TEKNÄ°K MAKALE 49. Sayı (Temmuz AÄŸustos 2004)

Prof. Dr. Erol GÜRDAL - Araş. Gör. Seden ACUN İTÜ Mimarlık Fakültesi, Yapı Bilgisi A.B.D., Yapı Malzemesi Birimi Bu bildiride, yapı üretim sistemi içinde gerek betonarme duvar kalıbı, gerekse asmolen blok ve hatta dekoratif eleman olarak kullanılabilen polistren sert köpük malzemesinin kullanımının sürdürülebilir çevreler yaratmada katkısı değerlendirilecektir.
21. yüzyıla girerken dünyada az gelişmiş ülkelerde nüfusun gittikçe yoğunlaştığı ve buna bağlı olarak konut ihtiyacının artmasının yanında, hem yapı üretimi hem de yaşamın sürdürülebilmesinde kullanılacak enerji ihtiyacının da arttığı görülmektedir. Yeni enerji kaynakları bulmak amacıyla yapılan çalışmalar devam ederken bu arada mevcut enerji kaynaklarını en akılcı olarak en az ve en verimli şekilde kullanacak sistemlerin geliştirilmesine çalışılmaktadır. İçinde yaşadığımız konutlarda ısı yalıtım amaçlı konforu sağlamak ve optimum şartlarda sıcaklık dengesini kurmak, yapılarda kullanılan malzemenin seçimi ile doğrudan ilgilidir. 20.yy’ın ikinci yarısında geliştirilip kullanılmaya başlayan genleştirilmiş polistren sert köpükten yapılmış levhalar ısı yalıtımı amacıyla yapılarda kullanılmaya başlanmış ve bu sayede ısıtma ve soğutma giderlerinde belli oranlarda tasarruf sağlanmıştır.

Bina yalıtımında yaygın olarak kullanılan polistren sert köpük malzemesi,  yapıda  zararlı boyutlardaki ısı hareketlerini ve buhar yoğuşması sonucu zaman içinde yapı hasarlarının ortaya çıkmasını önleyerek, enerji korunumu yanında yapı sağlığına da katkıda bulunmaktadır.

Bina yalıtımı, malzeme üretiminden uygulamasına kadar, titizlikle çok yönlü detay çalışmasını gerektiren ve bir çok bilim dalını ilgilendiren bir sistem bütünüdür. Bu sistemin binanın daha tasarım aşamasında eş zamanlı olarak düşünülmesi gerekmektedir. Yalıtım sisteminin, binanın tasarım aşamasında hatta uygulamada bile düşünülmemesi sonucunda sonradan mantolama dediğimiz uygulamalara ihtiyaç duyulması ile bir çok problemlerle karşılaşılmaktadır.

1. Giriş

1971’de Dow Europe tarafından Türkiye’de ilk olarak kullanıma arzedilen genleştirilmiş polistren malzeme, ısı yalıtımı ve yapı işlerinde kullanım amaçlı, üretilmeye başlanmış ve 1985’de İstanbul’da dayanıklı tüketim mamülleri ile birlikte otomotiv, inşaat, mobilya ve elektronik endüstrisinde kullanılan formüle edilmiş polvol üretimi yapmak üzere bir tesis kurulmuştu. Bu tarihten sonra polistren malzeme kullanımının hızla arttığı görülmektedir, [1].

Avrupa’da polistren sert köpük malzeme satışına ilk olarak 1963’de başlanmış ve o tarihten bu yana, bu mavi yalıtım malzemesi, taşıdığı iki üstün özelliği ile Avrupa’nın önde gelen mimarları ve inşaat şirketleri tarafından tercih edilir konuma gelmiştir. Tercih edilmesini sağlayan en önemli üstünlüğü takdire değer bir ısı yalıtım özelliği taşıması olmuştur. Polistren sert köpük malzeme grubu ürünler, dünyada yürürlükteki mevzuatın öngördüğü performans standartlarına uymakla kalmayıp, bu kurallara ilerde yapılacak eklemeleri de şimdiden karşılayacak kalitede üretilmekte idi. Diğer önemli üstünlüğü ise durabilite ile ilgili özelliğidir. Bu malzemeler sık dokuları sayesinde dış hava şartlarından kısa sürede etkilenmeyerek durabil bir malzeme olduklarını ispatlamışlardır. Çeşitli laboratuarlarda yapılan durabilite testleri, önerilen uygulama yöntemlerinin kullanılması halinde, ekstrude polistren malzeme grubunda olan malzemelerin 20 yıl sonra dahi aynı performansı koruduğunu, yeni konmuş gibi etkin olduğunu göstermektedir, [1].

