Sürdürülebilir Yapılarda Aerojel Kullanımı

17 Haziran 2014 | TEKNİK MAKALE 123. Sayı (Haziran 2014)

Doç. Dr. Müjde Altın DEÜ Mimarlık Fakültesi Mimarlık Bölümü Tınaztepe Kampüsü mujde.altin@deu.edu.tr Araş. Gör. Ahunur Aşıkoğlu DEÜ Mimarlık Fakültesi Mimarlık Bölümü Tınaztepe Kampüsü ahuasikoglu@gmail.com
1. GİRİŞ


Teknolojinin ilerlemesiyle hemen her gün karşımıza yeni bir malzeme çıkmakta, bu yeni malzemeler, mimarlık da dahil olmak üzere pek çok alanda kendine yer edinmektedir. Özellikle uzay çalışmaları sırasında geliştirilen ve uzay teknolojisinde kullanılan birçok malzeme, günlük yaşama adapte edilmekte ve yeryüzünde günlük hayatta kullanılmaktadır. Bunun pek çok örneği vardır. Bunlardan bir tanesi, uzay araçlarına enerji sağlayan fotovoltaik panellerdir. 1839 yılında Fransız fizikçi Edmund Becquerel tarafından fotovoltaik etkinin ilk bulunmasından sonra yıllar içinde geliştirilerek 1954’te patenti alınmış, malzemeyi üretmek pahalı olduğu için çok gerekli olduğu uzay araçlarında kullanılmak üzere geliştirilmeye devam edilmiş, 1970’lerdeki enerji krizi sonrasında 1979-1980’den itibaren de bu malzeme, fosil kaynaklı yakıtlara alternatif olarak, binalarda kullanılan enerjiyi karşılamak üzere binalara entegre edilmeye başlanmıştır ve halen günümüzde bu kullanımı artarak devam etmektedir [1].


Fotovoltaik malzemenin uzay çalışmalarından sonra yeryüzünde kullanımına benzer şekilde aerojeller de üretimlerinden dolayı fiyatları çok yüksek olan ama mimari için katkısı çok yüksek olabilecek bir malzeme durumundadır. Bunu kanıtlar şekilde malzemenin ilk kullanımı, ABD Savunma Bakanlığı ve NASA tarafından, uzay gemilerinin ısı yalıtımlarını sağlamak üzere gerçekleştirilmiştir [2]. Özellikle çok düşük ısıl iletkenlik katsayısı ve yüksek hızlı partikülleri bünyesinde yakalayıp durdurabilme özelliği sayesinde ileride mimaride ısı yalıtım malzemesi veya kurşun geçirmez özellikte yapılar elde edilmesinde kullanılacak bir yapı malzemesi olarak karşımıza çıkması çok muhtemel olup, halihazırda bazı binaların çatı veya cephelerinde kullanımı mevcuttur.


Aerojel, mimarlık alanında bir çeşit saydam yalıtım malzemesi olarak kullanılan bir malzemedir. 20. yüzyılın başlarında, 1930’ların sonlarında Samuel S. Kistler tarafından geliştirilmiştir. “Yeryüzündeki bilinen en hafif katı madde” olarak tanımlanmaktadır. Dondurulmuş duman görünümünde, cama benzer bir malzemedir. Cama benzerliğinden dolayı binalarda cephede, hatta çatıda kullanımı mümkündür. Malzeme aynı zamanda “süper yalıtkan” olarak da tanımlanmaktadır. Bu da mimaride saydam yalıtım malzemesi olarak kullanımını açıklamaktadır. Aerojellerin aynı zamanda yangına karşı yalıtımları da çok iyi olup, malzemenin, henüz bu şekilde kullanılmasa da ileride mimaride yangın yalıtımında da kullanılabileceği söylenebilir.


Yeni bir nanoteknoloji ürünü olan aerojel malzemenin tanıtıldığı bu çalışmanın amacı, aerojellerin mimaride kullanımının ve sürdürülebilirlik açısından mimari tasarıma katkısının irdelenmesidir. Bu yapılırken öncelikle aerojel malzeme tanımlanarak, ortaya çıkışı, yapısı, türleri ve kullanım alanları incelenmiş, daha sonra malzemenin mimaride kullanım olanakları, mevcut örnek uygulamalar üzerinden sürdürülebilirlik bağlamında irdelenmiştir.





