?

Malzeme ve bazi esas kavramlar

Malzeme ve bazı esas kavramlar

Türk standartları ts 825 ve alman dın normu 4108 'e göre, taşyünü, extrude polistren, expanded polistren, camyünü, polietilen, poliüretan, cam köpüğü gibi ısı iletkenlik değeri ( & #955;) 0. 060kcal/mh°c değerinin altında olan malzemelere "ısı yalıtım malzemesi", bu değerin üzerinde kalanlara da "yapı malzemesi" denir.



ısı yalıtım malzemelerinin istenilen performansı karşılayabilmeleri için, boşluk oranı fazla, yoğunluğunun düşük, nem oranının az olması gerekmektedir. yalnızca ısı iletkenliği düşünülerek oluşturulan yapı elemanlarının istenen neticeleri vermediği görülmektedir. ısı yalıtımının yanısıra, rutubet akımı ve yoğuşma olayının önemi yalıtım malzemesinde başka nitelikleri aramayı lazım kılmıştır. malzemede buhar difüzyon direnç faktörünün büyük olması buhardan etkilenmeyi azaltmakta, sıcaklık değişimlerinden daha az etkilenmek ve ısıyı depo edebilmek için de yoğunluğunun büyük, ısınma ısısının da yüksek olması beklenmektedir. tek bir malzemenin bu ve benzeri bütün özelliklere sahip olması olası görünmemektedir.



yapıların ısı etkilerine karşı korunmasında en büyük görev dış yapı bileşenlerine düşmektedir. başta duvar ve pencereler olmak üzere, çatı, baca ve zemine temas eden yapı bileşenleri dış çevreden gelen etkilere karşı yapıyı korurlar. ısı yalıtımı açısından bu bileşenleri oluşturan malzemelerin ısı iletkenliği, ısı depolama ve soğutma-ısınma davranışı gibi özellikler çok mühimdir.



ısıl yalıtımlar, doğru uygulandığında, iletim, taşınım ve/veya ışınımısı geçişi tipleri ile enerjisi geçişini azaltan, malzemeler veya bitişik malzeme topluluklarıdır. bu yalıtım malzemeleri lifli, taneli, film-tabaka, blok veya tek parçadan yapılmış, açık-kapalı hücreli, kimyasal-mekanik olarak birbirine bağlanmış veya desteklenmiş karma malzemeler olabilir.



ısı geçişinin azaltılmasıyla, ısı yalıtım malzemeleri aşağıdaki ısıl işlevlerin bir veya bir kaçına hizmet edebilir.



* boruların, kanalların, depoların, cihaz ve yapıların ısı kayıplarını azaltarak enerjiyi korur,

* şahsi korunma ve konfor hedefi için cihazların veya yapıların yüzey sıcaklıklarını kontrol eder,

* kimyasal işlemlerin, ufak bir cihazın veya bir yapının sıcaklığını kontrol etmede yardımcı olur,

* ortam havasının çiğ noktası altındaki sıcaklıklarda yüzeyde su buharının yoğuşmasını engeller,

* sistemde ısıtma veya soğutma mevcut değilse veya gereksinimi yoksa, bu sistemin içindeki sıcaklık dalgalanmasını azaltır,

* şahsi konforun arttırılması için iklimlendirme yapılmış bir ortam içerisindeki sıcaklık dalgalanmasını azaltır,

* yangına karşı koruma temin eder.



bunlardan başka, ısı yalıtımı ilave işlevler da sağlayabilir. bu işlevler, ısı yalıtımının temel hedefi ve yeteneğine ideal olmalıdır.



belli koşullar altında yalıtımlar:



* duvarın, tavanın veya döşemenin yapısal mukavemetini artırır,

* yüzey bitirme işlemleri için bir destek temin eder,

* hava enfiltrasyonu ve su buharı geçişini önler,

* donma koşulları ve yangına maruz durumlarda cihaz ve yapılardaki hasarı engeller veya azaltır,

* ses ve titreşimi azaltır.



ısı yalıtımı normalde şu esas malzeme ve karmaları içerir;



* camyünü, kayayünü veya cürufyünü gibi organik olmayan, lifli veya hücreli malzemeler; kalsiyum silikat, bileşik perlit, vernikülit (hidrosilikat minerallerinin ısıtılarak genleştirilmesinden elde edilir), seramik mamüller ve amyant (amyantın kansorejen bir madde olduğu ispatlanmış olup, bu madde ile karşılaşıldığında büyük dikkat gösterilmelidir),

* pamuk, hayvan tüyü ve kılı, ahşap, kağıt hamuru, kamış gibi lifli organik maddeler ev sentetik lifler ve mantar, sünger gibi hücreli organik malzemeler, polistren, poliüretan ve diğer polimerler,

