Yapılarda Isıl Yalıtım ve Önemi

1. GiriÅŸ

Hatırlanacağı gibi eski binalar, küçük pencereleri ve kalın taş, tuğla duvarları ile uygun bir iç iklimi oluştururlardı. Ancak teknolojinin ilerlemesiyle geliştirilen yeni yapı malzemeleri ve çelik konstrüksi-yon sistemleri ile binaların kalın, ağır taşıyıcı duvarlara ihtiyacı ortadan kalkınca, hafif malzemelerden yapılan ve mimari açıdan büyük cam yüzeylerin de seçilmesiyle oluşturulan binalarda, iç ortam konforu yönünden istenmeyen sıcaklık değişimleri ve gürültü gibi unsurlar ortaya çıkmıştır Bu yapılar yazın büyük ısı kazançlarına, iklimlendirme cihazlarının kulanıldığı durumlarda ise iç hava sıcaklığının konfor koşullarının çok üzerine çıkmasına neden olmaktadır Benzer şeyler kışın da ısı kayıpları açısından söylenebilmektedir Binaların inşaat maliyetinin düşürülmesi bir avantaj gibi görülmüşse de gerçekte kullanım ömürleri boyunca, rahat bir iç ortamın sağlanabilmesi için yaz-kış harcanan enerji maliyeti, hem kişi hem de ülke ekonomisine büyük zararlar vermektedir Özellikle son zamanlarda elektrik üretimine yönelik yeterli yeni yatırımların yapılamayışı nedeniyle, önümüzdeki dönemde başlayabilecek elektrik kısıtlamaları ve her geçen gün dövize bağlı olarak artan petrol kökenli yakıtların tüketiminde, acilen tasarrufua gidilmesi zorunlu görülmektedir Bu nedenle büyük oranda enerji tüketiminin olduğu yapılarda, Türkiye şartları gözönüne alınarak bölgesel bazda, gerçek ve doğru meteorolojik verilerle belirlenecek yalıtım yönetmeliğinin bir an önce düzenlenmesi ve yaptırım gücünün bulunması gerekmektedir Ancak böyle bir yönetmeliğin çıkmasını beklemeden, kişilerin ve kurumların da kendi menfaatlerini dü-şünürek yaptırdıkları veya yaptıracakları binalarda, asgari tasarruf tedbirlerini almaları ve uygulamaları gerekmektedir Bu nedenle bu çalışmalarda ısı kayıp ve kazançları tanımlanmış, değişik yapı duvarları ele alınarak kıyaslamalı olarak enerji tüketimlerine esas olan ısıl dirençleri gösterilmiş ve kullanıcıların konu üzerine dikkati çekilmeye çalışılmıştır

2. Yapı duvarları üzerinden oluşan ısı kayıp-kazancı ve yalıtımın etkisi

En önemli konfor koşullarından biri olan iç ortam sıcaklığı; yapıyı çevreleyen duvarların, çevre sıcaklığı, güneş ışınımı, rüzgar hızı gibi dış atmosferik şartlarla etkileşimi sonucu değişmektedir Bilindiği gibi iç ortam sıcaklığını belirleyen ve duvar üzerinden mevsimlere göre ısı kazancı veya ısı kaybı şeklinde bir ısı akımı söz konusu olmaktadır Isı kazancı, dış ortamdan daha düşük sıcaklıkta bulunan iç ortama doğru ısı transferidir Yaz mevsiminde önem kazanır, konveksi-yog, kondüksiyon ve radyasyonla ısı transferinden oluşur Isı kazancı literatürde önerilen, yapı elemanı cinsine göre tablolar halinde radyasyon etkisini de içeren eşdeğer sıcaklık farkı değerlerinin yardımıyla basit olarak hesaplanabilmektedir [1, 2, 3, 4]. Isı kazancı,şeklindedir Isı kaybı ise kazancının aksine, iç ortamdan daha düşük sıcaklıkta bulunan dış ortama doğru ısı transferidir Kış mevsiminde önem kazanır ve daha ziyade kondüksiyon ve konveksiyonla ısı transferini içerir Söz konusu ısı kaybı, iç-dış ortam sıcaklık farkı AT ile,şeklinde hesaplanabilmektedir F duvar yüzey alanını, R'de toplam ısıl direncini ifade etmektedir

Toplam ısıl direnç, ÅŸeklinde belirlenmektedir  Burada otj iç yüzey ısı transfer katsayısı   (normal   durumlarda   7 kcal/hm2°C) ad dış yüzey ısı

transfer katsayısıdır (normal durumlarda 20 kcal/hm2°C). Rye ise yapı elemanı ısıl direnci olup, Şekil 1. Yapı elemanı Isıl direncinin (Rye), duvar kalınlığına (s) bağlı olarak ısı iletim katsayısı {X) ile değişimi.

