Giriş

Enerji tüketiminin önemli bir kısmını kapsayan ısıtmada harcanan enerjiden tasarruf etmek için iç ortam ısısının ortamda muhafaza edilmesi gerekir ki buda yalıtımla mümkün olmaktadır.

Binalarda çatılardan, dış duvardan, döşemelerden ve kapılardan farklı oranlarda ısı kaybı yaşanmaktadır.

Termal Enerji, Isı ve Sıcaklık

İki cismin sıcaklık farklılıkları nedeniyle birinden diğerine aktarılan enerjiyi ısı olarak tanımlanırken sıcaklık ise bir maddeyi oluşturan taneciklerden birinin ortalama hareket enerjisini ifade eden değer olarak tanımlanmaktadır.

• Basınç ve hacim değişimlerinden yararlanılarak yapılan gaz termometreler,

• Ses hızının değişiminden yararlanılarak yapılan akustik termometreler,

• Katının boyca uzama ve kısalmasından yararlanılarak yapılan termometreler,

• Sıcaklıkla hacim genişlemesine dayanan civalı veya alkollü termometreler

Gibi örnekler sistemin sahip olduğu duruma göre ölçme yönteminin farklılaştığının göstergesidir.

Sıcaklığı ölçmede kullanılan termometreler Santigrat, Fahrenhayt ve Kelvin olarak tanımlanan ölçekler termal enerjisini bulunduğu ortama uygun değişmeyen sistemlere göre öngörmüştür.Bu ölçekler termal enerjisini bulunduğu ortama uygun değişmeyen sistemlere göre öngörülmüştür. Santigrat ölçeği 0°C noktasını buz-su karışımının sıcaklığını (suyun donma sıcaklığı), 100°C noktasını ise su-su buharı karışımının sıcaklığını (suyun buharlaşma sıcaklığı) kabul eder. Elde edilen bu referans noktaları arası 100 eşit parçaya bölünüp ölçeklendirilir. Fahrenheit ölçeği, buz-su karışımının sıcaklığını 32°F, su-su buharı karışımının sıcaklığını 212°F olarak kabul eder. Bu iki referans noktası ise 180 eşit parçaya bölünüp ölçeklendirilir. Kelvin ölçeği ise temel bilimsel sıcaklık ölçeğidir ve suyun donma noktası 0°C’yi 273,15 K olarak

kabul eder. Sıcaklık aralıkları ise Celsius ölçeği ile aynıdır, yani 1°C’lik bir sıcaklık değişimi 1 K’lık sıcaklık değişimine karşı gelir.

Isı Transfer Yöntemleri

Termodinamiğin 2. Yasasına göre iki ortam arasında sıcaklık farkı varsa ısı yüksek sıcaklıktaki ortamdan düşük sıcaklıktaki ortama geçer.

Temas ile Isı Transferi

Enerjisi daha büyük olan atomlardan enerjisi daha küçük olanlara doğru ısı aktarımı gerçekleşmektedir ve bu tip ısı alış veriş yöntemi temas ile ısı transferi olarak adlandırılır.

İçeri ve dışarı arasındaki temasa örnek teşkil eden pencerede teması sağlayan malzeme cam atomlarıdır. İçerideki ısı kaybı, dışarısı ve içerisinin sahip olduğu sıcaklıkların farkı ve camın yüzey alanı ile doğru orantılı iken camın kalınlığı ile ters orantılıdır.

Yapı teknolojisinde genelde kullanılan yalıtım malzemelerinde yalıtım işi yapan ana malzeme havadır. Metallerin ve katıların ısı iletkenlik değerleri oldukça büyüktür. Malzemenin ısı akışına karşı direnci olan termal direnç veya R değerin büyük olması ısı akışına karşı daha büyük direnç demektir bu da malzemenin cinsi, kalınlığı ve ısıl geçirgenliğini ile ilişkilidir.

Isı iletim katsayısına dair bazı örnekler aşağıda verilmiştir: k (W/m.K)

Cam yünü:0,04, Taş yünü: 0,04, Ekstrude polistren köpük: 0,028, Ekspande polistren köpük: 0,04, Poliüretan: 0,035, Ahşap yünü levhalar: 0,09-0,15, Cam köpüğü: 0,052, Fenol köpüğü: 0,04, Genleştirilmiş mantar levhalar: 0,045-0,055.

Taşınım ile Isı Transferi

Isı transferi bir malzemeden diğerine sıvı veya gaz ile taşınmaktadır. Isıtılarak enerji aktarılan su, bu enerjiyi, enerjisi daha az olan ortama geldiğinde aktarır. Hava molekülleri sıcak nesneler ile etkileşimleriyle kazandıkları enerjiyi soğuk nesneler ile temas ettikleri anda kaybederler. Hava akışı ne kadar hızlıysa ısı transferi de o kadar kolay ve kısa sürede olur.

Radyasyon ile Isı Transferi

Her cisim sahip olduğu yüzey alanı ve sıcaklığı ile orantılı olacak şekilde radyasyon enerjisi yayar. Enerji cisimden yayılırken herhangi bir ortama ihtiyaç duymaz.

Cam dış ortam sıcaklığından daha büyük bir sıcaklıkta olduğundan cam radyasyon enerjisini yayarken oda içindeki cisimlerin sıcaklığı camın sıcaklığından daha büyük olduğundan cam radyasyon enerjisine maruz kalır. Camın içeriden odadaki cisimlerin yaydığı radyasyon enerjisini yansıtması odanın yalıtımın arttırdığından camların yansımayı arttırıcı malzemeler kullanılması kaçınılamazdır.

Buradaeyayınım oranı iken,?Stefan Boltzman sabitidir ve değeri ?=5,67 x10-8W/ m2K4

Yayınım oranı (e) örnekleri aşağıda verilmiştir.