2. AEROJELLERİN TEMEL ÖZELLİKLERİ VE KULLANIM ALANLARI


2.1. Aerojel
“Yeryüzündeki en hafif katı madde” olarak tanımlanan aerojeller, içinde %95 ile %99.9 miktarında hava bulunduran havalandırılmış köpük olarak tanımlanmakta olup, kalan kısım ise cama benzeyen bir malzemedir, örneğin silika adıyla bilinen silikon dioksit. Nanometrik boyutta sıkışan hava molekülleri hareket edemezler. Bu da bu malzemeye yüksek ısı yalıtımı özelliğini kazandırır [3]. Bu durum aynı zamanda ses yalıtımı için de geçerli olup, sıkışan hava molekülleri nedeniyle malzemenin ses dalgalarını geçirmesi minimum düzeyde gerçekleşmekte, dolayısıyla aerojel malzeme iyi bir ses yalıtım malzemesi de olmaktadır. Bunun yanı sıra birçok farklı fiziksel ve kimyasal özelliği içinde barındırır. Aerojel, dondurulmuş duman görünümünde, cama benzer bir malzeme olup, bundan dolayı bina cephelerinde kullanımı mümkündür.


Aerojeller, jellerin sıvı bileşeninin gaz ile değiştirilmesiyle elde edilen gözenekli sentetik maddelerdir. Her ne kadar ismi bir sıvıyı andırsa da bunun aksine katı ve kuru malzemedir. “Jel, biri katı madde diğeri dispersiyon (dağılım) maddesi olmak üzere iki bileşenden oluşan bir karışımı tanımlar. Dispersiyon maddenin hava olması durumunda oluşan yapı aerojel (aerogel), su olması durumunda ise hidrojel (hydrogel) olarak tanımlanmaktadır”[4]. Bu çalışmanın konusu, dispersiyon maddenin hava olduğu “aerojel”lerdir. Aerojellerin ısı yalıtımlarının iyi olması şu şekilde açıklanabilir: Tek kalın kazak giymektense iki ince kazak, aralarındaki hava tabakası nedeniyle daha iyi ısıtır. Bunun nedeni iki tabaka arasındaki hava tabakasının ısı yalıtımı sağlamasıdır. Aerojelde de bu hava tabakası yüksek oranda mevcut olup, bu nedenle ısı yalıtımı oldukça iyidir.


2.2. Aerojelin Tarihsel Gelişimi
Saydam yalıtım malzemesi olarak günümüz mimarisinde kullanılmaya başlanan aerojel 1931 yılında Samuel Stephen Kistler tarafından laboratuvar ortamında geliştirilmiş, 1940’larda ticari kullanıma hazır hale getirilmiş, 1980 yılında ticari ürün olarak üretilip kullanılmaya başlanmış, 1999’da fırlatılan Stardust uydusu 2006’da yeryüzüne uzaydan topladığı mikrometeor örneklerini getirmiş, 2000’li yıllardan itibaren başta mimari olmak üzere birçok alanda yalıtım malzemesi olarak kabul görüp kullanılmaya başlanmıştır [5], [6].


2.3. Aerojelin Yapısı ve Fiziksel Özellikleri
Yüksek ısı yalıtımı özelliğine sahip aerojelin ısıl iletkenlik katsayısı sadece 0.018 W/mK olup, oldukça düşük bir değerdedir [3]. Bu durum binanın ısı kaybını azalttığı gibi aynı zamanda sıcak iklim bölgelerinde yazın dışarıdan ısı kazancını da azaltmaktadır. Böylelikle malzeme hem ısıtma hem de soğutma yüklerini önemli ölçüde düşürmektedir.
Aerojel malzemenin ışığı düzgün ve eşit yayma özelliği vardır. Bu nedenle iç mekanda aynı zamanda parlamayı da önleyerek görsel konfor koşullarını sağlar. Hidrofobik özelliğe sahip olup bu nedenle binayı rutubet ve küf etkilerinden korur [8]. Ayrıca aerojel malzemenin fiziksel dayanımı da oldukça yüksektir. 


