T.C.
KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ
MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ
MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
YAĞMUR SUYU KULLANAN GÜNEŞ ENERJİLİ DAMLA SULAMA
SİSTEMİ TASARIMI
MÜHENDİSLİK TASARIMI
Erdinç SESLİ
Ekrem Can AKYEL
Ahmet ERDOĞAN
OCAK 2019
TRABZON
2
T.C.
KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ
MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ
MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
YAĞMUR SUYU KULLANAN GÜNEŞ ENERJİLİ DAMLA SULAMA
SİSTEMİ TASARIMI
Erdinç SESLİ
Ekrem Can AKYEL
Ahmet ERDOĞAN
Danışman: Prof. Dr. Tülin BALİ
Bölüm Başkanı: Prof. Dr. Burhan ÇUHADAROĞLU
OCAK 2019
TRABZON
III
ÖNSÖZ
Projemizin hazırlanmasında bize yol gösteren, gerektiğinde yardımlarını
esirgemeyen sayın danışman hocamız Prof. Dr. Tülin BALİ’ ye teşekkür ederiz. Ayrıca
projemizin araştırma sürecinde yardımlarını esirgemeyen Doç. Dr. Elif BAYRAMOĞLU’
na ve arkadaşımız Elektrik Elektronik Mühendisliği öğrencisi Şakir ARSLAN’ a teşekkür
ederiz. Çalışmalarımız boyunca maddi manevi destekleriyle beni hiçbir zaman yalnız
bırakmayan ailemize de sonsuz teşekkürler ederiz.
IV
ÖZET
Gelecek nesillere yaşanılabilir bir dünya bırakmanın yolu tasarruflu bir hayat
anlayışından geçmektedir. Çağımızda en fazla israf edilen doğal kaynakların başında su
kaynakları gelmektedir. Su, en fazla tarım sektöründe kullanılmakta ve bu sektör %71’lik
payıyla dünya su tüketiminde liderliği çekmektedir. Sulama suyu eldesi için yapılan
harcamalar ve verimsiz sulama yöntemleri birleştiğinde ortaya çıkan israf çok büyük
boyutlara ulaşmaktadır. Tarım sektöründeki bu israfın ortadan kaldırılması ile dünya su
tüketiminde ciddi bir tasarruf sağlanabilir. Aynı zamanda sulama suyunun kaynaktan
alınarak sulama alanına taşınması için gerekli olan enerjiyi yenilenebilir enerji
kaynaklarından elde etmek mümkündür.
Ele alınan çalışmada, sulama suyunu yağmurdan, enerjisini güneşten karşılayan bir
sulama sisteminin tasarlanması amaçlanmış ve bu işlev için en az suyla en iyi verimi veren
sulama yöntemleri araştırılmıştır. Uygulamada birçok sulama sistemi mevcut olmakla
birlikte, maliyet açısından daha uygun özellikte olduğundan damla sulama yöntemi
seçilmiştir. Damla sulama yönteminde kirleticilerden arındırılmış suyun düşük basınçlı bir
boru sistemiyle ve en uzaktaki boru hattındaki basınç düşümlerini karşılayacak şekilde
toprak yüzeyine damlatıcılar yardımıyla verilmesi sağlanır. Burada asıl amaç, bitkinin
gereksinim duyduğu suyun zamanında, yeterli miktarda, en az enerji ve işletme gideri ile
sağlanmasıdır. Bu çalışmada Trabzon Bölgesi’nin iklimsel verileri incelenerek, yağış
rejimi ve güneş enerjisi potansiyeli araştırılmış; 100 m2’ lik bir çatıdan toplanan yağmur
suyunu kullanan, enerji ihtiyacını güneş panellerinden sağlayan ve 100 m2’lik bir alanda
bitki sulama işlevini gerçekleştiren bir damla sulama sisteminin tasarım hesapları
yapılmıştır. Ayrıca, Trabzon Bölgesi’nde yetişen ve damla sulama yöntemi ile sulamaya
uygun bitki örnekleri için, bölgenin iklim verilerine ve bitkilerin su tüketimi özelliklerine
göre bir prototip sulama deney düzeneği tasarlanmıştır.
V
SUMMARY
The way to leave a liveable world to future generations is through an understanding
of saving life. Water resources are one of the most wasted natural resources in our age.
Water is used most in the agricultural sector and this sector holds the leadership in world
water consumption with a share of 71%. When the costs of irrigation water and the
inefficient irrigation methods are combined, the waste is enormous. By eliminating this
waste in the agricultural sector, a significant saving can be achieved in world water
consumption. At the same time, it is possible to obtain the energy required for the transfer
of irrigation water from the source to the irrigation area from renewable energy sources.
In this study, it was aimed to design an irrigation system that meets irrigation water
from rain and energy from the sun and irrigation methods that give the best yield with
minimum water for this function were investigated. Although there are many irrigation
systems in practice, drip irrigation method has been chosen since it is more cost effective.
In drip irrigation method, water is supplied to the soil surface with the help of drippers to
meet the pressure drops in the furthest pipeline with the help of a low-pressure pipe
system. The main objective is to provide the water required by the plant in a timely,
sufficient amount, with minimum energy and operating costs. In this study, the climatic
data of the Eastern Black Sea Region were investigated and rainfall regime and solar
energy potential were investigated. In this study, by analysing the climatic data of the
Trabzon Region according to the rainfall regime and solar energy potential, design
calculations a drip irrigation system using rain water collected from a roof of 100 m2,
supplying the energy needs from solar panels and performing plant irrigation function in an
area of 100 m2 were made. In addition, a prototype irrigation experimental set-up was
designed for plant samples grown in the Trabzon Region and suitable for irrigation by drip
irrigation method, according to the climate data of the region and water consumption
characteristics of the plants.
VI
ŞEKİLLER DİZİNİ
Şekil 1.1. Bordür Sulama Yöntemi…………………………………………………………4
Şekil 1.2. Karık Sulama Yöntemi…………………………………………………………...4
Şekil 1.3. Yağmurlama Sulama Sistemi…………………………………………………….5
Şekil 1.4. Bir ağaç etrafındaki damlatıcıların ıslatma şekli…………………………………6
Şekil 1.5. Çatı Yüzeyinden Su Hasadı……………………..……………………………...10
Şekil 1.6 Örnek Çatı Görseli………………...……………………………………….........12
Şekil 1.7. Örnek Su Yolları Görseli…………………….………………………………..13
Şekil 1.8. Örnek Depolama Tankı Görseli………………………………………….........15
Şekil 1.9. Yeşil Bina Derecelendirme Sertifikası Leed’i alan Siemens Fabrikası…….......16
Şekil 1.10. Türkiye Güneş Enerjisi Potansiyel Atlası……………………………………17
Şekil 1.11. Güneş Enerjisi Sistemi ve Bileşenleri……………………………………........18
Şekil 1.12. Güneş Işınlarının Güneş Hücrelerinde Elektrik Gerilimi Oluşturması………..19
Şekil 1.13. PV Panel Bileşenleri..........................................................................................19
Şekil 1.14. Basit Şarj Regülatörü.........................................................................................20
Şekil 1.15. Solar Akü...........................................................................................................21
Şekil 1.16. Kontrol Ünitesi………………………………………………………………...24
Şekil 1.17. Lateral Boru Hattı …………………………………………………………..25
Şekil 1.18. Damlatıcılar……………………………………………………………………26
Şekil 3.1. Prototip Sistemin Şematik Görüntüsü…………………………………………..37
Şekil 3.2. Pitot Tüpü……………...………………......……………………………………54
Şekil 3.3. Damla Sulama Sistemi-1………………......……………………………………55
Şekil 3.4. Damla Sulama Sistemi-2………………………….…………………………….56
Şekil 3.5. Damla Sulama Sistemi-3.…………………………………………………….…57
Şekil 3.6. Seçilen Tasarım Prototipi…………………………………………………….…57
VII
TABLOLAR DİZİNİ
Tablo 1.1. Damla sulamada diğer yöntemlere göre verim artışı ve sağlanan su tasarrufu.....7
Tablo 1.2. Dünyada Sektörlere Göre Su Kullanım Oranları
(%)……………………………8
Tablo 1.3. Türkiye’nin Su Kaynakları………………………………………………………9
Tablo 1.4. Çatı Malzemeleri İçin Akış
Katsayıları…………………………………………11
Tablo 1.5. Türkiye’deki Güneş Enerji Santralleri (Ocak 2017 itibarıyla)…………………17
Tablo 1.6. Türkiye’nin Yıllık Güneş Enerji Potansiyelinin Bölgelere Göre Dağılımı ........18
Tablo 2.1. Haftalık Çalışma Programı……………………………………………………..29
Tablo 3.1. Trabzon’da yıllara bağlı gerçekleşen aylık toplam yağış miktarı ortalaması
.....30
Tablo 3.2. Trabzon Koşullarında Fındık ve Kara Lahana Bitkilerine Ait ETc
Değerleri….33
Tablo 3.3. Trabzon Şehrine Ait Meteorolojik Bilgiler…………………………………….33
Tablo 3.4. Trabzon İline Ait ETo Değerleri…………………………………….………….35
Tablo 3.5. Boru Çapına Göre Sürtünme
Kayıpları…………………………………………39
Tablo 5.1. Seçilen 100 W’lık Güneş Paneli İçin Elektriksel Özellikleri…………………..56
Tablo 5.2. Seçilen 100 W’lık Güneş Paneli İçin Mekanik Özellikleri…………………….56
Tablo 5.3. Seçilen 100 W’lık Güneş Paneli İçin Sıcaklık Özellikleri……………………..56
Tablo 5.4. Seçilen Damlama Borusu Özellikleri………………………………………….56
Tablo 5.5. Sistem İçin Seçilen Malzemelerin Ürün Fiyat Listesi ………………………...57
VIII
SEMBOLLER DİZİN
A : Alan
𝑐 : Filtre Etkinlik Katsayısı
𝑐ç : Akış katsayısı
d :Her Sulamada Uygulanan Net Sulama Suyu Miktarı
d : Uygulanacak Toplam Sulama Suyu Miktarı
ET :Bitki Su Tüketimi
E :Su İletim Randımanı
E :Su Uygulama Randımanı
ET :Bitki Su Tüketimi
g :Yerçekimi ivmesi
i :Yağış miktarı
N :Birim Alandaki Damlatıcı Sayısı
P :Basınç
Pe :Etkili Yağış
P :Bitki Tarafından Gölgelenen Alan Yüzdesi
SA :Sulama Aralığı
T :Düzeltilmiş Bitki Su Tüketimi Değeri
T : Sulama Süresi
V :Hız
�̇� :Debi
ρ :Yoğunluk
γ :Özgül ağırlık
IX
İÇİNDEKİLER
Sayfa No
ÖNSÖZ ...................................................................................................................... III
ÖZET.......................................................................................................................... IV
SUMMARY ................................................................................................................ V
ŞEKİLLER DİZİNİ .................................................................................................... VI
TABLOLAR DİZİNİ ................................................................................................ VII
SEMBOLLER DİZİN ............................................................................................. VIII
İÇİNDEKİLER .......................................................................................................... IX
1. AMAÇ VE KAPSAM .............................................................................................. 1
1.1.Giriş ..................................................................................................................... 1
1.1.2. Yağmur Suyu Toplama Sistemleri ve Bileşenleri ......................................... 9
1.1.3. Güneş Enerjisi Sistemi ve Bileşenleri ......................................................... 16
1.1.4. Damla Sulama Yöntemi ve Sistem Bileşenleri ........................................... 22
1.2. Literatür Taraması ............................................................................................ 27
1.3. Kısıtlar ve Koşullar ........................................................................................... 27
1.4. Karşılayabileceği Gereksinimler....................................................................... 28
2. HAFTALIK ÇALIŞMA PROGRAMI ................................................................... 30
3. MÜHENDİSLİK HESAPLAMALARI VE ANALİZLERİ ................................. 31
3.1 Yapılan Hesaplamalar ........................................................................................ 31
3.1.1. Çatıda Tutulacak Yağmur Suyu Hesabı ...................................................... 31
3.1.2. Gerekli Panel Gücü ve Panel Sayısı Hesabı ................................................ 32
3.1.3.Bitki Sulama Suyu İhtiyacının Hesabı ......................................................... 33
3.1.4. Pompasız Prototip Sistemde Basınç Kayıplarının Hesabı ........................... 38
3.1.5. Aydınlatma İçin Kullanılan Led Hesabı…………………………………..53
3.1.6. Tasarımda Yapılan Ölçümler…………………………………………….54
3.2. Yapılan Tasarım Çalışmaları ............................................................................ 55
4. ÇEVRESEL ETKİ DEĞERLENDİRMESİ ........................................................... 58
X
5. MALİYET HESABI .............................................................................................. 59
6. SONUÇLAR .......................................................................................................... 61
7. KAYNAKLAR ...................................................................................................... 62
1
1. AMAÇ VE KAPSAM
Dünya nüfusundaki artış ve küresel ısınmanın da etkileriyle azalan su kaynaklarına olan
talep gün geçtikçe artmaktadır. Kullanılabilir nitelikteki su kaynakları azalmaktadır. Küresel
ısınmanın neden olduğu iklim değişikliklerinin bir nedeni de şehirlerin betonlaşıp geçirimsiz
tabakalarla kaplanması ve yağmur suyunun kötü yönetilmesidir. Su tüketimi için maliyetli
sistemler kurmak yerine buharlaşma yoluyla, kirlenmeden dolayı, denizlerimizden kaybolan
vb. suların yağmur ile geri kazanımı mümkündür. Yağmur suyu depolama ve kullanma
projeleri yağmur suyunun çatı gibi geçirimsiz ortamlarda yakalanarak tutulması, iletim
kanalları (oluk ve borular) ile depolanacak bölgeye iletilmesi ve kullanım amacına uygun
olarak sabitlenen tanklarda depolanmasından oluşur.
Tatlı su kaynaklarının en büyük kullanıcısı tarım sektörüdür. Bu yüzden tarımda suyun
etkin kullanılması bir zorunluluk haline gelmiştir. Damla sulama yöntemi, sulama yöntemleri
içerisinde suyu en etkili şekilde kullanan yöntemlerden birisidir.
Bu nedenle enerjisini güneşten, kullanım suyunu yağmurdan karşılayan ve bu şekilde
kendi kendine yetebilen bir damla sulama sistemi geliştirmek amaçlanmıştır. Tüm tasarruf ve
iyileştirmeler göz önüne alınarak bu çalışmada sürdürülebilir bir güneş enerjili damla sulama
sistemi prototipi modellenecektir.
1.1.Giriş
Tüm bitkiler gelişmek için suya ihtiyaç duyar ancak bu ihtiyacı her bitki her zaman
doğal yoldan karşılayamaz. Bitkileri yetiştirmek için onların bu ihtiyacını bitki yapısına ve
çevreye zarar vermeden insanlar sağlamalıdır. Sulama, daha yüksek kalitede ve daha verimli
üretim elde etmek adına, tarım ve bahçe için, suyun yapay olarak tedarik edilmesi ve ihtiyaç
duyan bitkilere sistematik olarak bölünmesidir.
