Isı Yalıtımı
Ülkemizde; başta bina ve sanayi sektörlerinde olmak üzere, enerji tüketimleri her geçen yıl artmaktadır. Binalarda kullanılan enerjinin büyük bir kısmı ısıtma ve soğutma amaçlı olarak tüketilmektedir. Söz konusu bu enerjinin etkin kullanılması, ısı yalıtımı ile sağlanabilir. Bina zarfı, binanın iç ortamını dış ortamdan ayıran yapı elemanlarını kapsar. Duvarlar, pencereler, kapılar, döşeme, tavan ve çatı, bina zarfını oluşturur. Genel olarak; farklı sıcaklıktaki iki ortam (dış hava – yaşanan mahaller) arasındaki ısı geçişini azaltmak için yapılan işlemlere ısı yalıtımı denir.
Binalarda Isı Yalıtımı
Ülkemizde; başta bina ve sanayi sektörlerinde olmak üzere, enerji tüketimleri her geçen yıl artmaktadır. Binalarda kullanılan enerjinin büyük bir kısmı ısıtma ve soğutma amaçlı olarak tüketilmektedir. Söz konusu bu enerjinin; etkin kullanılması, ısı yalıtımı ile sağlanabilir. Bina zarfı, binanın iç ortamını dış ortamdan ayıran yapı elemanlarını kapsar. Duvarlar, pencereler, kapılar, döşeme, tavan ve çatı, bina zarfını oluşturur. Genel olarak; farklı sıcaklıktaki iki ortam (dış hava – yaşanan mahaller) arasındaki ısı geçişini azaltmak için yapılan işlemlere ısı yalıtımı denir.
1.1. Duvarlar: Enerji verimliliği için ısı kaybeden dolgu duvar ve kolon, kiriş, lento, hatıl vb. tüm taşıyıcı duvarlara ısı yalıtımı yapılmalıdır. Duvarlarda yalıtım içten (duvarın iç yüzünden) veya dıştan (duvarın dış yüzünden) yapılabilir. Bunun için çeşitli ısı yalıtım malzemeleri ve detayları uygulanabilir.
1.2. Pencereler: Pencere sistemlerinde yalıtımlı doğramalar ve standart yalıtım camına göre daha etkin yalıtım sağlayan kaplamalı yalıtım camları kullanılmalıdır. Yeni nesil yalıtım camlarının bünyesinde ısı kontrol (Low-E) veya ısı ve güneş kontrol (Solar Low-E) kaplamalı cam yer almaktadır.
1.3. Tavan/çatı ve döşemeler: Binalarda duvarlar ve pencerelerden sonra en fazla ısı kaybı/kazancı olan bölümler, tavan/çatı ve döşemelerdir. Isı kaybeden/kazanan bu bölümlere de çatının kullanım durumu, eğimi, konstrüksiyonu, döşemelerde ise uygulama yapılan döşeme türü, malzemelerin yük taşıma kapasitesi vb. faktörler göz önüne alınarak ısı yalıtımı yapılmalıdır. Bu amaçla çatı ve döşemelerde ihtiyaca göre tasarlanmış farklı detaylar için çeşitli ısı yalıtım malzemeleri uygulanabilir.
Binalarda ısı yalıtımı uygulanması ile;
- Isıtma ve soğutma amaçlı tüketilen enerji miktarının azalması,
- Azalan enerji ihtiyacına paralel olarak daha düşük kapasiteli ısıtma ve soğutma sistem ve tesisatlarının kullanılabilmesi ile ilk yatırım maliyetlerinin azaltılması
- Daha az yakıt tüketimi ile konforlu ısıtma/soğutma yapılarak küresel ısınma ve iklim değişikliğine neden olan CO2 salımında azalma sağlanması
- Isıtma ve soğutma amaçlı enerji ihtiyacının azalmasına bağlı olarak ithal edilen enerji miktarının azaltılması ve bu yolla ülke ekonomisine katkı sağlanması,
- Yakıt tüketiminden kaynaklanan hava kirliliğinin azalması,
- Sağlıklı ve konforlu bir ortam oluşturulması
- Bina onarım ve bakım maliyetlerini azaltılması.
