Dergiler / Research in Agricultural Sciences / 2026 / Volume: 57 Issue: 1

Nemli Tropikal İklimde Sera İçin Sürdürülebilir Soğutma Çözümleri: Topraktan-Havaya Isı Değiştirici Soğutma Sisteminin Ön Çalışması

Sustainable Cooling Solutions for Greenhouses under Humid Tropical Climate: A Preliminary Study of a Ground-to-Air Heat Exchanger Cooling System

Sayfa
—
Yayın Tarihi
2026-01-20
🏛️Bu makalenin bibliyografik verileri ve tam metin bağlantısı DergiPark üzerinden sağlanmıştır.
DergiPark Kaydı ↗
✨

Yapay Zeka Hızlı Bakış & Çıkarımlar

AI Insight
⚡ TL;DR(1 Cümlede Hızlı Çıkarım)

Bulgulara göre, 2 m derinlikte ortalama 2,99 ± 1,01 °C'lik bir soğutma sağlanmış ve maksimum 4,45 °C’lik sıcaklık düşüşleri gözlemlenmiştir.

📌 3 Maddede Bu Makale

🎯
Amaç & Hipotez:Nemli tropikal bölgelerde sera tarımı, aşırı ısı ve nem nedeniyle önemli zorluklarla karşı karşıyadır.
📊
Temel Bulgular & Veri:Bu durum, ürün verimliliğini azaltmakta ve enerji açısından verimli soğutma çözümlerini gerekli kılmaktadır.
💡
Sonuç & Katkı:Bulgulara göre, 2 m derinlikte ortalama 2,99 ± 1,01 °C'lik bir soğutma sağlanmış ve maksimum 4,45 °C’lik sıcaklık düşüşleri gözlemlenmiştir.
🔬Tür:Research Article
📍Kapsam:Genişletilmiş Akademik Örneklem
⚙️Değişkenler:Earth-Air heat exchanger · Greenhouse cooling · Ground-to-air heat exchanger

Özet

Nemli tropikal bölgelerde sera tarımı, aşırı ısı ve nem nedeniyle önemli zorluklarla karşı karşıyadır. Bu durum, ürün verimliliğini azaltmakta ve enerji açısından verimli soğutma çözümlerini gerekli kılmaktadır. Bu çalışma, Nijerya’nın Ibadan şehrindeki nemli tropikal iklim koşullarında, seralarda soğutma amacıyla kullanılan topraktan-havaya ısı değiştiricisinin (GAHE) performansını değerlendirmektedir. GAHE sistemi, 1 m ve 2 m derinliklerde yerleştirilmiş yer altı PVC borularından oluşacak şekilde tasarlanmıştır. 35 gün süren deneysel çalışmalarda, giriş ve çıkış sıcaklıkları ölçülmüştür. Bulgulara göre, 2 m derinlikte ortalama 2,99 ± 1,01 °C'lik bir soğutma sağlanmış ve maksimum 4,45 °C’lik sıcaklık düşüşleri gözlemlenmiştir. Buna karşılık, 1 m derinlikteki sistem neredeyse hiç soğutma sağlamamış (0,06 ± 0,43 °C) ve toprak ısısı nedeniyle zaman zaman hava sıcaklığını artırmıştır. Sonuçlar, daha derin kurulumların kararlı yer altı sıcaklıklarından faydalandığını, gündüz ısı dalgalanmalarını ve güneş etkisini azalttığını göstermektedir. Bulgular, önceki çalışmalarla tutarlıdır ve derinliğe bağlı verimliliğin önemini vurgulayarak GAHE sisteminin tropikal seralar için düşük enerjili bir soğutma stratejisi olarak potansiyelini doğrulamaktadır. Bu çalışma, 2 m derinliğe kurulan GAHE sistemlerinin nemli tropik bölgelerde sera sıcaklık kontrolü için sürdürülebilir ve uygulanabilir bir çözüm sunduğu sonucuna varmaktadır.