Yeryüzünde susuz bir hayat düşünmek mümkün değildir. İnsanlık tarihi boyunca
medeniyetler su kenarlarında kurulmuştur. Hangi bitkinin ne kadar aralıklarla ne kadar suya
ihtiyaç duyduğunu öğrenen insanoğlu temel ihtiyacını karşılamıştır. Birleşmiş Milletler Çevre
Programı’nın 2015 raporuna göre dünyada 1400 milyon km3 su bulunuyor. Bu suyun
%2,5’tatlı su; %97,5’i tuzlu sudur. Tatlı suların da %69,5’i kutuplarda buzul olarak; %30,1’i
yer altında; %0,4’lük kısmı ise yüzey ve atmosfer sularını oluşturmaktadır. Dolayısı ile
insanlığın rahatça ulaşabileceği ve temel ihtiyaçlarını karşılayabileceği su, toplam suyun
2
%0,4’ü kadardır. Bu kısıtlı kaynağın %71’ini elinde tutan tarım sektörü en verimli şekle
kullanımından sorumludur. [1]
Sulamanın tarihteki ilk örneklerine MÖ 6. yüzyılda bugünkü İran sınırlarında bulunan
Khuzistan bölgesinde rastlanılır. Ubertini’nin 2004’teki araştırmasına göre, sulama, bölgedeki
ovalarda suyun manipülasyon aracı olarak kullanılmıştı. Sulamanın MÖ 4500 civarında
başlamış olduğu ve tarımsal yerleşimlerin büyüklüğünü ve verimini arttırdığı tahmin
ediliyordu. Kolomb öncesi Amerika’ya bakıldığında Peruda arkeologların radyokarbon
ölçümlerine göre MÖ 4. Yüzyıla ait sulama kanalları keşfedilmiştir. Daha sonra MÖ 3.
yüzyılda Mezapotamya ovasındaki çiftçilerin büyüme dönemi boyunca bitkileri suladığı
biliniyor. Eski Mısır’da ise Nil’in taşmasıyla sulamayı keşfettiler. Britannica kaynaklarına
göre daha sonraki kuraklık dönemlerinde kullanmak üzere Firavun 3. Amenemhet’in emri ile
sulama gölleri oluşturmuşlardı.[2]
Dünyada en çok su tarımda kullanılmaktadır. Sulama randımanı ortalama olarak salma
sulamada %40, yağmurlamada %70 ve damlamada %90’dır. Randımanı arttıran ve sulama
suyu ihtiyacını azaltan sulama teknikleri ile sulu tarımda kullanılan suyun yaklaşık yarısı
tasarruf edilebilir. Dünyada, başta gelişmiş ülkeler olmak üzere, su kaynaklarındaki azlığın
farkında olup bu kaynakları en verimli şekilde kullanmak için akıllı sulama sistemlerine
yönelmişlerdir. Dünyada su varlığına göre, yılda kişi başına düşen kullanılabilir su miktarı
1.000 m3’ten daha az olması durumu su fakirliği; yılda kişi başına düşen kullanılabilir su
miktarı 2.000 m3’ten daha az olması durumu su azlığı; yılda kişi başına düşen kullanılabilir su
miktarı 8.000-10.000 m3’ten daha fazla olması durumu su zenginliği olarak belirtilir. Devlet
Su İşleri verilerine göre Türkiye su zengini bir ülke değildir. Kişi başına düşen yıllık su
miktarına göre ülkemiz su azlığı yaşayan bir ülkedir ve kişi başına düşen yıllık kullanılabilir
su miktarı 1.519 m3 civarındadır. Bu durumun farkında olan ülkemiz, günümüz koşullarında
ilkel sulama yöntemlerini barındırsa da verimli yöntemler konusunda ilerleme
kaydetmektedir.[3]
King’in 1953 yılında yapmış olduğu araştırmaya göre, önümüzdeki 35-40 yıllık süreçte
sürekli artışta olan dünya popülasyonunun ihtiyacını karşılayacak olan sebze ve meyve
üretimine iki kat daha fazla ihtiyaç duyulacaktır. Bu popülasyon artışının ihtiyacını
karşılamak zorunda olmayı ve aynı zamanda küresel ısınmanın dünyanın ortalama sıcaklığını
yılda ortalama 1 ℃ arttırdığını göz önüne alırsak, sahip olduğumuz suyu en verimli şekilde
3
kullanmalıyız. Bu verimi sağlamak için yıllardır süregelen sulama uygulamaları günümüzde
ilkelliğinden sıyrılmış ve oturmuş birer yöntem olarak karşımıza çıkmaktadır bunlar; salma
sulaması, havuz sulaması, tava usulü sulama, karık sulaması, yağmurlama sulama ve damla
sulamasıdır.
Bitki gelişimi için gerekli olan fakat yağışlarla sağlanamayan suyun yapay yollarla
toprağa verilmesine sulama, bu suyun bitki kök bölgesindeki toprağa veriliş biçimine ise
sulama yöntemi denir. Sulama suyunun toprağa verilmesinde kullanılan belli başlı yöntemler;
yüzey sulama yöntemleri ve basınçlı sulama yöntemleri olmak üzere iki grupta toplanabilir.
Yüzey sulama yöntemleri; salma sulama yöntemi, bordür sulama yöntemi, karık sulama
yöntemi ve tava sulama yönteminden oluşur. Başlıca basınçlı sulama yöntemleri ise
yağmurlama sulama yöntemi ve damla sulama yöntemidir. [2]
Salma Sulama Yöntemi:
Suyun tarla başı kanallarından tarla üzerinde rasgele yayılmaya bırakılmasıdır.
Randımanı en düşük yöntemdir. Bu yöntemle tarlanın her tarafını eşit olarak sulamak
mümkün değildir. Ülkemizde kullanım alanının çok sınırlı olması gerekirken, sulama
kültürünün düşük olduğu yörelerde işçilikten kaçınmak için istenmeyen oranlarda
kullanılmaktadır. [2]
Bordür Sulama Yöntemi:
Bu yöntem uzun tava yöntemi veya kenar yöntemi olarak da adlandırılır. Hafif eğimli
arazilerde uygulanan bu yöntemle sulamada, parselin hâkim eğimi doğrultusunda paralel
toprak seddeler yapılarak dar ve uzun şeritlere bölünür. Bu yöntemde suyun göllendirilmesi
söz konusu değildir. Tava sonu açıktır ve tavadan çıkan su bir yüzey drenaj kanalı ile
uzaklaştırılır. Su, uzun tava boyunca, toprak yüzeyinde ince bir katman oluşturacak biçimde
ilerler. Uzun tava sulama yöntemi ancak su alma hızı nispeten düşük, kullanılabilir su tutma
kapasitesi yüksek olan topraklarda uygulanabilir. Sulama doğrultusuna dik yönde tavanın
eğimsiz olması gerekir. Sulama doğrultusunda genelde eğimin %3 olması tercih edilir. Bordür
sulama yöntemi Şekil 1.1.’de görülmektedir.[4]
4
Şekil 1.1. Bordür Sulama Yöntemi
Karık Sulama Yöntemi:
Yüzey sulama yöntemleri içinde en yaygın olarak kullanılan yöntem karık sulama
yöntemidir. Yöntem, eşit aralıklarla eğim doğrultusunda veya tesviye eğrilerine paralel çizilen
sığ kanallarla suyun dağıtılması şeklinde uygulanmaktadır. Göllendirme ve tava yönteminin
aksine bu yöntemde arazi yüzeyi tamamen ıslatılmaktadır. Birçok bitki bu yöntemle
sulanabilir. Bitki çeşidine ve kanal boyutuna göre karıklar oluşturulur. Şekil 1.2.’de karık
sulama yöntemine ait şematik resim verilmiştir. [5]
Şekil 1.2. Karık Sulama Yöntemi
Karık sulama yönteminde sulama suyu, bitki sıraları arasına açılan sığ kanallara yani
karıklara verilir, bu suretle su tarlaya dağıtılarak toprağa emdirilir. Bu yöntem, kullanılabilir
su tutma kapasitesi yüksek, orta ve ağır dokulu topraklarda kullanılır. Su alma hızı yüksek,
hafif dokulu topraklarda karık boyları kısa olacağından pek tercih edilmez.
5
Tava Sulama Yöntemi:
Bu yöntemle sulamada sulanacak parsel, etrafı setlerle çevrilmiş tavalara ayrılır. Sulama
için bu tavalar su ile doldurulur ve suyun kısa zamanda tavayı kapatması sağlanır. Bu yöntem
eğimsiz ya da çok düşük eğimli alanlarda uygulanabilir. Genellikle, su alma hızın nispeten
düşük, kullanılabilir su tutma kapasitesi yüksek topraklarda söz konusu olur. Derine su
sızmasını azaltmak için kontrollü sulama yapmak gerekir.[4]
Yağmurlama Sulama Yöntemi:
Yağmurlama sulama yöntemi, kullanılabilir su tutma kapasitesi düşük, su alma hızı
yüksek, hafif bünyeli topraklarda, özellikle ekonomik değeri yüksek ve topraktaki nem
eksikliğine duyarlı bitkilerin sulanmasında kullanılabilecek en uygun sulama yöntemlerinden
birisidir. Şekil 1.3.’de uygulaması gösterilmiştir.[6]
Şekil 1.3. Yağmurlama Sulama Sistemi
Yağmurlama sulama yöntemini, Alagöz suyun basınç altında püskürtülerek sulama
yapılması olarak tanımlamıştır. Güngör ve Yıldırım ise, yağmurlama sulama yöntemini, arazi
yüzeyine belli aralıklarla yerleştirilen yağmurlama başlıklarından belirli basınç altında
püskürtülerek atmosfere verilen suyun toprağa iletilmesi şeklinde tanımlamıştır. Korukçu ve
Öneş’e göre sığ köklü bitkilerin topraktaki kullanılabilir su miktarını sınırladığını ve ancak
topraktaki nemden, toprak nemi gerilimi düşük olduğunda yararlanabildiklerini
belirtmektedir. Uygun bitki gelişmesi açısından gerekli olan düşük toprak nemi gerilimi ise
sık aralıklarla yapılacak sulamalarla sağlanabilmektedir. [2]
Damla Sulama Yöntemi
Damla sulama, tarımsal sulamada kullanılmak üzere geliştirilmiş olan, sulama suyunun
filtre edilerek süzüldükten sonra gübrelendirilerek ya da gübresiz olarak toprak yüzeyine
veyahut içine damlalar halinde verilmesi işlemidir. Bu yöntemde temel ilke, bitkide nem
eksikliğinden kaynaklanan bir gerilim yaratmadan, her defasında eser miktarda sulama
suyunu sık aralıklarla olmak üzere ve yalnızca bitki köklerinin geliştiği ortama vermektir.
Şekil 1.4.’ de bir ağaç etrafındaki damlatıcıların ıslatma şekli verilmiştir.[7
Şekil 1.4. Bir Ağaç Etrafındaki
2003 yılında Westarp ve arkadaşlarının yayınladığı rapora göre, damla sulamada sulama
suyu yalnızca bikri kök bölgesine verildiğinden arazinin tamamı sulanmaz, toprak yüzeyinin
önemli bir kısmı kuru kalır. Bu yüzden diğer sulama yöntemlerine göre su kullanım etkinliği
çok yüksek olup önemli düzeyde su tasarrufu sağlar. Ayrıca akış ve derine sızma ile oluşan
kayıpları da minimize ettiğinden sulama randımanı %70 seviyelerinin altına inmezken %95’e
kadar çıkmaktadır. Bu yüzden damla sulama, yüzey sulamasına göre bitkisel üretim y
1 birim su ile daha fazla gelir elde edilmesine imkân vermektedir. Tasarruflu kullanılan su ile
de dünyanın kullanılabilir su kaynaklarına destek olunmaktadır.
Toprak Gübre ve Su Kaynakları Merkez Araştırma Enstitüsü’nün raporuna göre, damla
sulamada az su kullanılmasının bitki ve toprak üzerinde olumlu etkileri vardır. Toprak kısmi
olarak ıslatıldığı için gereksiz nemlenme önlenir ve böylece zararlı ot oluşumunun önüne
geçilmiş olunur. Bitkinin toprak üstünde kalan organları ıslatılmadığından
zararlılarının gelişmesinin de önüne geçilir. Islatılan alan bitki tarafından gölgelenir böylece
6
Damla Sulama Yöntemi:
Damla sulama, tarımsal sulamada kullanılmak üzere geliştirilmiş olan, sulama suyunun
filtre edilerek süzüldükten sonra gübrelendirilerek ya da gübresiz olarak toprak yüzeyine
çine damlalar halinde verilmesi işlemidir. Bu yöntemde temel ilke, bitkide nem
eksikliğinden kaynaklanan bir gerilim yaratmadan, her defasında eser miktarda sulama
suyunu sık aralıklarla olmak üzere ve yalnızca bitki köklerinin geliştiği ortama vermektir.
’ de bir ağaç etrafındaki damlatıcıların ıslatma şekli verilmiştir.[7]
. Bir Ağaç Etrafındaki Damlatıcıların Islatma Şekli
ve arkadaşlarının yayınladığı rapora göre, damla sulamada sulama
suyu yalnızca bikri kök bölgesine verildiğinden arazinin tamamı sulanmaz, toprak yüzeyinin
önemli bir kısmı kuru kalır. Bu yüzden diğer sulama yöntemlerine göre su kullanım etkinliği
sek olup önemli düzeyde su tasarrufu sağlar. Ayrıca akış ve derine sızma ile oluşan
kayıpları da minimize ettiğinden sulama randımanı %70 seviyelerinin altına inmezken %95’e
kadar çıkmaktadır. Bu yüzden damla sulama, yüzey sulamasına göre bitkisel üretim y
1 birim su ile daha fazla gelir elde edilmesine imkân vermektedir. Tasarruflu kullanılan su ile
de dünyanın kullanılabilir su kaynaklarına destek olunmaktadır.[8]
Toprak Gübre ve Su Kaynakları Merkez Araştırma Enstitüsü’nün raporuna göre, damla
sulamada az su kullanılmasının bitki ve toprak üzerinde olumlu etkileri vardır. Toprak kısmi
olarak ıslatıldığı için gereksiz nemlenme önlenir ve böylece zararlı ot oluşumunun önüne
geçilmiş olunur. Bitkinin toprak üstünde kalan organları ıslatılmadığından
zararlılarının gelişmesinin de önüne geçilir. Islatılan alan bitki tarafından gölgelenir böylece
Damla sulama, tarımsal sulamada kullanılmak üzere geliştirilmiş olan, sulama suyunun
filtre edilerek süzüldükten sonra gübrelendirilerek ya da gübresiz olarak toprak yüzeyine
çine damlalar halinde verilmesi işlemidir. Bu yöntemde temel ilke, bitkide nem
eksikliğinden kaynaklanan bir gerilim yaratmadan, her defasında eser miktarda sulama
suyunu sık aralıklarla olmak üzere ve yalnızca bitki köklerinin geliştiği ortama vermektir.
]
Damlatıcıların Islatma Şekli
ve arkadaşlarının yayınladığı rapora göre, damla sulamada sulama
suyu yalnızca bikri kök bölgesine verildiğinden arazinin tamamı sulanmaz, toprak yüzeyinin
önemli bir kısmı kuru kalır. Bu yüzden diğer sulama yöntemlerine göre su kullanım etkinliği
sek olup önemli düzeyde su tasarrufu sağlar. Ayrıca akış ve derine sızma ile oluşan
kayıpları da minimize ettiğinden sulama randımanı %70 seviyelerinin altına inmezken %95’e
kadar çıkmaktadır. Bu yüzden damla sulama, yüzey sulamasına göre bitkisel üretim yapılırken
1 birim su ile daha fazla gelir elde edilmesine imkân vermektedir. Tasarruflu kullanılan su ile
Toprak Gübre ve Su Kaynakları Merkez Araştırma Enstitüsü’nün raporuna göre, damla
sulamada az su kullanılmasının bitki ve toprak üzerinde olumlu etkileri vardır. Toprak kısmi
olarak ıslatıldığı için gereksiz nemlenme önlenir ve böylece zararlı ot oluşumunun önüne
geçilmiş olunur. Bitkinin toprak üstünde kalan organları ıslatılmadığından bitki hastalık ve
zararlılarının gelişmesinin de önüne geçilir. Islatılan alan bitki tarafından gölgelenir böylece
7
buharlaşma ile kaybedilen su miktarı az olacağından bitki su tüketimi de diğer yöntemlere
nazaran daha az olur bitki kök bölgesi sürekli nemli olduğu için nem gerilimi düşüktür. Düşük
gerilimde tutulan bu nem bitki tarafından fazla enerji harcamadan alınır ve bu da bitkideki
ürün artışını sağlayan en önemli faktörlerdendir. Yüksek eğimli ve dalgalı topoğrafyaya sahip
alanlarda emniyetli şekilde kullanılması ve diğer sulama yöntemlerine nazaran daha az işçilik
gereksinimi de damla sulamanın tercih edilmesindeki önemli etmenlerdendir. Tablo 1.1’de
damla sulamada diğer geleneksel sulama yöntemlerine göre verim artışı ve tasarrufu
verilmiştir.
Tablo 1.1. Damla sulamada diğer yöntemlere göre verim artışı ve sağlanan su tasarrufu [9]
1995 yılında Dua, yukarıdaki çizelgede de sunulduğu üzere bitkilerin dışında birçok
meyve ve sebzelerle yaptığı çalışmayla damla sulamanın verimini kanıtlamıştır. Damla
sulama yöntemi ile sulanan bitkilerin daha yüksek kalite ve verime, daha az su kullanarak
sahip oldukları gözlemlemiştir. Domates, biber, tatlı patates, mango, nar, hindistan cevizi,
karpuz ve pamukta %50 verimin %2 ile %98 arasında değiştiğini ve tüm bunların
ortalamasının %45 düzeyinde olduğunu bildirmiştir. Anılan bitkiler ortalama olarak %50
(%36-%62) oranında su tasarrufu sağlamışlardır. [10]
Günümüzde özellikle tarım alanlarının artmasıyla su tüketimi de artmıştır. Su ihtiyacını
karşılamak için yeterli su temini konusu acil ve önemli zorunluluklardan biridir. Canlıların en
temel ihtiyaçlarından birisi sudur. Nüfus artışı, çevre kirliliği, maliyet, bilinçsiz su tüketimi,
iklim şartlarındaki değişim gibi sebeplerden dolayı sirkülasyonunu tamamlayamamasından
dolayı dünyanın pek çok yerinde su sıkıntısı yaşanmaktadır. Bu problemin çözülebilmesi
amacı ile alternatif su kaynakları arayışına girilmiş ve farklı teknolojiler geliştirilmiştir.
Tablo-1.2.’de de görüldüğü üzere Türkiye’deki suyun büyük bir kısmı tarım sektörü
Bitki Verim Artışı (%) Su Tasarrufu (%)
Şeker Kamışı 27 51,3
Yer Fıstığı 20 42
Muz 9,8 49,8
Patates 72,2 47
Soğan 25 33
8
tarafından kullanılmaktadır. Tarımsal sulamadaki yağmur suyu kullanımı bu oranlarda
gelişmiş ülkelere yaklaşmamızı sağlar. Türkiye’deki yağmur rejimi bu tip toplama sistemleri
için uygundur. Özellikle dağlık olan kıyı bölgelerinde yağış boldur (1,000–2,500 mm/yıl),
kıyılardan iç bölgelere gidildikçe yağış azalır.