- Yapı bileşenlerinin yoğuşma sonucu korozyona uğraması önlenerek, taşıyıcı sistemin korunması sağlanır.
Isı Yalıtım Uygulamaları Nerelere ve Nasıl Yapılır?
Isı yalıtımı binaların; çatılarına, dışa veya garaj, depo gibi kullanılmayan bölümlere bakan duvarlarına, toprak veya içerisinde yaşanmayan mahaller ile daireleri ayıran döşemelerine, tesisat boruları ile havalandırma kanallarına yapılır. Ayrıca özel kaplamalı yalıtım camı üniteleri ve yalıtımlı doğramalar kullanılarak kısın pencerelerden oluşan ısı kayıpları azaltılır, yazın binaya güneş ısısı girişi sınırlanır. Böylece ısıtma ve soğutma için harcanan enerjiden tasarruf sağlanır.
Isı yalıtımının faydalarından tam anlamıyla yararlanmak için, evlerin kısın soğuk, yazın sıcak kısımlara bakan tüm duvar ve döşemeleri, çatıları mutlaka yalıtılmalı ve nitelikli pencere kullanılmalıdır. Isı yalıtımı, binanın temelinden çatısına kadar dışa veya kullanılmayan kısımlara bakan yüzeylerine, ısı geçişini azaltan özel yalıtım malzemelerinin uygulanması ile yapılır.
Çatıların yalıtımında çatıların sekline göre değişen yalıtım uygulamaları vardır. Çatılarda ısı yalıtımı, levha veya silte biçiminde çeşitli yalıtım malzemeleriyle yapılır. Çatı örtüsü ile tavan döşemesi arasında kullanılmayan boşlukların olduğu binalarda, ısı yalıtımı tavan döşemesi üzerine serilerek uygulanır. Çatı arasının yasam mekânı olarak kullanıldığı binalarda ısı yalıtımı çatı seviyesinde yapılır. Ahşap konstrüksiyon çatılarda ısı yalıtımı merteklerin arasına, altına veya üstüne yapılabilir. Betonarme kırma çatılarda ise genellikle beton yüzeyin üstüne yapılır. Teras çatılarda ısı yalıtımı, su yalıtım katmanının üstüne veya altına yapılabilir. Isı yalıtımı levhalarının su yalıtımının üzerinde yer aldığı detaya “ters teras çatı”; su yalıtımı katmanının ısı yalıtımı levhalarının üzerinde bulunduğu detaya ise “geleneksel teras çatı” denilmektedir. Ters teras çatı detaylarında su yalıtım örtüleri aynı zamanda buhar kesici vazifesi görmektedir. Çatılarda ısı, su, ses ve yangın yalıtımı detayları birlikte çözülmeli ve konforlu ortam elde etmek için malzemeler birbirleriyle uyumlu seçilerek mutlaka yoğuşma tahkiki yapılmalıdır.
Duvarlarda yalıtım ise çeşitli malzemelerin genellikle duvarlara monte edilmesiyle, binanın dışından, içinden veya iki duvar katmanının arasından yapılabilir. Dıştan yapılan uygulamalar ile cephenin tümüne ısı yalıtım malzemeleri sabitlenebildiğinden ısı köprüleri oluşmaz. Aynı zamanda uygulama dış taraftan yapıldığı için duvarlar sıcak kalır ve yoğuşma meydana gelmez. Dış cephelerde kullanılacak olan ısı yalıtım levhaları bu uygulama için özel olarak üretilmiş olmalıdır.
Pencerelerde iyi bir ısı yalıtımı, kaliteli, sızdırmaz, doğru uygulanmış ve düşük ısı geçirgenlik değerlerine sahip doğramalar ve kaplamalı yalıtım camı üniteleri ile mümkündür. Binalardaki kapılar da enerji verimliliği göz önüne alınarak seçilmelidir.
