TEKNİK MAKALE 74. Sayı (Eylül - Ekim 2008)

Mekanik tesisat ısı yalıtım sisteminin üstüne uygulanan ceket sistemi çeşitli amaçlara hizmet edebilir. Isı yalıtım malzemesi ve ceket sisteminin tipi ne olursa olsun, ceket sistemi belirli uygulamadaki ısı yalıtım malzemesinin hem kısa dönem hem de uzun dönem performansını sürdürebilmesi için kullanılır. Gordon H. Hart / Artek Engineering Insulation Outlook Dergisi'nin Temmuz sayısından çevirilmiştir
Mekanik tesisat ısı yalıtım sisteminin üstüne uygulanan ceket sistemi çeşitli amaçlara hizmet edebilir. Isı yalıtım malzemesi ve ceket sisteminin tipi ne olursa olsun, ceket sistemi belirli uygulamadaki ısı yalıtım malzemesinin hem kısa dönem hem de uzun dönem performansını sürdürebilmesi için kullanılır. Ceket sisteminin doğru bir biçimde belirlendiği, üretildiği, temin edildiği ve uygulandığını varsayalım; bu durumda, uygun bir şekilde bakım çalışması yürütülürse ceket sistemi zaman içinde tasarlandığı şekilde davranacaktır.

Mekanik tesisat ısı yalıtım sisteminin üstüne çeşitli tipte ceket sistemleri uygulanmaktadır.  Bunlardan bazıları alüminyum gibi ince metal levha, metal folyo, çeşitli tiplerdeki ince plastik, basınca duyarlı yapışkanlı yapay kauçuk lamine, basınca duyarlı yapışkanlı metal folyodur. Ceket sisteminin güvenilirliği, ısı yalıtım malzemesi ister hava kanallarına, borularına veya tesisatına uygulansın veya sistem ortam sıcaklığının altında veya üstünde çalışsın, ısı yalıtım sisteminin performansının sürdürülebilirliği açısından önemlidir. Bu nedenle ceket sistemine bakım yapılması çok önemlidir. Genellikle bakım çalışmaları ile ilgili kararlar bütçeyi de belirleyen tesis sahipleri tarafından verildiği için, ceket sisteminin bakım çalışmaları, mekanik tesisat yalıtımında bakım çalışmaları yapan kişiler için de öncelikli olmalıdır. 

HVAC Isı Yalıtım Sistem Uygulamaları

Zemin üstü kanal ve borularda ısı yalıtım sistemi, şartlandırılmış hava veya suyun bir yerden diğerine kontrollü sıcaklık değişimleriyle akmasını sağlar. Kontrollü sıcaklık değişimi, ortam sıcaklığının üstündeki sistemlerde sıcaklık azalması, ortam sıcaklığının altındaki sistemlerde ise sıcaklık artışıdır. Gerçekte, ortam sıcaklığı üstünde çalışan HVAC sistemlerindeki ısı yalıtım sistemi iki amaca da hizmet eder; ısı enerjisinin iletimini kontrol eder (diğer bir anlatımla, enerji tasarrufu sağlar) ve mekanın kullanıcıları için ısıl konfor koşullarının karşılanmasını (diğer bir anlatımla enerjinin dağılımını kontrol ederek) temin eder. İç ortamlarda ısı yalıtım malzemesinin ıslanma veya fiziksel olarak kötü kullanılması sonucunda hasar görme olasılığı düşüktür (olasılık hiç bir zaman sıfır değildir). Bununla beraber iç ortam uygulamalarındaki ceket sistemi (genellikle hafif malzemeler veya plastik örtülerden oluşan) ısı yalıtım malzemesinin uygulanacağı yüzeye bağlanmasını sağlar. Ceket sistemi yırtılır veya yerinden oynarsa ısı yalıtım malzemesi de onunla beraber gider. Bu nedenle, ceket sisteminde hasar meydana gelir ve kısa sürede onarılmaz veya yenilenmezse, bu durumun cezası boşuna tüketilmiş enerji, ve kullanıcılar için ısıl konfor koşullarının kaybıdır.