Abstract

Greenhouse agriculture in humid tropical regions faces significant challenges due to excessive heat and humidity, which compromise crop productivity and necessitate energy-efficient cooling solutions. This study evaluates the performance of a ground-to-air heat exchanger (GAHE) for greenhouse cooling under the humid tropical climate of Ibadan, Nigeria. The GAHE system, comprising underground PVC pipes at 1 m and 2 m depths, was designed. Experimental trials measured inlet and outlet temperatures over 35 days, revealing that the 2 m depth achieved a mean cooling of 2.99 ± 1.01 °C, with maximum reductions of 4.45 °C. In contrast, the 1 m depth provided negligible cooling (0.06 ± 0.43°C) and occasionally increased air temperature due to soil heat absorption. Results demonstrate that deeper installation leverages stable subsurface temperatures, mitigating daytime thermal fluctuations and solar influence. The findings align with prior studies emphasising depth-dependent efficiency and validate GAHE’s potential as a low-energy cooling strategy in tropical greenhouses. This study concludes that GAHE systems installed at 2 m depth offer a sustainable and practical solution for greenhouse temperature control in humid tropics.

🔖

Bu Makaleye Atıf Yap

Asiru, A. A., Omobowale, M., Akpenpuun, T. D., Mijinyawa, Y., Adesanya, M. A. (2026). Nemli Tropikal İklimde Sera İçin Sürdürülebilir Soğutma Çözümleri: Topraktan-Havaya Isı Değiştirici Soğutma Sisteminin Ön Çalışması. Research in Agricultural Sciences, Volume: 57 Issue: 1. https://doi.org/10.17097/agricultureatauni.1759084

📄 Tam Metin PDF Okuyucu

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

Kaynakça (25)

