TEKNÄ°K MAKALE 48. Sayı (Mayıs Haziran 2004)

Emre AKYOL Baumit-Austrotherm TK Satış Mühendisi
ISI NEDİR?

Yapılarda su buharı yoğunlaşmasını ve nemlenmeyi daha iyi anlamak için ısının ne olduğunun ve nasıl yayıldığının bilinmesi gerekir. Isı kısaca bir enerji şeklidir ve malzemeyi teşkil eden en küçük parçacıkların (atom ve moleküller) titreşimiyle meydana gelir. Eğer bir malzeme ısıtılırsa bu parçacıkların titreşimi hızlanır, soğutulursa titreşim azalır.

HAVANIN İÇERİSİNDEKİ SU

BUHARININ MARİFETLERİ Yapı fiziği açısından havanın içerisindeki nem çok önemlidir ve şunların mutlaka bilinmesi gereklidir:

a) Hava, o andaki sıcaklığına bağlı olarak, belli miktardaki su buharını taşıyabilir. Doygunluk sınırına gelmiş hava bünyesinde daha fazla su buharı taşıyamaz ve ek olarak gelen bütün su buharı suya dönüşür; kısaca yoğuşma meydana gelir.

b) Hava molekülleri su moleküllerinden daha büyüktür. Havanın geçmesine mani olan bir katmandan su buharı rahatlıkla geçebilir. Bu durum özellikle hafif yapı elemanlarının kullanıldığı binalarda çok önemlidir.

c) Hava fiziksel olarak çeşitli gazlardan oluşan bir karışımdır. Bunun anlamı; su buharı basıncının hava basıncına ilavesi o anki toplam basıncı meydana getirir. Su buharı basıncı o andaki nem miktarına da bağlıdır.

d) Farklı su buharı miktarına sahip iki ortamdan; fazla su buharı ihtiva eden taraftan, su buharı az olan tarafa bir buhar akışı başlar. Bu olay her iki taraftaki su buharı miktarı eşit oluncaya kadar devam eder.

KATI MALZEMELERDE SU ALIŞVERİŞİ

Katı malzemeler normal iklim şartlarında, belirli oranda su ihtiva ederler. Buna ‘doğal nem’ veya ‘denge nemi’ denir.

Bilimsel olarak katı malzemenin doğal nemi çevredeki havanın nisbi rutubet oranına bağlıdır. Bu oran ahşapta  % 40 nisbi nemlilikte ağırlığın % 7’si ve % 80 nisbi nemlilikte ağırlığın % 14’ü civarındadır. Çimento harcında ise % 50 nisbi nemlilikte ağırlığın % 3’ü ve kireç-çimento harcında ise % 5’i mertebesindedir. Yapı malzemelerinin doğal nemliliğine sebep olan etkenler öncelikle 0,1mm’den küçük olan mikro gözeneklerdir. Katı malzemenin çevresindeki sınır değerleri değişecek olursa, malzemenin nemliliği de değişir. Çevredeki nem artar ise malzemenin nemi artar, eksilirse içerideki su çevreye buhar olarak yayılır ve malzemenin nemi azalmış olur.

SU BUHARI GEÇİŞİ

Su moleküllerinin sadece sıvı halde değil, buhar halinde de hareket kabiliyeti vardır. Bu hareketlerden en bilineni su buharı geçişi yani difüzyon’dur. Binalardaki bir çok rutubetlenme olayının arkasında su buharı difüzyonu ve yoğuşmanın bulunduğunun anlaşılması çok eski değildir. Acaba su buharı difüzyonu hangi etaplardan geçmektedir? Difüzyon, moleküllerin bir gaz karışımı içerisinde yaptığı hareketlerdir. Örneğin su moleküllerinin havadaki hareketi gibi..

