Isı Yalıtım Malzemelerinin Seçim Kriterleri
Uygulama kolaylığı, ekonomik olması, kolay temin edilebilmesi, her türlü uygulamaya ve ihtiyaca cevap verebilecek geniş bir ürün yelpazesine sahip olması malzeme seçimindeki ticari kriterlerdir. Bu yazıda malzeme seçiminde göz önüne alınması gereken teknik kriterler açıklanacaktır.
Isı Yalıtımı
İsı yalıtımı, en genel olarak enerji kazanımı amacıyla, sıcaklık farkından dolayı oluşabilecek ısı kayıp ve kazançlarını önlemek için alınması gereken bir önlemdir. Isı Yalıtımı; Yapılarda, Tesisatta ve Endüstriyel Uygulamalarda yapılmaktadır.
Isı Yalıtım Malzemeleri
Yapılarda kullanılan ısı yalıtım malzemeleri ile tesisat ve endüstriyel uygulamalarda kullanılan ısı yalıtım malzemeleri birbirlerinden çok farklı özellik göstermektedir. Tesisatta ve endüstriyel uygulamalarda kullanılan ısı yalıtım malzemeleri şunlardır:
Cam Yünü (TS 901)
Taş Yünü (TS 901)
Ekstruded Polistren (XPS) (TS 11989)
Ekspanded Polistren (EPS) (TS 7316)
Odun Talaşı levhalar (TS 405)
Fenol Köpüğü
Cam Köpüğü
Mantar levhalar (TS 304)
Isı Yalıtım Malzemelerinde Aranması Gereken Temel Özellikler
sı yalıtım malzemelerinin seçiminde göz önüne alınması gereken başlıca eknik özellikler şunlardır:
İsı İletim Katsayısı (X)
Su Buhan Difüzyon Direnç Katsayısı (|i)
Yangın Sınıfı
Toksisite
Korozyon Riski
Hacimce Su EmmeHücre Yapısı
Isı yalıtım malzemelerinin seçiminde göz önüne alınması gereken başlıca icari özellikler ise şunlardır:
Ürün Gamı
Raporlar
Uygulama Kolaylığı
Yoğunluk
Ekonomik olması
Kolay temin edilebilmesi
"Sıcaklık Dayanımı", malzeme seçiminde belirleyici bir özelliktir. Isı yalıtım malzemelerinin dayanım sıcaklıkları dikkate alınarak, yalıtım uygulaması yapılacak tesisat tipine göre kullanılabilecek ısı yalıtım malzemeleri belirlenmeli ve bu belirlemenin ardından diğer teknik kriterlere göre değerlendirme yapılmalıdır. Tesisat, içinden geçen akışkanın sıcaklığına göre; soğuk, ılık ve sıcak hatlar olmak üzere 3'e ayrılmaktadır.
1. Soğuk Hatlar: Akışkan sıcaklığı +10 "C'den düşük hatlar
2. Ilık Hatlar: Akışkan sıcaklığı +10 °C ile + 100 C arasındaki hatlar
3. Sıcak Hatlar: Akışkan sıcaklığı +100 C'den daha yüksek hatlar
Isı İletkenlik Katsayısı
Isı iletkenlik katsayısı, malzemelerin birbirine dik İm mesafedeki, 1 ırr'lik iki yüzeyi arasından sıcaklık farkı 1 C olduğunda birim zamanda geçen ısı miktarıdır ve birimi W/mK'dir. ISO ve CEN Standardına göre ısı iletim katsayısı 0,065 W/mK değerinden küçük olan malzemeler ısı yalıtım malzemesi olarak tanımlanır ve ısı yalıtım malzemelerinin seçiminde en belirleyici özelliktir. Zira ısı iletkenlik katsayısı ne kadar düşükse, sistemler o derece yüksek ısı yalıtım direncine sahip olmaktadır. Diğer malzemeler ise, yapı malzemesi olarak kabul edilir.
Düşük ısı iletkenlik katsayısına sahip malzemeler en yüksek ısı iletim direncine sahip olduğu için en yüksek ısı yalıtım performansını sağlarlar. Ancak malzemelerin ıslanması, ısı yalıtım malzemesinin ısı iletkenlik katsayısını yükseltmekte, yalıtım özelliğini azaltmakta ve sonuçta yalıtım performansını olumsuz etkilemektedir.
