Isı Yalıtım Amaçlı Kullanılan Sandviç Paneller

Bu paneller birden fazla malzemenin değişik teknikler kullanılarak birleştirilmeleri ile ortaya çıkarlar. Genelde kullanım amacına uygun iki kabuk malzemenin arasında yine amaca uygun olarak seçilmiş çekirdek malzemeler bulunur.

Üretim tekniğine göre sandviç panelleri ik tipte incelemek mümkündür:

1. Tip: Kabukların arasına köpük enjekte edilen paneller: Bu tipte preste bulunan kabuk malzemelerin arasına Poliüretan köpüğü enjekte edilir veya "basılır". Poliüretan iki kabuÄŸun arasında ÅŸiÅŸerek boÅŸlukları doldurur. Bu üretim tarzı özellikle çatılarda ve daha az oranda cephelerde kullanılan Trapezli ve gofrajlı paneller için uygundur. Avantajı panellerin ve montajlarının ucuz olmasıdır.   Bu   panellerin  yetersiz kalan özelliÄŸi ise poliüretanın çeÅŸitli nedenlerle dezentegre olması ve yapıştırma gücünün zayıflaması sonucu uzun ömürlü olmamalarıdır. Bu arada ender de olsa bazı üreticilerin kalın kabuk malzeme kullanarak oldukça iyi poli-üretanlı paneller ürettiÄŸini belirtelim.

2. Tip: Kabukların arasına çekirdek malzeme yapıştırılan paneller:

Aşağıda belirtilen bütün hususlar yapıştırılarak elde edilen sandviç panellerle ilgilidir. Bu tip paneller birden fazla malzemenin yapıştırıcı ile birleştirilmesinden meydana gelen çok amaçlı malzemelerdir En çok görülen çeşidi, çekirdek olan hafif plastik köpük malzemenin iki tarafının ince kabuk malzemesiyle kaplanmasından elde edilen üç bileşenli sandviç paneldir. Ayrıca bu tip paneller istenildiği taktirde tek yüzlü veya tek kabuklu olarak da üretilebilmektedirler (özellikle duvar kaplama veya asma tavan uygulamaları için önem taşır).

Neden sandviç panel?

-          Hafif konstrüksiyon

-          Yüksek mukavemet

-          Çabuk ve kolay yerleÅŸtirme

-          Zengin renk seçenekleri

-          Yüzey temizliÄŸi ve kolay bakım

-          Mevsimlerden bağımsız, hızlı montaj

-          Tasarım özgürlüğü

-          Dayanıklılık ve uzunömürlülük

-          Malzemeye kolay hakimiyet

-          Dış etkenlere dayanıklılık

-          Yüksek ısı yalıtımı

-          işçilik ve zamandan tasarruf

-          Estetik uygulama

Uygulama alanları ve örnekler

-          iç ve dış duvar giydirmeleri

-          Bölge duvar ve paravanlar

-          Bölge duvar kaplamaları

-          Panel duvar ve kapılar

-          Döşeme, tavan kaplamaları ve asma tavan

-          Kapı ve pencere doÄŸramalarındaki dolu yüzeyler

-          Prefabrik yapılar, ÅŸale ve kulübeler

-          Yangına dayanıklı duvarlar, bölmeler ve odalar

-          Elektromanyetik dalgaları geçirmeyen paneller ve odalar

-          Akustik paneller ve odalar

-          Dış duvar yapı elemanı

-          Yük taşıyan sandviç panaller

-          Hijyenik hastane duvarları

-          DuÅŸ kabinleri ve bölmeleri

-          Çatılar

-          SoÄŸuk hava deposu çeperleri

-          SoÄŸuk hava araçlarının kasaları

-          Karavanlar

-          Fuar ve reklam levhaları

-          Tarımsal binalar

-          Tavukçuluk sektörü (kümes, kuluçka odaları, v.s.).

Panel teorisi

Panelin özelliklerini aşağıdaki ana faktörler belirler:

-          Kabuk malzemenin E (Young's) modülü.

-          Kabuk malzemenin kalınlığı.

-          Çekirdek malzemenin mekanik özellikleri.