Isı yalıtımının önemli bir unsuru da tesisatların ve ekipmanlarının (vana, armatür vb.) yalıtılmasıdır. Isıtma veya soğutma tesisatında yalıtım özellikle ısıtılmayan veya soğutulmayan hacimlerden geçen tesisat boru veya kanallarının yalıtım malzemeleriyle kaplanması ile yapılır. Soğutma ve ısıtma tesisatlarının ısı yalıtımı ile büyük enerji tasarrufu sağlanır, işletme maliyeti düşer. Buhar ve kaynar su tesisatlarında yüzey sıcaklığının yüksek olması nedeniyle insanların kazaya uğramasının önüne geçilmiş olur. Ayrıca kazan dairesinin aşırı ısınmasından dolayı diğer sistemlerin zarar görmesi ve ısı köprüleri önlenir.
Isı Yalıtım Malzemeleri
Isı yalıtım malzemeleri; ısı kayıp ve kazançlarının azaltılmasında kullanılan, düşük kalınlıklarda enerji tasarrufu sağlamak amacıyla üretilmiş, hafif, makul kalınlıklarda yüksek ısıl direnç özelliğine sahip özel ürünlerdir. Isı yalıtım malzemelerinin en temel özelliği ısıl iletkenliğinin düşük olması ve ısı geçişine karşı gösterdikleri direncin yüksek olmasıdır. Isıl iletkenlik; bir malzemenin ne kadar ısı ilettiğinin ölçüsüdür. Genel olarak ısıl iletkenlik 1m2 yüzey alanına sahip 1m kalınlığındaki bir malzemenin karşılıklı yüzeyleri arasında 1°C sıcaklık farkı olması durumunda transfer olan ısı miktarıdır. Isıl iletkenlik malzemelere dair bir özelliktir. Bir başka deyişle her malzemenin muhtelif yöntemler ile ölçülen bir ısıl iletkenliği vardır. Bazı malzemeler için TS 825 standardında tanımlanmış olan iletim yoluyla transfer olan ısı miktarının ölçüsü olan ısıl iletkenlik katsayıları aşağıda örnek olarak verilmiştir.
| Malzeme | Isıl İletkenlik Hesap Değeri W/(m.K) |
| Metaller | 35,0 - 384,0 |
| Donatılı beton | 2,20-2,50 |
| Donatısız beton | 1,65-2,10 |
| Tuğla | 0,19 ila 1,40 |
| Gaz beton | 0,11 ila 0,29 |
| MW, EPS, XPS, PUR/PIR vb. ısı yalıtım malzemeleri | 0,020 ila 0,045 |
Tablo 1: Muhtelif malzemelerin ısıl iletkenlik hesap değerleri
Isıl direnç ise malzeme kalınlığının ısıl dirence bölünmesi ile elde edilen fiziksel bir büyüklüktür ve ürünün performansını göstermektedir. Temel olarak bir uygulama detayının ısıl direncin büyümesi tasarruf edilen enerji miktarının da artması anlamına gelmektedir.
Isıl direnç = kalınlık / ısıl iletkenlik
Örneğin; 30cm kalınlığında ısıl iletkenlik katsayısı 0,9W/(m.K) olan bir yapı malzemesinin ısıl direnci 0,33(m2K)/W iken 4cm kalınlığında ısıl iletkenlik katsayısı 0,04W/(m.K) olan bir ısı yalıtım malzemesinin ısıl direnci 1,0(m2K)/W’dir. Özetle 4 cm kalınlığındaki ısı yalıtım malzemesi; 30cm kalınlılığındaki bir yapı malzemesinden 3 kat daha fazla ısıl dirence sahiptir.