İsı yalıtım malzemelerinin ısı iletkenlik katsayıları ortam sıcaklığı ile lineer bir değişim göstermektedir. Bu sebepten dolayı, tesisat ısı yalıtımında hesaplamalar yapılırken ortalama sıcaklıktaki ısı iletkenlik katsayısı değeri alınmalıdır.
Isı İletkenlik Katsayısı Karşılaştırması
Alüminyum: 204 W/mK
Su: 0,8 W/mK
Elastomerik Kauçuk Köpüğü: 0.036 W/mK
Polietilen: 0.040 W/mK
Camyünü: 0,040 W/mK
Taşyünü: 0,040 W/mK
Poliüretan: 0,040 VV/mK
EPS: 0,040 W/mK
XPS: 0,028 W/mK
(Her iki yüzeyi düzgün (ciltli)) 0,031 W/mK (Her iki yüzeyi pürüzlü veya pürüzlü ve kanallı)
Su Buharı Difüzyon Direnç Katsayısı
Su buharı, sıcaklığa ve bağıl neme bağlı olarak, kısmi buhar basıncı yüksek olandan düşük olana doğru ilerler ve ilerlerken de bir direnç ile karşılaşır. Her malzeme kalınlığına bağlı olarak buhar difüzyonuna karşı koyar. Bu direncin havanın su buharı difüzyon direncine oranı "Su Buharı Difüzyon Direnç Katsayısfdır. Su buharının tamamen geçmesi halinde u =1, hiç geçmemesi halinde u = °° (örn: alüminyum) ile ifade edilmektedir, u = 10.000 100.000 arasında olan malzemeler de "Buhar Kesici" olarak adlandırılırlar. Aşağıda, soğuk hatlarda yaygın kullanılan ısı yalıtım malzemelerinin su buhan difüzyon direnç katsayıları verilmiştir:
Hava: 1
Camyünü: 1.1
Poliüretan Köpük: 30100
XPS: 80250
EPS: 3070
Polietilen Köpük: 30007000
Elastomerik Kauçuk Köpüğü: 300016000
Metaller su buhan geçirimsizdirler.
Yangın Sınıfı
Gerek tesisatta, gerekse yapıda kullanılan yalıtım malzemeleri yangın güvenliği açısından güvenilir olmalıdır. Malzemenin tutuşması, alevi yayması, çıkardığı ısı, çıkardığı duman ve toksisite, "'Yangın Güvenliği" açısından en önemli kriterlerdir ve bir bütün olarak ele alınmalıdır. Pek çok ülkede bu güvenlik kriteri argümanları ele alınmış ve standartlaştırılmıştır. İngiltere (BS476), Almanya (DİN 4102), iskandinavya, İtalya, Hollanda, Fransa, İsveç bu ülkelerden başlıcalarıdır. 2003 yılından itibaren ise, tüm bu ülkelerin yangın güvenliği standartlarını da kapsayacak ve tüm Avrupada geçerli olacak yeni bir "Yangın Güvenliği Standardı" yürürlüğe girecektir.
İngiliz Yangın Standardı BS 476'da malzemeler 3 ana başlıkta ele alınmaktadır. Bunlardan Part 5, malzemelerin tutuşabilirliği, Part 6 yangına katılımı ve Part 7'de yüzeyde alev yayılma hızı ile ilgilidir. Malzemeler Part 5'e göre "Class X" ve "Class P"; Part 6'ya göre Class 0123 ve Part 7ye göre Class 1234 olarak sınıflandırılırlar.