-          Çekirdek malzemenin kalınlığı.Tablo 1'de görülebileceÄŸi gibi, alüminyum ile çelik karşılaÅŸtırıldığında; çeliÄŸin E modülü alümin-

yum'unkinin üç katı olduÄŸundan  çok daha yüksek strüktürel nitelik saÄŸlayabilmektedir. Benzer olarak, çekirdek malzemeler karşılaÅŸtırıldığında, haddeden çekilmiÅŸ veya diÄŸer bir deÄŸiÅŸle ekstrude polistren, kesme modülü 25 Kp/cm2 olan poliüretanın üç katından daha fazla olan 77 Kp/cm2'lik bir deÄŸere sahiptir. Panellerin strüktürel performansları söz konusu olduÄŸunda, panellerin çeÅŸitli gerilimler altındaki davranışlarında ciddi farklar yaratan bu dört ana faktör son derece önemlidir.

Uygulamada, panellerin normal yükler altında yetersiz kalmaları çekirdek malzemenin kesme kuvvetine karşı direncine bağlıdır. Bu yüzden mümkün olan her uygulamada çekirdek malzeme olarak diğerlerine göre en yüksek performansa sahip olan haddeden çekilmiş polistiren köpüğün kullanılmasında fayda vardır. Kısaca iyi bir panel üretebilmek için kabuk ve çekirdek malzeme seçiminin iyi yapılmış ve yapıştırma tekniğinin güvenli olması şarttır.

Bir sandviç panel

Üç veya daha fazla malzemenin strüktürel panel oluşturmak üzere bir araya gelmesidir. Yüksek ağırlık oranlarına karşı, düşük yoğunluktaki çekirdeğin kesme direnci ve yüksek yoğunluktaki kabuğun yüksek basınç ve gerilim direnci avantajlarını kullanır.Kabuğun, basınç ve çekme kuvvetlerini taşıyan flanş gibi, çekirdeği de kesme kuvvetlerini taşıyan gövde gibi davrandığı bir "I" kiriş şeklinde hareket eder

Seğimin hesabı

iyi yapıştırılmış bir sandviç panelin muayyen bir açıklıkta gösterdiği seğim aşağıdaki formülden hesaplanır.

S=  SeÄŸim (mm)

p=  Yük (N/mm2)

L=   Açıklık, panel uzunluÄŸu (mm)

E=   Kabuk malzemenin elastiklikmodülü (N/mm2) 1=    Birim geniÅŸlik başına düşen atalet momenti (mm3) h=   Kabukların tarafsız eksenleri

arasındaki uzaklık (mm) G= ÇekirdeÄŸin kesme modülü (N/mm2) kb= Mesnetleme tipine baÄŸlı bükülme katsayısı (bakınız Åžekil 3) kj=  Mesnetleme tipine baÄŸlı itme katsayısı (bakınız Åžekil 3)

Panellerde problemli bölgeler

Panellerde dikkat edilmediği taktirde esas olarak üç çeşit sorun ortaya çıkmaktadır. Bunlardan birincisi, doğru teknik kullanılması ve ilgili parametrelerin tam kontrolü halinde ortaya çıkmayacak olan ayrılma yani delaminasyon sorunudur, ikinci ve üçüncü hususlar ise kabuk ve çekirdek malzemelerin yanlış yani kullanım amacına uygun olarak seçilme-mesi sonucu ortaya çıkan sorunlardır.

Mukavemet nasıl sağlanır?

Sandviç panelin bileşenleri (kabuklar ve çekirdek) birbirine yapıştırılmadan veya yetersiz olarak yapıştırılmış olarak iki ucundan desteklenir ve merkeze bir yük tatbik edilirse, kabuk çekirdeğin üzerinde kayar ve bu da büyük bir seğime neden olur. iyi yapışma sağlanmış panele aynı yük uygulandığında, kabuk çekirdeğin üzerinden kayamayacağı için bu durumda seğim çok azdır.

KabuÄŸun fonksiyonu

Aşağıdaki durumların oluşmaması için kullanılan kabuk malzemeler çekme ve itme kuvvetlerine karşı dayanıklı olmalıdır:

-          Sıkışmadan dolayı kabuÄŸun bükülmesi.

-          Gerilmeden dolayı kabuÄŸun yırtılması.

-          Ortaya çıkan hata.

-          Darbeye baÄŸlı kabuÄŸun deformasyonu

Çekirdeğin fonksiyonu

Çekirdek aşağıdaki durumları en aza indirgemek için kabuğu destekler, itme ve çekme kuvvetlerine karşı dayanıklılık sağlar.Bükülme ve itme kuvvetlerine karşı dayanıklı uygun çekirdek malzemeler kullanıldığında bu tür deformasyonlar çok nadir oluşur.