şeklinde tanımlanmaktadır Burada Sişareti birden fazla katmandan oluşmuş yapı elemanı olması durumu, Sk ve X ise her bir katmanın kalınlığı ile ısı iletim katsayılarını ifade etmektedir. Eşt. (1) ve (2)'de verilen ısı kazanç ve ısı kayıp ifadelerinden görüldüğü gibi, herhangi bir duvar için sabit yüzey alan ve sabit sıcaklık farkları düşünüldüğünde, ısı transferini azaltmak ancak ısıl direncin (R) büyütülmesiyle olabilmektedir Şekil 1'de değişik kalınlıklar-daki duvar için, ısıl direncin ısı iletim katsayısına bağlı olarak değişimi gösterilmiştir Buradan eşt. (4)'ün kullanılmasına gerek kalmadan, herhangi bir yapı elemanının verilen kalınlığı için sahip olduğu ısıl direnç, kolaylıkla tespit edilebilmektedir. Eşt. (4)'den ve söz konusu şekilden görüldüğü üzere ısıl direncin büyütülmesi, yapı elemanlarının kalınlığının çok büyütülmesini (s -> °°) veya ısı iletim katsayısının çok küçültülmesini ( X -> 0) gerektirmektedir Yapı duvarlarının fazla kalın yapılması; binaya aşırı yük getireceği gibi depreme dayanıklılık ve işçilikten, malzeme maliyetine kadar artışın yanında, kapalı alanlarda daha az hacim de anlamına geldiğinden günümüzde tercih edilmemektedir Bu nedenle yapı duvarlarının mümkün mertebe ısı iletim katsayısı düşük malzemelerden seçilmesi veya ısı iletim katsayısı çok düşük olduğundan yalıtım malzemeleri (ısı iletim katsayısı genel olarak 0,05 kcal/hm^'den küçük) olarak adlandırılan elemanlarla takviye edilmesi gerekmektedir. Bu amaçla değişik duvarlar için ısıl direncin hesaplanması, karşılaştırma imkanı vermesi bakımından faydalı olacaktır Bu yüzden uygulamada en çok karşılaşılan duvar çeşitleri için ısıl dirençler, çizelge 1'de belirtilmiştir [5]. Çizelge 1'de, 1 nolu duvar referans olarak seçilmiş ve duvar çeşitlerinin ısıl direnç değerlerinin değişimi % olarak referans duvara göre verilmiştir Görüldüğü gibi sadece birkaç örnek olarak verilen duvarlardan, referans duvara göre; 2 nolu duvarın ısıl direncinin % 360, 3 nolu duvarın ise ısıl direncinin % 211 ve 4 nolu duvarın ısıl direncinin % 118 daha fazla olduğu tespit edilebilmektedir. Bu ise ısıl direncin artışı oranında daha az ısı kayıp ve kazancı ve dolayısıyla herhangi bir iklimlendirme cihazı kullanılmadığı durumda daha konforlu bir doğal iklimlendirmeyi, herhangi bir ısıtma-soğutma cihazı kullanılması durumunda ise çok daha az enerji tüketimini yeterli kılacaktır Buradan duvar seçiminin, buna bağlı olarak ısıl direnci azaltacak yalıtım şeklinin belirlenmesinin, enerji tasarrufu ve binaların kullanımı süresince işin ekonomikliği açısından ne kadar önemli olduğu açık olarak görülmektedir