Bir malzemenin;
o Part 6'ya göre ""Class 0" olabilmesi için; Alev Yayılma İndeksinin toplamının 12den küçük ve Alev Yayılma [vâekster. m/d/K1. b/K b" w.w, 63aa küçük olması gereklidir.
o Part 7'ye göre sınıflandırılabilmesi için alevin belirli bir süredeki yayılımı incelenir ve mevcut tablolar kullanılarak malzemenin yangın sınıfı Part 7'ye göre belirlenir. BS476 İngiliz Standardında, malzeme eğer Part 6'ya göre "Class 0", Part 7'ye göre de "Class 1" ise, malzeme " Class 0" olarak kabul edilir. DİN 4102 Alman Yangın Standardı DİN 4102 ise malzemeleri 2 ana gruba ayırmaktadır: A Sınıfı (Yanmaz) ve B Sınıfı (Yanıcı).
o A Sınıfı malzemeler. Al Sınıfı (bünyesinde yanıcı madde bulundurmayan malzemeler) ve A2 Sınıfı (bünyesinde az da olsa yanıcı madde bulunduran malzemeler) olarak 2 alt kategoride değerlendirilirler.
o B Sınıfı malzemeler ise, Bl, B2 ve B3 Sınıfı malzemeler olarak değerlendirilirler.
Toksisite
Malzemelerin yangın anındaki davranışları yanında, açığa çıkardıkları duman içindeki gaz konsantrasyonları, diğer bir deyişle "Toksisite"Ieri de önemlidir. Yangın esnasındaki ölümlerin %95'inin nedeni CO Konsantrasyonudur. Toksisite, Ouartz Tube Metodu ve NBS Duman Çemberi Metodu ile ölçülmektedir. Bu metotlarla elde edilen sonuçların değerlendirilmesi için kullanılan kriterler de; LC50 ve Cf değerleridir.
LC50, kapalı bir ortama 30 dakika süresince etkiyen gazın, içeride bulunan canlıların %50'sinden fazlasını öldüren konsantrasyon değeridir. Cf ise, 30 dakika süresince solunduğunda insanın zarar görmeye başladığı "Kritik Sınır" değerdir. Yangın anında, bina içindeki insanların duman ve alevden zarar görmeden kaçabileceği süre optimum 30 dakika olarak kabul edilmekte, yangın ve can güvenliği ile ilgili çalışmalarda bu 30 dakikalık süre dikkate alınmaktadır.
Korozyon Riski
DİN 1988 Part 7 Section5:3'te belirtildiği gibi yalıtım malzemeleri olabildiğince nötr olmalı ve suda çözünür klorlar, NH3 veya NOx bünyede belirtilen oranlardan fazla olmamalıdır. DİN 1988 Part 7 Section 5:3e göre Limit Değerler; Çelik Borular: Klor (%0,05) Bakır Borular: Nitrat ve Amonyak (%0.2)
Hacimce Su Emme Malzemenin Hücre Yapısı
Isı yalıtım malzemelerinin hücre yapıları, malzemelerin hacimce su emme miktarlarını etkilemektedir. Malzemelerin bünyesine su girmesi 2 yolla olmaktadır.
o Difüzyon yolu ile
o Direkt suyla temas yolu ile SONUÇ
Tesisatta kullanılacak ısı yalıtım malzemelerinin seçim kriterlerini temel olarak teknik kriterler ve ticari kriterler olmak üzere gruplandırabiliriz. "Sıcaklık Dayanımı", malzeme seçiminde belirleyici bir özelliktir. Isı yalıtım malzemelerinin dayanım sıcaklıkları dikkate alınarak, yalıtım uygulaması yapılacak tesisat tipine göre kullanılabilecek ısı yalıtım malzemeleri belirlenmeli ve bu belirlemenin ardından teknik ve ticari kriterlere göre değerlendirme yapılmalıdır. Isı iletkenlik katsayısı, su buharı difüzyon direnç katsayısı, yangın dayanımı, korozyon riskinin az oluşu ve toksisite, tesisatta kullanılacak ısı yalıtım malzemelerinin seçiminde aranması gereken teknik özelliklerdir. Ayrıca, tesisat ısı yalıtımında kullanılacak malzemelere ait teknik değerler, uluslararası standart ve literatüre uygun olmalı ve test raporları ile belgelendirilmelidir. Uygulama kolaylığı, ekonomik olması, kolay temin edilebilmesi, her türlü uygulamaya ve ihtiyaca cevap verebilecek geniş bir ürün yelpazesine sahip olması malzeme seçimindeki ticari kriterlerdir.