Bugün CFC (kloro-floro-karbon) gazından arındırılmış olarak üretilen polistren sert köpük malzeme levhalarının kapalı gözenekli küçük hücre yapısı kendisini diğer tüm ısı yalıtım malzemelerinden farklı kılmaktadır. Ekstrude polistren malzemenin su emme değeri 0’a yakın olduğundan ısı yalıtım performansını yapının ömrü boyunca muhafaza eder, herhangi bir yoğuşma problemi yaratmaz. Bu da çok önemli olan başka bir özelliktir. Çünkü, ısı yalıtım malzemesi ıslanmış bir yapı enerji kaybına uğrar, sağlıksız bir yaşama ortamı oluşturur ve paslanma, küflenme nedeniyle diğer yapı elemanlarının da hasar görmesine neden olur. Bu da o yapıya onarım ve yenileme maliyetlerini getirerek dolaylı olarak hem maddi zarar hem de enerji sarfiyatına neden olacaktır.

Bilindiği gibi, ülkemizde iklim şartları bölge bölge değişmektedir. Dört mevsimin de yaşandığı ülkemizde, bazı bölgelerimiz yaz ayları daha sıcak olurken bazı bölgelerimiz de kış aylarını en soğuk geçiren yerler olmaktadır. Buna göre ısı enerjisi kullanma ihtiyacı daha çok ya da daha az olmaktadır. Bazı şehirlerde binaların serinletilmesi için, bazılarının da ısıtılması için daha çok enerji harcanmaktadır. Doğal kaynaklardan elde edilen bu enerjinin tüm dünyada da tükenme tehlikesinin baş göstermesi üzerine, bu enerjisinin en etkin ve dengeli kullanılabilmesi için binalarda da bir takım yapım sırasında ve sonrasında önlemler alınması gerektiği bilinci ortaya çıkmaktadır. TS 825 - binalarda ısı yalıtımı yönetmeliği’ne göre ülkemizde değişen iklim şartları 4 ana bölge olarak ayrılmış ve her bölge için, binalarda ısı yalıtımı için  olması gereken değerler gösterilmiştir, (Şekil1).

2. Mevcut Isı Yalıtım Malzemelerinin İrdelenmesi Malzeme Seçimindeki Kriterler

Enerji tüketimi en fazla olan endüstri, hiç kuşkusuz ki inşaat endüstrisidir. İnşaat endüstrisini ise yapı malzemesi üreten ve inşaat yapan firmalar oluşturmaktadır. Yapı üretim zincirinin önemli halkası durumunda olan bu firmaların, yapı üretimi sırasında ve sonrasında enerji tüketimini azaltacak uygulamalar yapmaları enerji korunumuna çok değerli  katkılar sağlayacaktır.

Bir iç mekanda ısısal konforun sağlanması, kışın daha iyi ısınma, yazın aşırı sıcaktan korunma, daha az yakıt ve işletme masrafı, rutubetsiz ve konforlu yaşam, bina ömrü boyunca yenilenme ve  fazladan masraf gerektirmeyen kaliteli ısı yalıtımı, dış kabuğun korunması ve daha az bakım giderleri gibi faktörler,  yapı malzemelerinin seçiminde göz önüne alınması gereklidir, [4]. Yapı üretim sistemi içinde, malzeme seçimi ve doğru detaylarla uygulama yapılması enerjiden tasarrufu sağlayabilecek en önemli adımdır.

Enerji korunumunun yapıda kullanılabilecek ısı yalıtım malzemeleri ile sağlanması dışa bağımlılığı azaltarak doğal kaynaklardan tasarruf edilmesini sağlayacaktır. Isı yalıtımı ile yapılabilecek bu tasarruf başta maddi olarak görülse de daha az yakıtın kullanımı ile hava kirliliğinin önlenmesine de katkı sağlayarak gelecek nesillere yaşanabilir çevreler bırakmak adına doğru bir hareket olacaktır. Bu bir zorunluluk olarak görülmelidir, geçmişten bize miras ama aynı zamanda emanet olan doğal ve yapay çevremizi korumak, yaşatmak bizim sorumluluğumuz altındadır. Bu bağlamda yapılarımızdan kaçan enerjiyi  en aza indirmek de hem planlamacı, hem uygulayıcı ve hem de kullanıcı olarak bizlere düşmektedir.