Mimarlıkta saydam yalıtım malzemesi olarak kullanılan aerojel malzemenin tanecikli (Şekil 3) ve jel esaslı iki türü vardır. Tanecikli granüllerin tane şekillerine göre malzemenin şeffaflık oranı değişir. Düzgün yüzeyli granüller düz cama yakın bir görünüm verirken kırıklı yapıdaki granüllerde malzemenin şeffaflığı azalmakta, buzlu cama yakın bir görünüm elde edilmektedir.


Parçalanmaya bırakılan bir aerojel parçasından doğada geriye sadece doğal bir malzeme olan kumun kaldığı belirtilmektedir [6]. Dolayısıyla faydalı ömrünü tamamlayan bir aerojel malzeme geri dönüştürüldüğünde doğayı kirletmeyen ve zarar vermeyen, onun bir parçası olan kuma dönüştüğü için mimarlıkta aerojel kullanımının çevreye zarar vermeme, atık yönetimi ve geri dönüşüm açılarından sürdürülebilirliğin sağlanmasına katkıda bulunduğu söylenebilir.


2.4. Aerojelin Kullanım Alanları
Hrubesh, aerojellerin uygulama alanlarını irdelediği makalesinde [15], aerojel uygulamalarının optik özellik uygulamaları, termal yalıtım uygulamaları, akustik ve mekanik uygulamalar, porozite ve yüzey alanı uygulamaları, elektrik ve elektronik uygulamaları ve uzay uygulamaları olarak sınıflandırmıştır. Görüldüğü gibi aerojellerin kullanım alanları çok çeşitlidir. Bunlardan mimaride daha çok kullanılanlar, termal ve akustik uygulamalardır.


Bu malzemenin mimaride binalarda kullanımı üç şekilde gerçekleştirilmektedir. Birincisi ve daha çok tercih edileni, genelde dış cephede ışığı geçiren dolgu malzemesi şeklinde kullanımıdır. Böylelikle dış cephede, özellikle de ışık geçirgenliği nedeniyle pencere gibi yapı bileşenlerinde çok kullanılmaktadır (Şekil 4, 5, 6). İkincisi, opak yalıtım malzemesi olarak kullanımıdır. Burada da uygulama genellikle dış cephede mantolamada kullanılan klasik yapı malzemelerinin yerine fiber donatılı aerojel kullanımı şeklindedir. Bu durum, en esnek kullanımı sağlamaktadır. Çünkü yerinde şantiyede istenen boyutta ve şekilde kesilerek kullanılabilirler. Bu durum özellikle mevcut binaların sağlıklaştırılmasında önem kazanmakta, bu tür uygulamalarda kullanımı tercih edilmektedir. Üçüncü kullanım şekli ise aerojelin, vakumlu yalıtım panellerinin (VIP-Vacuum Insulation Panels) içine yerleştirilerek kullanılması şeklindedir. Silika aerojelin normal hava basıncındaki toplam ısıl iletkenlik katsayısı 0.018 W/mK iken, Vakumlu Yalıtım Panelleri içinde yaklaşık 50 mbar veya daha az basınç uygulandığında bu değer 0.008 W/mK’e düşmektedir[16]. Bunun uygulaması 2007 Solar Decathlon’u kazanan binada (Icarus Binası’nda) yapılmış ve bu bina bu yarışmada ödül kazanmıştır [17].
Aerojelin çevre için çok önemli bir kullanımı ise petrol sızıntıları ile mücadeledir. Bunun nedeni, aerojelin hem hidrofilik olması (yani suyu itmesi) hem de lipofilik olması, yani yağı absorbe etmesidir. Kısacası aerojel malzeme, suyu emmeden petrolü, üstelik bunu toksik olmadan gerçekleştirebilmektedir. Günümüzde petrol temizliğinde kullanılan organik çözücü maddeler kendi ağırlıklarının yaklaşık 10 katı kadar petrol emebiliyorken, yeni geliştirilen bir ürün olan Thermablock, kendi ağırlığının 14-20 katı petrol emebilmektedir [18]. Burada da yine aerojelin sürdürülebilir çevre için önemli bir katkısını görmekteyiz.