Günümüzde özellikle, önemli miktarlara ulaşan sulama suyu ihtiyacı için genellikle
içilebilir şebeke sularının kullanılması hem çevresel hem de ekonomik açıdan önemli bir
kayıptır. Bunun için bazı toplu konut alanlarında, atık suların dönüştürülerek yeniden
kullanılma çabaları olsa da bunlar henüz çok yetersizdir. Yağış bakımından uygun bölgelerde
yağmur suyu toplama sistemlerinin kullanılmasıyla çok yönlü yararlar sağlanacağı açıktır.[1].
Tablo 1.2. Dünyada Sektörlere Göre Su Kullanım Oranları (%) [11]
Sektör Dünya Gelişmiş Ülkeler
Az Gelişmiş Ülkeler
Avrupa Türkiye
Tarım 70 30 82 33 74
Sanayi 22 59 10 51 11
İçme ve Kullanma Suyu
8 11 8 16 15
Yağmur suyu tutulması ya da depolaması, yağmur suyunun yenilenebilir bir kaynak
olması, bedava olması, nispeten doğal ve temiz olmasından dolayı yaygın olarak uygulanan
bir su tutma, depolama ve suyun ihtiyaç duyulan alanda kullanımına yönelik bir doğal kaynak
tasarruf yöntemidir.
Sulama sistemleri, sulanacak alanın büyüklüğüne göre, suyun kaynağından sulama
alanına taşınması için enerjiye de gereksinim duyarlar. Çoğunlukla bu enerji fosil yakıtlardan
sağlanmaktadır. Ancak günümüzde güneş, rüzgâr gibi yenilenebilir enerji kaynakları
kullanılarak enerji ihtiyaçlarının karşılandığı sulama sistemlerinin sayısı artış göstermektedir.
Bu çalışmada yenilenebilir kaynak (yağmur suyu) ve yenilenebilir enerji (güneş enerjisi) ile
temiz ve sürdürülebilir, damla sulama yöntemi kullanılarak verimli ve düşük maliyetli bir
sulama sistemi tasarlamak amaçlanmıştır. Sistem, yağmur toplama sistemi, güneş panelinden
enerji üretim sistemi ve damla sulama sistemi olarak üç alt sistemden oluşmaktadır. Bu
9
nedenle aşağıdaki bölümlerde yağmur suyu toplama sistemi, güneş enerjisi sistemi ve damla
sulama sistemi ve bileşenlerine ilişkin bilgilere yer verilmiştir.
1.1.2. Yağmur Suyu Toplama Sistemleri ve Bileşenleri
Yağmur suyu toplama sistemleri, günümüzde dünyanın birçok ülkesinde uygulanıyor
olmasına rağmen su sıkıntısı çeken ülkeler kategorisinde yer alan ülkemizde, bu konu ile ilgili
gelişmelerin henüz yeterli olduğu söylenemez. Günümüzde özellikle, önemli miktarlara
ulaşan sulama suyu ihtiyacı için genellikle içilebilir şebeke sularının kullanılması hem
çevresel hem de ekonomik açıdan önemli bir kayıptır. Bu yüzden yağış bakımından uygun
olan bölgeler de yağmur suyu toplama sistemlerinin kullanımının çok yönlü yararlar
sağlayacağı açıktır. [12].
Tablo 1.3. Türkiye’nin Su Kaynakları
Yağmur suyu toplama sistemleri, yağmur suyunun çatı gibi geçirimsiz ortamlarda
yakalanarak tutulmasını, iletim kanalları (oluk ve borular) ile depolanacak bölgeye
iletilmesini ve kullanım amacına uygun olarak sabitlenen tanklarda depolanmasını amaçlar.
Yağmur suyu depolama sistemleri temel olarak 6 bileşenden oluşur bunlar; su tutma ya da
diğer adı ile yakalama (havza) alanı, oluk ve boru sistemi, oluk süzgeçleri, ayıraçlar ve ana
filtreler, depolama tankları ya da variller, dağıtım sistemleri, arıtma ve su kalitesi
sistemleridir. Ayrıca kullanım amacı, ortama, imkanlara, ihtiyaca ve suyun önem derecesine
bağlı olarak değişir. Örneğin, bağ, bahçe, botanik parkları ile tarımsal sahaların sulanması,
içme ve kullanma suyu olarak kullanma, yeraltında su tutan jeolojik yapıların suni olarak
beslenmesi, atık su kanallarının yükünü azaltma gibi kullanım örnekleri ve yaygın
uygulamaları mevcuttur.[13] Projemiz de yağmur suyu depolama sistemi damla sulama
Yıllık Ortalama Yağış 643 𝑚𝑚/𝑚
Yıllık Yağış Miktarı 501 ∗ 10 𝑚
Buharlaşma 274 ∗ 10 𝑚
Yeraltına Sızma 41 ∗ 10 𝑚
Yıllık Yüzey Akış 186 ∗ 10 𝑚
Kullanılabilir Su Potansiyeli 98 ∗ 10 𝑚
Yeraltı Suyu 14 ∗ 10 𝑚
Toplam Kullanılabilir Su 112 ∗ 10 𝑚
10
sistemine aracı olarak kullanılacaktır. Bu nedenle sistemimizde depolanan yağmur suyu içme
ve/veya evsel kullanım amaçlı kullanılmayacağından arıtma ve su kalitesi sistemine ihtiyaç
duyulmayacaktır.
Şekil 1.5. Çatı Yüzeyinden Su Hasadı
Yağmur Suyu Yakalama Yüzeyleri (Çatılar)
Binayı oluşturan temel birleşenlerden biri çatıdır. Kimi zaman yapıyı tamamlayan
estetik bir tasarım, kimi zamanda yapıya sağladığı iklimsel konfor değerleri sayesinde
yaşanılır mekanlar oluşturma adına önemli yapı birleşenlerinden biri olarak mimarlık ve
mühendislik disiplinlerinde yoğun olarak ele alınan bir konu olarak karşımıza çıkmaktadır.
Türk Dil Kurumu sözlüğünde, “bir yapının, evin damını kuran parçaların bütünü” olarak
açıklanan çatı kelimesinin dilimizde yaygın olarak kullanılan eşanlamlısı olan “dam”,
“yapıları dış etkilerden korumak amacıyla üzerlerine yapılan çoğu kiremit kaplı bölüm”
olarak tanımlanmıştır. Çatı kavramı, yapıyı ve dolayısı ile içinde yaşayan insanları iklimsel
etkilerden ve doğal hayatın sebep olduğu çeşitli tehlikelerden korumak üzere insanlık tarihinin
ilk sayfalarından itibaren yerini almıştır. [14]
Küçük ve orta ölçekli yağmur suyu yakalama ve depolama projelerinde suyu
yakalamada akla ilk gelen sistemler çatılardır. Birincil olarak ev ya da fabrikanın çatısı
olabileceği gibi, ikincil öncelikli sahalar olan ahır, garaj, fabrika ambarları ve depolama
alanları da olabilir. İhtiyaca göre tüm sahalar kullanılmalıdır. Bu kapasitenin artması
demektir. Ancak, ev ya da fabrika çatısı gibi öncelikli birincil öncelikli çatılar önem arz
ettiğinden daha kaliteli malzeme ile yapılırlar. İkincil öncelikli ahır ya da ambar çatıları ise,
daha az kaliteli malzemeden yapılmış olabilir. Dolayısıyla kapasitesi arttırırken suyun kalitesi
bozulabilir. Sonuçta farklı çatılardan gelen suyun kalitesi, çatı malzemesi, iklim koşulları ve
çevreleyen ortamın bir fonksiyonudur. Bu dikkat edilmesi gereken çok önemli bir unsurdur.
11
Ayrıca çatı malzemesi, akış katsayısı (𝑐ç) yani birim zamanda yağış toplama alanından iletim
kanallarına varan su miktarı ile bu bölgeye düşen maksimum yağış miktarı arasındaki orana
etki eder. Tablo 1.4.’ de tüm çatı malzemeleri için akış katsayısı oranları verilmiştir.
Tablo 1.4. Çatı Malzemeleri İçin Akış Katsayıları [15].
Malzeme
Su Emme Oranı Akış Katsayısı (𝑐ç)
Kil Esaslı Malzemeler
%13
Yıpranmış Eski: 0,75 Yıpranmamış Eski:0,80
Yeni: 0,90
Çimento Esaslı Malzemeler
%3-17
Yıpranmış Eski: 0,60 Yıpranmamış Eski:0,70
Yeni: 0,80
Metal Malzemeler
%0 Dalgalı Eski: 0,70
Dalgasız Eski: 0,75 Dalgalı Yeni: 0,85
Dalgasız Yeni: 0,90
Bitüm Esaslı Malzemeler
%0-20
Yıpranmış Eski: 0,70 Yıpranmamış Eski:0,75
Yeni: 0,80
Polimer Malzemeler
%0-0,8
Yıpranmış Eski: 0,80 Yıpranmamış Eski:0,85
Yeni :0,90
Cam Malzemeler %0 0,90
Doğal Taş Malzeme
%3 Yıpranmış Eski: 0,20
Yıpranmamış Eski:0,35 Yeni: 0,50
Bitkisel Malzemeler %15-150 0,05-0,10
Çatılar farklı malzemelerden yapılmış olabilirler. Bunlara, metal malzemeli çatılar, kil
ve beton kiremitli çatılar, karışık ve asfalt kaplı çatılar, tahta kiremitler, asfalt kaplamalar ve
taş çatılar gibi örnekler verilebilir.
Çatılarda toplanacak suyun miktarı çatının malzemesinin emme özelliği, deseni ve
pürüzlülüğü ile doğru orantılıdır. Bu yüzden metal çatılar gözenekli olmadıklarından suyu
kiremit çatılar gibi emmezler. Desenleri de genelde dövülerek düzleştirildiği ya da direk
kalıptan çıktıkları için düzgündür. Pürüzlülükleri ise suyun akışını kolaylaştıracak şekilde
olup ihmal edilebilir seviyededir. Genel de bu avantajlarından dolayı yağmur suyu yakalama
sistemlerinde metal çatılar kullanılır.
12
Yağmur suyu tutmak üzere baştan planlanan yapılarda sıklıkla kullanılan metal çatı
malzemesinin ticari adı, Galvalum’dur. %55’i Alüminyum, %45’i ise Çinko’dur. Düz kalıplar
şeklindedir. Galvalum, yine fırınlanmış mine astarlı olarak da tercih edilebilir ya da epoksi
boyalarla boyanabilir. Sıklıkla bakır içerikli metallerin ya da bakırın çatı kaplamalarında
kullanıldığı görülmektedir. Bunun bazı sakıncaları vardır. Bakır dış etkenler ile atmosferik
koşullarda etkilenen bir malzemedir. Renk değiştirir ve solar. Metal kaplı çatılar üzerlerinde
diğer çatı malzemeleri kadar çok kir tutmazlar ancak güneş enerjisini direk absorbe
ettiklerinden daha fazla ısınırlar ve geçici de olsa tıkanma halinde kirletici etmenlerin suda
çözünmelerini bir miktar daha kolaylaştırırlar.
Genel olarak tutulacak su miktarı bölgeye düşen yağışa, yağışın frekansına, yağışın
süresine, şiddetine, yağmur esnasında rüzgârın durumuna, çatının kapladığı alana, çatının
konumuna, çatı malzemesinin cinsine, sistemimizin kapasitesine ve sistemin izolasyonuna
bağlıdır. Kurak bir iklim bölgesinde, çatı ne kadar geniş, sistem depolama hacmi ne kadar
büyük olursa olsun, yağmur yeterince yağmıyorsa yeterli su tutulamaz. Yağıştan iyi su
toplanması, genellikle yoğun, uzun süreli ve yumuşak yağışlarda mümkündür.
Su toplama alanları kısaca çatıların kapladığı alanların yatay düzlemdeki izdüşümleridir.
Başka bir değişle, çatının şekline bakılmaz, alan önemlidir. Eğer, çatı alanı aynı, kullanılan
çatı malzemesi de aynı ise, çatının şekli ne olursa olsun, aynı miktarda su tutulur. Rüzgâr her
çatıyı farklı şekilde etkiler, bu da alınan yağış miktarının etkilenmesi anlamına gelir. Ancak
bu tür çalışmalarda ihmal edilebilir. Dikkat edilecek husus, çatının her bölgesinin oluklu olup
olmadığıdır. Eğer çatının yalnızca bir tarafı oluklu ise, drene edilen o bölgenin yatay
izdüşümü su toplama alanı olarak kabul edilir. [13]
Şekil 1.6. Örnek Çatı Görseli
13
Su Yolları (Oluklar)
Su yollukları ya da diğer adıyla oluklar, çatıların saçaklarına yerleştirilen ve yağmur
suyunu toplayan drenaj kanallarıdır. Diğer bir değişle, çatıya düşen yağışın yoğunlaşarak
toplandıkları akım ya da su kanallarıdır.
Esas amaçları, yağmurla gelen suyun çatı üzerinden yapıya ilave bir su yükü
getirmeden, binanın yanal yüzünde herhangi bir zarara meydan vermeden emniyetli bir
biçimde alınarak atık su kanallarına verilmesidir. Ancak, yağmur suyu toplama projelerinde
bu su atık su kanallarına verilmeyerek depolama tanklarına iletilecektir. Dolayısıyla olukların,
uygun malzemelerden ve mevcut yağmur suyunu emniyetli bir şekilde tasarlanması çok
önemlidir.
Şekil 1.7. Örnek Su Yolları Görseli
Oluklarda dikkat edilmesi gereken önemli noktalardan biri de eğimin düzgün verilmesi,
hiçbir noktada geriye akışım ya da birikmenin olmamasıdır. Sabit ve tatlı bir eğim
verilmelidir. Birikme olan noktalarda, böceklerin teması ya da ölüleri, hayvan pislikleri ya da
birikmiş organik madde ile yaprak ve toz gibi rüzgarla gelmiş kirleticiler olabilir. Bu
kirleticilerin su birikintisinde bir diğer yağmura kadar beklemeleri su içerisinde daha çok
çözülmeleri ve daha etkin olmaları anlamına gelir. Suyun kalitesi, kokusu, rengi bozulur ve
beklenmeyen sağlık problemlerine yol açabilir. Olukların saçaklara sıkı bir biçimde
sabitlenmesi, muhtemel su kayıplarını ve kirlenmeyi önleyecektir.
Olukların mevcut suyu taşıyabilecek şekilde modellenmesi, yağmur süresince gelen
suyun herhangi bir noktada oluk yatağından taşmadan ötelenerek dikey borulara verilmesi
demektir. Şiddetli yağışlarda dikey boruların su alma kapasitesi aşıldığında, su olukta hızla
yükselecek ve en sonunda taşacaktır. Taşması, oluk sisteminin zarar görmesinden çok yağmur
14
suyunun kaybedilmesi anlamına gelir. Kurak, yarı kurak ya da yağışın az olduğu bölgelerde
yağmurun yağmaması kötüdür, ancak suyun sistem kapasitesinin yanlış hesaplanmasından
dolayı kaybı daha da kötüdür. Bilindiği gibi, çatı yüzeyine düşen yağmur damlaları, eğim
boyunca çatı üzerinden akarak oluklara damlalar, düz yüzeylerde belirli bir kalınlıktaki
alansal akış ya da dalgalı yüzeylerin yarattığı kanallardaki hızlı su akışı olarak düşerler.
Dalgalı yüzeylerin oluşturduğu kanallardaki suyun hızı konsantrasyondan dolayı daha
fazladır. Oluklu kiremitli çatılar gibi dalgalı yüzeylerdeki bu akışın yatay hız bileşeninden
dolayı suyun bir miktarı oluğa düşmeden dışarıya çıkar ve yağmur suyunun bir miktarı
istemeden kaçırılmış olur.
Burada yağışın şiddeti ve yönü çok önemlidir. Oluğun su tutma performansı da bu
parametrelerden etkilenerek dakikadan dakikaya değişiklik gösterir. Genel anlamda, oluğun
suyu yakalama performansı şu parametrelere bağlıdır, oluk genişliği, düşüş uzaklığı, çıkma
mesafesi, oluk üstü mesafesi ve hız engelidir. [13]
Depolama Tankları
Depolama tankları yağmur suyu depolama sistemlerinin en pahalı ve en hassas
parçasıdır. Çatıdan gelen yağmur suyunun depolanmasında seçilecek kapasite birçok
parametreye göre belirlenir. Bunlar, bölgesel yağıştan gelecek olan su miktarı, toplam ihtiyaç,
yağmursuz geçecek sürelerin uzunluğu, toplam su tutma alanı, deponun konulacağı alanın
durumu ve estetiği, kişisel tercihler ve ekonomi olarak sıralanabilir.