* metalik veya metalleştirilmiş organik yansıtıcı yüzeyler. bu yüzeylerin etkili olmaları için havaya, gaz dolgulu veya vakumlu boşluklara bakmaları gerekir,

* ısı geçişini azaltan kütlesel tipten yalıtım malzemeleri, hücresel, taneli ve lifli katı maddelerden yapılmış olabilir. yansıtıcı yalıtım malzemeleri ise, metal folyoların pürüzsüz yüzeyli tabakaları veya hava boşluklarıile ayrılmış folyo-yüzeyli malzemelerden ibarettir.



buhar baskı farkı



yapı elemanı değişik iki ortamla sınırlandığı durumlarda (bina dış kabuğu) iç ve dış yüzeyler arasında buhar baskı farkı ortaya çıkar. kışın binalar ısıtıldığından iç ve dış ortamın arasında büyük sıcaklık farkı çıkar. buhar baskı farkının değişmez bir neticesi olarak buhar, malzeme bünyesine nüfuz eder. yapı elemanının bünyesinde ısı akım istikameti ile buhar akım istikameti daima aynı yöndedir. dış ortamın nemi iç ortamdan çok yüksek olsa dahi iç ortamın sıcaklığı daha yüksek olduğundan, daima sıcak ortamın kısmi buhar baskısı soğuk ortamın buhar basıncından yüksek olur.



doymuş ve nemli hava



hava, sıcaklığa bağlı olarak belirli bir oranda buharı bünyesinde tutabilir. sıcaklık düştükçe, havanın içerisinde tutabileceği buhar miktarı hızla azalır. belirli barometrik koşullar altında belirli sıcaklıklardaki hava, o koşullar altında tutabileceği azami buhar miktarına sahip ise "buhara doymuş" denir. bu taktirde hava kararsız denge halindedir ve en küçük bir sıcaklık düşmesinde bir kısım buhar yoğuşarak su durumunda açığa çıkar.



buhara doymuş havanın içerisindeki su buharı miktarı "ws" ile gösterilir. birimi ise g/m³ 'tür.



yeryüzünü çevreleyen hava tabakası salt oksijen ve azot gazı karışımı olan havadan oluşmaktadır. hava içinde su buharı da vardır. hava+su buharı karışımına "nemli hava" denir. havanın içerdiği su buharına "nem" denir. hava içerisindeki su buharı miktarı çevre şartlarına ve meteorolojik etkenlere bağlı olarak değişir. 1 m³ nemli havanın içerdiği su buharı miktarının kuru hava miktarına oranına "mutlak nem" denir. yine 1 m³ nemli havanın içerdiği su buharı miktarının aynı sıcaklık ve aynı toplam basınçta içerebileceği maksimum su buharı miktarına oranına da "bağıl nem" denir.



yoğuşma



nemli hava, mutlak nemi değiştirmemek koşulu ile soğutulursa nem yükselir. sonuç olarak bağıl nem oranı %100 olur. bu taktirde, hava o sıcaklık için doymuştur, kararsız denge halindedir. bu limiti aşacak en küçük bir sıcaklık düşüşünde, belli biraz su buharı yoğuşarak havadan ayrılır. yapı fiziği yönünden iki tür yoğuşma gözlenir. bunlar; görünür ve gizli yoğuşmadır. binalarda mevcut ve yalıtımlı durumları için yoğuşma ve buharlaşma tahkikleri yapılarak ts 825 'te ileri sürülen limit değerleri sağlayıcı tedbirler alınmalıdır.



görünür yoğuşma



yapı elemanlarının yüzeyindeki yoğuşma, aynı zamanda terleme olarak da adlandırılır. yapı elemanının yüzeyindeki terleme, daima elemanın sıcak yüzünde, elemanın yüzey sıcaklığının havanın çiğ noktası sıcaklığının altına düşmesi durumunda ortaya çıkar. çiğlenme yapı elemanının ısı geçirme direncinin yeterli seçilmesi ile önlenir.



gizli yoğuşma



yoğuşma yapı elemanının bünyesi içerisinde ortaya çıkar ve genellikle yoğuşma olarak adlandırılır.