3. SÜRDÜRÜLEBİLİR MİMARLIKTA AEROJEL KULLANIMI
Aerojelin sürdürülebilir mimaride kullanımının irdelendiği çalışmanın bu bölümünde öncelikle “Sürdürülebilirlik” ve “Sürdürülebilir Mimarlık” kavramları açıklanacak, daha sonra aerojelin kullanıldığı sürdürülebilir mimarlık uygulamalarından örnekler verilecektir.


3.1. Sürdürülebilirlik ve Sürdürülebilir Mimarlık:
Sürdürülebilirlik tanımı ilk defa 1983 yılında yapılan Birleşmiş Milletler Genel Kurul Toplantısı’nın sonucunda, Dünya Çevre ve Kalkınma Komisyonu Başkanı Gro Harlem Brundlandt tarafından açıklanan ve 1987’de yayınlanan “Ortak Geleceğimiz (Our Common Future)” raporunda geçmiştir. Brundlandt Raporu olarak da anılan bu raporda sürdürülebilir kalkınma “bugünün gereksinmelerini, gelecek nesilleri, kendi gereksinmelerini karşılama yetisinden yoksun bırakmadan karşılayarak kalkınma” olarak tanımlanmıştır [19].
“Sürdürülebilir Mimarlık” tanımı ise çevreye saygılı ve mümkün olan en az zararın verildiği tasarımları kapsamaktadır. Bu yapılırken, sürdürülebilirliğin üç boyutu olan “çevre, toplum ve ekonomi”nin de dikkate alınması gerekmektedir. Sürdürülebilir mimarlık kavramının kapsamında en çok bahsedilen konular şöyle sıralanabilir:


1. “Yapı alanının etkin kullanımı (bulunduğu çevreye, iklime uygun tasarım)
2. Enerji korunumu (ısı yalıtımı, pasif ve aktif enerji sistemlerinin kullanılması vb.) 
3. Yeni ve yenilenebilir enerji kaynakları kullanımı
4. Su korunumu (yağmur suyu kullanımı, kullanım suyunun arıtılarak kullanılması vb.)
5. Yerel malzeme ve iş gücü kullanımı (yakındaki malzeme ve iş gücünün tercih edilmesi)
6. Atık yönetimi
7. Geri dönüşüm (geri dönüşümlü malzeme kullanımı) [20].


Aerojelin mimaride kullanımı, enerji korunumu, yenilenebilir enerji kaynağı kullanımı (güneş enerjisi) ve geri dönüşüm açılarından, ayrıca termal, görsel ve akustik konfor koşullarını sağlama bakımından sürdürülebilir mimarlığa katkı sağlamaktadır.


3.2. Aerojelin Sürdürülebilir Mimaride Kullanım Örnekleri:
Aerojel malzeme 2000’li yıllarla birlikte mimaride kullanılan bir malzeme olarak karşımıza çıkmaya başlamıştır. Çalışmada malzemenin farklı uygulamalarından örnekler incelenmiş, aerojel kullanımının sürdürülebilir özellikleri irdelenmiştir.


3.2.1. Solar Decathlon 2007 Georgia Üniversitesi Binası-ICARUS, ABD
Mimari: Georgia Üniversitesi öğrencileri
Yapılan Uygulama: Yeni tasarım-çatı panelleri
(Dokuz adet Aerojel dolgulu ve ETFE kaplı 4 m x 1,5 m panel) [21]
U değeri: 0.3 W/m2K [21]


ABD Enerji Bakanlığı, 2002 yılından beri üniversiteli gençleri güneş enerjisinin kullanıldığı binalar tasarlama, inşa etme ve bunları işletmeye teşvik amacıyla “Solar Decathlon” adı verilen bir yarışma düzenlemektedir. Yarışmanın kazananı, ekonomiklik, kullanıcı memnuniyeti ve tasarım mükemmeliyetini optimum enerji kullanımı ve maksimum verimle birleştirebilen takım olmaktadır. Yarışma halka açık ve ücretsiz olup, Solar Decathlon, ziyaretçilere, güneşle çalışan evleri dolaşma (Şekil 10, 11), kendi evlerinde kullanabilecekleri fikirler edinme ve günümüzde enerji tasarrufu sağlayan özelliklerin nasıl tasarruf için kullanılabileceğini öğrenme fırsatı tanımaktadır [22]. 