3. Dış duvarlarda ısıl yalıtım

iklim bölgelerine bağlı olmakla birlikte, ısı yalıtımsız normal duvarlar mevsim şartlarına göre çoğu kez ısıl korunum açısından yetersiz kalmaktadır Bu nedenle özellikle yapı dış duvarlarının uygun bir yalıtım malzemesiyle yalıtılmaları gerekmektedir Yalıtım şekli bilindiği gibi duvarın dış yüzeyine, ortasına veya iç yüzeyine uygulanmaktadır. Uygulamada ise kullanım yerine göre çoğu kez duvarların dış veya iç yüzeyden yalıtımları tercih edilmektedir Genellikle tercihte gözönüne alınan kriterleri aşağıdaki gibi maddeler halinde sıralamak mümkündür Duvarların dış yüzeyden yalıtılmaları halinde:

-          Yaz döneminde dış duvarların güneÅŸ ışınımından fazla etkilenmemesi sonucu ısı depolaması azalmaktadır

-          Yalıtımın dış yüzeye yapılması nedeniyle mahal içerisinde hacim daralması olmamaktadır.

-          Isıtma veya soÄŸutma mevsiminde yapı içerisinde bir iklimlendirme cihazı çalıştırılması durumunda, ısıtma veya soÄŸutma yükünün bir kısmının dış duvarlarda depolanması saÄŸlanmakta, cihazın devre dışı bırakılması durumunda bile iç ortam lehine bir ısı akımı olmaktadır. - Kış mevsiminde olası donma noktası, yalıtım içerisinde gerçekleÅŸtiÄŸinden, duvar iç yüzeylerinde yoÄŸuÅŸma ihtimali ortadan kalkabilmektedir Genel olarak duvar iç yüzey sıcaklıkları yüksek deÄŸerlerde seyrettiÄŸinden, havadaki bağıl nemin arttığı durumlarda bile yoÄŸuÅŸma tehlikesi büyük oranda azalmaktadır

- Dış duvarlardaki, mevsimsel sıcaklıklar farkı nedeniyle meydana gelen ısıl gerilmeler minimuma indiğinden, duvar bünyesindeki iç yapı bozulmaları ortadan kalabilmektedir

Yapıların dış yüzeylerinden yalıtılması yukarıda bahsedilen olumlu yanlarına rağmen; yağmur, rüzgar, nem gibi atmosferik şartlar nedeniyle uygulama kalitesine dikkat edilmelidir Duvarların içten yalıtılmaları halinde ise;

-          Isıtma ve soÄŸutma amaçlı bir iklimlendirme cihazı kullanılması durumunda, dış duvarlarda ısı depolaması çok az olduÄŸundan, iç ortam sıcaklığının istenilen deÄŸerlere getirilmesi çok hızlı olmaktadır Ancak herhangi bir ik

limlendirme cihazının kullanılmadığı yaz şartında, istenmeyen çok yüksek iç ortam sıcaklıkları görülebilmektedir

Duvarların içten yalıtılması, pratik olmasına rağmen sadece kış mevsiminde ve binaların kullanıma göre zaman zaman ısıtılmasının tercih edildiği durumlarda uygun olmaktadır, ayrıca dış duvarlarda, mevsimsel şartlardan dolayı meydana gelen sıcaklık değişimleri nedeniyle, ısıl gerilmeler de söz konusu olmaktadır Sonuç olarak, yalıtım elemanlarının genel bir değerlendirilmesi yapılmak istenirse, şunları söylemek mümkündür

-          Daha hafif konstrüksiyona sahip binalar yapmak ve bu suretle bina ilk yatırım maliyetlerini düşürmek söz konusudur

-          Daha az ısı kayıp ve kazançları ile doÄŸal iklimlendirme yapma imkanı vardır

-          Daha az ısı kayıp ve kazancı daha az enerji tüketimi anlamına gelmektedir. Bu da bütçeye ilave katkı demektir.

-          Daha az yakıt tüketimi, gittikçe kirlenen dünyada hava kirliliÄŸine olumlu katkı demektir.

-          Isı yalıtımı bazı hallerde gürültü kirliliÄŸini önlemede de yardımcı olmaktadır

-          Yüksek sıcaklıklara dayanıklı yalıtım maddeleri yangına karşı da güvenli bir ortam saÄŸlamaktadır

-          SoÄŸuk duvar yüzeylerinde, don ve yoÄŸuÅŸma sorunu ortadan kalkmaktadır

-          Yapılarda ısıl korunum nedeniyle kalın duvarlara gerek olmadığından, kullanılabilir iç hacim artmaktadır.