ısı depolama



bütün yapı malzemeleri ısı depolama özelliğine sahip olup ısınma sırasında ısıyı depo etmektedir. bir yapı bileşeninin özgül ısısına, yoğunluğuna, kalınlığına ve maruz kaldığı sıcaklık farkına bağlıdır. ısı depolama özelliği, ısıl ataleti (b) ile gösterilir. sürekli ısıtılan yapı elemanlarında ise ısı depolama meziyetinin enerji tasarrufu açısından pratik bir önemi kalmamaktadır. ancak yapı dış kabuğunun ısıl ataletinin yeterli olması (uygun salınım frenlemesi ve ideal faz gecikmesi) dış ısı değişmelerinin yapı dış kabuğu tarafından dengelenebilmesi bakımından, yapının iç elemanlarının ise asgari bir ısı depolama yeteneğinde olması iç ortamdaki ani ısı değişmelerinin dengelenebilmesi bakımından arzu edilir.



yaz aylarında ise güneş ışınımına maruz yapı kabuğunda yaklaşık 70-80 °c sıcaklıklar her zaman ölçülebilir. dolayısıyla, dış kabuğu meydana getiren taş, beton, tuğla gibi yapı malzemesinin yüksek ısı depolama özelliğinde düşük ısı ataletine sahip olması önemli bir sakınca teşkil etmektedir. dış kabukta gündüz depolanan ısı, bu malzemelerin ısı iletken olmaları neticesi depolanan ısıyı muhafaza edememeleri nedeniyle gece yapıyı hızla ısıtmaktadır.



ısı ataletleri yüksek bileşenlerden meydana gelen yapılarda, kış aylarında iç mekanların havalandırılması veya ısıtma sisteminin durdurulması hallerinde kısa sürede soğumaz, yaz aylarında yapının ısınması süratli olur. yapılar ısı etkilerine karşı davranışları açısından incelenirken ısı iletkenliği ve ısı ataleti özellikleri birlikte düşünülmelidir.



dış kabukta yazın depolanan güneş enerjisi, gece iç ve dış ortama geri dönerken (iç ve dış ortam sıcaklıklarının eşit olması nedeniyle), kışın dış kabukta depolanan ısıtma ısısı dış ortam sıcaklığının genellikle iç ortam sıcaklığından düşük olması, bundan başka duvar sıcaklığının genellikle iç ortam sıcaklığından düşük olması neticesi iç ortama dönmeyip dış ortama kaçmaktadır. bu açıdan bakıldığında yapı dış kabuğunun yüksek ısı depolama özelliğinde olması enerji israfına neden olmaktadır. bu olumsuzluğun giderilmesi ancak, tuğla, briket, beton gibi yüksek ısı depolama özelliğine sahip tek tabaka duvarların soğuk yüzeylerine yalıtım tabakası uygulaması ile olabilmektedir. ancak bu taktirde da dış kabuğun kışın güneş ışıması ile pasif enerjiden istifade imkanı ortadan kalkmaktadır.



yaz aylarında bilhassa suni iklimlendirme yapılamayan yapılarda iç ortam koşulları tamamıyla dış kabuğun fiziki özelliklerine bağlı kalmaktadır. bu bakımdan dış kabuğu oluşturan yapı malzemesinin ısı ataleti iç ortam konfor koşullarını belirleyen önemli bir özellik olarak ortaya çıkmaktadır.



ısıl atalet iki kavramdan oluşmaktadır. bunlar;



* salınım frenlemesi ve

* faz gecikmesidir.



dış duvar yüzeyindeki gece ve gündüz arasındaki sıcaklık salınımları malzemenin ısıl iletkenlik değeri ve ısı depolama yeteneğine bağlı olarak belli bir müddet gecikme ve belli bir frenleme ile duvar iç yüzeyine intikal etmektedir.



salınım frenlemesi dış salınım/iç salınım oranı olarak ifade edilmektedir. konfor koşullarının sağlanması bakımından bu oranın olası mertebe büyük olması arzu edilmektedir. faz gecikmesi ise duvar dış yüzeyindeki bir ısı dalgasının duvar iç yüzeyine intikal etmesi için gereken vakit aralığı olmaktadır. konfor koşullarının sağlanması bakımından faz gecikmesinin de 12 saat civarında olması arzu edilir. zira bu şekilde günün en sıcak saatinde duvar iç yüzü sıcaklığı en yüksek seviyeye ulaşmaktadır. ancak, 9-10 saatlik bir gecikme de konfor koşulunu sağlamada yeterli olmaktadır.



yapı dış kabuk ısı ataletinin yüksek olması, bu nedenle iç ortamda yaz aylarında konfor koşullarının yeterince sağlanabilmesi için dış kabuğu teşkil eden yapı malzemelerinin ısı depolama ve ısı iletkenlik değerlerinin belli bir uyum içerisinde olması gerekir.