Depolama tanklarının temel özellikleri bakımından ışık geçirmez ve saydam olmayan
maddelerden yapılmalıdır. Bu özellikler ya temin edilirken ya da sonradan su kimyasını
bozmayacak boyalar ile boyanarak da sağlanabilir. Böylece yosun gibi oluşumların önüne
geçilmiş olur.
Depolama tanklarının yerleştirilmesi de çok önemlidir. Depolar suyun tutulduğu
düzenekten ve sık sık kullanılan yerlerin dışında daha sakin yerlere konulmalı, kullanım
bölgesine ise yakın olmalıdır. Özellikle gün ışığından uzakta, serin ve karanlık yerlerde
olmalıdır. Pompalara kolaylık sağlamak veya kot farkından yararlanarak kullanımda depolar
mümkün olduğunca kot olarak yüksek alanlara yerleştirilmelidir. Bunlar tasarım sırasında
detaylı şekilde kontrol edilmeli ve depo girişinin dikey yağmur suyu borusunun en alçak
kotundan daha alçakta olması gerekmektedir. Borunun en alt seviyesi ile depo giriş kotu
arasında yük kayıplarından kaynaklanan akış problemini rahatlatmak için birkaç 10cm dikey
mesafe olmalıdır.
Su depolarının yüzeyde ya da yeraltında gömülü olsun, ister yüzme havuzu tipinde
isterse de kapalı beton ya da plastik ols
üzerinin örülmesi önemlidir. Çünkü yağmur suları bu alanlara daha kolay nüfus ederek
toprağın şişmesini sağlarlar ve depoya binen yanal yükü arttırabilirler. Ayrıca gömme
depoların üzeri işaretlenerek, yük
sağlanmalıdır. Depoların üzerinin örtülmesi, güneş ışınlarından, kir ve havadaki maddelerden;
kemirgenler, kuşlar, böcekler, suyu seven hayvanlar ve sürüngenlerin temas etmesi,
yakınlarda ölerek kirlilik oluşturm
erişememelerini, organik maddelerin karışmasını, çözülmesini vb. etkileri ortadan kaldırır.
Yağmur suyu depolaması projelerinde depolanan suyun miktarı yıllık bazda yeterli olsa
dahi bazı aylarda su yetmeyebilir. Eksik olan suyun bu suyun geçici olarak farklı
kaynaklardan tamamlanması gerekir. Bu kaynaklar, eğer mevcut su hattı var ise şebekeden,
kuyu varsa yeraltı suyundan ya da dışarıdan taşınarak getirilen sulardan tamamlanmalıdır.
Eğer şebeke suyundan alınma yapılıyorsa su temiz sudur ve ek bir işlem yapmaya gerek
yoktur. Sistemimizde de yağmur suyunun yetersiz olduğu durumlarda şebeke suyundan
yararlanılacaktır. [13]
Şekil
Ülkemizde ve dünyada yağmur suyu
15
arasında yük kayıplarından kaynaklanan akış problemini rahatlatmak için birkaç 10cm dikey
Su depolarının yüzeyde ya da yeraltında gömülü olsun, ister yüzme havuzu tipinde
isterse de kapalı beton ya da plastik olsun mutlaka örtülmelidir. Özellikle gömme depoların
üzerinin örülmesi önemlidir. Çünkü yağmur suları bu alanlara daha kolay nüfus ederek
toprağın şişmesini sağlarlar ve depoya binen yanal yükü arttırabilirler. Ayrıca gömme
depoların üzeri işaretlenerek, yük binmemesini ya da üzerinden araç geçmemesi
sağlanmalıdır. Depoların üzerinin örtülmesi, güneş ışınlarından, kir ve havadaki maddelerden;
kemirgenler, kuşlar, böcekler, suyu seven hayvanlar ve sürüngenlerin temas etmesi,
yakınlarda ölerek kirlilik oluşturması ya da artıklarını yakınlara bırakması ile kolayca
erişememelerini, organik maddelerin karışmasını, çözülmesini vb. etkileri ortadan kaldırır.
Yağmur suyu depolaması projelerinde depolanan suyun miktarı yıllık bazda yeterli olsa
tmeyebilir. Eksik olan suyun bu suyun geçici olarak farklı
kaynaklardan tamamlanması gerekir. Bu kaynaklar, eğer mevcut su hattı var ise şebekeden,
kuyu varsa yeraltı suyundan ya da dışarıdan taşınarak getirilen sulardan tamamlanmalıdır.
an alınma yapılıyorsa su temiz sudur ve ek bir işlem yapmaya gerek
yoktur. Sistemimizde de yağmur suyunun yetersiz olduğu durumlarda şebeke suyundan
Şekil 1.8. Örnek Depolama Tankı Görseli
Ülkemizde ve dünyada yağmur suyu toplama sistemi örnekleri:
arasında yük kayıplarından kaynaklanan akış problemini rahatlatmak için birkaç 10cm dikey
Su depolarının yüzeyde ya da yeraltında gömülü olsun, ister yüzme havuzu tipinde
un mutlaka örtülmelidir. Özellikle gömme depoların
üzerinin örülmesi önemlidir. Çünkü yağmur suları bu alanlara daha kolay nüfus ederek
toprağın şişmesini sağlarlar ve depoya binen yanal yükü arttırabilirler. Ayrıca gömme
da üzerinden araç geçmemesi
sağlanmalıdır. Depoların üzerinin örtülmesi, güneş ışınlarından, kir ve havadaki maddelerden;
kemirgenler, kuşlar, böcekler, suyu seven hayvanlar ve sürüngenlerin temas etmesi,
ası ya da artıklarını yakınlara bırakması ile kolayca
erişememelerini, organik maddelerin karışmasını, çözülmesini vb. etkileri ortadan kaldırır.
Yağmur suyu depolaması projelerinde depolanan suyun miktarı yıllık bazda yeterli olsa
tmeyebilir. Eksik olan suyun bu suyun geçici olarak farklı
kaynaklardan tamamlanması gerekir. Bu kaynaklar, eğer mevcut su hattı var ise şebekeden,
kuyu varsa yeraltı suyundan ya da dışarıdan taşınarak getirilen sulardan tamamlanmalıdır.
an alınma yapılıyorsa su temiz sudur ve ek bir işlem yapmaya gerek
yoktur. Sistemimizde de yağmur suyunun yetersiz olduğu durumlarda şebeke suyundan
16
New York’taki Dünya Ticaret Merkezi. Bu gökdelende yağmur suları çatıda
toplanarak etraftaki parkın sulanmasında ve bu binanın soğutulması için
saklanmaktadır ki bu işlem bina soğutmasında kullanılan enerjide %25 oranında
tasarruf sağlanmaktadır.
Almanya’da Marburg Tenis Kortu, dışarıdan temin edilen yağmur suyu ile
sulanmaktadır.
Siemens fabrikası Türkiye’de yeşil bina derecelendirme sertifikası LEED’i alan ilk
fabrika olma özelliğine sahiptir. Fabrikada yağmur suları çatıda kurulan sistem ile
toplanmakta ve sulama suyu olarak değerlendirilmektedir. [16]
Şekil 1.9. Yeşil Bina Derecelendirme Sertifikası Leed’i Alan Siemens Fabrikası
1.1.3. Güneş Enerjisi Sistemi ve Bileşenleri
Yenilenebilir enerji kaynakları arasında güneş enerjisi adından da anlaşılabileceği gibi
güneş kaynaklı bir enerji çeşididir. Güneş büyük bir yenilenebilir ve çevre dostu enerji
kaynağıdır. Güneş enerjisi ile ısı veya elektrik üretimi gerçekleştirilebilir.
Güneş enerjisinin kaynağı güneş yüzeyinde bulunan helyumun hidrojene dönüşmesi ile
oluşan füzyon reaksiyonlarıdır. Bu enerjinin şiddeti dünya atmosferi dışarısında yaklaşık 1370
W/m² değerinde iken, dünyanın atmosferinin etkisi ile azalarak yeryüzünde 0-1100 W/m2
değerleri arasında değişim göstermektedir.
17
Yenilenebilir enerji kaynaklarının başında gelen güneş enerjisi, sağladığı avantajlar ve
ekonomik getiri nedeniyle dünyada güneş enerjisi kullanımı oranının artmasını sağlamıştır.
Güneşten yararlanmak için ülke genelinde güneşli gün sayısının fazla olmasına gerek
olmadığı tezini ortaya çıkaran ülke Almanya, şu anda dünyanın en çok güneş enerjisi üreten
ülkelerinin başında geliyor.
Güneş enerjisi genellikle Türkiye de su ısıtmasında kullanılmaktadır. Güneş
enerjisinden elektrik elde etme teknolojik imkanların yaygınlaşmasıyla hız kazanmaktadır.
Türkiye güneş enerjisi bakımından zengin bir bölgede yer almasına rağmen güneş
enerjisinden yeteri kadar faydalanamamıştır. T.C Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı
tarafından hazırlanan, Türkiye’nin Güneş Enerjisi Potansiyeli Atlas’ına (GEPA) göre, yıllık
toplam güneşlenme süresi 2.737 saat (günlük toplam 7,5 saat), yıllık toplam gelen güneş
enerjisi 1.527 kWh/m².yıl (günlük toplam 4,2 kWh/m²) olduğu tespit edilmiştir. [17]
Türkiye, yaklaşık 114 gün boyunca güneş enerjisi potansiyeline sahiptir. Bundan dolayı
gerekli yatırımların yapılması halinde yılda ortalama olarak 1.100 kWh/m2’ lik güneş enerjisi
üretebilir.
Şekil 1.10. Türkiye Güneş Enerjisi Potansiyel Atlası
Tablo 1.5. Türkiye’deki Güneş Enerji Santralleri (Ocak 2017 itibarıyla) [18]
Aktif Santral Sayısı 500
Kurulu Güç 691 Mwe
Kurulu Güce Oranı 0.88%
18
Yıllık Elektrik Üretimi GWh 1022 GWh
Üretimin Tüketime Oranı 0.39%
Lisans Durumu 2 Lisanslı 489 Lisanssız
Şebeke Bağlantısı 498 Var , 2 Yok
Tablo 1.6. Türkiye’nin Yıllık Güneş Enerji Potansiyelinin Bölgelere Göre Dağılımı [19]
Bölge
Toplam Güneş Enerjisi (𝑘𝑊/𝑚 ∗ 𝑌ı𝑙)
Güneşlenme Süresi
(Saat/Yıl)
Güneydoğu Anadolu 1460 2993
Akdeniz 1390 2956
Doğu Anadolu 1365 2664
İç Anadolu 1314 2628
Ege 1304 2738
Marmara 1168 2409
Karadeniz 1120 1971
Güneş enerjisinden elektrik üretimi için gereken ana bileşenler, güneş panelleri,
regülatör, inverter ve solar akülerdir. Şekil 1.11. de güneş enerjisi sistemi ve bileşenleri genel
olarak gösterilmiştir.
19
Şekil 1.11. Güneş Enerjisi Sistemi ve Bileşenleri
PV Paneller (Fotovoltaik Güneş Panelleri)
Güneş enerjisinden elektrik üretiminde ilk akla gelen, güneş ışınlarını elektrik haline
çeviren güneş pilleri yani fotovoltaik hücrelerdir. Fotovoltaik kelimesi, güneş ışığını oluşturan
parçacıklar yani fotonlar sözcüğü ile elektrik voltajı olan volt kelimesinden gelir.
Güneş panelleri, yarı iletken özelliğe sahip olan yüzeyine gelen güneş ışığını elektrik
enerjisine çeviren aygıtlardır. Güneş hücrelerinin üzerine güneş ışınları düştüğünde hücrelerin
uçları arasında elektrik gerilimi oluşur.(Şekil 1.12.) Bu olay fotovoltaik ilke olarak bilinir.
Güneş panelleri fotovoltaik ilkeye göre çalışmaktadır. Güneş hücrelerinin genel yapılarına
bakıldığında yüzey şekillerinin dikdörtgen, daire veya kare biçiminde olabileceği görülür.
Şekil 1.10 da dikdörtgen bir PV panelinin bileşenleri gösterilmektedir.
20
Şekil 1.12. Güneş Işınlarının Güneş Hücrelerinde Elektrik Gerilimi Oluşturması
Şekil 1.13. PV Panel Bileşenleri
Şarj Regülatörü
Şarj regülatörü, akülü/ bataryalı sistemlerin başıdır. Solar modül, tüketici ve akü/
batarya arasındaki elektrik akımını kontrol eder. Şarj regülatörü akünün/ bataryanın aşırı
yüklenmesini ve tamamen bitmesini önleyerek akü/ batarya ömrünü maksimum düzeye
çıkarır. Buna ek olarak, işletme verileri sağlar ve tüm önemli kontrol ve güvenlik işlevlerini
gerçekleştirir.
Solar akü/ batarya tamamen şarj olmadığı sürece regülatör maksimum elektrik akımına olanak
tanır. Akü/ Batarya tamamen şarj olduğunda şarj akımını keser. Basit regülatörler, sadece
elektrikli solar modülün akü/ batarya bağlantısını keser.
Çerçeve
Cam
Silikon Elastomer
Güneş Hücresi
Silikon Elastomer
Arka Tabaka
Bağlantı Kutusu
İnverterler
İnverter bir anlamda çeviricidir.
dalgalı akım) gerilimi elde etmek için kullanılan bir cihazdır.
olmadığı bir yerde 12 ve 24 voltluk
üretemez ve üretmezler. Kullan
v alternatif akıma çevirir. İnverterler şebekeye basılacak elektriğin kalitesini,
frekansını, AC-DC akım türünü ayarlar. Bu unsurlar şebeke kalitesini etkileyici en önemli
unsurların başında gelmektedir. Genel olarak inverter özelliği
ayarı yapabilmesidir. Yani inverter önce şebekelerdeki gerilimleri doğrultur, şebekede
meydana gelen tüm gerilim dalgalanmaları, pikleri ve bozucu elektrik dalgalanmalarını ara
devre elemanı olan kondansatör ve bobinlerde filtreleyip temizler.
Aküler / Bataryalar
Solar aküler / bataryalar
üniteleridir. Kurşun aküler/ bataryalar en yaygın kullanılan türdür, uygun maliyetli olmaları
ve fazla bakım gerektirmemeleri nedeniyle fotovoltaik sistemler için idealdir.
Akülerin/ Bataryaların enerji yoğun
Enerji yoğunluğu ne kadar yüksek olursa akü/ batarya yüksek akımları daha iyi kabul eder ve
kullanım ömrü o kadar uzun olur.
21
Şekil 1.14. Basit Şarj Regülatörü
İnverter bir anlamda çeviricidir. İnverter DC (doğru akım) geriliminden
gerilimi elde etmek için kullanılan bir cihazdır. İnverter sayesinde elektriğin
12 ve 24 voltluk aküden 220 volt enerji elde edilir. İ
Kullanılan tüm enerjiyi akülerden çekilir ve 12 volt
nverterler şebekeye basılacak elektriğin kalitesini,
C akım türünü ayarlar. Bu unsurlar şebeke kalitesini etkileyici en önemli
unsurların başında gelmektedir. Genel olarak inverter özelliği 0,5 ile 2000 Hz
ayarı yapabilmesidir. Yani inverter önce şebekelerdeki gerilimleri doğrultur, şebekede
dana gelen tüm gerilim dalgalanmaları, pikleri ve bozucu elektrik dalgalanmalarını ara
devre elemanı olan kondansatör ve bobinlerde filtreleyip temizler.
/ bataryalar (Şekil 1.15.), toplanan enerjinin depolandığı enerji saklama
üniteleridir. Kurşun aküler/ bataryalar en yaygın kullanılan türdür, uygun maliyetli olmaları
ve fazla bakım gerektirmemeleri nedeniyle fotovoltaik sistemler için idealdir.
Akülerin/ Bataryaların enerji yoğunluğu, kilogram başına watt-saat cinsinden ölçülür.
Enerji yoğunluğu ne kadar yüksek olursa akü/ batarya yüksek akımları daha iyi kabul eder ve
kullanım ömrü o kadar uzun olur.
geriliminden AC (alternatif
nverter sayesinde elektriğin
ir. İnverterler elektrik
12 volt doğru akımı 220
nverterler şebekeye basılacak elektriğin kalitesini, gerilimini,
C akım türünü ayarlar. Bu unsurlar şebeke kalitesini etkileyici en önemli
0,5 ile 2000 Hz arasında hız
ayarı yapabilmesidir. Yani inverter önce şebekelerdeki gerilimleri doğrultur, şebekede
dana gelen tüm gerilim dalgalanmaları, pikleri ve bozucu elektrik dalgalanmalarını ara
toplanan enerjinin depolandığı enerji saklama
üniteleridir. Kurşun aküler/ bataryalar en yaygın kullanılan türdür, uygun maliyetli olmaları
ve fazla bakım gerektirmemeleri nedeniyle fotovoltaik sistemler için idealdir.
saat cinsinden ölçülür.