Bu yönüyle ele alındığında düşük kalınlıklarda kullanılan sıva, boya vb. malzemeler yeterli ısıl direnci sağlayamadıkları için arzulan enerji verimliliği hedeflerine ulaşılmasında tek başlarına kullanılamazlar. Özellikleri geliştirilmiş bazı boyalar bünyelerinde bulundurdukları katkı malzemeleri ile güneş ışınlarından kaynaklanan ışınımla ısı transferini belli bir oranda azaltarak enerji verimliliğine katkıda bulunabilirler. Isı yalıtımlı sıvalar ise muadilleri olan diğer sıvalara nazaran daha yüksek ısıl direnç oluşturarak enerji verimliliğine katkıda bulunabilirler.
5.1 Cam Yünü :
İnorganik bir hammadde olan silis kumunun yüksek basınç altında 1200-1250°C de ergitilerek, ince eleklerden geçirilip elyaf haline getirilmesi sonucu oluşturulan açık gözenekli bir malzemedir. Değişik yoğunluklarda (14-100 kg/m3) farklı kaplama malzemeleri ile şilte, levha veya boru formunda üretilebilir. Kullanım sıcaklığı -50 / + 250°C aralığındadır. A1 veya A2 sınıfı yanmaz bir malzemedir. TS 825’e göre ısıl iletkenlik hesap değeri λ = 0,035-0,050 W/(m.K)’dir. Su buharı difüzyon direnç katsayısı µ = 1’ dir. Hacimce su emme %3-10’dur.
5.2 Taş Yünü :
İnorganik bir hammadde olan bazalt ve diabez taşlarının 1350-1400°C sıcaklıklarda, ince eleklerden geçirilip elyaf haline getirilip bunların organik bağlayıcılar ile sıcaklık ve basınç altında levha haline getirilmesi sonucu oluşturulan açık gözenekli bir malzemedir. Değişik yoğunluklarda (30-200 kg/m3 ) farklı kaplama malzemeleri ile şilte, levha veya boru formunda üretilebilir. Kullanım sıcaklığı -50/ +650~750°C aralığındadır. A1 veya A2 sınıfı yanmaz malzemedir. TS 825’e göre ısıl iletkenlik hesap değeri λ = 0,035-0,050 W/(m.K)’dir. Su buharı difüzyon direnç katsayısı µ = 1’ dir. Hacimce su emme %2,5-10’dur. Basma dayanımı 0,5 ile 500 kPa arasında değişir.
5.3 Ekspande Polistren Köpüğü (EPS) :
Polistren hammaddesinin su buharı ile temas etmesi durumunda hammaddesinde bulunan pentan gazının genleşmesiyle büyük bloklar halinde şişirilip ve sıcak tel ile kesilerek üretilirler. Levha şeklinde kalıp içerisinde şişirilerek de üretilebilirler. EPS levhaların ısı yalıtımı amacıyla kullanılabilmesi için yoğunluğunun en az 15 kg/m3 olması gerekmektedir. Kullanım sıcaklığı -50/ +75~80°C aralığındadır. Yangına tepki sınıfı D veya E’ dir. TS 825’e göre Isıl iletkenlik hesap değeri λ = 0,035-0,040 W/(m.K) dir. Su buharı difüzyon direnç katsayısı µ = 20-100 dür. Hacimce su emme %1-5 dir. Basma dayanımı 30 ile 500 kPa arasında değişir.
5.4 Ekstrüde Polistren Köpüğü (XPS) :
Polistren hammaddesinin ekstrüzyon (haddeleme) ile çekilmesi ile üretilen ortak çeperli kapalı hücre yapısına sahip ısı yalıtım malzemeleridir. Pürüzsüz (ciltli), pürüzlü veya pürüzlü kanallı yüzey biçimleri bulunmaktadır. Değişik yoğunluklarda ( ≥25 kg/m3) levha veya boru biçiminde üretilebilir. Kullanım sıcaklığı -50/ +75~80°C aralığındadır. Yangına tepki sınıfı D veya E’ dir. TS 825’e göre ısıl iletkenlik hesap değeri λ = 0,030-0,040 W/(m.K)’dir. Su buharı difüzyon direnç katsayısı µ = 80-250’dir. Hacimce su emme %0-0,5 dir. Basma dayanımı 100 ile 1000 kPa arasında değişir.