2007 yılı yarışmasında, çağrılı yirmi üniversite içerisinden Georgia Üniversitesi’ne ait ve ICARUS adı verilen proje bir öğrenci grubu tasarımıdır. Bina, tek ailelik bir konut şeklinde tek katlı olarak tasarlanmıştır (Şekil 12). Binanın hem hafif, hem de aydınlık, yarı şeffaf olması (Şekil 13), kısacası enerji verimli bir bina olması istenmiştir.


“Icarus-Hayatı Işıkla Sürdürmek (Sustaining Life with Light)” [22] söylemiyle tasarlanmış bir binadır. Bunu sağlamak için çatıda yalıtım malzemesi olarak Aerogel içeren ETFE paneller kullanılmıştır. Dokuz adet Aerojel dolgulu ve ETFE kaplı 4x1,5 metre boyutlarında panel kullanılmıştır. Çatının U değeri yaklaşık olarak 0.3 W/m2K’dir. Sonuç hafif, yarı-şeffaf, yüksek ısı yalıtımlı bir çatı olmuştur [21].


Takımların binalarını inşa etmek için bir hafta, yarışma ve gözlem (monitoring) süresince bir hafta, halkın gezmesine açık olarak bir hafta ve demontaj için de bir hafta süreleri vardı [22]. Şekil 11’de görülen yarı şeffaf tasarlanmış aerojel dolgulu polikarbonat panellerin arkasında ise güneş kontrolü için gölgeleme elemanları tasarlanmıştır.


Benzer şekilde çatıdaki aerojel dolgulu ETFE panellerin güneş kontrolü ise FV panellerle sağlanmakta, FV paneller bir yandan güneş ışınımından elektrik üretirken, diğer yandan yarı şeffaf panellerin istenmeyen güneş radyasyonu kazancını azaltmaktadır. Yani iç mekanda istenen difüz/dağınık ışık içeri alınırken, istenmeyen ısı enerjisi, istenen/ihtiyaç duyulan enerji şekline yani elektriğe dönüştürülmektedir. 


Aerojel kullanımının “Sürdürülebilir Mimarlığa” katkısı:
• Malzeme ve kaynak korunumu: aynı işlevi daha ince malzemeyle sağlıyor.
• Aydınlık iç mekan: gündüz saatlerinde aydınlatma masraflarını düşürüyor.
• Hafiflik: deprem yüklerini azalttığı için depreme daha dayanıklı
• Alandan tasarruf: Kısıtlı m2 kullanımında ısı yalıtımı açısından alan kaybını önlüyor, üstelik yarı-şeffaf olarak.
• Karbon salımını azaltarak çevreye zararı önlüyor.
• Modüler kullanımı mümkün olduğu için daha ekonomik ve montaj sürelerini çok kısaltıyor.
• Konut olduğu için, çok ince cidarlarla akustik konforu da sağlaması önemli. 


3.2.2. Dedmon Atletizm Merkezi-Radford Üniversitesi, Virginia, ABD
Mimari: Moseley Architects
Uygulama: Üst örtü yenilenmesi 
Toplam Alan: 5,090 m2 [13]
U değeri: 0.47 W/m2K [13]
Enerji tasarrufu: Yılda 64,200 €
Karbon salınımı tasarrufu:Yılda 904,000 kg (1 kWh = 0.537 kgCO2 olacak şekilde hesaplanmış) 


Radford Üniversitesi Dedmon Spor Merkezi’nin (Şekil 14) var olan üst örtüsü, iki tabaka strüktürel PTFE arasında aerojel içeren bir malzeme kullanılarak yenilenmiş, böylelikle çok yüksek ısı yalıtım değerleri sağlanmıştır. Malzeme kalınlığı 50 mm’den ince olmasına rağmen eski çatı örtüsünün ısı yalıtım değerini üçe katlamıştır (Şekil 15, 16, 17) [13].


