TEKNİK MAKALE 58. Sayı (Ocak Şubat 2006)

Dr. Filiz Şenkal SEZER Uludağ Üniversitesi Müh. Mim. Fak.Y. Mimar Nermin KARAGÖZ Dünyadaki nüfus artışı, gelişen sanayileşme ve kentleşme enerji tüketimini hızla artıran etkenlerdir.
Gelişmiş ülkelere göre enerji tüketimi ülkemizde oldukça fazladır. Enerjinin verimli kullanılmaması, bir yandan enerji israfına ve ithalata yol açmakta, diğer yandan da çevre kirliliğine neden olmaktadır. Tüketilen enerjinin önemli bir bölümünün yapıların aktif olarak ısıtılması için harcanması, ısıtma enerjisi maliyetlerinin artmasına neden olmaktadır. Ayrıca, özellikle büyük kentlerdeki düzensiz yerleşme, artan nüfus, denetimsiz yakıt kullanımı ve her yıl artan hava kirliliği insan sağlığını tehdit edici boyutlara ulaşmaktadır. Bu çalışmada da dünyada ve Türkiye’de enerji tasarrufu ve yalıtıma verilen önem ele alınarak Türkiye’de dış duvarlarda ısı yalıtım amacıyla kullanılan malzemelere ve özelliklerine değinilmiştir.

Ticaret ve sanayi yapılarında olduğu gibi konutlarda da en etkin enerji tasarrufu, kolay uygulanabilir bir enerji verimlilik teknolojisi olan ısı yalıtımının kullanımıyla sağlanabilmektedir. Enerji korunumunda yalıtım, etkin ve ekonomik önlemlerin başında gelmektedir. Isı yalıtımı sadece enerji kullanımını azaltmakla kalmamakta, doğru yalıtım malzemesinin seçimiyle iklimsel ve işitsel konforun yanı sıra yapılarda yangın güvenliğini de sağlayabilmektedir. Yalıtım sayesinde, ısı kayıp ve kazançları azaltılarak enerji tasarrufunun sağlanması, çevrenin korunması, ısıl konfor ve gürültü denetiminin sağlanması, yapı elemanlarında ve yüzeylerinde yoğuşmanın önlenmesi veya azaltılması, ısıtma, soğutma ve enerji sistemlerinde işletme verimliliğinin artırılması ve yapı elemanlarının dış etkilerden korunması mümkün olabilmektedir.

Dünya genelinde enerji tüketimi son 25 yılda kişi başına sadece  yüzde 5 kadar artmış olmakla beraber, Türkiye’de son 25 yıldaki artış oranı yüzde yüz rakamının üzerindedir. Türkiye’nin enerji üretimi resmi rakamlara göre 1990 yılında toplam ihtiyacının yüzde 50 kadarını karşılarken, günümüzde sadece yüzde 30’unu karşılayabilmektedir. Ülkemizde enerji tüketiminin ortalama yüzde 41’i konutlarda, yüzde 33’ü sanayide, yüzde 20’si ulaşımda, yüzde 5’i tarımda ve yüzde 1’i diğer alanlarda kullanılmaktadır. Yani konutta enerji kullanımı önemli boyuttadır. Türkiye’de enerji ithali ise toplam kullanımın yüzde 66’sı kadardır. Tüketilen tüm bu enerjinin yaklaşık yüzde 85'i ısıtma amaçlı kullanılmaktadır. Bu olumsuzluğu gidermek, yapılarda ısı yalıtımı kullanarak enerji tasarrufunu gerçekleştirmek ile olanaklıdır. Diğer bir deyişle, ısıtmanın istendiği dönemde ısı kayıplarının minimize edilmesi; dolayısıyla yapılarda ısı yalıtımı kullanarak enerji tasarrufunun sağlanması gerekmektedir.

Bu amaçla Türkiye’de ilk olarak 1970 yılında TSE tarafından ‘TS 825 Binalarda Isı Yalıtım Kuralları’ hazırlanmış, ancak uygulanması konusunda bir zorunluluk getirilmemiştir. 1977 yılında Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı tarafından çıkarılan ‘Isıtma ve Buhar Tesislerinin Yakıt Tüketiminde Ekonomi Sağlanması ve Hava Kirliliğinin Azaltılması Yönetmeliği’ ile bu konuda önemli bir adım atılmıştır. Ancak, bu yönetmelik ile mevcut imar yönetmeliği arasındaki kopukluklar nedeniyle başarılı olunamamıştır.

