İnsanlar konforlu barınma ihtiyacını yaşadıkları bütün zaman dilimlerinde hissetmişlerdir. Çevresel ve ekonomik gelişmeler doğrultusunda da karşılaştıkları problemlere çözümler aramışlardır. Bu nedenledir ki ısı yalıtım malzemeleri ile ilgili bir çok çalışma 20.yüzyılın ilk yarısında yapılmış ama geliştirilen bu malzemeler yaşanılan petrol krizinin ardından kullanılmaya başlanmıştır. Çağımızın zorlu şartları ise artık hayatımızın heralanında tasarruf yapmamızı gerektirdiği gibi enerji kaynaklarımızın azlığı ve çevre kirliliği de yaşamlarımızı ciddi olarak etkilemektedir. Bu nedenle ısı yalıtımı bugün için olduğu kadar gelecek için de vazgeçilmezdir.
Tanım
Farklı sıcaklıktaki iki ortam arasındaki ısı transferini azaltmak için yapılan işleme ısı yalıtımı denir. Bunu sağlayan malzemelere ısı yalıtım malzemesi adı verilir. Isı yalıtım malzemelerinin en temel özelligi (λ)ısı iletim katsayısıdır.
2.1. Isı letim Katsayısı Bir malzemenin birbirine paralel iki yüzeyinin sıcaklıkları arasındaki fark 1 ºC oldugunda, yüzeyin, birim alanından (1 m2) ve bu alana dik yöndeki birim kalınlıktan (1 m), 1 saatte geçen ısı miktarıdır. Bu özellik malzemenin ısı yalıtım özelligini belirler. Isı iletim katsayısı yükseldikçe malzemenin ısı yalıtım özelligi azalır. (kötülesir).
IS0 ve CEN Standardına göre ısı iletim katsayısı 0,065 W/mK değerinden küçük olan malzemeler ısı yalıtım malzemesi olarak tanımlanır. Diğer malzemeler yapı malzemesi olarak kabul edilir.
DİKKAT Yapılarda kullanılan malzemelerin ısı iletkenlik sayıları birbirinden farklıdır. Ama sadece ısı iletkenlik değeri (λ) 0,065 W/mK değerinin altında olanlar ‘’ısı yalıtım malzemesi’’dir. Beklentilerinize ve amacına yönelik bir ısı yalıtımı için doğru malzeme kullanıldığından emin olunuz ve yalıtım özelliği olduğu öne sürülen malzemelerde ısı yalıtım malzemesi olma şartlarını kontrol ediniz.
Uzun yıllar yapılan uygulamalar 50 cm ve üzeri bir kalınlığın optimum yalıtım kalınlığı olduğu kabul edilmiştir. Bugün, Avrupa’daki pek çok yönetmelik ve standart, çatı ve duvarlarda U=0.2 W/m2Kdeğeri aramaktadır. Bu da yaklaşık 20 cm yalıtım kalınlığına tekabül eder. Ancak, yapılarda 20 ila 50 cm arasında değişen yalıtım kalınlıkları ihtiyacı, mimarlık çalışmalarını, alan kısıtı ve yüksek maliyet nedeni ile oldukça kısıtlamaktadır. Bu nedelere bağlı olarak, bina yapımındaki gelişmelerle birlikte, yapılar kalın boyutlu ve ağır malzemelerden narin-ince boyutlu hafif malzemelere geçmiştir. Bu durum, sağladığı birçok yarar yanında yapı fiziği ve ısı yalıtımı konularında daha dikkatli davranmak gereğini ortaya getirmiştir. Binanın ısı yalıtımı; yapının gerek kışın, gerekse yazın karşılaşacağı dış şartları güvenle karşılayabilecek şekilde düşünülmelidir. Binanın ısı etkilerine karşı yalıtılmasında amaç, yapının zararlı boyutlarda ısı hareketleri ve buhar yoğuşması sonucu zaman içinde yapı hasarlarının (don hasarı, nem hasarı, küflenme, bozulma, demir aksamının çürümesi-korozyonu vs) ortaya çıkmasını önlemektir. Dolayısıyla yapının bakım masraflarını sınırlı düzeyde tutmak, yaşanılan iç ortamın konfor şartlarına uygun, kışın ısıtma, yazın soğutma enerjisinden tasarruf sağlayarak aile ve ulusal ekonomimize katkıda bulunmaktır.
Isı Yalıtım Malzemelerinde Uygulamaya Göre Aranması Gereken Özellikler
• Isı İletim Katsayısı (W/mK):
0,065 W/mK degerinden küçük olmalıdır.