Enerji yoğunluğu ne kadar yüksek olursa akü/ batarya yüksek akımları daha iyi kabul eder ve
22
Şekil 1.15. Solar Akü
Yüksek kalite solar aküler/ bataryalar aşağıdaki özelliklere sahiptir;
Uzun kullanım ömrü Yüksek enerji yoğunluğu Kendi kendine bitme oranının düşük olması İdeal şarj kabulü Yüksek işletme güvenliği Isıya dayanıklılık Aşınmaya dayanıklılık
1.1.4. Damla Sulama Yöntemi ve Sistem Bileşenleri
Damla sulama yoğun sulu tarımda kullanılmak üzere geliştirilmiş olan bir yöntemdir.
Damla sulaması toprak yüzeyine veya yüzeyin hemen altına yerleştirilen, haznedeki suyu
boşaltmak için, küçük çaplı orifis adı verilen delikler yardımıyla, arıtılmış suyu toprak
yüzeyine veya içerisine veren bir sistemdir.
Bu sistem suyun belirlenmiş bir desene alçak basınç altında verilmesine imkân sağlar.
Bu sistemde su yaygın boru ağı aracılığı ile her bitkiye kadar götürülür. Öte yandan bitkilere
verilecek gübreler de sulama suyu ile birlikte verilebilir. Kısaca sistemin esası, bitkinin
ihtiyaç duyduğu su ve besin maddesi miktarını optimum seviyede tutmaktır. Bu yöntem sera,
meyve, sebze bahçelerinde en çok kullanılan ve ekonomik su kullanımı sağlayan bir
yöntemdir. [20]
Damla sulamanın yararları:
Az su uygulamalarıyla bitkide stres yaratmadan yetiştiriciliğe olanak sağlaması, yüzey
akış ve derine sızma oluşturmadığından su besin kayıpları oluşmaması, tuz oranı çok yüksek
olan sularda sulama yapılabilmesine olanak sağlaması ve yabancı otların gelişimine imkân
23
tanımaması önemli yararlarındandır. Ayrıca sulama ile birlikte gübreleme ve ilaçlama
yapılabilmesi, gübre ve ilaçtan yarı yarıya tasarruf sağlaması, hastalıkların yok denecek kadar
asgariye indirilmesi damla sulama yönteminin tercih edilme sebepleridir. Damla sulama
yönteminde arazi engebeli olsa da sulama randımanlı yapılır, Bitkilere su ve gübre dağılımı
eşit yapılır bu sebepten aynı zamanda olgunlaşma gerçekleşir. [20]
Damla sulama sisteminin elemanları:
Su kaynağı
Pompa ünitesi
Kontrol ünitesi
Hidrosiklon (Kum ayırıcı)
Gravel filtre (Kum-çakıl filtresi)
Elek filtre
Gübre tankı
Basınç regülatörü
Su ölçüm araçları
Manometreler
Vanalar
Ana boru hattı
Manifold boru hattı
Lateral borular
Damlatıcılar
Su Kaynağı
Damla sulama için gerekli olan suyun sulamanın gerçekleşeceği ortam ile aynı seviyede
ya da daha yüksekte olması gerekmektedir. Sulamanın gerçekleşeceği ortamın su kaynağından
daha yüksekte olması durumunda ise kaynaktan santrifüj pompayla iletilir. Kullanılacak
kaynağın toz, kum, sediment ve yüzücü cisimlerden korunması için örtülmesi gerekir. Ayrıca
fazla miktarda kalsiyum ve magnezyum bileşikleri ile demir bileşikleri içeren sular da damla
sulama yöntemi için uygun değildir. [21]
Pompa Ünitesi
24
Kaynaktan daha yüksekte bulunan sulama alanlarına sulama suyu pompa ile taşınır.
Damla sulama sistemleri düşük basınçla (0,5 – 2 atm) çalıştığı için santrifüj pompa
kullanılmaktadır. Seçilecek pompa tipi, kaynağın türüne, sulamam alanının büyüklüğüne ve
kaynak-sulama alanı arasındaki kot farkına göre belirlenir. [10]
Kontrol Ünitesi
Damla sulama yönteminde damlatıcı deliklerinin tıkanmasını önlemek için suyun
sisteme verilmeden önce çok iyi süzülmesi gerekir. Kontrol birimi bu işlemin yapıldığı
birimdir. Kontrol birimi genellikle ana boru hattının başlangıcına kurulur ve birimde bulunan
elemanlar şunlardır: hidrosiklon, kum-çakıl filtre, elek filtre, gübre tankı, basınç regülatörü, su
ölçüm araçları, manometreler, vanalar.
Suda bulunun iri parçacıkların sisteme girmeden tutulmasından hidrosiklon sorumludur.
Su, hidrosiklonda yukarıdan aşağıya doğru hareket eder ve iri cisimler kendi ağırlığıyla dibe
çöker. Tabanda biriken kum belirli aralıklarla temizlenir. Gravel filtre ile su içinde bulunan
sediment ve yüzücü parçalar tutulur. Su, gravel filtreye üstten girer ve yüzücü cisimler
yukarıda kalır. Tankın tabanında, etrafı elek filtre ile sarılmış delikli boru bulunur. Burada
amaç, tanktan su ile kumun çıkışını engellemektir. Elek filtre tankında ayrıca suyun alttan
girişini ve üstteki vanadan çıkışını sağlayan geri yıkama borusu bulunur. Bu boru aracılığıyla,
zaman zaman tankın üst kesiminde biriken sediment ve yüzücü cisimler yıkanarak tank
temizlenir. Elek filtreden sonra sisteme suyun sabit ve belli bir basınç altında girmesini
sağlayan basınç düzenleyicisi konulur. Basınç düzenleyicileri gerektiğinde manifoldların
başına da konulabilir. Yine kontrol biriminde kum-çakıl tankının giriş ve çıkışına elek
filtrenin de önüne basınçölçerler yerleştirilir. Böylece basınç değişimleri takip edilerek
filtrelerin tıkanma dereceleri belirlenir ve zamanında temizlenir. Damla sulama sistemlerinde
bitki besin maddeleri sulama suyuna karıştırılarak uygulanır. Bu amaçla sıvı gübre kullanılır.
Sulanacak alanın büyüklüğüne göre hesaplanan sıvı gübre miktarı, kontrol birimindeki gübre
tankının içerisine konur. Gübre tankı ana boruya üzerinde vanalar bulunan hortumlarla iki
noktadan bağlanır. Biri gübre tankına su girişi, diğeri ise su çıkışı içindir. Ana boru üzerine
ayrıca, değinilen iki nokta arasında basınç farklılığı yaratmak amacıyla bir vana daha
yerleştirilir. Gübre uygulanacağı zaman ana boru üzerindeki vana kısmen kapatılır, gübre
tankı giriş ve çıkış vanaları açılır. Böylece, ana borudaki suyun bir kısmı gübre tankına girer,
sıvı gübre ile karışır ve tekrar ana boruya döner. Örnek kontrol ünitesi şeması Şekil 1.16’da
verilmiştir. [21]
Ana Boru Hattı
Ana boru hattı, kaynaktan gelerek pompa kontrol ünitesinden geçen suyu yan boru
hattına iletir. Genellikle sert plastik PVC(PoliVinilClorur) veya esnek PE(Polietilen)‘den
üretilen borular kullanılır. Ana boru hattı, sabit sistemlerde genellikle toprak altına gömülür.
[10]
Manifold Boru Hattı
Suyu ana boru hattından lateral boru hattına ileten kısımd
boru hattına bağlanması durumunda su girişini denetlemek için her lateralin başına bir
vananın yerleştirilmesi zorunluluğu vardır. Bu ise hem sistem maliyetini çok önemli
boyutlarda arttırır hem de sistemin işletilmesini güçle
lateral boru hattı manifold boru hattına bağlanır ve manifoldun ana boru hattıyla bağlantısı bir
vana ile sağlanır. [21]
Lateral Boru Hattı
Yan boru hattından alınan suyu arazide dağıtarak damlatıcılara veren boruların
oluşturduğu boru hatlarıdır. Bunlara su dağıtım boruları veya lateral borular da denir.
Damlatıcılar bunların üzerine 20 cm de bir delik olacak şekilde yerleştirilmiştir. Bu hat
25
Şekil 1.16. Kontrol Ünitesi
Ana boru hattı, kaynaktan gelerek pompa kontrol ünitesinden geçen suyu yan boru
enellikle sert plastik PVC(PoliVinilClorur) veya esnek PE(Polietilen)‘den
üretilen borular kullanılır. Ana boru hattı, sabit sistemlerde genellikle toprak altına gömülür.
Suyu ana boru hattından lateral boru hattına ileten kısımdır. Laterallerin doğrudan ana
boru hattına bağlanması durumunda su girişini denetlemek için her lateralin başına bir
vananın yerleştirilmesi zorunluluğu vardır. Bu ise hem sistem maliyetini çok önemli
boyutlarda arttırır hem de sistemin işletilmesini güçleştirir. Bunun yerine, belirli sayıdaki
lateral boru hattı manifold boru hattına bağlanır ve manifoldun ana boru hattıyla bağlantısı bir
Yan boru hattından alınan suyu arazide dağıtarak damlatıcılara veren boruların
oluşturduğu boru hatlarıdır. Bunlara su dağıtım boruları veya lateral borular da denir.
Damlatıcılar bunların üzerine 20 cm de bir delik olacak şekilde yerleştirilmiştir. Bu hat
Ana boru hattı, kaynaktan gelerek pompa kontrol ünitesinden geçen suyu yan boru
enellikle sert plastik PVC(PoliVinilClorur) veya esnek PE(Polietilen)‘den
üretilen borular kullanılır. Ana boru hattı, sabit sistemlerde genellikle toprak altına gömülür.
Laterallerin doğrudan ana
boru hattına bağlanması durumunda su girişini denetlemek için her lateralin başına bir
vananın yerleştirilmesi zorunluluğu vardır. Bu ise hem sistem maliyetini çok önemli
ştirir. Bunun yerine, belirli sayıdaki
lateral boru hattı manifold boru hattına bağlanır ve manifoldun ana boru hattıyla bağlantısı bir
Yan boru hattından alınan suyu arazide dağıtarak damlatıcılara veren boruların
oluşturduğu boru hatlarıdır. Bunlara su dağıtım boruları veya lateral borular da denir.
Damlatıcılar bunların üzerine 20 cm de bir delik olacak şekilde yerleştirilmiştir. Bu hatların
yapımında esnek özellikte PE borular veya yumuşak PVC borular kullanılır. Şekil 1.17’de
lateral boru hattı gösterilmiştir. [10]
Damlatıcılar (Emitör)
Sulama suyunu basınçsız veya sıfıra yakın basınçlı ve çok düşük debi ile toprağa
ulaştıran elemanlardır. Damlatıcı borularının (lateral) bir parçası konumundadırlar. Damlatıcı
borularda, boru boyunca su damlayarak azalarak ilerlemektedir hem basınç hem de
boyunca giderek azalmaktadır bu nedenle çapları genellikle 0,2
1.18’de standart bir emitör verilmiştir. [9
26
yapımında esnek özellikte PE borular veya yumuşak PVC borular kullanılır. Şekil 1.17’de
lateral boru hattı gösterilmiştir. [10]
Şekil 1.17. Lateral Boru Hattı
Sulama suyunu basınçsız veya sıfıra yakın basınçlı ve çok düşük debi ile toprağa
ulaştıran elemanlardır. Damlatıcı borularının (lateral) bir parçası konumundadırlar. Damlatıcı
borularda, boru boyunca su damlayarak azalarak ilerlemektedir hem basınç hem de
boyunca giderek azalmaktadır bu nedenle çapları genellikle 0,2–2 mm arasındadır. Şekil
1.18’de standart bir emitör verilmiştir. [9ṁ]
Şekil 1.18. Damlatıcılar
yapımında esnek özellikte PE borular veya yumuşak PVC borular kullanılır. Şekil 1.17’de
Sulama suyunu basınçsız veya sıfıra yakın basınçlı ve çok düşük debi ile toprağa
ulaştıran elemanlardır. Damlatıcı borularının (lateral) bir parçası konumundadırlar. Damlatıcı
borularda, boru boyunca su damlayarak azalarak ilerlemektedir hem basınç hem de debi boru
2 mm arasındadır. Şekil
27
1.2. Literatür Taraması
Dukes 2003 yılında “Nem Algılayıcılı Otomatik Sulama Sistemi” adlı çalışması ile aynı
türdeki ürünler için %50 oranında su tasarrufu sağlamıştır.
2006 yılında Kırnak yaptığı ‘’Bilgisayar Kontrollü Toprak Nemini Ölçen Otomatik
Damlama Sulama Sistemi’’ çalışması ile kontrollü sulama ile yetersiz sulama probleminin
çözülebileceğini ortaya koymuştur.
Kocakuşak 2018 yılında ‘’Yenilenebilir Enerji Kaynaklarından Güneş Enerjisinin,
Türkiye’deki Önemi ve Ges Kurulum Araştırması’’ adlı yüksek lisans tezinde, dünyada
yenilenebilir enerji kaynaklarından ve bu alandaki gelişimlerden bahsedilmiştir. Dünyanın
yanı sıra ülkemizdeki yenilenebilir enerji kaynakları ile güneş kaynaklı enerji üretim
sistemlerinden söz edilmiştir.
Yeşilata ve Aktacir 2001 yılında güneş enerjisi kullanan pompaların ilk yatırım
masraflarının yüksek olmasına karşın işletme masraflarının az olmasından dolayı kısa
zamanda ekonomik duruma geçebileceklerinden bahsetmişlerdir.
İ. Bektaş, A. Dinçer ve Z. Biçer'in Nisan 2018 yılında 'Çatı Kaplama Malzemelerinin
Yağış Suyu Toplanmasına Etkisinin İncelenmesi' adlı çalışmalarında 9. Ulusal Çatı & Cephe
Konferansında doğal unsurların (rüzgâr vb.) dışında çatı kaplama malzemeleri de yapısal
özellikleriyle yağış sularının toplanmasında etkili olduğunu, bu özelliklerin suyu bünyesinde
kullanma, gözenekli yapısı sayesinde yüksek emme oranına sahip olma, malzeme sertliği
dolayısıyla yağış damlalarının çarpıp sıçraması ve ısı tutumu gibi değişkenler olduğunu
göstermişlerdir.
1.3. Kısıtlar ve Koşullar
Küresel ısınmanın neden olduğu iklim değişikliklerinin bir nedeni de şehirlerin
betonlaşıp geçirimsiz tabakalarla kaplanması ve yağmur suyunun kötü yönetilmesidir. Sadece
tarımda değil aynı zamanda peyzaj uygulamalarında da kullanılabilecek, enerjisini güneşten,
kullanım suyunu yağmurdan karşılayan ve bu şekilde kendi kendine yetebilen bir damla
sulama sistemi tasarımı aşağıdaki kısıtlar ve koşullar altında yapılmıştır.
Yağmur suyu hasadı yapılacak çatı alanı 100 m2 olarak kabul edildi.
28
Çatı malzemesi metal dalgasız ve yeni olarak kabul edildi.
Filtre etkinlik katsayısı standartlardan 0,9 olarak alındı.
Çatıdaki kayıp katsayısı yüzde 80 olarak kabul edildi.
Yağış oranı Trabzon ili yağış rejimi baz alınarak hesaplanmıştır.
Güneş panellerinden üretilecek elektrik, Trabzon ilindeki aylık güneş düşme
oranı baz alınarak 1 kW’lık panel için hesaplandı.
Pompa için gerekli gücü karşılamak için sistemde inverter dönüştürücü
kullanılmalıdır.
Gerçek sistemi uygulama zorluğu nedeniyle çalışmada küçük ölçekte bir prototip sistem
tasarlanması düşünülmüş ve bu tasarım için de aşağıdaki kısıtlar ve koşullar kullanılmıştır:
Sulama için gerekli suyun depo içerisinde her zaman belirlenen miktar kadar
mevcut olduğu kabul edildi.
Sistem pompasız olarak tasarlandı ve sistem içerisinde suyun dolaşımı kot
farkından yararlanarak sağlandı.
Sistemde pompa kullanılmadığı için güneş enerjisinden üretilen elektrik
aydınlatma amaçlı kullanıldı.
Damlatıcı çıkış debisi standartlara göre 2.31 lt/h ve çıkış çapı 1 mm olarak kabul
edildi.
Sulama yapılacak alan 1 m2 olarak seçildi.
Yetiştirilecek ürün karalahana kabul edildi ve damlatıcı aralıkları tarım
sektöründeki yetkin kişilerin tecrübe ve bilgilerinden yararlanılarak 30 cm
seçildi.
1.4. Karşılayabileceği Gereksinimler
Gün geçtikçe artan enerji ihtiyacı ve küresel ısınmanın da etkileriyle azalan su
kaynaklarına ihtiyaç artmıştır. Sistem daha az suyla daha verimli bitki yetiştiriciliği yapmak
amacıyla tasarlanmıştır. Yağmur suyu biriktirilerek kaynak su olarak kullanılacak ve aktif
sistem için bir pompa yardımıyla; pasif sistem içinse pompasız olarak sisteme verilecektir.
Biriktirilen yağmur suyu yetersiz kaldığında sistemin sürekliliğinin devam etmesi adına
şebeke suyu sisteme verilecektir. Güneş enerjisinden elde edilen güç pasif sistemde
aydınlatma amacıyla kullanılacaktır. Güneş enerjisi aktif sistemde aydınlatmanın yanı sıra
29
pompaya da güç verecek şekilde kullanılacaktır. Tüm bileşenlerin konvansiyonel şekilde
çalışmasıyla kendi kendine yetebilen verimli bir sulama sistemi ortaya çıkmaktadır.