Bu eksikliğin giderilmesi amacıyla 30 Ekim 1981 yılında ‘Bazı Belediyelerin İmar Yönetmeliklerinde Değişiklik Yapılması ve Bu Yönetmeliklere Yeni Maddeler Eklenmesi Hakkındaki Yönetmelik’ olarak da bilinen ‘Isı Yalıtım Yönetmeliği’ ve bu yönetmeliğin 16 Ocak 1985 tarihli revizyonu olan yönetmelik yürürlüğe konmuş ve mevcut imar yönetmeliklerine ek ve değişiklikler yapılmıştır. 1995 yılında Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığınca ‘TS 825 Binalarda Isı Yalıtım Kuralları’ revize çalışmalarına başlanmış, 29 Nisan 1998 yılında TS Teknik Kurulu’nca onaylanarak yürürlüğe girmiştir. 14 Haziran 1999 tarih ve 24043 sayılı Resmi Gazete’de Bayındırlık Bakanlığınca zorunlu standart olarak, 14 Haziran 2000 tarihinden itibaren tüm binalarda ‘TS 825 Binalarda Isı Yalıtım Kuralları’ uygulanmak koşuluyla yayınlanmıştır. 2001 yılında da yapı denetiminin bir parçası olarak ısı denetimi kontrolü düzenlemesi getirilmiştir.

Binanın ve bina kabuğunu oluşturan yapı elemanlarının; Binalarda Isı Yalıtım Yönetmeliği, Gürültü Kontrol Yönetmeliği ve Binaların Yangından Korunması Hakkındaki Yönetmelik’e uygun projelendirilmesi ve detaylandırılması, kış aylarında ısı kayıplarını ve yaz aylarında ısı kazançlarını önleyerek, ısıtma ve soğutma enerjisi ihtiyacının, dolayısıyla yakıt tüketimi ve enerji giderlerinin azalmasını sağlamaktadır. İlgili yönetmelikler, bina ısıtma ve soğutma yüklerini azaltılmasını, iç ortam ve iç yüzey sıcaklıklarının dengeli olmasını sağlayarak yoğuşma gibi istenmeyen zararların önlenmesi ve iç ortam konforunun sağlanmasını amaçlamaktadır. Ancak tüm bu avantajlarına rağmen, Türkiye’de yalıtıma gösterilmesi gereken özenin Avrupa ülkeleriyle bir kıyaslaması yapıldığında oldukça yetersiz kaldığı görülmektedir. 1995 yılı itibariyle Türkiye’de tüketilen ısı yalıtım malzemeleri miktarı yaklaşık 1.500.000 metreküptür. Buna karşılık aynı yılda Almanya’da 30.200.000 metreküp, Fransa’da ise 20.100.000 metreküp  ısı yalıtım  malzemesi tüketilmiştir.

Aşağıdaki çizelgede Türkiye’de ve bazı ülkelerde kişi başına düşen ısı yalıtım malzemelerinin tüketim oranları verilmiştir. Ayrıca Grafik 1’de 1990 yılı verilerine göre Türkiye, İtalya, Almanya, İngiltere ve Fransa’da binaların duvar ve çatılarında uygulanan ortalama yalıtım kalınlıkları gösterilmektedir. Bu sıralamalarda Türkiye’nin en az yalıtım kalınlığı uygulayan ülke olduğu bir defa daha ortaya çıkmaktadır.

Oysa, TS 825 Isı Yalıtım Yönetmeliği gereğince, seçilen 3 örnek konut binası üzerinde yapılan hesaplamalar sonucunda, Türkiye’de 2. derecegün bölgesindeki konutlarda uygulanması gereken ortalama yalıtım kalınlıkları Grafik 2’de belirtilen değerler şeklinde karşımıza çıkmaktadır. Bu değerler, aşağıdaki grafikte cam yüzey alanlarının oranına göre üç farklı oranda belirtilmektedir. (Ap/At oranı: pencere alanının toplam cephe alanına oranı) (Hesaplamalarda cam türü olarak 6-6-6 mm kombinasyonlu plastik doğramalı cam üniteleri seçilmiştir).