Meşe odunu: 0,91, Paslanmaz çelik (301 tipi): 0,54-0,63, Kâğıt:0,93, Beton: 0,54, Tuğla: 0,85, Elektrik bandı 0,95 Cam: 0,97, Kauçuk: 0,93, Pamuk giysi: 0,77, Alüminyum folyo: 0,04.

Taşınım - Radyasyon için R- Değeri

Yapının içindeki taşınım - radyasyon R- değerive dışındaki taşınım – radyasyon değeriolarak ayrı ayrı tanımlanmalıdır. Yalıtım için mevsimine göre en hızlı rüzgâr hızları göz önünde bulundurulur.

Binalarda Isı Kaybının Azaltılmasında Yalıtım

Yaz ve kış aylarındaki sıcaklık değerleri insanın konforlu yaşam sürmelerinin mümkün olduğu 20-22 sıcaklık ve 50 bağıl nem değerlerinden farklıdır. Bu şartları ortadan kaldırabilecek olan yapılarda ve tesisatta kışın enerji kayıpları, yazın ise istenmeyen enerji kazançlarını sınırlandırılması işlemine “ısı yalıtımı” denir.

Dış ve iç ortamı birleştiren tüm elemanların her birinden kaynaklanacak şekilde ev içi enerjiyi sabit tutmak için çeşitli yöntemler kullanılmaktadır.

Bina ile dışarıdaki ortamın yalıtılması sırasında istemli veya istemsiz olarak oluşan kaçaklar enerji kaybı olarak adlandırılır.

Yalıtım oranlarının ve ısıtma sistemlerinin verimlerinin düşük olması, konutlarda enerji tasarrufu potansiyelinin en az %50 olduğunu gösterir.

Pencereler

Yazın havalandırmayı, kışın güneş ışınlarının bina içine girmesini sağlamasının yanında ısı kaybının da başlıca kaynağı olan pencereler binada ısı kaçaklarının yaklaşık olarak dörtte birine sebep olmaktadır.

Pencerelerde tek cam uygulamasından çift cam uygulamasına geçmek ısı kaybı oranını düşürürken cam sıcaklığının daha yüksek olmasını sağlamaktadır.

Pencerelerin üretiminde başlangıçta ahşap malzeme kullanılırken zaman ile sanayinin gelişmesiyle sırasıyla demir, alüminyum, PVC ve alaşımlı malzemeler kullanılmıştır. Alüminyum ise maliyet olarak en pahalısı konumundadır.

Camdaki ısı kaybı

Çatı

Bina içerisindeki ısı kayıplarının yaklaşık olarak %10 u ısınan havanın yükselmesi ve çatıdan çıkmasıyla olmaktadır.

Yalıtımı istenen çatı içinde ahşap destek miktarı belirlendiğinde bir ısı kaçağının olacağı hesaplanabilir.

Isı kayıp oranı hesaplanırken binanın bölgesel konumundan kaynaklanan dış sıcaklık, hava sıcaklığının değişimleri ve çatının eğimi de etki eden faktörlerdendir.

Duvar

Yalıtım malzemesinin seçimi ve uygulama türü ısı yalıtımı için çok önemlidir. Malzemenin su almaması, buhar difüzyon direncinin yüksek olması, ısı iletkenliğinin düşük olması önemli koşullardır.

Duvarlarda içten ve dıştan ısı yalıtımı yapılabilmektedir. Dıştan yalıtımda duvar malzemesinin ısı depolama kapasitesinden yararlanılır. Kısa sürede ısıtma yapılmak istenilen yerlerde ise içten yalıtım kullanışlıdır. Binanın bodrum seviyesi, dış yüzey malzemesi ve bina kiriş çıkıntılarının bina duvarları yalıtım malzemesi ile kaplanırken dikkat edilmesi gereken noktalardır.

Yalıtım İle İlgili Yürürlükteki Mevzuatlar

Bütün yerleşim birimlerindeki binalarda uygulamak üzere hazırlana; binalardaki ısı kayıplarının azaltılmasına, enerji tasarrufu sağlanmasına ve uygulanmasına dair Çevre ve Şehircilik Bakanlığının hazırladığı Resmi Gazetede yayımlanan yönetmelik ile usul ve esaslar verilmiştir.

En büyük ve en küçükoranları için ısıtma enerjisine göre Türkiye 4 bölgeye ayrılmıştır.

Binaların yıllık ısıtma enerjisi ihtiyacı için üst limit konulmuştur. Hesaplamalarda kullanılacak bina türüne göre aylık ortalama iç sıcaklık değerleri belirlenmiştir.

Yönetmelikte çatı ve duvar yalıtımı için ayrıntılı çizimler verilip standart yöntemler anlatılmıştır.

Yayınlanan yönetmeliğe göre kullanılacak bina türüne göre hesaplamalarda kullanılan bina iç sıcaklık değerleri; Konutlar ve yönetim binaları için 19 santigrat derece, Otel, motel ve lokantalar, öğretim binaları, tiyatro ve konser salonları, kışlalar, ceza evleri ve tutukevleri, müze ve galeriler, hava limanları 20 santigrat derece, Hastaneler 22 santigrat derece, Yüzme havuzları 26 santigrat derece, İmalat ve atölye mahalleri 16 santigrat derece olarak belirlenmiştir

Binanın ısı kaybeden düşey dış yüzeylerinin alanının %60 ı ve üzerindeki oranlarda camlama yapılan binalarda, pencere sistemin R- değeri 0,48 veya bundan daha büyük değerlerde tasarlanması durumunda bu binaların standartlara uygun olduğu kabul edilir.