Çatının yeni üst örtüsünden beklenen özellikler:
• Enerji verimli olması
• Rutubet dayanımının yüksek olması
• Şeffaflık ve
• Estetik olmak.


Aerojel kullanımı ile bunlara ek olarak elde edilen özellikler ise şöyledir: 
• Artırılmış dayanım 
• Su geçirmezlik 
• Solmaya karşı direnç 
• Akustik sönümleme 
• Güneş ışınımı kazancının azaltılması
• Artmış günışığı kazancı ve bunun sonucu azaltılmış aydınlatma masrafları.


Aerojel kullanımının “Sürdürülebilir Mimarlığa” katkısı:
• Malzeme ve kaynak korunumu: aynı işlevi daha ince malzemeyle sağlıyor.
• Aydınlık iç mekan: gündüz saatlerinde aydınlatma masraflarını düşürüyor.
• Hafiflik: deprem yüklerini azalttığı için depreme daha dayanıklı.
• Karbon salımını azaltarak çevreye zararı önlüyor.
• Küf oluşumunu engellediği için sağlık, konfor ve malzemenin dayanımını artırması,
• Akustik konfora katkı sağlaması.


3.2.3. Souchais Spor Kompleksi, Carquefou, Fransa
Mimari: Murail Architectures
Nantes & Paris, France
Yapım Yılı: 2006
Toplam alan: 3360 m2 [13]
Toplam Cephe Alanı: 1,500 m2 [13]
U değeri: 0.89 W/m2K [13]
Toplam yatırım: 2.9 milyon € [13]
Enerji tasarrufu: Yılda 38,800 € [13]
Karbon salınımı tasarrufu: Yılda 151,000 kg [13]
Bu spor kompleksinin tüm cepheleri aerojel dolgulu çok tabakalı polikarbonat panellerden oluşturulmuştur (Şekil 18, 19). Bu nedenle gün içerisinde ek yapay aydınlatmaya gerek yoktur (Şekil 20). Bazı spor türlerini etkileyen gölgeler iç mekanda oluşmamaktadır. Aerojel panellerin ısı yalıtım etkisi, binanın ısı ihtiyacını da azaltmıştır. 25 mm kalınlığında aerojel dolgulu panellerin U değeri 0.89 W/m2K olup, paneller 1.05 metre genişliğinde, 6 metreye kadar ulaşan boyutlardadır[3].


Aerojel kullanımının “Sürdürülebilir Mimarlığa” katkısı:
• Malzeme ve kaynak korunumu: aynı işlevi daha ince malzemeyle sağlıyor
• Aydınlık iç mekan: gündüz saatlerinde aydınlatma masraflarını düşürüyor
• Kamaşmayı ve gölgeleri önleyen malzeme: görsel konfor koşullarını artırıyor
• Hafiflik: deprem yüklerini azalttığı için depreme daha dayanıklı
• Karbon salımını azaltarak çevreye zararı önlüyor
• Küf oluşumunu engellediği için sağlık, konfor ve malzemenin dayanımını artırıyor
• Akustik konfora katkı sağlıyor.





3.3. Karşılaştırma
Çizelge 1’de görüldüğü gibi aerojelin binalarda kullanımı 2000 yılı sonrasında başlamıştır. Özellikle iç mekanda ışığın önemli olduğu binalarda ve kapalı spor salonları gibi derinliği fazla olan yapılarda tercih edilmektedir. Kullanılan cephe elemanının kalınlığı artıkça U değeri küçülmektedir. Bu beklenen bir sonuç olsa da kullanılan yapı bileşeni kalınlığının 5 cm’yi geçmediği düşünülürse aerojelin önemi daha çok anlaşılmaktadır. 