30
2. HAFTALIK ÇALIŞMA PROGRAMI
Proje için öngörülen süre 13 haftadır. Tablo 2.1.’de haftalık çalışma programı
verilmiş ve ardından iş paketlerinin içerikleri sunulmuştur.
Tablo 2.1. Haftalık çalışma programı
İş Paketleri 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
İş Paketi 1
İş Paketi 2
İş Paketi 3
İş Paketi 4
İş Paketi 5
İş Paketi 6
İş Paketi 7
İş Paketi 1 – Güneş enerjisi ve yağmur suyu kullanan bir damla sulama sisteminin
araştırılması.
İş Paketi 2 – Kapsamlı bir şekilde literatür araştırmasının yapılması.
İş Paketi 3 – Sistem bileşenleri hakkında ayrıntılı araştırmaların yapılması.
İş Paketi 4 – Sistemin genel olarak tasarlanması.
İş Paketi 5 – Tasarlanan sistemin bilgisayar ortamında çizilmesi.
İş Paketi 6 – Hesaplamaların tamamlanıp sonlandırılması.
İş Paketi 7-- İlk altı aşamada yapılan çalışmaların ve sonuçlarının raporlanması, bu
raporun danışmanlara sunulması.
3. MÜHENDİSLİK HESAPLAMALARI VE ANALİZLERİ
3.1 Yapılan Hesaplamalar
3.1.1. Çatıda Tutulacak Yağmur Suyu Hesabı
Çatıda tutulacak yağmur suyu için aşağıdaki bağlantıyı kullanabiliriz. Bağlantıya ek
olarak filtre etkinlik ve kayıp (yağış düzensizliği & depo doluluğu) katsayıları eklenebilir.
�̇� = 𝑐ç. 𝑖. 𝐴. 𝑐
Filtre etkinlik katsayısı
suyunun görünen katı maddelerden ayrıştırılması için geçirilen ilk filtrenin v
katsayısıdır. Suyun bir miktarının buradan geçemeyeceği hesaplanarak verilen bir
katsayıdır.
Hesaplamaları, kullanılacak çatı alanını 100
Müdürlüğünden alınan resmi değerlerden yararlanarak, çatı kayıp katsayısını
malzemesini metal dalgasız ve yeni olarak seçip 0,9 olarak, filtre etkinlik katsayısını
Alman standartları tarafından DIN (1986) da 0,9 olarak belirtilen katsayıyı 0,9 olarak ve
kayıp katsayısını yüzde 80 olarak kabul edip yaptık.
Tablo 3.1. Trabzon’da yıllara bağlı gerçekleşen aylık toplam yağış (�̇� 𝐴)⁄
Örnek: Trabzon ili için 100
Yer: Trabzon
Ev Çatısı: 100
Çatını kayıp katsayısı: 0.9
Filtre Etkinlik Katsayısı: 0.9
Kayıp Katsayısı: %80
Ortalama Yıllık Yağış Miktarı: 820.7mm yani 0.8207
�̇� = 0.9 * 0.8207 * 100 * 0.9 = 66.4767 ton su toplayabiliriz demektir.
Trabzon Oca. Şub. Mar.
(�̇� 𝐴) 82.4 63.7 58.7
31
MÜHENDİSLİK HESAPLAMALARI VE ANALİZLERİ
3.1 Yapılan Hesaplamalar
Çatıda Tutulacak Yağmur Suyu Hesabı
Çatıda tutulacak yağmur suyu için aşağıdaki bağlantıyı kullanabiliriz. Bağlantıya ek
kayıp (yağış düzensizliği & depo doluluğu) katsayıları eklenebilir.
katsayısı (𝑐 ): Filtre etkinlik katsayısı, çatıdan elde edilen yağmur
suyunun görünen katı maddelerden ayrıştırılması için geçirilen ilk filtrenin v
katsayısıdır. Suyun bir miktarının buradan geçemeyeceği hesaplanarak verilen bir
Hesaplamaları, kullanılacak çatı alanını 100 kabul edip, Meteoroloji Genel
Müdürlüğünden alınan resmi değerlerden yararlanarak, çatı kayıp katsayısını
malzemesini metal dalgasız ve yeni olarak seçip 0,9 olarak, filtre etkinlik katsayısını
Alman standartları tarafından DIN (1986) da 0,9 olarak belirtilen katsayıyı 0,9 olarak ve
kayıp katsayısını yüzde 80 olarak kabul edip yaptık.
yıllara bağlı gerçekleşen aylık toplam yağış
100 ’lik çatıdan yapılacak yağmur suyu hasadı:
Filtre Etkinlik Katsayısı: 0.9
Ortalama Yıllık Yağış Miktarı: 820.7mm yani 0.8207
0.9 = 66.4767 ton su toplayabiliriz demektir.
Nis. May. Haz. Tem. Ağu. Eyl. Eki.
56.8 51.8 50.1 35.4 44.9 79.5 115.0
Çatıda tutulacak yağmur suyu için aşağıdaki bağlantıyı kullanabiliriz. Bağlantıya ek
kayıp (yağış düzensizliği & depo doluluğu) katsayıları eklenebilir.
etkinlik katsayısı, çatıdan elde edilen yağmur
suyunun görünen katı maddelerden ayrıştırılması için geçirilen ilk filtrenin verimlilik
katsayısıdır. Suyun bir miktarının buradan geçemeyeceği hesaplanarak verilen bir
kabul edip, Meteoroloji Genel
Müdürlüğünden alınan resmi değerlerden yararlanarak, çatı kayıp katsayısını (𝑐ç) çatı
malzemesini metal dalgasız ve yeni olarak seçip 0,9 olarak, filtre etkinlik katsayısını
Alman standartları tarafından DIN (1986) da 0,9 olarak belirtilen katsayıyı 0,9 olarak ve
yıllara bağlı gerçekleşen aylık toplam yağış miktarı ortalaması
’lik çatıdan yapılacak yağmur suyu hasadı:
Kas. Ara. Yıl.
98.9 83.5 820.7
Yağış düzensizliklerini ve depo doluluğunu da hesaba katılırsa, çatıdan tutulacak su
miktarı:
66.4767 * 0.80 = 53.18136 ton bulunur.
Depo hacmi hesabı:
Yağmur suyu depolanması projelerinin en
tanklarının en uygun şekilde boyutlandırılmasıdır. Depoların uygun şekilde
boyutlandırılması demek, kullanıcının en ekonomik şekilde yeterli suyu depolaması
demektir. Bu, depolama hacminin ne az ne de fazla olacağı anla
hacmi az olursa, harcanan paraya rağmen fazla su taşarak boşa gidecek ve ihtiyaçlar
karşılanmayacaktır. Fazla olursa, aşırı masraf yapılmış ve su aşırı miktarlarda depolanmış
olacak, ihtiyaç fazlası su hiçbir zaman kullanılmayacak
suyu kullanan damla sulama sisteminde kendi kendine yetebilen bir sistem amaçladığımız
için hesaplar maksimum değerlere göre yapılmıştır. Sistemimizin depo hacmi hesabı,
maksimum yağışın olduğu Ekim ayı düşünülerek yapılmıştı
ve çatı metrekaresinin çarpılarak kayıp katsayılarının da göz önüne alınmasıyla bulunur.
Depo Hacmi: Yağış Miktarı
Ekim ayı yağış miktarı: 115.0 mm yani 0.115
0.115 * 100 * 0.90 * 0.90 = 9.315 ton
gerekir.
3.1.2. Gerekli Panel Gücü ve Panel Sayısı Hesabı
Projemizde gerekli enerjiyi karşılayacak güneş paneli güç ve adet seçimi için ilk
önce baz aldığımız Trabzon ilindeki aylık gün
Photovoltaic Geographical Information System sitesi üzerinden hesaplanır ise;
32
Yağış düzensizliklerini ve depo doluluğunu da hesaba katılırsa, çatıdan tutulacak su
0.80 = 53.18136 ton bulunur.
Depo hacmi hesabı:
Yağmur suyu depolanması projelerinin en önemli safhalarından biri, depolama
tanklarının en uygun şekilde boyutlandırılmasıdır. Depoların uygun şekilde
boyutlandırılması demek, kullanıcının en ekonomik şekilde yeterli suyu depolaması
demektir. Bu, depolama hacminin ne az ne de fazla olacağı anlamına gelir. Eğer depolama
hacmi az olursa, harcanan paraya rağmen fazla su taşarak boşa gidecek ve ihtiyaçlar
karşılanmayacaktır. Fazla olursa, aşırı masraf yapılmış ve su aşırı miktarlarda depolanmış
olacak, ihtiyaç fazlası su hiçbir zaman kullanılmayacaktır. Proje konumuz olan yağmur
suyu kullanan damla sulama sisteminde kendi kendine yetebilen bir sistem amaçladığımız
için hesaplar maksimum değerlere göre yapılmıştır. Sistemimizin depo hacmi hesabı,
maksimum yağışın olduğu Ekim ayı düşünülerek yapılmıştır. Depo hacmi, yağış miktarının
ve çatı metrekaresinin çarpılarak kayıp katsayılarının da göz önüne alınmasıyla bulunur.
Hacmi: Yağış Miktarı * Çatı Metrekaresi * Kayıp Katsayıları
Ekim ayı yağış miktarı: 115.0 mm yani 0.115
0.90 = 9.315 ton bulunur, yani sistemimiz için 10 tonluk depo hacmi
3.1.2. Gerekli Panel Gücü ve Panel Sayısı Hesabı
Projemizde gerekli enerjiyi karşılayacak güneş paneli güç ve adet seçimi için ilk
önce baz aldığımız Trabzon ilindeki aylık güneş düşme oranı 1 kWp üzerinden,
Photovoltaic Geographical Information System sitesi üzerinden hesaplanır ise;
Yağış düzensizliklerini ve depo doluluğunu da hesaba katılırsa, çatıdan tutulacak su
önemli safhalarından biri, depolama
tanklarının en uygun şekilde boyutlandırılmasıdır. Depoların uygun şekilde
boyutlandırılması demek, kullanıcının en ekonomik şekilde yeterli suyu depolaması
mına gelir. Eğer depolama
hacmi az olursa, harcanan paraya rağmen fazla su taşarak boşa gidecek ve ihtiyaçlar
karşılanmayacaktır. Fazla olursa, aşırı masraf yapılmış ve su aşırı miktarlarda depolanmış
tır. Proje konumuz olan yağmur
suyu kullanan damla sulama sisteminde kendi kendine yetebilen bir sistem amaçladığımız
için hesaplar maksimum değerlere göre yapılmıştır. Sistemimizin depo hacmi hesabı,
r. Depo hacmi, yağış miktarının
ve çatı metrekaresinin çarpılarak kayıp katsayılarının da göz önüne alınmasıyla bulunur.
10 tonluk depo hacmi
Projemizde gerekli enerjiyi karşılayacak güneş paneli güç ve adet seçimi için ilk
eş düşme oranı 1 kWp üzerinden,
Photovoltaic Geographical Information System sitesi üzerinden hesaplanır ise;
33
Grafikten de görüldüğü gibi Trabzon da 1 kWp solar sistem, sulama işlemine en
fazla gereksinim duyulan Marttan Ekim ayına kadar toplam 857.38 kWh elektrik üretir.
Sekiz ay boyunca 857.38 kWh elektrik üreten sistem günlük ise ortalama 857.38 kWh/
(8*30) Gün = 3.57 kWh elektrik üretir. Yani panellerin ortalama günlük 3-4 saat güneş
görmeleri yeterli olmaktadır. [22]
Gerekli güneş paneli gücü hesabı için bir günde tüketeceğimiz toplam pompa gücünü
sekiz ay boyunca bulduğumuz ortalama günlük güce bölerek, gerekli panel gücünü
bulunur.
3.1.3.Bitki Sulama Suyu İhtiyacının Hesabı
Sulanan alanlarda bitkinin tükettiği su miktarı yağışlarla ve sulama suyu ile
karşılanır. Bitki su tüketiminin sulama suyu ile karşılanacak kadar miktarı aşağıda verilen
eşitliğin kullanılmasıyla hesap edilir. [8] (Düşen yağışın %80’i etkili yağış olarak kabul
edilmiştir.)
d = T − Pe
T = ET ∗P
85
Gölgelenen alan yüzdesi,
meyve ağaçlarında (sıra aralığı 4 m’den az ise) %75, geniş dikim aralıklarına sahip meyve
ağaçlarında (sıra aralığı 4 m ve daha geniş ise) %70 alınması önerilmektedir
Tablo 3.2 Trabzon koşullarında Fındık ve Kara Lahana bitkilerine ait ET
Fındık için; (ET ) = 26,95 mm Karalahana için; (ET ) = 9,64 mm
34
Gölgelenen alan yüzdesi, tarla bitkileri ve sebzelerde %80, bağ ve sık dikim yapılan
meyve ağaçlarında (sıra aralığı 4 m’den az ise) %75, geniş dikim aralıklarına sahip meyve
ağaçlarında (sıra aralığı 4 m ve daha geniş ise) %70 alınması önerilmektedir
arında Fındık ve Kara Lahana bitkilerine ait ET
mm bulunur.
bulunur.
tarla bitkileri ve sebzelerde %80, bağ ve sık dikim yapılan
meyve ağaçlarında (sıra aralığı 4 m’den az ise) %75, geniş dikim aralıklarına sahip meyve
ağaçlarında (sıra aralığı 4 m ve daha geniş ise) %70 alınması önerilmektedir.
arında Fındık ve Kara Lahana bitkilerine ait ETc değerleri
Tablo 3.3. Trabzon şehrine ait meteorolojik bilgiler
Meteorolojiden alınan bilgilere göre
ayları için yağış ortalaması 49,62 mm ve
Aralık ayları için yağış ortalaması 99,13 mm’dir.
Fındık için düzeltilmiş su hesabı;
T = ET ∗P
85
T = (26,95) ∗75
85
T = 23,78 mm bulunur. Fındık için net sulama suyu ihtiyacı;
d = T − Pe
d = 23,78 ̵ 0,8 ∗49,62
30
d = 22,46 mm bulunur. Karalahana için düzeltilmiş su hesabı;
T = ET ∗P
85
T = (9,64) ∗80
85
T = 9,07 mm Karalahana için net sulama suyu ihtiyacı;
d = T − Pe
d = 9,07 0,8 ∗99,13
30
35
Tablo 3.3. Trabzon şehrine ait meteorolojik bilgiler
Meteorolojiden alınan bilgilere göre fındık bitkisinin su ihtiyacı olan Mart
ayları için yağış ortalaması 49,62 mm ve karalahana bitkisinin su ihtiyacı olan Ekim
Aralık ayları için yağış ortalaması 99,13 mm’dir.
Fındık için düzeltilmiş su hesabı;
Fındık için net sulama suyu ihtiyacı;
Karalahana için düzeltilmiş su hesabı;
ahana için net sulama suyu ihtiyacı;
ındık bitkisinin su ihtiyacı olan Mart - Ağustos
ahana bitkisinin su ihtiyacı olan Ekim –
36
d = 6,43 mm bulunur.
Toplam sulama suyu ihtiyacı ise net sulama suyu ihtiyacının su uygulama ve iletim
randımanlarının çarpımına bölünmesi ile bulunmaktadır. (Basınçlı borulu sulama
sistemlerinde bu değer E = %98 alınmaktadır.) [8]
d = d
E ∗ E
Sulama yöntemine göre farklılıklar gösteren su uygulama randımanları aşağıda verilmiştir;
Taşınabilir Yağmurlama sulama yöntemi için; E = %70 Sabit yağmurlama sulama yöntemi için; E = %75 Doğrusal hareketli ve dairesel hareketli (Lineer Move ve Center Pivot)
yağmurlama sulama yöntemi için; E = %80 Ağaç altı mikro yağmurlama sulama yöntemi için; E = %85 Yüzey damla sulama yöntemi için; E = %90 Yüzey altı damla sulama yöntemi için; E = %95 [8]
Bu eşitlikten yararlanılarak aylara göre bitki su tüketimi miktarından, o aya ait çok
yıllık ortalama yağış miktarları çıkartılarak çim bitkisinin aylara göre su ihtiyacı
belirlenmiş olur.
Fındık için toplam sulama suyu ihtiyacı;
d = d
E ∗ E
d = 22,46
0,9 ∗ 0,98
d = 25,46 mm bulunur. Karalahana için toplam sulama suyu ihtiyacı;
d = d
E ∗ E
d = 6,43
0,9 ∗ 0,98
d = 7,29mm bulunur.
Bitki Sulama Aralığının Hesabı:
Sulama aralığı her sulamada uygulanan net sulama suyu
su tüketimine bölünmesiyle elde edilir.
