İnşaat Tedarik Dergisi

İnşaat – Yatırım – Proje – Ulaştırma – Mimarlık – Enerji – Maden

Sıfır Enerji Binalar ve Isı Yalıtımı

Özgür Kaan Alioğlu Aktivist Mühendis Müdür Yollarda Platformu

Günümüzün en acil meselelerinin başında Küresel İklim Değişikliği gelmekte. Sıfır Enerji Binalar, fosil yakıtlara bağımlı kalmadan aynı zamanda karbon salımını azaltan, geleceğin önemli köşe taşlarından biri.

Ülkemizde kullanılan enerjinin üçte birini konut ve ticari binalar tüketiyor. Her geçen gün artan enerji maliyetlerinin yansıdığı, kışın ısınmak yazın ise serinlemek için ödenen elektrik ve doğalgaz faturaları aile bütçelerini sarsıyor.

Geleceğin dünyasında genellikle teknoloji odaklı gelişmeler gündemdeyken yaşamımızda köklü değişikliklere neden olacak farklı gelişmelerin yaşanması da kaçınılmaz görülüyor. Bilim insanları, vizyoner mimar ve yatırımcılar alternatif yaşam alanları konusunda yaratıcı ve çevre dostu çözümler üretmek üzere enerji maliyetlerini azaltacak hatta sıfıra indirecek ‘Zero Energy Building’ yani ‘Sıfır Enerji Binalar’ üzerine çalışmalarını sürdürüyor.

Sıfır Enerji Binalar, enerji kullanımını büyük ölçüde azaltırken, diğer yandan da enerji ihtiyacını güneş panelleri ve rüzgâr gülleri gibi yenilenebilir enerji kaynaklarından karşılamakta. Bu binalar enerji şebekesine bağlanarak, yenilenebilir kaynaklardan enerji elde edemediği anlarda şebekeden enerji çekerken, yenilenebilir enerji üretebildiği anlarda ise şebekeye enerji iletiyor. Sadece enerji kullanımı ve karbon emisyonlarını azaltmakla kalmayan Sıfır Enerji Binalar, enerji maliyetini de düşürüyor ve kullanıcılarının yaşam kalitesini yükseltiyor.

Sıfır Enerji Binalar iyi yalıtım ve üst düzey enerji verimliliğine sahipler. Düzenli olarak şebekeye bağlı olan bu binalar bir yıl boyunca tükettikleri kadar yenilenebilir enerji üretiyor ve sakinlerine ‘sıfır’ enerji faturasının yanı sıra karbon salınımsız bir konfor sunuyorlar.

Sıfır Enerji Binalar‘a ulaşabilmenin birinci ve en önemli yolu ısı yalıtımı ile enerji ihityacının minimuma indirilmesi. Bu noktada da ısı yalıtımı ile ilgili kamuoyunda çokça dillendirilen temel bazı konulara açıklık getirelim.

Isı Hatayı Affetmez… Kaçar !!!

Binalar, en fazla ısıyı cephelerinden kaybeder (yaklaşık 50% oranında). Ancak, ISI da tıpki su gibi, duman gibi, elektrik gibi direnci az olan bir yer bulursa, oradan kacar. Yani siz cephenize mükemmel bir mantolama yapsanız dahi, Çatılarınız, Zemin Döşemeleriniz ve Pencereleriniz yalıtımsızsa, ısı oralardan kaçacaktır.

Çoğumuz balkonunda ya da terasında su sızdırması sorunu yaşamışızdır. Çok iyi su yalıtımı yapmış olsanız dahi, eğer yalıtımın herhangi ufacık bir noktasında bile bir hata olsa su (tıpkı ısı gibi) o hatayı bulur ve ordan sızar (kaçar). Bu sebeple:  Isı Yalıtımı, sadece cephelerde değil, tüm bina kabuğunda ele alınmalı ve ISI YALITIM KALINLIKLARI ARTIRILMALIDIR.

Isı Yalıtımında Birinci Amaç İletim Yolu İle Olan Kayıpları Engellemektir… !!!