  1. Adesanya, M. A., Na, W. H., Rabiu, A., Ogunlowo, Q. O., Akpenpuun, T. D., Rasheed, A., Yoon, Y. C., & Lee, H.-W. (2022). TRNSYS simulation and experimental validation of internal temperature and heating demand in a glass greenhouse. Sustainability, 14(8286). https://doi.org/10.3390/su14148286
  2. Adesanya, M. A., Yakub, A. O., Rabiu, A., et al. (2024). Dynamic modeling and techno-economic assessment of hybrid renewable energy and thermal storage systems for a net-zero energy greenhouse in South Korea. Clean Technologies and Environmental Policy, 26, 551-576. https://doi.org/10.1007/s10098-023-02656-3
  3. Akpenpuun, T. D., & Mijinyawa, Y. (2020). Impact of a split-gable greenhouse microclimate on the yield of Irish potato (Solanum tuberosum L.) under tropical conditions. Journal of Agricultural Engineering and Technology, 25, 54-57.
  4. Akpenpuun, T. D., Ogunlowo, Q. O., Na, W.-H., Rabiu, A., Adesanya, M. A., Dutta, P., Zakir, E., Ogundele, O. M., Kim, H.-T., & Lee, H.-W. (2023). Review of temperature management strategies and techniques in the greenhouse microenvironment. Asian University Journal of Engineering and Technology, 6, 126-147.
  5. Arbel, A., Barak, M., & Shklyar, A. (2003). Combination of forced ventilation and fogging system for cooling greenhouses. Biosystems Engineering, 84, 45-55.
  6. Bharadwaj, S. S., & Bansal, N. K. (1981). Temperature distribution inside ground for various surface conditions. Building and Environment, 16, 183-192.
  7. Bordoloi, N., Sharma, A., Nautiyal, H., & Goel, V. (2018). An intense review on the latest advancements of Earth Air Heat Exchangers. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 89, 261-280.
  8. Bughio, M., Ba-hale, S., Mahar, W. A., & Schuetze, T. (2022). Parametric performance analysis of the cooling potential of earth-to-air heat exchangers in hot and humid climates. Energies, 15, 7054.
  9. Castro, R. P., Dinho da Silva, P., & Pires, L. C. C. (2024). Advances in solutions to improve the energy performance of agricultural greenhouses: A comprehensive review. Applied Sciences, 14, 6158.
  10. De Paepe, M., & Janssens, A. (2003). Thermo-hydraulic design of Earth-Air Heat Exchangers. Energy and Buildings, 35, 389-397.
  11. Diaz-Hernandez, H. P., Macias-Melo, E. V., Aguilar-Castro, K. M., Hernandez-Perez, I., Xaman, J., Serrano-Arellano, J., & Lopez-Manrique, L. M. (2020). Experimental study of an Earth Air Heat Exchanger (EAHE) for warm humid climatic conditions. Geothermics, 84, 1-13.
  12. Duan, Z., Zhan, C., Zhang, X., Mustafa, M., Zhao, X., Alimohammadisagvand, B., & Hasan, A. (2012). Indirect evaporative cooling: Past, present and future potentials. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 16, 6823-6850.
  13. Food and Agriculture Organization (FAO). (2011). Rural structures in the tropics: Design and development. FAO.
  14. Koshlak, H. (2025). A review of Earth-Air Heat Exchangers: From fundamental principles to hybrid systems with renewable energy integration. Energies, 18, 1017. https://doi.org/10.3390/en18051017
  15. Kumar, K. S., Tiwari, K. N., & Jha, M. K. (2009). Design and technology for greenhouse cooling in tropical and subtropical regions: A review. Energy and Buildings, 41, 1269-1275.
  16. Mohammadi, S., & Jahangir, M. H. (2024). Numerical investigation of the saturating soil layers’ effect on air temperature drops along the pipe of Earth-Air Heat Exchanger systems in heating applications. Geothermics, 123, 103109.
  17. Mongkon, S., Thepa, S., Namprakai, P., & Pratinthong, N. (2014). Cooling performance assessment of horizontal earth tube system and effect on planting in tropical greenhouse. Energy Conversion and Management, 78, 225-236.
  18. Nayak, S., Narwal, K., & Chaudhary, R. (2016). Mathematical modelling and experimental study for summer performance of earth air heat exchanger integrated with a solar greenhouse. IOSR Journal of Environmental Science, Toxicology and Food Technology, 10, 75-86.
  19. Pakari, A., & Ghani, S. (2019). Evaluation of a novel greenhouse design for reduced cooling loads during the hot season in subtropical regions. Solar Energy, 181, 234-242.
  20. Sakhri, N., Menni, Y., Chamkha, A. J., Salmi, M., & Ameur, H. (2020). Earth to air heat exchanger and its application in arid regions – An updated review. Italian Journal of Engineering Science, 64, 83-90.
  21. Sanusi, A. N. Z., Shao, L., & Ibrahim, N. (2013). Passive ground cooling system for low energy buildings in Malaysia (hot and humid climates). Renewable Energy, 49, 193-196.
  22. Schiller, L., & Plinke, M. (2016). The year-round solar greenhouse: How to design a net-zero energy greenhouse. New Society Publishers.
  23. Yakub, A. O., Adesanya, M. A., Same, N. N., Rabiu, A., Chaulagain, D., Ogunlowo, Q. O., Owolabi, A. B., Park, J., Lim, J., Lee, H.-W., & Huh, J.-S. (2024). Enhancing sustainable and climate-resilient agriculture: Optimization of greenhouse energy consumption through microgrid system utilizing advanced meta-heuristic algorithms. Energy Storage Review, 54, 101440. https://doi.org/10.1016/j.esr.2024.101440
  24. Yue, Y., Yan, Z., Ni, P., Lei, F., & Qin, G. (2024). Enhancing the performance of Earth-Air Heat Exchanger: A flexible multi-objective optimization framework. Applied Thermal Engineering, 244, 122718.
  25. Zhang, C., Wang, J., Li, L., Wang, F., & Gang, W. (2020). Utilization of Earth-to-Air Heat Exchanger to pre-cool/heat ventilation air and its annual energy performance evaluation: A case study. Sustainability, 12, 8330.