• Yoğunluk (kg/m3):
Malzemenin birim hacminin (1 m3) kütlesine yogunluk adı verilir. Isı yalıtım malzemelerinde yogunluk ısı iletim katsayısını pek etkilememekle birlikte malzemenin stabilitesi ve mekanik dayanımı yogunlukla direkt ilgilidir. Genellikle ısı yalıtım malzemelerinin yogunlukları genis bir skalada degisken üretilebilir. Ancak ideal olan, boyutsal kararlılık ve mekanik dayanım açısından en uygun yogunlukların kullanılmasıdır. Dolayısıyla malzeme seçimi yapılırken konuda uzman kisilere danışılmalıdır.
• Yangın Sınıfı (DIN 4102, BS476):
Yapı ve yalıtım malzemelerinin yangın sırasındaki davranıslarını ölçmek için çesitli deney metodları gelistirilmistir. Bu deneylere tabi tutulan malzemenin davranışı ölçülür ve sınıflandırılır. Bu deneylerin ve sınıflandırmaların tarif edildigi Almanya ‘da DIN 4102, İngiltere’de BS 476 standartları bulunmaktadır.
• Sıcaklık Dayanımı (ºC):
Her ısı yalıtım malzemesinin özelliklerini kaybetmeye başlayıp deforme olmaya başladığı bir sıcaklık noktası bulunur. Bu nedenle malzemenin uygulandıgı yerde maruz kalacagı sıcaklık önceden belirlenmeli ve bu sıcaklıga uygun malzeme seçilmelidir.
• Mekanik Dayanım (kPa):
Isı yalıtım malzemelerinin mekanik dayanımları genellikle, malzemede %10 deformasyon oluşturan basma gerilmesi değeri olarak kabul edilir. Bunun yanısıra bazı malzemelerin çekme gerilmeleri de basma gerilmeleri ile birlikte mekanik dayanım özelliği olarak verilebilir.
• Buhar Difüzyon Direnci:
Bir malzemenin bünyesinden buhar geçişine gösterdigi direnç, o malzemenin buhar difüzyon direncidir. Buhar difüzyon direnci yükseldikçe malzemenin içinden geçebilecek buhar miktarı azalır. Isı yalıtım malzemelerinde, detaya göre degismekle birlikte, genellikle buhar difüzyon direnci yüksek olması idealdir.
• Su Emme:
Isı yalıtım malzemelerinin en temel özelliği ısı iletim katsayılarının düşük olmasıdır. Bu özellik malzemelerin bünyesinde bulunan durgun hava veya gaz içeren kılcal aralıklar veya gözeneklerdir. Isı yalıtım malzemeleri su ile temas ettiklerinde bünyelerine bir miktar su emebilirler. Bunun sonucunda malzemelerin ısı iletim katsayıları düser, yani ısı yalıtım özellikleri bozulur. Su emme miktarları çesitli testler uygulanarak belirlenir. Isı yalıtım malzemelerinde su emme oranlarının sıfır veya sıfıra yakın olması idealdir.
– Boyutsal Kararlılık100:
Isı yalıtım malzemelerinin boyutsal kararlılıkları olmalıdır. Yani malzeme uygulandığı andaki boyutlarını zaman içerisinde veya termel ve mekanik etkilerle kaybetmemelidir. Başka bir ifadeyle, malzemelerin sıcaklık veya basınçla şekil degiştirmeleri çok az olmalıdır.
Başlıca Isı Yalıtım Malzemeleri
Cam Yünü (TS 901 EN 13162)
Taş Yünü (TS 901 EN 13162)
Ekstrude Polistren (XPS) (TS 11989 EN 13164)
Expande Polistren (EPS) (TS 7316 EN 13163)
Poliüretan (PUR) (TS EN 13165)
Ahşap Yünü Levhalar (TS EN 13168)
Cam Köpüğü (TS EN 13167)
Fenol Köpüğü (TS EN 13166)
Genleştirilmiş Mantar Levhalar (TS EN 13170)
Isı İletim Katsayısı Düşük Olan Ancak Isı Yalıtım Malzemesi Olmayan Yapı Malzemeleri
Perlit ve perlitli sıva
Ponza tası
Bims bloklar
Zotugla
Gazbeton
Malzemelerde, genel olarak, yalıtımı sağlayan havadır. Dolayısıyla, yalıtım malzemesinin performansı, havanın ısı iletim katsayısı olan 25 mW/mK değeri ile sınırlıdır. Bu sınırlamayı aşabilmek için, aşağıdaki teknolojilerin esas alındığı yeni teknikler geliştirilmiştir.
Mikro gözenekli yapılar
Vakum teknolojileri
Özel gaz dolgular
Isı yalıtım Malzemelerinin Isı İletim Katsayılarına Göre Sınıflandırılması
Alışılagelmiş Yalıtım Malzemeleri: : l>20 mW/mK
Mikro Gözenekli Yalıtım Malzemeleri: 10 < l < 20 mW/mK
Vakum Paneller: l<10 mW/mK