Ortam sıcaklığı altında çalışan HVAC sistemlerinde, ceket sisteminde bakım çalışmalarının yapılmamasının olumsuzlukları ise çok daha şiddetlidir. Bu olumsuzluklar, hem ortam sıcaklığı üstünde çalışan HVAC sistemlerindeki olumsuzlukları hem de ek olumsuzlukları içerir.  Soğuk sistemlerde, ısı yalıtım sistemi hem ısı enerji kazancının kontrol edilmesini hem de ısıl konfor koşullarının karşılanmasını sağlar. Ceket sistemi ısı yalıtım malzemesini sadece korumak ve uygulanacağı yüzeye bağlanmasını sağlamakla kalmaz, aynı zamanda su buharının kanal veya boru yüzeyine iletimini ve dolayısıyla bu yüzeylerde yoğuşmayı engelleyen etkin bir buhar kesici olarak da hizmet eder. Su buharı kesici malzemede oluşan herhangi bir hasar er ya da geç yoğuşma oluşumuna neden olur.  Islak yalıtımın genellikle faydalı bir işlevi yoktur. Isı yalıtım malzemesinin işlevini yerine getirebilmesi için kuru kalması gerekmektedir.

"The Effect of Moisture Content on the Thermal Conductivity of Insulation Materials Used on Heating and Cooling Pipes - Nem Miktarının Isıtma Soğutma Sistemlerinde Yer Alan Borularda Kullanılan Isı Yalıtım Malzemelerinin Isı İletkenlik Katsayılarına Etkisi", başlıklı ASHRAE Araştırma Projesi 721, ısıtma modunda, ıslak bir ısı yalıtım malzemesinin etkin ısı iletkenlik katsayısının, aynı malzemenin kuru durumundaki katsayısından 10-115 kat daha fazla olması gerektiğini ortaya koymuştur. Ortam sıcaklığının altında çalışan sistem uygulamalarında, etkin ısı iletkenlik katsayısı 2,5-17 kat daha fazla olabilir. Her iki durumda da, özellikle ortam sıcaklığı üstünde çalışan sistem uygulamalarında, enerji kaybı, ısı yalıtım uygulamasının hiç olmadığı durumda olduğundan daha fazla olur. Yukarıda tanımlanan çalışma, özellikle toprak altına gömülü borular için yürütülmüş olsa da yapı fiziği aynı kalır; ıslak ısı yalıtım malzemesi işlevini yerine getiremez. Dış hava koşullarının etkisine maruz kalan ısı yalıtımlı boru sistemlerinden oluşan toprak üstü uygulamaları için, ceket sisteminin ısı yalıtım malzemesini kuru tutması için sistemde bakım çalışmaları yapılmalıdır.

Şekil 1'de, ortam sıcaklığı altında çalışan ve dış ortamda bulunan bir sistemde yer alan iyi uygulanmış ve bakımı yapılmış bir kanal yalıtımı verilmiştir. Ceket sistemi çok katmanlı laminedir.

Şekil 2 ise, tam tersi bir durum olarak, dış ortamda yer alan, kötü bir şekilde uygulanmış kanal tespit elemanları nedeniyle ceket sistemi yarılmış olan yalıtımlı bir kanal  gösterilmektedir. Ayrıca, sonradan gerek kanal ısı yalıtımı gerekse ceket malzemelerinin bakımı yapılmamıştır. Ceket sisteminde yarık oluştuktan sonra ısı yalıtım malzemesi dış hava koşullarına maruz kalmış ve sonuç olarak kanal yüzeyinde yoğuşma oluşmuştur. Bu problem, bakım çalışmalarını yürüten personelin sorunlu alanı belirleyip, ıslak ısı yalıtım malzemesini yerinden çıkarıp yeni bir ısı yalıtım malzemesiyle yer değiştirmesi ve yeni bir çok katmanlı lamine ceket malzemesi uygulamasıyla önlenebilirdi. 

Aynı ilkeler ortam sıcaklığı altında çalışan ısı yalıtımlı boru için de geçerlidir. Şekil 3, iyi uygulanmış, istenilen şekilde bakımı sağlanmış bir ortam sıcaklığı altında çalışan ısı yalıtımlı boruyu göstermektedir.

Şekil 4 ise, tam tersi bir durum olarak, kötü bir şekilde tasarlanmış ve bakımı yapılmamış, dolayısıyla yoğun bir yoğuşma problemi yaşayan bir projede yer alan ısı yalıtımlı boru üstündeki ceket sistemini göstermektedir. Buradaki küf oluşumu kötü tasarımın ve bakımsızlığın bir sonucudur. Problemin nerede başladığını ve nerede sonuçlandığını belirlemek her zaman için kolay değildir. Plastik malzemeli ceket sistemi, sürekli üstüne basıldığını gösteren izler taşımaktadır.

Şekil 5, yeni ısı yalıtım ve ceket malzemelerinin uygulanması için yerinden sökülmüş bir torba dolusu ıslak boru ısı yalıtım malzemesini göstermektedir. Plastik torba ve ısı yalıtım malzemesindeki nem miktarı kötü tasarımın ve bakımsızlığın sonucunu gözler önüne sürmektedir.