Çizelge 3 ve Çizelge 4’te görüldüğü gibi Aerojel ile elde edilen ısı yalıtımını elde etmek için kullanılması gereken taş veya tuğla duvar kalınlığı düşünülecek olursa 5 cm, hatta 2.5 cm gibi aerojel kalınlıklarının oldukça iyi değerler olduğu açıkça görülmektedir. Nitekim yukarıda yapılan hesaplara göre, Souchais Spor Kompleksi’ndeki U değerini sağlayabilmek için 43 cm kalınlığında tuğla duvar yapmak gerekiyor. Yani yaklaşık 17 kat daha kalın bir malzeme kullanmak gerekiyor. Veya doğaltaş duvarla bu değeri sağlayabilmek için yaklaşık 77 cm taş duvar kalınlığı gerekiyor. Bu karşılaştırmayı yapınca, hangisinin daha ekonomik ve daha sürdürülebilir olduğu konusunda soru işaretleri oluşmaya başlıyor.
Bunun yanı sıra aerojel kullanımıyla hem yıllık toplam enerji tasarrufunda artış, hem de yıllık toplam karbon salımında önemli düşüşler olmakta, bu da binayı daha sürdürülebilir yapan bir özellik olmaktadır.





4. SONUÇLAR
Mimaride ilk dönemlerde taş duvar kullanımı ile iç mekan konforu sağlanabiliyordu. Taş duvarlara sahip binaların içi yazın serin, kışın sıcak tutulabiliyordu. Teknolojinin ilerlemesi ile yeni malzemelerin üretilmesi, ancak yanlış kullanılması ile iç mekan konforunun sağlanması mümkün olamamaya başladı. Örneğin tuğla duvarlarla binaları çevrelemek, dış ortamdan korumak daha az malzeme kullanımı ile mümkün olabiliyorken (50 cm taş duvar yerine 19 cm tuğla duvar örülebiliyor), hiçbir ısı yalıtım önlemi alınmadığı için iç mekan konforunu sağlamak zorlaşıyordu. 


Bunun için, üretilen ısı yalıtım malzemeleriyle binaları mantolamak gündeme geldi. Ancak bu durumda inceltilen duvar kalınlıkları, taş duvar kalınlığı kadar olmasa da, ısı yalıtım malzemeleri ile yine kalınlaşmaktadır. Günümüzde ise artık yalıtım malzemelerini cm bazında değil, nanoteknoloji sayesinde nanometrik boyutta üretebilmek mümkün olabiliyor. Örneğin aerojel kullanımıyla, çok ince kalınlığa sahip dış cephe elemanları (örneğin duvar, çatı) üretmek mümkün olmaktadır. 


Bu çalışmada incelenen örneklerde de görüldüğü gibi aerojel malzemeyi özellikle şeffaf veya yarı şeffaf olması istenen yapı cephelerinde çok ince boyutlarda kullanmak ve aynı anda çok yüksek ısı yalıtım değerleri elde etmek mümkün olabiliyor. 


Böylelikle sürdürülebilir mimarlığın şartlarından olan:
•Enerji korunumu
•Minimum kaynak tüketimi
•Çevreye verilen zararın minimuma indirilmesi
•Günışığı ile aydınlatma yapılması nedeniyle yenilenebilir enerji kaynağı kullanımı
•İç mekanda termal, görsel ve akustik konfor şartlarının gerçekleştirilmesi sağlanmış ve sürdürülebilir yapılar elde edilmiş olmaktadır. 
Bu durumda mimaride aerojel kullanımı ile sürdürülebilirliğin çevre, ekonomi ve toplumsal boyutunun üçü de sağlanmış olmaktadır. Sürdürülebilir Mimarlığın ve Sürdürülebilir Yapıların elde edilmesi, “Aerojel” gibi “Yeni ve İleri Teknolojili” malzemelerin geliştirilmesi sonucu olacaktır. 