beton esaslı dış duvarlar yüksek ısı depolama yetenğine sahip olmalarına karşın ısı geçirgenlik dirençlerinin çok düşük olması nedeniyle bir yarım periyot süresince muhafaza ederek dengeli bir biçimde verememektedir. bunun neticesi bu tür yapılarda yazın gecenin ilk yarısı iç ortamda aşırı bir sıcaklık yaşanmaktadır. aynı biçimde ısı yalıtım malzemeleri de her ne kadar yüksek bir ısı tutma yeteneğine sahip olsalar da ısı depolama kabiliyetinin çok düşük olmasından ikinci yarım periyotta malzemenin vereceği ısı kalmamaktadır. ancak ısı depolama kabiliyeti ile ataleti yüksek değerlere ulaşmaktadır. bu malzemenin başında ahşap gelmektedir. kagir malzemeler arasında en yaklaşanı gazbeton yani hafif betondur.



soğuma-ısınma davranışı



ısı depolama ve ısı yalıtma fiziksel açıdan birbirlerinin zıddıdır. metaller gibi kütleleri çok büyük olan malzemelerin yüksek oranlarda ısı depolama yeteneğine ve en fazla düşük ısı geçirimsizliğine sahip olmalarına rağmen, ufak kütleli yalıtım malzemelerinde durum bunun tam tersidir. yapı malzemelerinden beklenen ise olası olan en yüksek ısı depolama ve en düşük ısı iletkenlik değerlerine bir arada sahip olmasıdır. bu iki özellik birlikte soğuma katsayısı ile gösterilir. soğuma katsayısı (a) ne kadar büyük olursa, yapı bileşeni o ölçüde yavaş soğur. böylece dışarıda meydana gelen sıcaklık farkları iç mekanlara az ve geç yansır.



bir hacim ısıtıldığında, onu çevreleyen yapı bileşenleri de ısınır. bu yapı bileşenlerinin yüzeylerinde meydana gelen sıcaklık, kullanılan yapı malzemesinin ısı nüfuz katsayısına bağlıdır. ısı nüfuz katsayıları düşük yapı malzemeleri ile oluşturulmuş soğuk hacimler çok daha kolay ve çabuk ısınabilirler. çünkü, bu nitelikteki yapı malzemelerinin yüzeyleri daha az ısı enerjisi ile istenilen sıcaklığa kavuşurlar.



asgari ısı korunum



bu terim, yapı elemanlarında aranılacak en düşük ısı korunum seviyesini ifade etmektedir. burada öngörülen korunum koşulları, gerek yapı elemanlarının uzun vadede sağlığı ve gerekse insan sağlığı bakımından en alt limiti ifade eder.



asgari ısı korunum, yapı dış kabuğunu teşkil eden döşeme ve duvarların iç yüzey sıcaklıklarının, terleme noktasının 1-2 °c üstünde olmasını sağlamaktadır. bu sıcaklık normal iç ortam şartlarında 12-13 °c civarında olup, konfor koşullarını sağlamaktan uzaktır. bundan başka iç ortamın en iyi biçimde ısıtılması ve havalandırılmasını gerektirmektedir. ancak ısı korunum ile binanın kritik noktalarını teşkil eden iki dış yapı elemanının kesiştiği köşe noktasında, bilhassa üç dış elemanın kesiştiği bina köşe ve balkon birleşim noktalarında çiğlenme noktasının altına düşüleceği kesindir.



ekonomik ısı korunum



binaların ve dış kabuğu teşkil eden elemanların ısı yalıtımının limiti bulunmamaktadır. artan ısı yalıtım mertebesi ile birlikte ilk tesis masrafları çoğalmakta, buna karşılık işletme masrafları azalmaktadır. toplam maliyet olan yapım-kullanım maliyeti ise bir dip noktadan geçmektedir. bu nokta ekonomik ısı korunum seviyesini belirlemektedir.



ekonomik ısı korunum seviyesini,



* yapının bulunduğu iklim koşulları,

* yapı elemanlarının maliyeti,

* ısı geçirme katsayısı,

* ısıtma tesisatı maliyeti,

* yakıtın maliyeti,

* paranın maliyeti (faiz yükü) ve

* yapı elemanının ömrü (amortisman süresi) ile belirlenmektedir.



ilk tesis masraflarının çok yüksek olmasına rağmen yakıtın çok ucuz olduğu durumlarda ekonomik ısı yalıtım düzeyi asgari ısı yalıtım seviyesinin de altında değerler verebilir.



tam ısı korunum



soğuk yüzeyler ışıma yoluyla sıcak yüzeylerden ısı aldığından sıcak bir ortamda dahi bir insan soğuk bir yüzeye yakın oturması durumunda sağlığı tehlikeye girebilmektedir. saatter 'e göre tam ısı korunuma, asgari ısı korunumunun iki ile dörtt katı arttırılmasıyla erişilebilmektedir. ancak, bu suretle, yapı kabuğu iç yüzey sıcaklıkları sağlık ve konfor koşulları için lazım asgari 17-17. 5 °c sıcaklıklara yükseltilebilmektedir.

Hiç yorum yok:

Yorum Gönder