İsı yalıtımı yapılırken, yalıtılacak olan tesisatın ve kullanılacak olan ısı yalıtım malzemesinin özelliklerinin bilinmesi, tüm teknik ve ticari seçim kriterleri dikkate alınarak doğru yalıtım malzemelerinin seçilmesi gerekmektedir.
Ali Türker
ODE Yalıtım A.Ş.
Isı Yalıtımı
İsı yalıtımı, en genel olarak enerji kazanımı amacıyla, sıcaklık farkından dolayı oluşabilecek ısı kayıp ve kazançlarını önlemek için alınması gereken bir önlemdir. Isı Yalıtımı; Yapılarda, Tesisatta ve Endüstriyel Uygulamalarda yapılmaktadır.
Isı Yalıtım Malzemeleri
Yapılarda kullanılan ısı yalıtım malzemeleri ile tesisat ve endüstriyel uygulamalarda kullanılan ısı yalıtım malzemeleri birbirlerinden çok farklı özellik göstermektedir. Tesisatta ve endüstriyel uygulamalarda kullanılan ısı yalıtım malzemeleri şunlardır:
Cam Yünü (TS 901)
Taş Yünü (TS 901)
Ekstruded Polistren (XPS) (TS 11989)
Ekspanded Polistren (EPS) (TS 7316)
Odun Talaşı levhalar (TS 405)
Fenol Köpüğü
Cam Köpüğü
Mantar levhalar (TS 304)
Isı Yalıtım Malzemelerinde Aranması Gereken Temel Özellikler
sı yalıtım malzemelerinin seçiminde göz önüne alınması gereken başlıca eknik özellikler şunlardır:
İsı İletim Katsayısı (X)
Su Buhan Difüzyon Direnç Katsayısı (|i)
Yangın Sınıfı
Toksisite
Korozyon Riski
Hacimce Su EmmeHücre Yapısı
Isı yalıtım malzemelerinin seçiminde göz önüne alınması gereken başlıca icari özellikler ise şunlardır:
Ürün Gamı
Raporlar
Uygulama Kolaylığı
Yoğunluk
Ekonomik olması
Kolay temin edilebilmesi
"Sıcaklık Dayanımı", malzeme seçiminde belirleyici bir özelliktir. Isı yalıtım malzemelerinin dayanım sıcaklıkları dikkate alınarak, yalıtım uygulaması yapılacak tesisat tipine göre kullanılabilecek ısı yalıtım malzemeleri belirlenmeli ve bu belirlemenin ardından diğer teknik kriterlere göre değerlendirme yapılmalıdır. Tesisat, içinden geçen akışkanın sıcaklığına göre; soğuk, ılık ve sıcak hatlar olmak üzere 3'e ayrılmaktadır.
1. Soğuk Hatlar: Akışkan sıcaklığı +10 "C'den düşük hatlar
2. Ilık Hatlar: Akışkan sıcaklığı +10 °C ile + 100 C arasındaki hatlar
3. Sıcak Hatlar: Akışkan sıcaklığı +100 C'den daha yüksek hatlar
Isı İletkenlik Katsayısı
Isı iletkenlik katsayısı, malzemelerin birbirine dik İm mesafedeki, 1 ırr'lik iki yüzeyi arasından sıcaklık farkı 1 C olduğunda birim zamanda geçen ısı miktarıdır ve birimi W/mK'dir. ISO ve CEN Standardına göre ısı iletim katsayısı 0,065 W/mK değerinden küçük olan malzemeler ısı yalıtım malzemesi olarak tanımlanır ve ısı yalıtım malzemelerinin seçiminde en belirleyici özelliktir. Zira ısı iletkenlik katsayısı ne kadar düşükse, sistemler o derece yüksek ısı yalıtım direncine sahip olmaktadır. Diğer malzemeler ise, yapı malzemesi olarak kabul edilir.
Düşük ısı iletkenlik katsayısına sahip malzemeler en yüksek ısı iletim direncine sahip olduğu için en yüksek ısı yalıtım performansını sağlarlar. Ancak malzemelerin ıslanması, ısı yalıtım malzemesinin ısı iletkenlik katsayısını yükseltmekte, yalıtım özelliğini azaltmakta ve sonuçta yalıtım performansını olumsuz etkilemektedir.