Yapılarda ısı enerjisi kayıpları; pencerelerden % 10-25, tavandan % 25, döşemelerden % 10, dolgu duvarlardan % 15-25 ve ısı köprüleri vasıtası ile % 20 hatta % 50’lere kadar çıkmaktadır, [2,3].

Binanın ısıtma enerjisi ihtiyacını etkileyen faktörler TS 825 standardında açıkça belirtilmektedir.Bunlar:

Bina özellikleri: İletim ve havalandırma yoluyla gerçekleşen ısı kayıpları ve ısıl kapasite,

Isıtma sisteminin karakteristikleri: Özellikle     kontrol sistemleri ve ısıtma sisteminin, ısıtma enerjisi ihtiyacındaki değişmelere cevap verme süresi,

İç iklim şartları: Binayı kullananların istediği sıcaklık değeri, binanın farklı bölümlerinde ve günün farklı             zamanlarında bu sıcaklık değerlerindeki değişmeler,

Dış iklim şartları: Dış hava sıcaklığı, hakim rüzgarın yönü ve şiddeti,

İç ısı kazanç kaynakları: Isıtma sistemi dışında, ısıtmaya katkısı olan iç ısı kaynakları, yemek pişirme, sıcak su elde etme, aydınlatma gibi amaçlarla kullanılan ve ortama ısı yayan çeşitli cihazlar ve insanlar,

Güneş enerjisi: Pencere gibi saydam bina elemanlarından ısıtılan mekana doğrudan ulaşangüneş enerjisi miktarı.

Isı yalıtımı dış cepheye kaplanan yalıtım malzemesi ile, hava şartlarına bağlı olarak gereken ısı enerjisi kullanımının azalmasını sağlar. Aşağıdaki kazançlar da buna bağlıdır:

Hijyenik ortam ve konfor,

Enerji kullanımının azalması ve enerji tasarrufu,

Hava kirliliğinin ve karbondioksit gazının azalması,

Bina giderlerinden tasarruf. Termal konfor şartları aşağıdaki faktörlere bağlıdır:

Hava sıcaklığı,

Havanın nemi,

Havanın akımı,

Çevreleyen duvarların yüzey sıcaklığı gibi faktörlere bağlıdır.Mevcut ısı yalıtım malzemelerini 3 ana grupta toplamak mümkündür,

a. Inorganik kökenli (Mineral) ısı yaltım malzemeleri:

Cam yünleri, cam pamuğu(yumuşak-sert),

Cam köpüğü (foam glass), hücresel cam (cellular glass),

Hafif beton malzemeler, gazbeton blok veya paneller,

Perlitli beton veya perlit(genleşmiş cam, mineral lifler ve bağlayıcılardan oluşan malzemeler),

Heraklit plaklar,

Cüruf ince kum.

b. Organik kökenli ısı yaltım malzemeleri:

Mantar levhalar,

Saman, talaş, rende talaşı, çeltik kapçığı ve beton karışımlarından oluşan levhalar,

Odun talaşı levhalar, odun lifi levhaları, yonga levhaları, yatık yongalı levhalar,

Ahşap pamuğu, ahşap türevleri, ahşap lifli levhalar,

Prese kamış levhalar.

c. Polimer kökenli ısı yaltım malzemeleri: Köpük olarak levha halinde bulunurlar. Bazı durumlarda köpürtme şeklinde uygulamalar yapılır.

Poliüretan sert köpük: Ön üretimli olarak sert tabaka halinde veya köpük şeklinde uygulamalar yapılır. Yerinde köpüren türde sert köpükler düz çatıların üzerine reçine ve katalizör ile karıştırılarak püskürtülür.Polistren sert köpükler: Stropor
türü malzemeler.

Ekstrüde polistren: Haddeden geçirilmiş polistren (styrofoam).

Polistren sert köpük:Stropor, hostapor gibi piyasa isimleriyle bilinen bu malzemeler stiren polimerizasyonu ile genleşen bir plastik ürünüdür. Katkı maddeleri ile yangın dayanımı artırılabilir. Basınç ve yangın dayanımı değişken olup çatı için yüksek değerli olan türler aranır. Çürüme tehlikesi olmayan, kolay bozulmayan, suya dayanıklı ancak bünyesindeki hücreler arasına su sızabilen bir üründür.

