadır. Havalandırma sistemlerinin yapısı sera üreticisi firmaya göre değişmektedir. DIN 11536’ya göre yapılmış seralarda yan duvar yüksekliği seçeneğe göre 2.50 – 2.80 m arasında değişir. Su basman yüksekliği 0.30 m’dir (von Zabeltitz 2000).

Şekil 2.3.DIN 11536 standardına göre yapılmış sera (von Zabeltitz 2000). b = Etkili açıklık e=Çerçeve açıklığı,

hS=Yan duvar yüksekliği,

H=Mahya yüksekliği

DIN standartlarına göre inşa edilmiş bir sera yapısı Şekil 2.4’te verilmiştir (von Zabeltitz 2000). Sistemi taşıyan kolonlar ikili T profilinden oluşmuştur. Su olukları hizasında statik nedenlerden dolayı gergi halatları bulunmaktadır. Sera-

Seralar

nın toplam yüksekliği rüzgâr yükü hesaplamalarına göre 6.0 m’nin altındadır. Serada camların macunsuz olarak yerleştirilmesi için standartlar çerçevesinde geliştirilmiş çelik veya alüminyum profiller kullanılmaktadır. Örtü malzemesi olarak tek katlı cam, enerji tasarrufu amacıyla çift katlı cam veya çok katlı PMMA kullanılmaktadır.

Şekil 2.4. DIN normuna göre yapılmış sera (von Zabeltitz 2000).

Resim 2.1. Blok halinde inşa edilmiş geniş açıklıklı cam sera

Sera Tipleri ve İnşaat Çeşitleri

Geniş açıklıklı seralarda, kaynakla birleştirilen kafes kirişler kullanılır. Bu tip seraların yapılması oldukça fazla çalışma zamanı gerektirmesine karşın, T profilinin kullanılması durumunda daha az çeliğe ihtiyaç duyulmaktadır. Bu tip sera yapıları, açıklıkların 20 m’den daha büyük olduğu koşullarda ekonomik olmaktadırlar. Antalya bölgesinde bu tip seralar geçmiş yıllarda çokça inşa edilmişlerdir. Ancak son yıllarda inşa edilen seraların tamamı venlo tipi seralardır.

Şekil 2.5. T profiline sahip blok sera. Kolonların çift T şeklinde olması yanında çatıda kullanılan ve kolonları birleştiren çerçevelerde değişik profillerin kullanıldığı sera tipi Şekil 2.5’te verilmiştir. Bu tip seraların çatılarında boyutları küçük olan T profili kullanılıp, tek veya blok halinde inşa edilebilirler. Şekil 2.5’te gösterilen tipte sera açıklıkları 7, 9, 11, 15 m arasında değişmektedir. Küçük olan tiplerde çatıda 1 m, daha büyük tiplerde ise 2 m genişliğinde havalandırma kapakları bulunmaktadır. Türkiye’de geçmiş yıllarda demirci ustaları tarafından bu tip sera yapıları oldukça fazla inşa edilmiştir. Bu seralarda örtü malzemesi olarak 45 × 45 cm boyutlarında cam kullanılmıştır.