5.5 Poliüretan Köpüğü (PUR/PIR) :
Poliüretan terimi polifonksiyonel izosiyanatların en az iki hidroksil grubu içeren bileşiklerle katılma reaksiyonu sonucunda plastik(polimer) oluşturması anlamına gelir. Poliüretan ismini (PU) bu reaksiyon sonucu oluşan üretan grubundan alır. Bu sınıftaki malzemeler üre, amid, eter, ester bağları da içerebilir. Bundan dolayı poliüretan ismi çok değişken yapıda polimeriler için kullanılır. Poliüretan iki ayrı kimyasal komponentin bir araya getirilmesi ile üretilir. PUR/PIR farklı yoğunluklarda ( ≥30 kg/m3 ) levha, sandviç panel ve püskürtme yöntemiyle kullanılan bir ısı yalıtım malzemesidir. Kullanım sıcaklığı -200/ +110°C aralığındadır. Yangına tepki sınıfı D, E veya F dir. TS 825’e göre ısıl iletkenlik hesap değeri λ = 0,025-0,040 W/(m.K) arasında değişkenlik gösterir. Su buharı difüzyon direnç katsayısı µ = 30-100’dir. Hacimce su emme maksimum %3 dür. Basma dayanımı minimum 25-800 kPa olmalı ve uygulama yerine göre yoğunlukla doğru orantılı olacak şekilde artış gösterir.
5.6 Ahşap Yünü Levhalar (WW) :
Ahşap talaşının belirli bir bağlayıcı ile sıkıştırılarak levha halinde değişik yoğunluklarda 460-650 kg/m3 üretilen bir yalıtım malzemesidir. Genellikle EPS ve Taş Yünü ısı yalıtım levhalarının iki yüzeyine ahşap yünü levhaların lamine edilmesi ile elde edilen kompozit paneller halinde kullanılırlar. Yangına tepki sınıfı B,s1,d0 dır. TS 825’e göre ısıl iletkenlik hesap değeri λ = 0,065-0,090 W/(m.K)’dir. Su buharı difüzyon direnç katsayısı µ = 2-5 dir Basma dayanımı 200 ile 1000 kPa arasında değişir.
5.7 Cam Köpüğü (CG) :
Cam köpüğü; hücresel dolgu malzemesi ile birleştirilmiş atık cam kırıklarından oluşur. Bu iki bileşen bir kalıba yerleştirilerek yaklaşık 510°C’ye kadar ısıtılır. Isıtma işlemi süresince kırılmış cam tanecikleri eriyerek sıvı hale geçer. Hücresel dolgu malzemesinin ayrışması sonucunda karışım genleşip kalıbı doldurur. Karışımın milyonlarca birbirine bağlı, üniform ve kapalı hücreler oluşturmasıyla değişik yoğunluklarda (100-150 kg/m3 ) cam köpüğü elde edilir. A sınıfı yanmaz malzemedir. TS 825’e göre ısıl iletkenlik hesap değeri λ = 0,045-0,060 W/(m.K)’dir. Su buharı difüzyon direnç katsayısı µ = ∞ dur. Su emme %0 dır. Kullanım sıcaklığı -260/ +430°C aralığındadır. Basma dayanımı 430 ile 8800 kPa arasında değişir. Kimyasal maddelere dayanıklıdır.
5.8 Fenol Köpüğü (PF) :
Fenol-Formaldehit bakalitine anorganik şişirici ve sertleştirici maddeler katılarak elde edilir. Muhtelif yoğunluklarda levha ve boru biçiminde alüminyum folyo, metal vb. kaplamalar ile donatılabilmektedir. Yangına tepki sınıfı kaplamasız B,s2,d0, alüminyum folyo kaplamalı C,s2,d0 dır. TS 825’e göre ısıl iletkenlik hesap değeri λ = 0,030-0,045 W/(m.K)’dir. Su buharı difüzyon direnç katsayısı µ = 10-50 dir. Kullanım sıcaklığı -180/+120°C aralığındadır.