Kafa karışıklığına yol açmamak için çok basit anlatmaya çalışalım. Termodinamiğin 2. Yasasına göre, iki ortam arasında sıcaklık farkı varsa, ısı yüksek sıcaklıktaki ortamdan düşük sıcaklıktaki ortama geçer. Bu yasa çürütülmedikçe birincil olarak yapılması gereken, ısı yalıtımı yapmak için, yüksek sıcaklıktaki ortam ile düşük sıcaklıktaki ortam arasına, ısı transferini engellemek için ısı geçişine karşı yüksek dirençli malzemeler yerleştirilmelidir. Ki biz buna Isı Yalıtımı diyoruz.

Isınım geçişi ortam sıcaklıklarındaki farka bağlı olduğu kadar, ortam ve yüzeylerinin özelliklerine de bağlıdır. Bu sebeple ısı transferi sistemi birbirinden farklı üç başlık altında incelenmelidir.

  1. İletim (kondüksiyon)
    Duvarı oluşturan moleküllerin birbirine değmesi ve bu sebeple sıcak ortamdaki ısıyı alarak, birbirlerine geçirerek soğuk ortama iletmeleri ile ısının sıcak ortamdan soğuk ortama geçişidir.
  2. Taşınım (konveksiyon)
    Eğer soğuk olan (dış) ortamda hava hareketli ise (yani rüzgar varsa), bu takdirde hareketli hava da dış yüzeydeki ısıyı taşıyacak ve ısı geçişini artıracaktır. Yani İLETİM ile olan ısı transferine ek olarak TAŞINIM ile de ısı transferi olacaktır.

Bunu hava durumu programlarında rüzgarlı havalarda söylenen “hissedilen sıcaklık” ifadesi ile özdeşleştirebiliriz. Dış hava sıcaklığı 5 derecedir ama buna ek olarak spiker, rüzgar sebebiyle hissedilen sıcaklığın 2 derece olacağını söyler. Çünkü rüzgar sebebiyle normalde kaybedeceğimizden daha fazla ısı kaybeder ve havayı olduğundan daha soğuk hissederiz.

  1. Işınım (radyasyon)
    Işınımda ısı, fiziksel bir ortam olmaksızın elektromanyetik dalgalar yardımıyla yayılarak ilerler. Yüksek sıcaklıktaki cisimler elektro manyetik dalgalar şeklinde ısı yayar, düşük sıcaklıktaki (soğuk) cisimler ise elektro manyetik dalgalar şeklinde ısıyı yutarlar.

Dış ortamda soğuk cisimler varsa örneğin karlı bir ortamsa, böyle bir durumda etraftaki kar kütlesi dış yüzeydeki ısıyı ışınımla yutacaktır (yazın tam tersi bir durum olacak, örneğin güneş ısı yayarak ışınımla dış yüzeyi ısıtacaktır). Yani İLETİM ve TAŞINIM ile olan ısı transferine ek olarak IŞINIM ile de ısı transferi olacaktır.

Bunu da hava durumu programlarında güneşli havalarda söylenen “gölgede sıcaklık” ifadesi ile özdeşleştirebiliriz. Güneşin altında, güneşin ışınım (radyasyon) etkisiyle biz sıcaklığı 40 derece hissederiz. Halbuki spiker hava sıcaklığını Gölgede 35 derece olarak belirtmiştir.

Sonuç olarak, ısı iç ortamdan dış ortama İLETİM ile taşınmazsa, zaten dış ortamla aynı sıcaklıktaki dış cephede TAŞINIM ve/veya IŞINIM ile taşınabilecek (kaybedilecek) bir enerji olmayacaktır. Bu sebeple, Isı Yalıtımında Birinci Hedef Duvardan “İletim” ile Olan Kayıpları Engellemektir !!!

Sıva ile, Boya ile Isı Yalıtımı Olmaz… Ancak Isı Yalıtımı Desteklenebilir… !!!

Isı Yalıtımı’nda amacımız, sıcak ortamdan soğuk ortama ısı geçmesin. Bu yüzden sıcak ortamla soğuk ortam arasına ısı geçişine dirençli bir malzeme koyarız. Doğal olarak bu direnç ne kadar kuvvetli olursa, ısı geçişi o kadar azalır.