Şekil 6, doğru tasarım, malzeme, uygulama ve bakım nedeniyle herhangi bir yoğuşma problemi yaşamamış olan dış ortamda yer alan sıcak-soğuk su borularını göstermektedir.  Şüphesiz yaya trafiği bir çok ısı yalıtım malzemesinde fazlasıyla hasara neden olabilir. Kaderin bir cilvesi olarak bu sistem, mevkisi nedeniyle yaya trafiğinden korunmuştur. 

Genellikle hasar, başlangıçta kendini ceket sisteminde, daha sonra da ısı yalıtım malzemesinde gösterir. Bu durum, özellikle bir çok üretim tesisinde bir sorundur. Hasar oluştuğu andan itibaren yağmur suyu ısı yalıtım malzemesinin bünyesine nüfuz eder ve sonunda, özellikle kaplamasız metal yüzeylerde korozyona neden olur.

Şekil 7, doğru uygulanmış ve bakımı yapılmış PVC ceket kaplı iç ortamda yer alan boruları göstermektedir. 

Şekil 8, PVC ceket kaplı yalıtımlı bağlantı elemanlarıyla birbirleriyle tutturulmuş boruları göstermektedir. Kaplamalarda yaya trafiği nedeniyle hasar oluşmuştur ve yenilenmeleri gerekmektedir.

Sınai Tipi Isı Yalıtım Sistem Uygulamaları

Sınai tipi uygulamalarda, ısı yalıtım ve ceket sistemlerinin bakımlarının yapılması daha zor olabilir. Bunun için aşağıda verilenlerle birlikte bir çok neden bulunmaktadır.

*        Uygulamalar genellikle dış hava koşullarına maruz kalır

*        Üretim borularında sıklıkla aşındırıcı kimyasal maddeler taşınır 

*        Isı yalıtım malzemesi ile ceket malzemesinde hasarlara neden olacak şekilde yatay boruların üzerine sıklıkla basılır ve hatta üzerlerinde yürünür

*        Yüksek sıcaklıklar, organik kaplamalara ve ısı yalıtımı altında korozyona karşı korunum sağlayan hidrofobik yalıtımlara güvenirliliği pratikte mümkün  kılmaz, böylece ceket sistemi, sistemin tek koruyucusu olur. 

Şekil 9, bir sanayi tesisinde yer alan ve doğru bir şekilde ceketlenmiş boruyu göstermektedir. Şekil incelendiğinde ceket sisteminin nispeten yeni olduğu görülmektedir. Ek yerlerini, zaman içinde bozulabilen ve sadece ceket sistemi yerinden çıkarıldığında görülebilen bir malzeme ile sızdırmaz hale getirmek oldukça zordur. Sızdırmazlığı sağlayan malzemelerin bakımları söz konusu olduğunda, genellikle "gözden ırak olan akıldan da (gönülden de) ırak olur" sendromu yaşanır. Dış ortamlarda yer alan sistemler için geçerli olan tek çözüm, periyodik olarak bir bölümü sökmek, sızdırmaz malzemeyi gözle incelemek ve tüm sistemin tekrar sızdırmaz hale getirilmesinin gerekli olup olmadığına karar vermektir.

Şekil 10, tekrar ceketlenmesi açıkça gerekli olan bir sistemi göstermektedir. Gerçekte, tesis  müdürünün çalışanları boruların üzerinde yürümelerini engelleyemediği varsayılırsa, mevcut ısı yalıtım malzemesinin yerine basınç dayanımı yüksek bir malzeme kullanılması gereklidir. 

Şekil 11, "İki Borunun (Şehrin) Hikayesini" göstermektedir. Yoğun yaya trafiği nedeniyle sağdaki boruda hasar oluşmuştur. Soldaki boru ise yeni basınç dayanımı yüksek ısı yalıtım ve ceket malzemeleriyle yalıtılmıştır. Sağ borudaki hasarlı malzemelerin yenilenmemesi sonucunda aşırı düzeyde yüksek ısı kaybı ve suyun nüfuz etmesiyle ısı yalıtım malzemesinin altındaki boru yüzeyinde zaman içinde korozyon oluşacaktır.