5.9 Genleştirilmiş Perlit Levhalar (EPB):
Bünyesinde % 2-4 oranında bağlı su bulunduran ve camsı bir kayaçtır. Perlitin en önemli özelliği ısıtılarak yumuşama sıcaklığına getirildiğinde orijnal hacminin 4-24 katına çıkabilmesidir. Perlit temel olarak silika ve alüminyum bileşimlerinden oluşmuş olsada kolaylıkla nem absorbe edebilen higroskopik katkılarda içerebilir. Ham perlitin kırılıp değişik ebatlardaki eleklerden geçirilerek tasnif edilmesinin ardından 800-1150°C’ye kadar hızlı bir şekilde ısıtılarak bünyesinde ki özsuyun buharlaşması ile patlaması sonucu granül halinde genleştirilmiş perlit elde edilir. Levha veya granül olarak torbalara konularak kullanılabilir. A sınıfı yanmazdır. TS 825’e göre ısıl iletkenlik hesap değeri λ = 0,045-0,065 W/(m.K)’dir Su buharı difüzyon direnç katsayısı µ = 5. Kullanım sıcaklığı -250/ +1000°C aralığındadır.
5.10 Mantar Levhalar (ECB):
Ağaçlardan soyulan mantar temizlenip prosesten geçirilerek granül haline getirilir. Granüller kurutma cihazında temizleme ve traşlama prosesinden elde edilen mantar tozlarının yakılması ile elde edilen kızgın buhara tabi tutulur. Mantar bloklar bu prosesten sonra kurutma cihazından çıkarılarak su ile soğutularak 2 hafta süresince dinlenmeye bırakılır. Bu sürenin ardından testere ile talep edilen kalınlıklarda kesilerek değişik yoğunluklarda (80-500 kg/m3) mantar levhalar elde edilir. Yangına tepki sınıfı E sınıfıdır. TS 825’e göre ısıl iletkenlik hesap değeri λ = 0,045-0,055 W/(m.K)’dir. Su buharı difüzyon direnç katsayısı µ = 5-10 dur. Kullanım sıcaklığı -180/ +100°C aralığındadır.
5.11. Ahşap Lifli Levhalar (WF): Ahşap lifli ısı yalıtım malzemeleri, ladin köknar gibi ağaç yongalarından elde edilirler. Ahşap yongaları termo-mekanik olarak hamur haline getirilip ince şeritler halinde kesilir. Elyaflar, su itici katkılar (%2 parafin) püskürtülür ve ardından kurutulur. Kurutulmuş elyaflara %4 oranında poliüretan esaslı reçine püskürtülmesinin ardından levha biçimine getirilerek değişik yoğunluklarda 110-450 kg/m3 üretilir. Yangına tepki sınıfı E dir. TS 825’e göre ısıl iletkenlik hesap değeri λ = 0,035-0,070 W/(m.K)’dir Su buharı difüzyon direnç katsayısı µ = 5 dir. Kısa süreli su emme değeri 0,5-2,0kg/m2 dir. Basma dayanımı 5 ile 150 kPa arasındadır.
Tesisat Yalıtımı
Enerji verimliliği için binadaki ısıtma, soğutma veya sıcak su tesisatlarına mutlaka ısı yalıtımı yapılması gereklidir. Tesisatlarda kullanılabilecek çeşitli ısı yalıtım malzemeleri bulunmaktadır. Tesisatlarda enerji verimliliği için ayrıca; verimli ısıtma ve soğutma sistemleri tercih edilmeli ve otomatik kontrol teknolojilerinden faydalanılmalıdır. Tesisatta Isı Yalıtımı; genel olarak sıcak hatlarda ısı kaybını, soğuk hatlarda ise ısı kazancını önlemek için alınması gereken tedbirler olarak tarif edilir. Tesisat yalıtımı ile enerji kayıp veya kazançları dışında, hattı oluşturan boruların yoğuşma sebebiyle korozyona uğraması önlenir.