Sıcak ortamla soğuk ortam arasına koyduğumuz malzemenin ısıl direnci de 2 şeye bağlıdır:
⦁ Malzemenin cinsine (ısıyı iletmeyen bir malzeme isteriz)
⦁ Malzemenin kalınlığına (ısı geçişinin önünde büyük engel isteriz)
Yani; Direnci artırmak için, Isı İletimi DÜŞÜK ve KALIN malzeme isteriz……
Mühendislikte;
⦁ “Isıl Direç”e R Değeri
⦁ “Isı İletim Katsayısı”na -λ- lamda değeri
⦁ “Kalınlık”a da d değeri denir.

“Isıl Direnç”i (R değeri) artırmak için, “Isı İletim Katsayısı”nı (λ değeri) azaltmamız ve “Kalınlık”ı (d değeri) artırmamız gereğinden dolayı, mühendislik formülü şu şekilde oluşmuştur:

Yani:
⦁ Isı yalıtım malzemesinin kalınlığı arttıkça ısı geçişine karşı direnci artar.
⦁ Isı yalıtım malzemesinin ısı iletim katsayısı (λ değeri) düştükçe ısı geçişine karşı direnci artar.

Günümüzde, İletişim sistemlerinin gelişimi ve globalizasyon sebebiyle, dünya genelinde hangi Isı Yalıtım teknolojisi üretiliyor ve kullanılıyorsa, Türkiye’de de aynı Isı Yalıtım teknolojisi üretilmekte ve kullanılmaktadır. Üretilen bu Isı Yalıtım malzemelerinin de ısı iletim katsayıları, yani λ değerleri birbirine çok yakındır.

Bu sebeple, Isı Yalıtımı ile binalarda enerji verimliliğinin artırılması için, hangi ısı yalıtım malzemesi kullanılırsa kullanılsın, kullanılan Isı Yalıtım Malzemesi’nin Kalınlığı’nın Artırılması esastır.

λ (Isı İletim Katsayısı) değeri, her malzeme için ayrı ve o malzemeye has bir özelliktir. Sadece değerinin düşük olması yeterli değildir. Aynı zamanda bu malzemenin ne kadar kalın kullanıldığı ve/veya uygulanabildiği de önemlidir. 

Aşağıdaki tabloda TS825 Binalarda Isı Yalıtım Kuralları Standardı’nda bulunan bazı malzemelerin λ (Isı İletim Katsayısı) değerleri verilmiştir.

Örnek Olarak:
⦁ 0,035 λ değerine sahip bir Isı Yalıtım malzemesini 8 cm (0,08 m) kalınlıkta kullanırsanız, yukarda verilen formül ile [R=d/λ] Isıl Direnciniz 2,28 m2K/W olacaktır. 
⦁ Aynı Isıl Direnç (R) değerini yakalamak için, 0,14 λ değerine sahip Perlit Agregalı Sıva’yı 32 cm kullanmanız gerekir. Ki sıvanın bu kalınlıkta uygulanması mümkün değildir.
⦁ Varsayalım ki, bir ısı yalıtım malzemesi kadar iyi “Isı İletim Katsayısı” (yani çok düşük λ) değerine sahip bir sıva ya da boya ürünü ile karşılaştık. Bu ürünün λ değeride 0,035 W/mK olsun.
⦁ O zaman yukarıdaki örnekte verilen 2,28 m2K/W Isıl Direnç değerini yakalamak için, bu çok üstün 0,035 λ değerine sahip Sıva ya da Boya’yı da 8 cm kullanmanız gerekir. 
⦁ Ki 8 cm kalınlığında sıva yapmak çok çok çok zor (neredeyse imkansız) ve çok çok çok maliyetli, 8 cm kalınlığında boya yapmak ise imkansızdır.

Bu sebeple, ısı yalıtım özellikleri geliştirilmiş yani düşük “Isı İletim Katsayısı” (yani düşük λ) değerine sahip sıva ya da boya ürünleri, ancak ısı yalıtımını destekleyici ürünler olarak standart boya ya da sıvaların yerine kullanılabilirler. Bu şekilde kullanılmaları da faydalıdır.
Ancak kesinlikle Isı Yalıtım Malzemeleri’nin yerine muadil olarak kullanılamazlar.