Hasarlı ceket ve ısı yalıtım malzemeli boru üstüne yağmur yağdığında, şimdiki durumda olduğu gibi su, ceketi aşacak ve ısı yalıtım malzemesi tarafından emilecektir. Sistemin çalışmaya başladığı durumda, su kaynar hale gelecek ve suyun buharlaşması sırasında çevresinden aldığı enerji nedeniyle yüksek ısı kaybı oluşacaktır. Sistem kapatıldığında su, borunun yüzeyine kadar gelecek ve ısı yalıtım malzemesinin altındaki boru yüzeyinde zaman içinde korozyon oluşacaktır. Bu tür bir hasar oluştuğunda zararı önlemek oldukça pahalıdır. 

Şekil 12, metal ceket malzemesi üzerinde korozyon oluşumunun sonuçlarını göstermektedir. Alt kısımda yer alan borudaki alüminyum ceket malzemesi, bu tür bir uygulama için doğru olarak belirlenmemişti. Borudan sızan sıvılar nedeniyle paslanmıştı, ki bu daha önceden tahmin edilebilecek bir tasarım konusuydu.  Üstteki boru, sıvıların paslandırıcı etkisine karşın dayanıklı olan çok katmanlı lamineyle yeniden ceketlenmişti. 

Yalıtımda Bakım Çalışmalarının Yapılması için Maddi Gerekçe

Mekanik tesisat uygulamalarında ısı yalıtım malzemesinin kullanılması için bir çok neden vardır. İster enerji etkinliği, enerji korunumu, yoğuşma kontrolü; ister HVAC uygulamalarında ısıl konfor koşullarının karşılanması olsun, ısı yalıtım malzemesinin kullanımı ekonomik gerekçelerle kolaylıkla haklı gösterilebilir. Isıl performansın gerçekleşebilmesi için uygun ceket sistemi belirlenmeli, uygulanmalı ve bakımı yapılmalıdır.  Bu aşamalardan herhangi biri eksik olursa, ısı yalıtım malzemeleri belirlendiği şekilde performans gösteremeyecekler ve sonuç daha yüksek işletme maliyeti olacaktır. Eğer kötü bir şekilde bakım yapılmış ceket sisteminin sonuçlarından biri ısı yalıtım malzemesi altında yoğuşma ise, boru sistemini yenileme maliyetleri çok yüksek olabilir.

Isı yalıtım malzemesi altında yoğuşmayla sonuçlanan boru yenilenmesinin maliyetine bir örnek: 3 inç ila 4 inç boyutlarında boru için, boruyu yerinden sökmek, tekrar yerleştirmek ve tekrar test etmek için her bir foot için yaklaşık 5 adam saat gerekli olacaktır. İşçiliğin her bir adam saat için yaklaşık 50 dolar olduğu varsayılırsa, her bir foot için 250 dolar işçilik maliyeti söz konusu olacaktır. Her bir foot için yaklaşık 15 dolar boru maliyeti olarak düşünülürse, her bir foot için boru değişiminin maliyeti 265 dolar olacaktır.

Şüphesiz ısı yalıtım sisteminin yenilenmesi ek bir maliyet getirecektir; tahminen her bir foot için maliyet 17 dolar olacaktır. Böylece toplam maliyet her bir foot için yaklaşık 280 dolar olacaktır. Eğer ilk başta ceket sisteminin bakımı yapılmış olsaydı tüm borunun yenilenme projesine gerek kalmayacaktı. Ortam sıcaklığının altında çalışan kanallarda ve soğuk su borularında oluşabilecek büyük çaplı yoğuşma sorunu da ısı yalıtım malzemesi ve boruların değişimi nedeniyle benzer yenilenme maliyetleri oluşturacaktır. Bu arada, ıslak ısı yalıtım malzemesi de söz konusu olursa, bu malzeme etkin bir biçimde ısı yalıtımı sağlayamayacağı için tesis sahibi daha fazla enerji tüketimi için daha fazla ödeme yapacaktır. Dahası damlayan suyun kendisi, örneğin elektrik ekipmanlarının üstüne damlarsa, çok daha maliyetli sorunlara yol açabilir. 

Sonuç

Isı yalıtım malzemesinin performansı, kendisinin su, yoğuşma ve fiziksel kötü kullanımdan korunumuna bağlıdır. Bu tür bir korunumu ceket sistemi sağlayabilir ve böylece yalıtım malzemesinin performansını teminat altına alır. Buna rağmen, başarılı olmak için, uygun bir şekilde ceket sisteminin bakımı yapılmalıdır. Doğru bir biçimde bakımı yapılmış bir sistem ticari veya sınai bir tesisin işletme maliyetini azaltır. Kısaca, doğru ve düzenli yapılan bir ceket sistemi bakım programının faydaları, herhangi bir bakım maliyetinden daha fazladır.

 

Insulation Outlook Dergisi'nin Temmuz sayısından çevirilmiştir