KAYNAKLAR
1. M. Altın, Research on the Architectural Use of Photovoltaic (PV) Components in Turkey from the Viewpoint of Building Shape, Doktora Tezi (2005).
2. F. Trubiano, Design and Construction of High-Performance Homes, Routledge, (2012).
3. S. Leydecker, Nanomaterials in Architecture, Interior Architecture and Design, Birkhauser Verlag AG, Almanya, (2008)
4. A.V. Orhon, Modern Yapı Malzemeleri, Yapı Dergisi Sayı: 300, (2006), pp: 104-109.
5. www.ameriluxinternational.com adresinden 03.01.2014 tarihinde alınmıştır.
6. http://www.elektrikport.com/teknik-kutuphane/dunyanin-en-hafif-materyali-grafen-aerojel/10097#ad-image-0 adresinden 03.01.2014 tarihinde alınmıştır.
7. http://greatexperiments.me/ adresinden 14.02.2014 tarihinde alınmıştır.
8. H. Thorne-Banda & T.Miller, “38. Aerogel by Cabot Corporation: Versatile Properties for Many Applications”, Aerogels Handbook, Eds: M.A. Aegerter, N. Leventis & M.M. Koebel, Springer, (2011).
9. http://www.detail-online.com/architecture/topics/translucent-high-performance-silica-aerogel-insulation-for-membrane-structures-011654.html adresinden 17.01.2014 tarihinde alınmıştır.
10. J.M. Schultz & K.I. Jensen, “Evacuated Aerogel Glazings”, Vacuum, 82, (2008), 723–729.
11. J.M. Schultz_, K.I. Jensen & F.H. Kristiansen, “Super Insulating Aerogel Glazing”, Solar Energy Materials & Solar Cells, 89, (2005), pp: 275–285.
12. http://stardust.jpl.nasa.gov/photo/aerogel.html adresinden 14.02.2014 tarihinde alınmıştır.
13. Lumira broşürü, http://solarinnovations.com/wp-content/uploads/2012/04/lumira_brochure1.pdf adresinden 17.01.2014 tarihinde alınmıştır. (www.cabotaerogel.com)
14. http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/ea/Aerogelbrick.jpg adresinden 14.02.2014 tarihinde alınmıştır.
15. L.W. Hrubesh, “Aerogel Applications”, Journal of Non-Crystalline Solids 225, (1998), pp: 335–342.
16. Baetens, R., Jelle, B.P., Thue, J.V., Tenpierik, M.J., Grynning, S., Uvslokk, S. & Gustavsen, A., “Vacuum Insulation Panels for Building Applications: A Review and Beyond”, Energy and Buildings, 42 (2010), pp:147-172.
17. Brunner, S., Wakili, K.G., Koebel, M.M. & Simmler, H., “High Performance Insulation in Buldings: Vacuum Insulation Panel (VIP) and Aerogel”, EMPA, http://oisd.brookes.ac.uk/ivisnet/resources/posters/Samuel%20Brunner_High%20performance%20in%20buildings%20VIP%20and%20Aerogel.pdf adresinden 25.05.2014 tarihinde alınmıştır.
18. http://www.thermablok.com/thermal-insulation/themablok-oil-spill-cleanup-aerogel-press-release.htm, adresinden 23.02.2014 tarihinde alınmıştır.
19. WCED. (1987). Our Common Future. Oxford: Oxford University Press.
20. M. Altın, Bir Sürdürülebilir Mimarlık Örneği: Otonom Binalar - Dymaxion Evi, Ege Mimarlık, 83, (2013), pp.24-29.
21. http://www.solarnext.eu/eng/ref/envelopeprojects.shtml  adresinden 03.01.2014 tarihinde alınmıştır.
22. http://www.solardecathlon.gov/about.html adresinden 03.01.2014 tarihinde alınmıştır.
23. http://www.zigersnead.com/current/blog/post/solar-decathlon-icarus-by-georgia-tech/10-15-2007/160/ adresinden 03.01.2014 tarihinde alınmıştır.
24. http://dougintology.blogspot.com/2007/10/solar-decathlon-aerogel.html adresinden 03.01.2014 tarihinde alınmıştır.
25. http://s3images.coroflot.com/user_files/individual_files/275809_fRQETwXW64XZ_PYcs_H5iwIrE.pdf adresinden 03.01.2014 tarihinde alınmıştır.
26. http://www.birdair.com/projectGallery/dedmon_center.aspx adresinden 17.01.2014 tarihinde alınmıştır.
27. http://www.facilitymanagement.com/articles/maintenance2-0209.html adresinden 17.01.2014 tarihinde alınmıştır.
28. http://archicontemporaine.org/RMA/p-8-lg0-Espace-Sportif-Le-Souchais-.htm?fiche_id=48#] adresinden 17.01.2014 tarihinde alınmıştır.
29. TS 825 Binalarda Isı Yalıtım Kuralları, 2009.

 

---

R E K L A M