İsı yalıtım malzemelerinin ısı iletkenlik katsayıları ortam sıcaklığı ile lineer bir değişim göstermektedir. Bu sebepten dolayı, tesisat ısı yalıtımında hesaplamalar yapılırken ortalama sıcaklıktaki ısı iletkenlik katsayısı değeri alınmalıdır.
Isı İletkenlik Katsayısı Karşılaştırması
Alüminyum: 204 W/mK
Su: 0,8 W/mK
Elastomerik Kauçuk Köpüğü: 0.036 W/mK
Polietilen: 0.040 W/mK
Camyünü: 0,040 W/mK
Taşyünü: 0,040 W/mK
Poliüretan: 0,040 VV/mK
EPS: 0,040 W/mK
XPS: 0,028 W/mK
(Her iki yüzeyi düzgün (ciltli)) 0,031 W/mK (Her iki yüzeyi pürüzlü veya pürüzlü ve kanallı)
Su Buharı Difüzyon Direnç Katsayısı
Su buharı, sıcaklığa ve bağıl neme bağlı olarak, kısmi buhar basıncı yüksek olandan düşük olana doğru ilerler ve ilerlerken de bir direnç ile karşılaşır. Her malzeme kalınlığına bağlı olarak buhar difüzyonuna karşı koyar. Bu direncin havanın su buharı difüzyon direncine oranı "Su Buharı Difüzyon Direnç Katsayısfdır. Su buharının tamamen geçmesi halinde u =1, hiç geçmemesi halinde u = °° (örn: alüminyum) ile ifade edilmektedir, u = 10.000 100.000 arasında olan malzemeler de "Buhar Kesici" olarak adlandırılırlar. Aşağıda, soğuk hatlarda yaygın kullanılan ısı yalıtım malzemelerinin su buhan difüzyon direnç katsayıları verilmiştir:
Hava: 1
Camyünü: 1.1
Poliüretan Köpük: 30100
XPS: 80250
EPS: 3070
Polietilen Köpük: 30007000
Elastomerik Kauçuk Köpüğü: 300016000
Metaller su buhan geçirimsizdirler.
Yangın Sınıfı
Gerek tesisatta, gerekse yapıda kullanılan yalıtım malzemeleri yangın güvenliği açısından güvenilir olmalıdır. Malzemenin tutuşması, alevi yayması, çıkardığı ısı, çıkardığı duman ve toksisite, "'Yangın Güvenliği" açısından en önemli kriterlerdir ve bir bütün olarak ele alınmalıdır. Pek çok ülkede bu güvenlik kriteri argümanları ele alınmış ve standartlaştırılmıştır. İngiltere (BS476), Almanya (DİN 4102), iskandinavya, İtalya, Hollanda, Fransa, İsveç bu ülkelerden başlıcalarıdır. 2003 yılından itibaren ise, tüm bu ülkelerin yangın güvenliği standartlarını da kapsayacak ve tüm Avrupada geçerli olacak yeni bir "Yangın Güvenliği Standardı" yürürlüğe girecektir.
İngiliz Yangın Standardı BS 476'da malzemeler 3 ana başlıkta ele alınmaktadır. Bunlardan Part 5, malzemelerin tutuşabilirliği, Part 6 yangına katılımı ve Part 7'de yüzeyde alev yayılma hızı ile ilgilidir. Malzemeler Part 5'e göre "Class X" ve "Class P"; Part 6'ya göre Class 0123 ve Part 7ye göre Class 1234 olarak sınıflandırılırlar.
Bir malzemenin;
o Part 6'ya göre ""Class 0" olabilmesi için; Alev Yayılma İndeksinin toplamının 12den küçük ve Alev Yayılma [vâekster. m/d/K1. b/K b" w.w, 63aa küçük olması gereklidir.
o Part 7'ye göre sınıflandırılabilmesi için alevin belirli bir süredeki yayılımı incelenir ve mevcut tablolar kullanılarak malzemenin yangın sınıfı Part 7'ye göre belirlenir. BS476 İngiliz Standardında, malzeme eğer Part 6'ya göre "Class 0", Part 7'ye göre de "Class 1" ise, malzeme " Class 0" olarak kabul edilir. DİN 4102 Alman Yangın Standardı DİN 4102 ise malzemeleri 2 ana gruba ayırmaktadır: A Sınıfı (Yanmaz) ve B Sınıfı (Yanıcı).
o A Sınıfı malzemeler. Al Sınıfı (bünyesinde yanıcı madde bulundurmayan malzemeler) ve A2 Sınıfı (bünyesinde az da olsa yanıcı madde bulunduran malzemeler) olarak 2 alt kategoride değerlendirilirler.
o B Sınıfı malzemeler ise, Bl, B2 ve B3 Sınıfı malzemeler olarak değerlendirilirler.