Isı yılıtım amaçlı panellerde hangi hafif plastik köpük kullanılmalıdır?

İstenen özellikler

-          Deformasyona dayanıklı/Dirençli

-          Darbe ve sıkışmaya mukavemetli/Yüksek ısı yalıtımı

-          Ebatlamada (BoyxEnxKalınlık) ince telorenas/iyi yapışma

-          Su Geçirimsiz

Malzemelerin su toplamalarının karşılaştırılması:

(Hacim %'desi olarak su emme veya toplama)

Ekstrude polistren ile poliüretanın su absorpsiyonlarını (emişlerini) belirlemek için her iki malzemenin örnekleri 28 gün su içinde bırakılmış ve emdikleri miktara bağlı olarak su toplama değerleri hesaplanmıştır.Panel teorisinin anlatıldığı kısımda ekstrude polistiren mekanik değerlerinin daha iyi olduğunu görmüştük. Şimdi buna su emmesinin de daha az olması eklendi. Bu yüzden genellikle ısı yalıtımı söz konusu olduğu zaman çekirdek olarak hem strüktürel hem de yalıtım özelliği daha iyi olan ekstrude polistiren köpük kullanılır. Ayrıca bu malzemenin yan-mazlığı (DİN 4102'ye B1 sınıfı) da poliüretana göre daha iyidir. Polistren köpüklerin bir özelliği de istenen milimetrik kalınlıkta kesilip yapıştırılabilmeleridir. Yani 5 mm ile 120 mm arasında istenen değerde kesilip kullanılabilirler. Bu şekilde istenilen toplam kalınlıkta paneller yapma imkanı bulunmaktadır. Bkz. Tablo 4

Isı iletimi hesaplarında kullanılan genel formül:

sı akışı (W), At zaman aralığında malzemeden geçen ısı miktarı (AQ). X= Malzemenin ısı iletkenlik katsayısı (W/m.°K) A= Isının geçtiÄŸi alan (m2)AT=  T2-T.|=Malzemenin heriki tarafındaki ısı farkı (°K) L=     Malzemenin uzunluÄŸu (m)

Sandviç panelde ısı iletimi

1. Bileşenin özellikleri

l_ı=   1, BileÅŸenin kalınlığı (m) Â,-|=   1. BileÅŸenin ısı iletkenlik katsayısı (W/m.°K)

2)         2. BileÅŸenin özellikleri

L2=   2. BileÅŸenin kalınlığı (m)

X2=   2. BileÅŸenin ısı iletkenlik katsayısı (W/m.°K) 3) 3.

Bileşenin özellikleri

L3=   3. BileÅŸenin kalınlığı (m) A,3=   3. BileÅŸenin ısı iletkenlik katsayısı (W/m°K)

Eğer kabuk malzemeler aynı ise formül aşağıdaki şekilde yazılabilir:

Kabuk malzemenin özellikleri:

Lk= Kabuk malzemenin kalınlığı (m) Xfc= Kabuk malzemenin ısı iletkenlik katsayısı (W/m.°K) Binalarda ısı yalıtım kuralları ve yukarıdaki formüllerin pratikte uygulanışı ile ilgili detayları Türk Standardı TSE 825/Nisan 1998 (ICS 91.120.10)'da bulabilirsiniz.

Diğer çekirdek malzemelerinin kullanılması

Dikkat edilecek önemli bir husus çekirdek malzemesi kaya yünü ve cam yünü olan panellerin tasarımı ve uygulamasıdır. Bu çekirdek malzemeler esnek olduklarından, strüktürel ve mekanik değerleri zayıftır. Bu sebeple kabuk malzeme seçimi doğru yapılıp, mümkün olduğu kadar sağlam kabuk malzemeler kullanılır. Bu tip panellerin uygulama safhalarında da çekirdeğin zayıf yönünü kompanse edecek birleşim ve montaj detaylarının üzerinde hassasiyetle durulmalıdır.

Özet:

Sonuç olarak kullanım amacı ve yerine göre malzemesi doÄŸru seçilmiÅŸ, uygun birleÅŸtirme tekniÄŸi kullanılarak üretilmiÅŸ ve doÄŸru detaylarla monte edilmiÅŸ sandviç paneller yukarıda belirtilen uygulama alanlarında büyük bir güvenle kullanılmaktadırlar.