SA = d
ET
Tablo 3.4. Trabzon iline ait ET
Fındık için (ETo)ortalama = 31,58 mm
Fındık için (ETo)ortalama = 11,93 mm
Fındık için sulama aralığı;
SA = d
ET
SA = 22,46
31,58
SA = 0,711 gün ve
SA = 17,07 saat bulunur. Karalahana için sulama aralığı;
SA = d
ET
SA = 6,43
11,93
SA = 0,539 gün ve
SA = 12,94 saat bulunur. Damla sulama sisteminde sulama süresinin hesabı
T = 1000 ∗ d
q ∗ N
Fındık için sulama süresi;
37
her sulamada uygulanan net sulama suyu miktarın
su tüketimine bölünmesiyle elde edilir. [2]
Tablo 3.4. Trabzon iline ait ETo değerleri
= 31,58 mm
= 11,93 mm
ahana için sulama aralığı;
a sisteminde sulama süresinin hesabı;
nın, bitkinin günlük
38
T = 1000 ∗ d
q ∗ N
T = 1000 ∗ 25,46
2,31 ∗ 16
T = 688,85 saat bulunur. Karalahana için sulama süresi;
T = 1000 ∗ d
q ∗ N
T = 1000 ∗ 7,29
2,31 ∗ 16
T = 197,24 saat bulunur. Damla sulama bölgesindeki toplam debi hesabı;
Prototip sistemde ihtiyacı karşılayan debinin hesabında,
�̇� ö = 2,31 lt
h
Prototip sistemde 1 m2 alan için 16 emitör kullanıldı. Buradan toplam debi,
�̇� = 16 ∗ �̇� ö = 16 ∗ 2,31 lt
h
�̇� = 36,96 lt
h
Kılcal boru mesafesi hesabı;
�̇�lt
dk=
(metrekare cinsinden sulanan alan) ∗ lth
cinsinden damlatıcı debisi ∗ 166,7
(cm cinsinden kılcal boru mesafesi) ∗ (cm cinsinden damlatıcı mesafesi)
Sulanan alan = 1 m2 ; Damlatıcı debisi = 2,31
Damlatıcı mesafesi = 30 cm ; �̇� = 36,96 olarak elde edilmiştir.
0,616 =1 ∗ 2,31 ∗ 166,7
30 ∗ L
L =20,84 cm bulunur.
3.1.4. Pompasız Prototip Sistemde Basınç Kayıplarının Hesabı
39
Şekil 3.1. Prototip Sistemin Şematik Görüntüsü
16’lık damla sulama boru seçildi;
D = 16 mm d = 14 mm
P1 basıncı;
P = P + ρ ∗ g ∗ h
P = 101325 + 998 ∗ 9,81 ∗ 0,8
P = 109157,3 Pa olarak elde edilir.
Suyun depodan çıkış hızı,
V = 2 ∗ g ∗ h = 2 ∗ 9,81 ∗ 0,8
V = 3,96
olarak elde edilir.
Suyun ana borudan geçiş hızı,
�̇� = V ∗ A
�̇� = V ∗ πd
4
36,96
1000 ∗ 3600m /s = V ∗
π
V = 0,0667 m/s olarak elde edilir.
Tablo 3.5. Boru Çapına Göre Sürtünme Kayıpları
Demir ve Yürdem’in çalışmasından f
f = aRe
40
π ∗ 0,014
4
olarak elde edilir.
Tablo 3.5. Boru Çapına Göre Sürtünme Kayıpları
Demir ve Yürdem’in çalışmasından f sürtünme katsayısının değeri;
41
f = a(V ∗ d
ν)
f = 0,7545 ∗ (0,0667 ∗ 0,014
1,004 ∗ 10) ,
f = 0,1152 olarak elde edilir.
Hacimsel debi eşitliğinden;
Q̇ = Q̇ yazılır.
Böylece depo çıkışındaki çap değeri;
V ç ş ∗ A ç ş = V ∗ A
3,96 ∗ π ∗ D ç ş
4= V ∗
π ∗ d
4
3,96 ∗ π ∗ D ç ş
4= 0,0667 ∗
π ∗ (0,014)
4
D ç ş = 1,82 mm bulunur.
1-2 noktaları arasında Bernoulli denklemi yazılarak ve kayıplar hesaplanarak P2 basıncı
için;
P
γ+
V
2 ∗ g+ z =
P
γ+
V
2 ∗ g+ z + h ( )
Ani genişleme kaybı aşağıdaki eşitlik yardımı ile;
h ( ) ş= 1 −
d
d∗
V
2 ∗ g
h ( ) = 1 −1,82
14∗
3,96
2 ∗ 9,81
h ( ) = 0,7725 m olarak elde edilir.
42
P − P
γ=
V − V
2 ∗ g+ h ( )
109157,3− P
998 ∗ 9,81=
0,0667 − 3,96
2 ∗ 9,81+ 0,7725
P = 109417,13 Pa değeri elde edilir.
2-3 noktaları arasında Bernoulli denklemi yazılarak ve kayıplar hesaplanarak P3 basıncı
için;
P
γ+
V
2 ∗ g+ z =
P
γ+
V
2 ∗ g+ z + h ( )
Sürtünme kaybı aşağıdaki eşitlik yardımıyla;
h ( ) ü ü = f ∗
L
D∗
V
2 ∗ g
h ( ) ü ü = 0,1152 ∗
0,5
0,014∗
0,0667
2 ∗ 9,81
h ( ) ü ü = 0,000932925 m bulunur.
Ani daralma kaybı aşağıdaki eşitlik yardımıyla;
h ( ) = 0,42 ∗ 1 −
d
d∗
V
2 ∗ g
h ( ) = 0,42 ∗ 1 −
1
14∗
0,817
2 ∗ 9,81
h ( ) = 0,014143323 m bulunur.
Dirsek kaybı aşağıdaki eşitlik yardımıyla;
43
h ( ) = 0,5 ∗ V
2 ∗ g
h ( ) = 0,5 ∗ 0,0667
2 ∗ 9,81
h ( ) = 0,000113376 m bulunur.
Dirsek kaybı aşağıdaki eşitlik yardımıyla;
h ( ) = 4 ∗ V
2 ∗ g
h ( ) = 4 ∗ 0,0667
2 ∗ 9,81
h ( ) = 0,000907011 m bulunur.
Toplam kayıp aşağıdaki eşitlik yardımıyla;
h ( ) = 0,000932925 + 0,014143323 + 0,000113376 + 0,000907011
h ( ) = 0,016096635 m bulunur.
P − P
γ=
V − V
2 ∗ g+ h ( )
109417,13− P
998 ∗ 9,81=
0,817 − 0,0667
2 ∗ 9,81+ 0,016096635
P = 108928,68 Pa değeri elde edilir.
3-4 noktaları arasında Bernoulli denklemi yazılarak ve kayıplar hesaplanarak P4 basıncı
için;
44
P
γ+
V
2 ∗ g+ z =
P
γ+
V
2 ∗ g+ z + h ( ) ü ü
Sürtünme kaybı aşağıdaki eşitlik yardımıyla;
h ( ) ü ü = f ∗
L
D∗
V
2 ∗ g
h ( ) ü ü = 0,1152 ∗
0,3
0,014∗
0,0667
2 ∗ 9,81
h ( ) ü ü = 0,000559755 m bulunur.
P − P
γ= h ( ) ü ü
108928,68− P
998 ∗ 9,81= 0,000559755
P = 108923,2 Pa değeri elde edilir.
4-5 noktaları arasında Bernoulli denklemi yazılarak ve kayıplar hesaplanarak P5 basıncı
için;
P
γ+
V
2 ∗ g+ z =
P
γ+
V
2 ∗ g+ z + h ( ) ü ü
Sürtünme kaybı aşağıdaki eşitlik yardımıyla;
h ( ) ü ü = f ∗
L
D∗
V
2 ∗ g
h ( ) ü ü = 0,1152 ∗
0,3
0,014∗
0,0667
2 ∗ 9,81
h ( ) ü ü = 0,000559755 m bulunur.
45
P − P
γ= h ( ) ü ü
108923,2− P
998 ∗ 9,81= 0,000559755
P = 108917,72 Pa değeri elde edilir.
5-6 noktaları arasında Bernoulli denklemi yazılarak ve kayıplar hesaplanarak P6 basıncı
için;
P
γ+
V
2 ∗ g+ z =
P
γ+
V
2 ∗ g+ z + h ( ) ü ü
Sürtünme kaybı aşağıdaki eşitlik yardımıyla;
h ( ) ü ü = f ∗
L
D∗
V
2 ∗ g
h ( ) ü ü = 0,1152 ∗
0,3
0,014∗
0,0667
2 ∗ 9,81
h ( ) ü ü = 0,000559755 m bulunur.
P − P
γ= h ( ) ü ü
108917,72− P
998 ∗ 9,81= 0,000559755
P = 108912,24 Pa değeri elde edilir.
6-7 noktaları arasında Bernoulli denklemi yazılarak ve kayıplar hesaplanarak P7 basıncı
için;
P
γ+
V
2 ∗ g+ z =
P
γ+
V
2 ∗ g+ z + h ( ) ü ü
46
Sürtünme kaybı aşağıdaki eşitlik yardımıyla;
h ( ) ü ü = f ∗
L
D∗
V
2 ∗ g
h ( ) ü ü = 0,1152 ∗
0,3
0,014∗
0,0667
2 ∗ 9,81
h ( ) ü ü = 0,000559755 m bulunur.
P − P
γ= h ( ) ü ü
108912,24 − P
998 ∗ 9,81= 0,000559755
P = 108906,76 Pa değeri elde edilir.
7-8 noktaları arasında Bernoulli denklemi yazılarak ve kayıplar hesaplanarak P8 basıncı
için;
P
γ+
V
2 ∗ g+ z =
P
γ+
V
2 ∗ g+ z + h ( ) ü ü
Sürtünme kaybı aşağıdaki eşitlik yardımıyla;
h ( ) ü ü = f ∗
L
D∗
V
2 ∗ g
h ( ) ü ü = 0,1152 ∗
0,3
0,014∗
0,0667
2 ∗ 9,81
h ( ) ü ü = 0,000559755 m bulunur.
P − P
γ= h ( ) ü ü
47
108906,76 − P
998 ∗ 9,81= 0,000559755
P = 108901,28 Pa değeri elde edilir.
8-9 noktaları arasında Bernoulli denklemi yazılarak ve kayıplar hesaplanarak P9 basıncı
için;
P
γ+
V
2 ∗ g+ z =
P
γ+
V
2 ∗ g+ z + h ( ) ü ü
Sürtünme kaybı aşağıdaki eşitlik yardımıyla;
h ( ) ü ü = f ∗
L
D∗
V
2 ∗ g
h ( ) ü ü = 0,1152 ∗
0,3
0,014∗
0,0667
2 ∗ 9,81
h ( ) ü ü = 0,000559755 m bulunur.
P − P
γ= h ( ) ü ü
108901,28 − P
998 ∗ 9,81= 0,000559755
P = 108895,78 Pa değeri elde edilir.
9-10 noktaları arasında Bernoulli denklemi yazılarak ve kayıplar hesaplanarak P10 basıncı
için;
P
γ+
V
2 ∗ g+ z =
P
γ+
V
2 ∗ g+ z + h ( ) ü ü
Sürtünme kaybı aşağıdaki eşitlik yardımıyla;
48
h ( ) ü ü = f ∗
L
D∗
V
2 ∗ g
h ( ) ü ü = 0,1152 ∗
0,3
0,014∗
0,0667
2 ∗ 9,81
h ( ) ü ü = 0,000559755 m bulunur.
P − P
γ= h ( ) ü ü
108895,78 − P
998 ∗ 9,81= 0,000559755
P = 108890,3 Pa değeri elde edilir.
10-11 noktaları arasında Bernoulli denklemi yazılarak ve kayıplar hesaplanarak P11 basıncı
için;
P
γ+
V
2 ∗ g+ z =
P
γ+
V
2 ∗ g+ z + h ( ) ü ü
Sürtünme kaybı aşağıdaki eşitlik yardımıyla;
h ( ) ü ü = f ∗
L
D∗
V
2 ∗ g
h ( ) ü ü = 0,1152 ∗
0,3
0,014∗
0,0667
2 ∗ 9,81
h ( ) ü ü = 0,000559755 m bulunur.
P − P
γ= h ( ) ü ü
108890,3 − P
998 ∗ 9,81= 0,000559755
49
P = 108889,76 Pa değeri elde edilir.
11-12 noktaları arasında Bernoulli denklemi yazılarak ve kayıplar hesaplanarak P12 basıncı
için;
P
γ+
V
2 ∗ g+ z =
P
γ+
V
2 ∗ g+ z + h ( ) ü ü
Sürtünme kaybı aşağıdaki eşitlik yardımıyla;
h ( ) ü ü = f ∗
L
D∗
V
2 ∗ g
h ( ) ü ü = 0,1152 ∗
0,3
0,014∗
0,0667
2 ∗ 9,81
h ( ) ü ü = 0,000559755 m bulunur.
P − P
γ= h ( ) ü ü
108889,76 − P
998 ∗ 9,81= 0,000559755
P = 108884,28 Pa değeri elde edilir.
12-13 noktaları arasında Bernoulli denklemi yazılarak ve kayıplar hesaplanarak P13 basıncı
için;
P
γ+
V
2 ∗ g+ z =
P
γ+
V
2 ∗ g+ z + h ( ) ü ü
Sürtünme kaybı aşağıdaki eşitlik yardımıyla;
h ( ) ü ü = f ∗
L
D∗
V
2 ∗ g
50
h ( ) ü ü = 0,1152 ∗
0,3
0,014∗
0,0667
2 ∗ 9,81
h ( ) ü ü = 0,000559755 m bulunur.
P − P
γ= h ( ) ü ü
108884,28 − P
998 ∗ 9,81= 0,000559755
P = 108878,8 Pa değeri elde edilir.
13-14 noktaları arasında Bernoulli denklemi yazılarak ve kayıplar hesaplanarak P14 basıncı
için;
P
γ+
V
2 ∗ g+ z =
P
γ+
V
2 ∗ g+ z + h ( ) ü ü
Sürtünme kaybı aşağıdaki eşitlik yardımıyla;
h ( ) ü ü = f ∗
L
D∗
V
2 ∗ g
h ( ) ü ü = 0,1152 ∗
0,3
0,014∗
0,0667
2 ∗ 9,81
h ( ) ü ü = 0,000559755 m bulunur.
P − P
γ= h ( ) ü ü
108878,8 − P
998 ∗ 9,81= 0,000559755
P = 108873,32 Pa değeri elde edilir.
51
14-15 noktaları arasında Bernoulli denklemi yazılarak ve kayıplar hesaplanarak P15 basıncı
için;
P
γ+
V
2 ∗ g+ z =
P
γ+
V
2 ∗ g+ z + h ( ) ü ü
Sürtünme kaybı aşağıdaki eşitlik yardımıyla;
h ( ) ü ü = f ∗
L
D∗
V
2 ∗ g
h ( ) ü ü = 0,1152 ∗
0,3
0,014∗
0,0667
2 ∗ 9,81
h ( ) ü ü = 0,000559755 m bulunur.
P − P
γ= h ( ) ü ü
108873,32 − P
998 ∗ 9,81= 0,000559755
P = 108867,84 Pa değeri elde edilir.
15-16 noktaları arasında Bernoulli denklemi yazılarak ve kayıplar hesaplanarak P16 basıncı
için;
P
γ+
V
2 ∗ g+ z =
P
γ+
V
2 ∗ g+ z + h ( ) ü ü
Sürtünme kaybı aşağıdaki eşitlik yardımıyla;
h ( ) ü ü = f ∗
L
D∗
V
2 ∗ g
h ( ) ü ü = 0,1152 ∗
0,3
0,014∗
0,0667
2 ∗ 9,81
52
h ( ) ü ü = 0,000559755 m bulunur.
P − P
γ= h ( ) ü ü
108867,84 − P
998 ∗ 9,81= 0,000559755
P = 108862,36 Pa değeri elde edilir.
16-17 noktaları arasında Bernoulli denklemi yazılarak ve kayıplar hesaplanarak P17 basıncı
için;
P
γ+
V
2 ∗ g+ z =
P
γ+
V
2 ∗ g+ z + h ( ) ü ü
Sürtünme kaybı aşağıdaki eşitlik yardımıyla;
h ( ) ü ü = f ∗
L
D∗
V
2 ∗ g
h ( ) ü ü = 0,1152 ∗
0,3
0,014∗
0,0667
2 ∗ 9,81
h ( ) ü ü = 0,000559755 m bulunur.
P − P
γ= h ( ) ü ü
108862,36 − P
998 ∗ 9,81= 0,000559755
P = 108856,88 Pa değeri elde edilir.
17-18 noktaları arasında Bernoulli denklemi yazılarak ve kayıplar hesaplanarak P18 basıncı
için;
P
γ+
V
2 ∗ g+ z =
P
γ+
V
2 ∗ g+ z + h ( ) ü ü
53
Sürtünme kaybı aşağıdaki eşitlik yardımıyla;
h ( ) ü ü = f ∗
L
D∗
V
2 ∗ g
h ( ) ü ü = 0,1152 ∗
0,3
0,014∗
0,0667
2 ∗ 9,81
h ( ) ü ü = 0,000559755
P − P
γ= h ( ) ü ü
,
∗ ,= 0,000559755 m bulunur.