Difüzyon hareketinin oluşabilmesi için, moleküllerin hava içinde farklı yoğunlukta dağılmış olması gerekmektedir. Bir hacmin bir tarafında fazla, diğer tarafında az su buharı molekülleri toplanmışsa, fazla olan taraftan az olan tarafa doğru bir denge hareketi başlar (Konsantrasyon akımı). Çünkü az olan tarafta su molekülleri için daha fazla yer vardır. Su buharının hacim içerisinde her tarafa eşit olarak yayıldığı anda hareket durur. Su molekülleri maddenin en küçük parçacıklarından oluştuğu için katı maddeler, difüzyona karşı büyük aralıklı bir ağ gibi karşı dururlar fakat geçişe mani olamazlar. Havanın su buharı alabilmesi iki etkene bağlıdır: Hava sıcaklığı ve havanın su buharına doyma derecesi. Doyma derecesi (nisbi nemlilik) aynı zamanda su buharı kısmi basıncını verir. Su buharının tüm hareketleri kısmi basınçlar tarafından yönetilir. Kısmi basınca ve sıcaklığa bağlı olarak 1 m3 hava içinde (su buharı, su ve buz) değerler verilmiştir. Tablodaki değerlere ulaşıldığı zaman hava, su buharına doymuş demektir ve daha fazla su buharı alabilmesi olanaksızdır. Daha fazla buhar verilmeye çalışılsa dahi bu buhar suya dönüşür. Aynı olay buharla doymuş havanın tamamen veya kısmen soğuması esnasında da yaşanır. Ne var ki, havanın buharla tamamen doyması çok istisnai hallerde gerçekleşir. Genellikle mevcut iç ortam sıcaklığına göre havadaki buhar miktarı maksimum taşıyabileceği buhar miktarından azdır. 1 m3 havada gerçekten bulunan su miktarına mutlak nemlilik denir. Ancak bu miktar ilgili maksimum nemlilik için ipucu değildir. Olayı daha kolay anlaşılabilir hale getirmek için ‘nisbi nemlilik (q)’ değeri ortaya konmuştur. Nisbi nemlilik, maksimum nemliliğin mutlak nemliliğe yüzde olarak oranıdır. Örneğin; mutlak mevcut nemlilik maksimum nemliliğin yarısı ise, nemlilik oranı % 50’dir denir.

Önemli olan nokta, havanın yoğuşmaya başlamadan önce en fazla kaç dereceye kadar düşebileceğinin hesaplanmasıdır. Bu noktaya, yoğuşma noktası veya terleme noktası denir. Pratikte bir mekan içerisindeki her nokta aynı sıcaklığa sahip değildir. Hangi sıcaklıkta mevcut su buharının (kısmi basınç) doyma basıncına ulaştığı, yani mutlak nemliliğin hangi sıcaklıkta maksimum nemliliğe ulaştığını hesaplamak, ‘yoğuşma noktasını’ hesaplamak demektir.

Pratikte karşılaşılan soru şudur:

Yoğuşma olmaması için hangi sıcaklıkta, hangi nem oranına müsaade edilir?

Mekan içerisinde hareket eden hava, yoğuşacağı bir sıcaklıktaki yere rastladığı anda orada yoğuşur. Bir örnek ile açıklamak gerekirse 20 ûC sıcaklığındaki odada bağıl nem % 75 olursa, bu değerlerin kesiştiği nokta olan 15,4 ûC’de yoğuşma başlar.Demek ki oda içerisinde 15,4 ûC sıcaklığa sahip bir bölge varsa, o bölgede yoğuşma olacaktır. Bu şartlarda yoğuşma olmaması için oda içerisinde hiçbir nokta 16 ûC sıcaklığın altına düşmemelidir. Başka bir örnek vermek gerekirse 20 oC oda sıcaklığında, oda dış duvarının sıcaklığı 9,3 oC ise tablodan bakıldığında % 50 bağıl nemde yoğuşma başlayacağı görülür. O halde bağıl nemin % 50’nin üstüne çıkmaması gereklidir.

HAVA HAREKETİYLE RUTUBETİN BİRLİKTE HAREKET ETMESİ(KONVEKSİYONLA RUTUBETİN YAYILIŞI)

Su buharının hava ile birlikte hareketi, çok uzun süre teorik ve pratik olarak ihmal edilmiştir. Her ne kadar bina kabuğundaki derzlerden su ve rüzgar girmemesi için bazı global şartnameler varsa da, bunların ana gayesi ısının hava ile hareket ederek enerji kaybına sebep olmamasıdır.

Bu hareket esnasında, su buharının da hava ile birlikte hareket ettiği ve bazı sonuçlar doğurduğu gerçeği, yeni yeni ele alınmaya başlanmıştır.

Burada hareket eden su buharı miktarı, prensip olarak buhar difüzyon olayından çok daha fazladır. Özellikle çatılar bu problemle karşı karşıyadır. Ne yazık ki konveksiyon yolu ile hareket eden su miktarını hesaplamak için hesaplama yöntemleri mevcut değildir. Özellikle havanın alçak ve yüksek basınç etkisinde devamlı değişiminin kaçınılmaz olduğu sanayi tesislerinde, yalıtım içerisinde oluşan kondens suyunun düzenli olarak pompayla emilmesi gereklidir. Kuşkusuz tüm olay çok komplike olup hesaplanabilmesi için daha fazla araştırma yapılması gerekmektedir. Bu gereklilik hem yapılar hem de tesisler için geçerlidir. Yapılarda olay düzenli iç-dış iklim faktörler arasında araştırılırken, tesislerde kesintili çalışmalar ve değişken sıcaklıklar da dikkate alınarak araştırma yapılmalıdır.