Toksisite
Malzemelerin yangın anındaki davranışları yanında, açığa çıkardıkları duman içindeki gaz konsantrasyonları, diğer bir deyişle "Toksisite"Ieri de önemlidir. Yangın esnasındaki ölümlerin %95'inin nedeni CO Konsantrasyonudur. Toksisite, Ouartz Tube Metodu ve NBS Duman Çemberi Metodu ile ölçülmektedir. Bu metotlarla elde edilen sonuçların değerlendirilmesi için kullanılan kriterler de; LC50 ve Cf değerleridir.
LC50, kapalı bir ortama 30 dakika süresince etkiyen gazın, içeride bulunan canlıların %50'sinden fazlasını öldüren konsantrasyon değeridir. Cf ise, 30 dakika süresince solunduğunda insanın zarar görmeye başladığı "Kritik Sınır" değerdir. Yangın anında, bina içindeki insanların duman ve alevden zarar görmeden kaçabileceği süre optimum 30 dakika olarak kabul edilmekte, yangın ve can güvenliği ile ilgili çalışmalarda bu 30 dakikalık süre dikkate alınmaktadır.
Korozyon Riski
DİN 1988 Part 7 Section5:3'te belirtildiği gibi yalıtım malzemeleri olabildiğince nötr olmalı ve suda çözünür klorlar, NH3 veya NOx bünyede belirtilen oranlardan fazla olmamalıdır. DİN 1988 Part 7 Section 5:3e göre Limit Değerler; Çelik Borular: Klor (%0,05) Bakır Borular: Nitrat ve Amonyak (%0.2)
Hacimce Su Emme Malzemenin Hücre Yapısı
Isı yalıtım malzemelerinin hücre yapıları, malzemelerin hacimce su emme miktarlarını etkilemektedir. Malzemelerin bünyesine su girmesi 2 yolla olmaktadır.
o Difüzyon yolu ile
o Direkt suyla temas yolu ile SONUÇ
Tesisatta kullanılacak ısı yalıtım malzemelerinin seçim kriterlerini temel olarak teknik kriterler ve ticari kriterler olmak üzere gruplandırabiliriz. "Sıcaklık Dayanımı", malzeme seçiminde belirleyici bir özelliktir. Isı yalıtım malzemelerinin dayanım sıcaklıkları dikkate alınarak, yalıtım uygulaması yapılacak tesisat tipine göre kullanılabilecek ısı yalıtım malzemeleri belirlenmeli ve bu belirlemenin ardından teknik ve ticari kriterlere göre değerlendirme yapılmalıdır. Isı iletkenlik katsayısı, su buharı difüzyon direnç katsayısı, yangın dayanımı, korozyon riskinin az oluşu ve toksisite, tesisatta kullanılacak ısı yalıtım malzemelerinin seçiminde aranması gereken teknik özelliklerdir. Ayrıca, tesisat ısı yalıtımında kullanılacak malzemelere ait teknik değerler, uluslararası standart ve literatüre uygun olmalı ve test raporları ile belgelendirilmelidir. Uygulama kolaylığı, ekonomik olması, kolay temin edilebilmesi, her türlü uygulamaya ve ihtiyaca cevap verebilecek geniş bir ürün yelpazesine sahip olması malzeme seçimindeki ticari kriterlerdir.
İsı yalıtımı yapılırken, yalıtılacak olan tesisatın ve kullanılacak olan ısı yalıtım malzemesinin özelliklerinin bilinmesi, tüm teknik ve ticari seçim kriterleri dikkate alınarak doğru yalıtım malzemelerinin seçilmesi gerekmektedir.
Ali Türker
ODE Yalıtım A.Ş.