Günümüzde, binalardaki enerji tasarrufunun en önemli bölümünü ısı enerjisi tasarrufu oluşturmaktadır. Yapıların ısıtılmasında kullanılan yakıtın miktarının azaltılmasını da amaçlayan ısı enerjisi tasarrufu, ısıl konfor standardını düşürmemekte  ve elde edilen ısının korunmasını sağlamaktadır. İnsanların yaşadıkları ortamların çeşitli özelliklerinin optimal konfor değerlerinde tutulması gerekmektedir. Bu değerlerin başında ısıl konfor gelmektedir.   İç ortam ile dış ortam arasında, çoğu zaman gereksinim duyulan konfor sebebiyle, değişken bir sıcaklık farkı yaratılmaktadır. Bu farkı korumak, sisteme belirli miktarda enerji sağlamak ile mümkündür. Sisteme sağladığımız bu enerjiyi mümkün olduğu kadar içerde tutmak, iyi bir yalıtım ve uygun bir yalıtım malzemesi ile mümkündür. Isı yalıtımı da, iç ile dış hacimler veya değişik sıcaklıktaki hacimler arasında ısı akışını azaltıcı önlemlerin tümüdür.

Yapılarda ısı yalıtımı yapılmasının amacı, bir yapıyı kış döneminde fazla enerji kaybından, yaz döneminde ise ısı kazancından korumaktır. Isı yalıtım ürünleri, ısı enerjisi geçişini engelleyememekte ancak zamana bağlı geçen enerji miktarının oranını azaltmaktadırlar. Bu ısı enerjisinin kaynağından başlayarak bir ortamdan diğer bir ortama geçmesi ısı geçişi (ısı akışı) olarak tanımlanmaktadır. Geçen ısının büyüklüğü, sıcaklık farkının yanı sıra, yüzey alanına, zamana, ortamların fiziksel özelliklerine, malzemelerin ısı iletim özelliklerine, kalınlıklarına ve en kesit alanlarına bağlıdır. Sıcaklıkları farklı olan ortamlar arasında gerçekleşen ısı enerjisinin yayılışı, ortamların sıcaklıkları aynı oluncaya kadar devam etmektedir.  Bu yayılış, daima yüksek sıcaklıktaki ortamdan daha düşük sıcaklıktaki ortama doğru gerçekleşmektedir. Isı enerjisi, iletim (kondüksiyon), taşınım (konveksiyon) ve ışınım (radyasyon) yoluyla olmak üzere üç farklı biçimde gerçekleşmektedir.

Isı enerjisi, birbirleriyle temas halindeki katı ortamlar arasında veya katı ortamların içinde, sıcaklık farkı nedeniyle kinetik enerjileri daha küçük olan komşu ortama iletim yolu ile aktarılmaktadır.

Katı bir yüzeyle gaz veya sıvı haldeki bir akışkanın teması halinde, ısının katı cisimden akışkana geçişi ise taşınım yoluyla olmaktadır. Akışkanlar serbestçe hareket edebilen moleküllere sahiptirler. Isı enerjisinin etkisiyle atom ve moleküllerinin titreşimleri ve birbirleri arasındaki mesafeleri artmakta ve buna da bağlı olarak akışkanın özgül kütlesi azalmaktadır. Sıcaklığının artması ile hafifleyen akışkan daha düşük sıcaklıktaki (daha ağır) akışkanın üstüne çıkmaktadır. Dolayısıyla sıcak yüzeylerle temas eden akışkanların sıcaklıklarında artış meydana gelmekte ve yukarı çıkma eğilimi göstermektedir.

Işınım ise maddenin atom veya moleküllerinin elektron düzeninde olan değişimler sonucunda yayılan elektromanyetik dalgalar aracılığı ile gerçekleşen enerji aktarımıdır. Işınımla ısı geçişi ışık hızında gerçekleşmektedir. Yayılan ısı ışınımlarının, ışığın dalga boyundan daha büyük dalga boylarında elektromanyetik dalgalar olması gerekmektedir. Çok yüksek sıcaklıktaki enerji kaynakları kısa dalga boyunda ışıma yapmaktadırlar. Işınlar boşlukta düzgün doğrular halinde her yöne yayılmaktadırlar ve ışın oldukları sürece ısı enerjisi değildirler. Ancak bir maddeye çarptıklarında ısı enerjisine dönüşebilmektedirler. Bu da o maddenin yansıtma, yutma ve geçirme özelliklerine bağlı olarak değişkenlik göstermektedir. Işınımla ısı geçişinde, iletim ve taşınım ile ısı geçişinden farklı olarak cisimler arasında boşluk olması gerekmektedir. Yapı kabuğunun ısısal direncinin yani ısı yalıtım etkinliğinin yüksek olması, gerek yapı içi hava sıcaklığını gerekse iç yüzey sıcaklıklarının ısısal konfor açısından gerekli düzeyde tutulmasını sağlamaktadır. Yapı kabuğunun iç yüzey sıcaklığı yapı içi ısısal konforu etkileyen en önemli etkenlerden biridir. Eğer kişinin bulunduğu sınırlı ortamda yapı kabuğunun iç yüzey sıcaklığı düşük değerde ise, kişiden ışınım yoluyla ısı kaybı olmakta ve bu durum konforsuzluk yaratmaktadır.