BİREYSEL SU HAREKETİNİN TOPLU ETKİLERİ

Şimdiye kadar binalardaki suyun akışkan veya buhar halindeki hareketleri teker teker ele alındı. Pratikte ortaya çıkan hasarların nedeninin sadece bir harekete değil birkaçına bağlı olduğu görülmektedir.

Örneğin toprak altı suyunun betona işlemesi, difüzyon yoluyla ilerlemesi, suyun kapiler bir katmana rastlayınca yukarıya çıkması ve yukarıda gözle görülebilecek şekilde ortaya çıkması gibi... Prof. Korsgaard tarafından geliştirilen bir yönteme göre, yalıtımlı soğuk tesisatın yüzeyine difüzyon veya konveksiyon yoluyla çıkabilmiş su, kapiler emici özelliği bulunan fayanslar yardımı ile tekrar dış havaya verilebilmektedir. Bu suyun hareketleri ve etkileri konusunda bilgi sahibi olunca konvansiyonel olmayan çözümler bulunabileceğine güzel bir örnektir.

PENCERELERDE VE BİNALARDA YOĞUŞMA

Pencerelerde kullanılan her türlü camların dışa bakanlarında yoğuşma meydana gelmesi camın veya pencerenin kalitesi ile ilgili değildir. Yeni Avrupa normu EN 1279, bu hadiseyi şöyle izah etmektedir: Cam üzerinde yoğuşma cam kalitesizliği ifade etmez.

Bu bir atmosfer olayıdır ve atmosfer şartlarına bağlı olarak meydana gelir. Eğer havada sis yoksa ve hava açıksa böyle gecelerde çiğ meydana gelebilir. Zira böyle durumlarda toprak, uzaya ışınım suretiyle çok ısı kaybeder ve bu esnada havanın içindeki fazla nem yoğuşur.

NEMLENMEYİ AZALTICI ÖNLEMLER

Binalarda nemlenmeyi tamamen ortadan kaldırmak pratik olarak mümkün değildir. Ancak azaltıcı tedbirler alınabilir. Bu suretle de binalarda gelebilecek çeşitli hasarlara mani olunabilir

a) Ahşap pencereli bir evde hava daima hareket halindedir. Zira pencerenin bina ile birleştiği yerde (pencere fugalarında) sızdırmazlık veya izolasyon yapılmamıştır. Kasa veya kanat doğramalarında yalıtım olmadığı için içerideki sıcak ve rutubetli hava devamlı dışarı doğru hareket eder. Bu şekilde tabii havalandırma gerçekleştiği için içeride nemlenme ihtimali oldukça düşüktür. Fakat anlaşılabileceği gibi böyle bir binada ısıyı iç ortamda tutmak hayli zordur.

b) PVC doğramalı pencereler takılmış bir evde, bahsedilen tabii sirkülasyon hemen hemen yok gibidir. Zira zaman içerisinde bozulmayan kasa kanat contaları, birleşim yerlerindeki izolasyonlar herhangi bir hava sirkülasyonuna izin vermezler. Haliyle içeride oluşan nem içeride kalacak ve belli bir noktadan sonra soğuk noktalarda (duvarlar, camlar vb.) nemlenme sorunu başlayacaktır.

Binalarda yoğuşmadan kaynaklanan rutubetlenme sorununun ortadan kaldırılması için tüm dünyada kabul gören, dıştan ısı yalıtımı (mantolama) sistemi ile bina dış kabuğunun yalıtım malzemeleri ile kaplanması gerekmektedir. Böylece dış duvarlar gibi, soğuk noktalar olarak tabir edilen bölgelerdeki sıcaklıkların düşmesi engellenmekte ve yoğuşma oluşmamaktadır.

Ayrıca Cephe için geliştirilmiş EPS (Expanded polistren), Taşyünü gibi malzemelerle yapılacak olan dıştan ısı yalıtım sistemi, yaşama alanında oluşturulan ısının dışarı kaçmasına engel olacak ve ısıtma ve soğutma için gerekli enerji miktarının düşürülmesini sağlayarak, enerji tasarrufu yapılmasını sağlayacaktır. Dıştan ısı yalıtımı sistemi yukarıdaki avantajlarına ek olarak yapınızın mevcut betonarme konstrüksiyonu üzerini bir kabuk gibi sararak, dış hava şartlarının olumsuz koşullarından etkilenmemesini sağlayacaktır.


 

---

R E K L A M