Ekstrude Polistren:Styrofoam piyasa isimli, haddeden çekilmiş polistren köpüğü, kapalı hücreli, hücreleri altıgen yapılı, basınç dayanımı yüksek (30 MPa), ısı geçirimsiz, buhar geçirgenliği çok az, yangına dayanıklı (B1 sınıfı) olan bir ısı yalıtım malzemesidir. Gerekli yüksek basınç dayanımı, su geçirimsizliği ve buhar geçirgenlik direnci gibi niteliklere sahip olduğundan ters çatıların ısı yalıtımına uygun bir malzemedir. Üzerinde gezilen çatılarda üstten gelecek yükleri koruyucu şap tabakası olmaksızın taşıyabilecek basınç dayanımına sahiptir, [2].

Bir ısı yalıtım malzemesinin performansının değerlendirilmesindeki en temel kriterler:

Durabilitesini doğrudan etkileyen faktör olan su emme değerinin çok düşük olması,Basınç ve darbe dayanımının optimum oranda olması,

Yangına dirençli olması: Kolay yanmayan ve ısıyı iletmeyen, yandığı zaman da zehirli gazlar çıkarmayan özellikte olması,

Isı iletkenlik değerinin düşük, ısı     depolama kapasitesinin yüksek olması, gibi faktörler  o malzemenin faydalı ömrünü tayin     etmeye yardımcı olmaktadır. Bu kriterler ve polistren malzemelerin karşılaştırılması, (Tablo 2).

3. Polistren Sert Köpük Malzemenin Yapı Üretim Sistemi İçindeki Yeri-Kullanım Çeşitliliği

20. yüzyılın ikinci yarısında Alman BASF firması tarafından polistren incisinin buharla şişirilip genleştirilmesi ile, ekspanse (genleştirilmiş) polistren sert köpük üretimi, ısı yalıtımı gereksinimi duyan endüstride büyük kullanım alanı bulmuştur. Kullanma sıcaklığının -40o C, + 80 o C olması, bazı kısıtlamalara neden olabiliyorsa da, binalarda geçerli olan sıcaklıkları kapsadığından, yapı üretiminde ısı tutucu, dolgu yapıcı ve dekoratif amaçlarla kullanılmasına olanak sağlamaktadır. Buhar geçişine direnç katsayısının yüksek olması, su geçirmemesi ve etkilenmemesi gibi olumlu yönleri nedeniyle, zemine oturan döşemelerin altında, duvarda içten, ortadan ve dıştan yalıtımda, düz çatıda, su yalıtımı altında ve tavan döşemeleri altında rahatlıkla kullanılabilmektedir. BASF metodu, basit ekipman ve eleman ile üretime olanak verdiğinden çok yaygın olarak uygulanabilmektedir.

Nervürlü betonarme döşemelerde, asmolen gibi dolgu malzemesi olarak kullanıldığında, düzgün tavan, hesaba girmeyecek kadar küçük ölü yük ve kalıp işlerinden tasarruf, en önemli faydalarıdır.

Son zamanlarda yapı içi ve dışında dekoratif korniş ve silme parçalarından yararlanarak, tamamen polistren köpük kaplı, ısı köprüsü oluşmasına imkan vermeyen yapı sistemleri de geliştirilmiştir.

3.1. Betonarme Duvar Üretiminde Polistren Sert Köpük Malzeme

Yapılarda büyük oranda ısı kaybının gerçekleştiği yapı elemanı, yüzey olarak en fazla yer tutan dış duvarlarıdır. Duvar yüzeylerinde yer alan kiriş ve kolon yüzeyleri, tuğla veya diğer  dolgu malzemelerine göre daha fazla ısı geçişine neden olduğunda ısı köprüsü olarak adlandırılırlar. Tuğla örgülü bölme-dolgu duvarlarda  yatay ve düşey derz örgü harçları da ısı köprüsü olarak değerlendirilir. TS 825 ve yapılarda ısı korunumu yönetmelikleri, duvarların göstereceği minimum ısı direncini belirlemiştir. Genel olarak günümüzde yapılarda kullanılan 8.5, 13.5 ve 19 cm’lik tuğla duvarlar ve diğer malzemeler, yeterli ısıl direnci sağlayamamaktadırlar. Çift duvar ortasında ya da duvarların iç yüzeyden yalıtılmaları, buhar akımının yoğuşmasıyla sonuçlanmakta ve başarısız olmaktadır. Çoğu lifsel yapılı ısı tutucular ile dıştan yalıtım yapmak, ancak bir ızgara üzerine monte edilmiş rijit kaplama malzemelerle gerçekleştirilebilmekte idi. Bu amaçla polistren sert köpük yalıtkanların dıştan uygulanması çok basit ve ucuzluğu yanında sıva yapılabilmesi tercih nedeni olabilmektedir.