İç yüzey sıcaklıklarının konfor sınırlarında olması yapı kabuğunun ısı geçirmezlik açısından da uygun olduğunu göstermektedir. Ancak yapı kabuğunun bu niteliğini koruyabilmesi, kabukta yoğuşma nedeniyle oluşabilecek bozulmaların ve bu bozulmalara bağlı olarak ısı geçişiyle ilgili fiziksel özelliklerde ortaya çıkabilecek değişmelerin önlenmesiyle mümkün olmaktadır. Yoğuşma sırasında yapı malzemesinin nemlenmesi, yani gözeneklerindeki havanın yerini su alması halinde, malzemenin ısı yalıtım etkinliğinde azalma meydana gelmektedir. Yapı kabuğunun nemlenmesinin nedeni, ısının sıcak ortamdan soğuk olan ortama doğru geçişi sırasında, su buharı geçişinin de olmasıdır. Su buharının bu geçiş sırasında yapı kabuğu katmanları arasında özellikle de ısı yalıtım katmanları içinde yoğuşması, bu katmanların ısı yalıtım etkinliklerinin hızla azalmasına neden olmaktadır. Bu olumsuz etkinin önlenmesi için, sıcak ortamdaki nem miktarı azaltılmakta ve yapı kabuğunu oluşturan katmanlar uygun bir biçimde düzenlenmektedir. Bunun yanında buhar yalıtım özelliği daha fazla olan katmanlar sıcak ortam yüzeyine yakın konumlandırılmaktadır. Isı yalıtım özelliği yüksek olan katmanlar sıcak ortam yüzeyinden olabildiğince uzaklaştırılmaktadır. Yapı kabuğu katmanlarının bu şekilde düzenlenmesi, daha sıcak olan ortamdan daha soğuk olan ortama doğru yayılan su buharının ilk katmanlarda tutulmasını sağlamaktadır. Böylece sıcak ortamda bulunan nemin, ısı yalıtım özelliği olan katmanlara ulaşması engellenmektedir.

Isı yalıtım malzemeleri, ısı geçişine karşı koyarak mevcut ısının uzun süre korunmasını sağlayan düşük ısı iletkenliğine sahip malzemelerdir. Bunlar dış ortamdaki sıcak ve soğuğa karşı koruma amaçlıdırlar. Genellikle içindeki hava boşlukları çok, dolayısıyla yoğunlukları az olan doğal ve yapay olarak ısı yalıtma özelliği kazandırılmış ürünlerdir. Yapı kabuğunun ısısal direnci, yapı kabuğunda kullanılan yalıtım malzemelerinin ısı iletkenlik katsayılarına ve kalınlıklarına bağlıdır. Isı iletkenlik katsayıları düşük, kalınlıkları fazla olan malzemelerin ısısal dirençleri yüksektir. Yapı malzemelerinin ısı iletim katsayısı ise, gözeneklilik durumuna, gözeneklerin büyüklüğü ile dağılım özelliğine ve nem miktarına bağlıdır. Gözenekler içindeki havanın ısı iletim katsayısının çok düşük olması, gözenekli malzemelerin ısı yalıtım etkinliğinin yüksek olduğu anlamına gelmektedir. Gözenek sayısının artışı ısı yalıtım etkinliği ile doğru, yoğunlukla ters orantılıdır. Bundan dolayı gözenek sayısı arttıkça malzemenin yoğunluğu azalmakta, buna karşılık ısı yalıtım etkinliği artmaktadır.

Yukarıdaki açıklamalara göre iyi bir ısı yalıtım malzemesinde bulunması gereken özellikler şunlar olmalıdır:

ç    Doğru çözülmüş detaylar ve             doğru uygulama teknikleri ile             doğru seçilmiş yalıtım                 malzemeleri kullanılmalıdır.

ç    Bünyesine su almamalı, ısı yalıtım     özelliğini bina ömrü boyunca             korumalıdır.

ç    Isı iletkenlik katsayısı düşük ve             standartlara uygun olmalıdır.

ç    Buhar difüzyon direnci yüksek             olmalıdır. Yoğuşmayı engellemelidir.

ç    Basınç ve çekme mukavemetleri             gibi dayanım özellikleri yüksek             olmalıdır, zamanla çökme, sünme     gibi deformasyonlar                 gözlenmemelidir.

ç    Sıcaklığa ve yangına belli oranda     dayanıklı olmalı ve                 yönetmeliklere uygun olmalıdır.