P = 108851,4 Pa değeri elde edilir.
3.1.5. Aydınlatma İçin Kullanılan Led Hesabı
Bu projede sera alanı aydınlatmak için güneş panelinden alınan enerji ile led
armatürler enerjilendirilecektir. Projemizde aydınlatma armatürü olarak şerit led
kullanılacaktır. Gündüz güneş enerjisi ile depolanan enerji gece armatürler
enerjilendirilerek sera alanı aydınlatılacaktır. Gün içerisinde aydınlatma süresi 4 saat
olarak belirlenmiştir. Projede kullanılan şerit led özellikleri aşağıda verilmiştir.
Şerit Led uzunluğu (m) : 10 m
Gerilimi (V) : DC 12 V
Akım değeri (A) : 12 A
Güç değeri (W) : 144 W
Renk : Beyaz
Kullanılacak armatür için uygun batarya seçimi için yapılan hesaplamalar aşağıda
yapılmıştır.
4 saatte harcanan enerji :
(Güç / 60) x 4 = (144 / 60 ) x 4 = 9,6 W/h
olarak bulunmuştur.
Şerit ledin günde harcadığı akım değeri :
(Amper / 60 ) x 4 = ( 12 / 60 ) x 4 = 0.8 Ah
olarak bulunmuştur.
Proje için seçilen batarya özellikleri :
Volt : 12 V
Amper : 1,3 Ah
Cinsi : Kuru Akü
3.1.6. Tasarımda Yapılan
Basınç Ölçümü:
Borulardaki basınç kaybını ölçmek için pitot tüpü kullanılabilir. Borunun farklı
uzunluklarında yerleştirilen bir pitot tüpü ile statik, dinamik ve toplam basınca
ulaşılabilmektedir. Pitot tüpü ile ölçüm yapılırken ölçüm alanını yüksek sıcaklıktan
korumak ve tübülans etkilerinden kaçınmak gerekmektedir.
54
(Güç / 60) x 4 = (144 / 60 ) x 4 = 9,6 W/h
Şerit ledin günde harcadığı akım değeri :
(Amper / 60 ) x 4 = ( 12 / 60 ) x 4 = 0.8 Ah
Proje için seçilen batarya özellikleri :
Yapılan Ölçümler
Borulardaki basınç kaybını ölçmek için pitot tüpü kullanılabilir. Borunun farklı
uzunluklarında yerleştirilen bir pitot tüpü ile statik, dinamik ve toplam basınca
t tüpü ile ölçüm yapılırken ölçüm alanını yüksek sıcaklıktan
korumak ve tübülans etkilerinden kaçınmak gerekmektedir.
Şekil 3.2. Pitot Tüpü
Borulardaki basınç kaybını ölçmek için pitot tüpü kullanılabilir. Borunun farklı
uzunluklarında yerleştirilen bir pitot tüpü ile statik, dinamik ve toplam basınca
t tüpü ile ölçüm yapılırken ölçüm alanını yüksek sıcaklıktan
55
𝑃 = 𝑃 + 𝑃
𝑃 = 𝜌𝑉
2
Akış Ölçümü:
Pandemi döneminde borudan geçen suyun debisini ölçmek için çeşitli deneysel
yollar denendi. Örneğin emitörden akan su ölçekli bir kapta biriktirildi ve litre/saniye
cinsinden debisi bulundu. Benzer yöntemle kütlesel debi için de emitörün ağzına bir balon
yerleştirildi ve Δt saniye süre boyunca balona su dolduruldu. Süre sonunda içi su dolu
balon ağırlığı ve boş balon ağırlığı hassas terazi ile ölçüldü ve alınan fark süreye bölünerek
kilogram/saniye cinsinden kütlesel debiye ulaşıldı.
3.2. Yapılan Tasarım Çalışmaları
Şekil 3.3. Damla Sulama Sistemi-1
Şekil 3.2.’ de görülen sistemde eğimli yüzey ve yatay yüzey için bir damla sulama
sistemi tasarlanmıştır. Damla suyu için gerekli su, yağmur suyunun çatılardan tutularak
56
oluklar yardımı ile depoya yönlendirilmesi ile sağlanır. Depodan çıkan suyun damlatıcı
çıkışlarını tıkamaması için elek filtre kullanılmıştır. Tasarımda pompa kullanılmamıştır ve
sistemdeki su akışı depo kot farkından yararlanılarak yapılmaktadır. Güneş enerjisinden
elde edilen enerji ile aydınlatma yapılmaktadır.
Şekil 3.4. Damla Sulama Sistemi-2
Şekil 3.3.’ de görülen sistemde dikey, eğimli ve yatay yüzey için damla sulama
sistemi tasarlanmıştır. Eğimli yüzeyler kademeli olarak düzleştirilmiştir. Bunun sebebi
damlama için kullanılan suyun eğimden kaynaklı akıp gitmemesidir. Sulanacak bölgelerin
ayrı sulama süresi olduğundan sulama yapılmayacak bölgeye su akışını kesmek için kısma
vanası kullanılmıştır. Depo çıkışına elek filtre konularak su içerisindeki pislikler
tutulmuştur. Güneş enerjisinden üretilen enerji aydınlatma için kullanılmıştır. Sistemdeki
su akışı depo kot farkından yararlanılarak yapılmaktadır.
57
Şekil 3.5. Damla Sulama Sistemi-3
Şekil 3.4.’ de görülen sistemde ise 2 ayrı yatay düzlem için damla sulama sistemi
tasarlanmıştır. Depoda bulunan sulama için gerekli su yağmur suyunun çatılardan
toplanmasıyla gerçekleştirilmiştir. Sistemde suyun dolaşımı pompa yardımı ile
yapılmaktadır. Güneş enerjisinden üretilen elektrik enerjisi pompanın gücünü
karşılamaktadır.
Bu seçenekler doğrultusunda en ergonomik ve ekonomik tasarıma karar verilmiştir.
Prototip için çalışmalar yapılmıştır.
Şekil 3.6. Seçilen Tasarım Prototipi
58
4. ÇEVRESEL ETKİ DEĞERLENDİRMESİ
Dünya nüfusundaki artış ve küresel ısınmanın da etkileriyle kullanılabilir nitelikteki
su kaynakları azalmaktadır. Tarım sektöründeki sulama ihtiyacı kullanılabilir su
kaynaklarından yapılmaktadır. Damla sulama, sulama yöntemleri içerisinde suyu en etkili
şekilde kullanan yöntemlerden biridir. Damla sulama sisteminin çevresel etkileri göz
önüne alındığında;
Damla sulama borusu üzerindeki damlatıcılar suyun istenilen miktarlarda bitki
köküne verilmesini sağlar. Klasik sulamalarda bitki suya ulaşabilmek için daha
fazla kök salar fakat damla sulama sistemlerinde su direkt bitki köküne verildiği
için bitki suya ulaşmak için daha fazla kök salmaz.
Bitki kök bölgesinde devamlı su bulunduğu için bitki daha az enerji harcar
dolayısıyla verim artışı fazla olur.
Damla sulama sistemi, havadaki nem oranını azalttığı için mantar gibi rutubetli
ortamda yaygınlaşan hastalıkları ve bakterileri önemli ölçüde engeller.
Sulu tarımda suyun aşırı ve yanlış kullanımı büyük ölçekte su ile doygunluğa,
tuzluluğa ve yer altı suyu kaynaklarının aşırı tüketilmesine sebep olmanın yanında
sulamadan dönen akışın karışması ile tatlı su kaynaklarının kirlenmesine ve derine
sızma kayıpları gibi olumsuzluklara neden olmaktadır. Damla sulama da diğer
sulama çeşitlerine göre su daha etkili kullanıldığı için bu sorunların önüne geçilir.
[23]
Ayrıca damla sulama sistemi tasarımında güneş enerjisinden ve yağmur suyundan
yararlanılması doğal kaynaklarımızın korunmasına katkı sağlamaktadır.
59
5. MALİYET HESABI
Tablo 5.1. Seçilen 100 W’lık Güneş Paneli İçin Elektriksel Özellikleri
Nominal Güç (Pmax) TT140-36P
Açık Devre Gerilimi (VOC) 22.0 V
Kısa Devre Akımı (ISC) 8.39 A
Nominal Güç Voltaj (Vmp) 17.8 V
Nominal Güç Cari (Imp) 7.88 A
Hücre Sayısı 36*(156*156)
Boyut (mm) 1480*670*40
Ağırlık (kg) 13
Maksimum Sistem Gerilimi 1000 V DC
Maximum Series Fuse Rating 15 A
Operasyon Sıcaklığı -40 ֯C & +80◌ ֯ C
Tablo 5.2. Seçilen 100 W’lık Güneş Paneli İçin Mekanik Özellikleri
Ön Kapak 4.00 mm düşük temperli cam
Çerçeve Anodize alüminyum alaşım
Bağlantı Kutusu P67, 6 diyot
Kablo 4 mm2, 1000 mm
Konnektör MC4 veya MC4 uyumlu
Tablo 5.3. Seçilen 100 W’lık Güneş Paneli İçin Sıcaklık Özellikleri
Nominal Çalışma Hücre Sıcaklığı
(NOCT)
46 ֯C ± 2 ֯C
Pmax Sıcaklık Katsayıları -0.43% / ֯C
VOC Sıcaklık Katsayıları -0.33% / ֯C
ISC Sıcaklık Katsayıları 0.056% / ֯C
Tablo 5.4. Seçilen Damlama Borusu Özellikleri
Malzeme Polietilen
Uzunluk (m) 100
Et Kalınlığı 1 – 1,1 mm
Tablo 5.5. Sistem İçin Seçilen Malzemelerin Ürün Fiyat Listesi
100 W Polikristal Güneş Paneli 372,03 TL
60
12 V 12 A Solar Sistem Aküsü 137,99 Tl
30A - 12/24V Solar Şarj Regülatörü 94,99 TL
Deliksiz Kör Damlama Sulama Borusu 49,99 TL
2*16Kurtağzı x 16Çıkış Mini Vana 6,00 TL
3*16 Kurtağzı Dirsek 1,50 TL
3*16 x 16 x 16 Kurtağzı Te 2,40 TL
3/4" (25) Plastik Filtre 59,90 TL
16 Matkap Delme Aparatı 13,81 TL
4*16Kurtağzı x 16Kurtağzı Ekleme Nipeli 2,0 TL
10*Kilitli Boru Sabitleme Kazığı Uzun Tip 7,1 TL
16*Büyük Ayarlanabilir Damlatıcı 8 TL
TOPLAM 755,71 TL
61
6. SONUÇLAR
Günümüzde, Dünyadaki tüm canlıların hayatını zorlaştıran hatta tehdit eden iklim
değişikliğine ne yazık ki insanın katkısı çok büyüktür. Doğal dengeyi bozan insan olsa da
sonuçları engellemesi, korunması ve yeni duruma uyum sağlaması gereken de yine
insandır. Bu dengeyi korumak için temiz ve sürdürülebilir kaynakların etkili bir şekilde
kullanılması gerekmektedir.
Bu çalışmada, tarımsal sulama için yağmur suyu, enerji kaynağı olarak güneş enerjisi
kullanılarak üç farklı peyzaj ve tarla düzenlemesi için damla sulama sistemleri
tasarlanmıştır.
100 m2’ lik bir çatıdan toplanan yağmur suyunu kullanan, enerji ihtiyacını güneş
panellerinden sağlayan ve 100 m2’lik bir alanda bitki sulama işlevini gerçekleştiren bir
damla sulama sisteminin tasarım hesapları yapılmıştır. Yağmur suyu depolanmasında çatı
alanının büyüklüğü depolanacak suyun miktarıyla doğru orantılı olduğundan büyük sulama
alanlarında pompa kullanılması gerekmektedir.
Trabzon Bölgesi’nde yetişen ve damla sulama yöntemi ile sulamaya uygun bitkiler -
karalahana ve fındık- için, bölgenin iklim verilerine ve bu bitkilerin su tüketimi
özelliklerine göre bir prototip sulama deney düzeneği tasarlanmıştır.
Karalahana yetiştirilen küçük ölçekte (1m2) bir bahçenin damla sulama sisteminde
gerekli sulama ihtiyacı, damlatıcı mesafeleri ve dağıtım hattındaki basınç kayıpları
hesaplanmıştır.
Sonuç olarak; sulama için yağmur suyunu, enerji kaynağı olarak güneş enerjisini
kullanan ucuz ve temiz bir sistem oluşturarak hem doğayı korumuş hem de ülke
ekonomisine destek vermiş oluruz.
62
7. KAYNAKLAR
[1]. Prof. Dr. Ayşegül TANIK, Yağmur Suyu Toplama, Biriktirme ve Geri
Kullanımı, İTÜ İnşaat Fakültesi Çevre Mühendisliği Bölümü, Su Kaynakları ve
Kentler Konferansı, Kahramanmaraş, 25-27 Ekim 2017
[2]. Sarıkoç, E., Peyzaj Alanlarında Kullanılan Sulama Yöntemleri ve Bitki Su
Tüketim Modellerinin Türkiye’nin Üç Farklı İklim Bölgesine Uygulanması,
Karadeniz Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Peyzaj Mimarlığı Anabilim
Dalı, Trabzon, Haziran, 2017
[3]. Tarım ve Orman Bakanlığı DSİ Genel Müdürlüğü, 2018 Yılı Faaliyet Raporu,
Ankara, 2019
[4]. Seçkin, Ö.B. ve Çelik, H.E., Sulamaya Giriş, İstanbul Üniversitesi Yayın No:
4421, Orman Fakültesi Yayın No: 472, İstanbul, 2003
[5]. Hakgören, F., Sulama Planlama ve Projelenme İlkeleri, Akdeniz Üniversitesi
Basımevi, Akdeniz Üniversitesi Yayını, No:67 Antalya, 1996
[6]. Demirel, K., Peyzaj Projelerinde Kullanılan Farklı Yağmurlama Sulama
Başlıklarının Performanslarının Belirlenmesi Üzerine Bir Araştırma, Yüksek Lisans
Tezi, Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Çanakkale,
2005.
[7]. Aras İ., Damla Sulama Yöntemi, Toprak Gübre ve Su Kaynakları Merkez
Araştırma Enstitüsü, Ankara
[8]. Yıldırım O., Sulama Sistemlerinin Tasarımı, Ankara Üniversitesi Ziraat
Fakültesi, Ankara, 2008
[9]. Toprak Gübre ve Su Kaynakları Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü Raporu,
Ankara, 2011
63
[10]. Seven S., Alternatif Sulama Sistemleri Açısından Sulama Suyu İhtiyacının
Örnek Bir Bahçe Uygulamasında Karşılaştırılması, Süleyman Demirel Üniversitesi
Fen Bilimleri Enstitüsü İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı, Isparta, 2017
[11]. WWAP (World Water Assessment Programme). 2003. United Nations World
Water Development Report 3: Water for people, water for life. Paris/London
[12]. Prof. Dr. Ayşegül TANIK, Prof. Dr. İzzet ÖZTÜRK, Y. Müh. Gökhan
CÜCELOĞLU, Türkiye Belediyeler Birliği, Arıtılmış Atık Suların Yeniden
Kullanımı ve Yağmur Suyu Hasadı Sistemleri, El Kitabı, Ankara, Mayıs 2015
[13]. Özlen DOĞANGÖNÜL, Cengiz DOĞANGÖNÜL, Küçük ve Orta Ölçekli
Yağmursuyu Kullanımı, Ankara,2008
[14]. Dr. Mahmut KÖSE, Çatı Tasarımında Malzeme Seçim ve Kullanım Kriterleri,
http://catider.org.tr/pdf/sempozyum/bildiri_7.pdf
[15]. İbrahim BEKTAŞ, Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi Cilt 33,
Sayı 3, 2017
[16]. Arıtılmış Atık Suların Yeniden Kullanımı ve Yağmur Suyu Hasadı Sistemleri,
Türkiye Belediyeler Birliği, Mayıs 2015
[17]. Defne OĞUZ, Güneş Enerjisi Sistemleri ve Emf Ölçümleri Analizi, İstanbul
Arel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul, 2018
[18]. http://molekulerbiyolojivegenetik.org/turkiyenin-temiz-enerji-devrimi/
[19].Sibel EVLİ, Türkiye’de Sürdürülebilir Kalkınma ve Yenilenebilir Enerji
Kaynakları, Yüksek Lisans Tezi, Tekirdağ Namık Kemal Üniversitesi, 2018
[20]. Süzer, S. Tarımda Sulama, Trakya Tarımsal Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü,
2005
64
[21]. Akıncı, M., Sulama Sistemleri, Köy Hizmetleri Genel Müdürlüğü, Ankara,
Kasım 2016
[22]. https://re.jrc.ec.europa.eu/pvg_tools/en/tools.html
[23]. Sulama Projelerinin Çevresel Etkileri, TMMOB 2. Sulama Kongresi
[24]. Kâmil B. VARINCA, Gamze VARANK, Güneş Kaynaklı Farklı Enerji Üretim
Sistemlerinde Çevresel Etkilerin Kıyaslanması ve Çözüm Önerileri, Yıldız Teknik
Üniversitesi