4. Yalıtım açısından yapılması gerekenler

Türkiye'de üretilen enerjinin yaklaşık % 40'ı konut ve iş yerleri tarafından tüketilmektedir Tüketilen bu enerjinin büyük kısmı ise ısıtma ve soğutma amaçlı olmaktadır. Kullandığımız binalar ise kışın büyük ısı kayıplarına yazın ise büyük ısı kazançlarına maruz kalmaktadır Gerek müteahhitler gerekse ev alan kişiler genellikle bu olayı gözardı etmekte, işin sadece estetik yanına ağırlık vermektedirler Durum böyle olunca özellikle inşaat sırasında uygun olmayan yapı malzemeleri seçimi ve yapılmayan basit uygulamalar ile binaların kullanım ömürleri boyunca; hem ev sahiplerine hem de daha fazla enerji tüketimi ile çevre üzerine olan olumsuz katkı artarak devam etmektedir. Bu anlayışın bir an önce değiştirilmesi gerekmektedir. Çizelge 1'de belirtildiği üzere, referans alınan 1 nolu duvara sadece 5 cm kalınlığında bir yalıtım malzemesi takviyesinin (2 nolu duvar) ısıl dirençte % 360'lık bir artışa neden olduğu, bunun da ısı kaybında ve buna paralel olarak enerji tüketiminde yaklaşık % 70Tık bir tasarruf sağladığı görülmektedir Dolayısıyla basit bir yalıtım elemanıyla, en kötü olasılıkla % 50'ler civarında bir enerji tasarrufunun sağlanabileceği açıktır. Bu, enerjisi büyük oranda dışa bağımlı olan Türkiye için de, kişiler için de küçümsenmeyecek bir rakamdır Yalıtım için yapılan masraf ise bu tasarrufun yanında önemsiz kalmaktadır Bu nedenle ısı yalıtımın öneminin ve getirdiği kazançların toplumun her kesimine çok iyi anlatıl-. ması ve bu konuda bilinçli bir toplumun yaratılmasına çalışılması gerekmektedir Devlet bu konuda zorlayıcı ve özendirici olmalıdır Günün şartlarına göre düzenlenmiş, zorunlu bir ısı yalıtım yönetmeliği uygulamaya bir an önce konulmalıdır Batı ülkelerinde olduğu gibi ısı yalıtımı yapan kişi ve kurumlara düşük faizli kredi, vergi indirimi vs. gibi birtakım kolaylıklar getirilmelidir Yazılı ve görsel basın-yayın organlarının konu üzerine hassasiyetle durmaları sağlanmalıdır Konuyla ilgili kongre, sempozyum, açık oturum, sergi gibi etkinliklerin, özellikle uygulayıcılara açık olarak, gerek ilgili bakanlıklar gerekse üniversiteler tarafından organize edilmesi, bu konudaki son gelişmelerin de aktarılması ve pratikte görülen olumsuzlukların giderilebilmesi bakımından oldukça önemlidir Bunun yanı sıra teknik elemanların yetiştirildiği mühendislik fakültelerinde, genç mühendis adaylarına konunun öneminin ve tüm detaylarının anlatılması gelecek için iyi bir yatırım olacaktır

Kaynaklar

[1] OĞULATA R.T., YILMAZ T., Teorik Isı Kazancı Hesaplarının Pratik Yöntemlerle Karşılaştırılması, 1. Ulusal Soğutma ve iklimlendirme Sempozyumu, Adana, Mayıs 1990,(71-81).

[2]. YILMAZ T., OĞULATA R.T., Türkiye Şartlarında, Yapıların Opak Elemanlarından Geçen Isı Kazançlarının Hesabı, Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi, Cilt 14, Sayı 1, 1991,(23-29).

[3] TAMER Ş., Klima ve Havalandırma, Cilt 1, Sevinç Matbaası, Ankara 1972. [4], CARRIER W. H., GRANT R.A, RO-BERTS W.A., Modern Air Conditioning and Ventilating, Third Edition, Putman Publushing Corparation, Now York 1959. [5]. ÖZER M., Yapılarda Isı-Su Yalıtımları Özer Yayınları: 3, istanbul, 1982.