ç    Hafif ve uygulaması kolay             olmalıdır.

ç    Ekonomik olmalıdır.

ç     Bünyesinde kanserojen madde             barındırmamalıdır.

ç    Zehirli gaz çıkarmamalı, insan             sağlığına ve çevreye zarar             verebilecek nitelikte olmamalıdır.



Yukarıdaki özelliklerle birlikte, dünyada ve Türkiye’de üretilen ısı yalıtım malzemelerini dört ana başlık altında incelemek mümkündür.



ç    Mineral lifli (yünlü) yalıtım             malzemeleri (camyünü, taşyünü,             seramikyünü)

ç    Sert plastik köpük yalıtım             malzemeleri (genleştirilmiş             polistren köpük Ğ EPS, haddeden     çekilmiş polistren köpük Ğ XPS,             fenol köpüğü, poliüretan köpük)

ç    Yumuşak köpük yalıtım             malzemeleri (polietilen köpük,             elastomerik kauçuk köpüğü)

ç    Cam köpüğü, kalsiyum silikat             türü malzemeler

Günümüz yapı teknolojisindeki gelişmeler ve buna bağlı olarak enerji tasarrufuna verilen önem, kalın ve tek tabakalı eski kabuk yapısını değiştirmiş, katmanlardan oluşan kesitleri gündeme getirmiştir. Yalıtım malzemelerinin ve yapı elemanlarının oluşturduğu  katmanlaşmış kesitler, soğuk (örtülü) çatılar, sıcak (teras) çatılar, bina dış duvarları, altı dışa açık döşemeler, toprağa oturan döşemeler ile betonarme kolon ve kirişler (ısı köprüleri) şeklinde sınıflandırılmaktadır. Bu doğrultuda, konutlarda ısı yalıtımı uygulanan bölgeler  çatılar, döşemeler, betonarme kolon ve kirişler (ısı köprüleri) ve duvarlar olarak karşımıza çıkmaktadır.

Konutlardaki en büyük ısı kayıpları duvar, döşeme ve çatı konstrüksiyonları ile baca, pencere ve kapı gibi yapı elemanlarından gerçekleşmektedir. Bu bölgelerden oluşan ısı kayıpları oranları yapının mimarisine, konumuna, ısı yalıtım durumuna ve kullanılan yapı malzemelerinin özelliklerine göre değişiklik göstermektedir. Ancak genel olarak, bina yüksekliği arttıkça dış duvarlardan gerçekleşen ısı kayıp oranlarının da artığı görülmektedir. Son yıllarda diğer binalarda olduğu gibi konutların da bina yükseklikleri göz önüne alındığında dış duvarlara ısı yalıtımı uygulanması gereği bir defa daha anlaşılmaktadır. Konutlarda ısı yalıtımı uygulamalarının yaygınlaştırılması ve etkili bir enerji tasarrufu için alınabilecek önlemlerin başında, halkın bilinçlendirilmesi gelmektedir. Isı yalıtımı sayesinde yakıt giderlerinde ortaya çıkacak tasarrufun büyüklüğü ve önemi ayrıntılarıyla açıklanmalıdır. Zorunlu ısı yalıtım standardı TS 825’e göre belirlenen yalıtım kalınlıklarının konutun inşa aşamasında uygulanıp uygulanmadığı titizlikle kontrol edilmelidir. Bu konuda ısı yalıtım malzemesi üreten ve uygulayan firmalara da büyük görevler düşmektedir. Bu firmalar halkın bilinçlendirilmesinde ve yalıtım sektörünün daha da gelişmesinde kilit noktayı oluşturmaktadırlar. Dünyadaki nüfus artışı, gelişen sanayileşme ve kentleşme, enerji tüketimini hızla artıran etkenlerdir. Tüketilen enerjinin önemli bir bölümünün yapıların aktif olarak ısıtılması için harcanması, ısıtma enerjisi maliyetlerinin artmasına neden olmaktadır. Ticaret ve sanayi yapılarında olduğu gibi konutlarda da en etkin enerji tasarrufu,  kolay uygulanabilir bir enerji verimlilik teknolojisi olan ısı yalıtımının kullanımıyla sağlanabilmektedir. Yalıtım sayesinde, ısı kayıp ve kazançları azaltılarak enerji tasarrufunun sağlanması, çevrenin korunması, ısıl konfor ve gürültü denetiminin sağlanması, yapı elemanlarında ve yüzeylerinde yoğuşmanın önlenmesi veya azaltılması ve yapı elemanlarının dış etkilerden korunması mümkün olabilmektedir.