Polistren sert köpük beton kalıbı olarak kullanıldığı durumlarda, kalıp sisteminin kuru ve temiz kalmasına, yalıtımın sürekli olmasına ve imalat sürelerinin kısalmasına neden olmasının yanında yüksek yalıtım özelliğini de katmaktadır. Polistren duvar panellerinin birbirine geçmeli sistemde yapılmış olması ısı köprüsünün oluşmasını önlemektedir. Aşağıda bu sistemin resimleri gösterilmektedir.

3.2. Döşeme Sistemi İçinde Polistren Sert Köpük Malzeme

Geleneksel sistemde asmolen döşeme yapımında kullanılan pişmiş toprak malzeme yerine polistren sert köpükten yapılmış asmolen blokların kullanımı, yapıya gelen ölü yükü büyük ölçüde azaltırken işçilik ve süreden tasarruf sağlaması bakımından  çok önemlidir. Bu tür bir döşeme sisteminde sadece düz bir tavan elde etmekle kalmayıp aynı zamanda ısı ve ses yalıtımı da sağlanabilmektedir. Tablo 3’te polistren sert köpük asmolen blok döşeme sisteminin  geleneksel sistemle karşılaştırılması verilmektedir.

Döşemelerde kullanılan stropor malzemeler EPS ve XPS olarak 2 tipte kullanılmaktadır. Bunların kullanım şekilleri aşağıda gösterilmektedir.

1. Şişirilmiş polistren ürünler (Ekspanse polistren EPS):

Levha malzemeler,

Köşeli detay elemanları,

Kalıp malzemeler.


2. Haddelenmiş polistren ürünler (Ekstrude polistren XPS):

Yalıtım amaçlı,

Taşıyıcı amaçlı,

Yapı bileşeninin bir parçası olarak kullanılan türler.

3.3. Yapım Sistemi Bütünlüğü İçinde Tamamlayıcı Eleman Olarak Kullanılan Polistren Sert Köpük Malzemeler

Yapıların içten ve dıştan mantolanması sonucu elde edilen duvar yüzeylerine, ışık-gölge oyunu verecek, yüzeylere hareket getirecek ve estetik açıdan farklı bir boyut kazandıracak mimari elemanlar, sıva altı olarak, polistren sert köpükten, çeşitli profillerde ve farklı modüllerde yapılabilmektedir. Duvar yüzeyine montajı son derece kolay uygulanabilmekte ve sıvanabilmektedir. İç mekanda dekoratif amaçlı ve dış cephelerde söve ve denizlik olarak hem dekoratif hem de fonksiyonel amaçlı olarak kullanımı, ülkemizde çok eskilere dayanmamakta ise de gelecekte rakibi olan,  kullanımı eskilere dayanan malzemelere göre daha yaygınlaşacağı kaçınılmazdır.

4. Öneriler

Günümüzde stropor malzeme kullanımı dünyada yaygın olduğu kadar Türkiye’de de yaygınlaşmış durumdadır. Bu malzemenin kullanımı ekonomik olduğu kadar yapıya ek bir yük getirmemesi ve kolay işçilik ve minimum zamanda uygulama kolaylığı getirmesi açısından yalnız bugün değil gelecekte de yapı üretim sistemi zincirinin önemli bir halkası olacağı görülmektedir. Hafif yapı sistemine uygun olarak, iç mekanda dekoratif olarak, dış cephede dekoratif ya da fonksiyonel kullanımı ile yapı kabuğunu oluşturan duvarĞdöşeme ve çatı da fonksiyonel olarak kullanımlarının yaygınlaşması, küresel bir hedef olan  yaşanabilir-sürdürülebilir çevreler yaratılmasında önemli bir rol oynayacaktır.











 

---

R E K L A M