9 Mayıs 2012 | TEKNÄ°K MAKALE 98. Sayı (Mayıs 2012)

Prof. Dr. Hikmet Karakoç, Mak. Müh. Orhan Turan Y. Mimar Ecvet Binyıldız, Mak. Müh. Elif Yıldırım
TESİSATTA ISI YALITIMININ ÖNEMİ
Tesisatta ısı yalıtımı, teknik yalıtım ya da endüstriyel yalıtım olarak uygulanmaktadır. Yalıtımın tesisattan ayrı düşünülmesi olanaksızdır. Klima tesisatı, ısıtma tesisatı, soğutma tesisatı yalıtımı tamamlanmadan devreye alınmaz. Burada özellikle dikkat edilmesi gereken nokta, hangi durumda, hangi yalıtım malzemesinin nasıl kullanılacağıdır. Akışkan sıcaklığına bağlı olarak malzeme ve kalınlık seçimindeki hatalar, başta yoğuşma olmak üzere birçok problemi ortaya çıkarmaktadır.

Tesisatta ısı yalıtımı yapılmaması, konutlarda olduğu gibi tesisattada büyük parasal kayıplara yol açmaktadır. Yalnızca borularda değil, vana ve çeşitli armatürlerde, klima tesisatı ve yüksek sıcaklıkta çalışan çeşitli cihazlarda yapılacak olan iyi bir yalıtım, çeşitli işletme problemlerini ortadan kaldırmanın yanısıra parasal kazanç da sağlayacaktır. Yüksek sıcaklıkların söz konusu olduğu tesisatlarda yalıtım daha büyük ısı ve parasal kazanç sağlamaktadır. Yalıtım kalınlığı arttıkça tasarruf artmakta, ancak yatırım maliyeti de yükselmektedir. Isı yalıtım malzemesinin cinsi ve kalınlığı belirlenirken, optimum yalıtım kalınlığı hesabı yapılmalıdır. Tesisat yalıtımının bina yalıtımlarından en önemli farkı, tesisatta karşılaşılan sıcaklık seviyelerinin, binalardaki sıcaklık seviyesinden çok daha yüksek olmasıdır. Binalarda iç ortam sıcaklığı ile dış ortam sıcaklığı arasındaki fark 30-40 °C olmasına karşılık tesisatta karşılaşılan sıcaklıklar bunun çok üzerindedir. Dolayısıyla tesisatta yapılacak iyi bir yalıtımla binalardakilerden çok daha fazla enerji tasarrufu sağlanması söz konusudur. Bina ve ısıtma tesisatındaki yalıtımın, tesisata yönelik diğer bir sonucu, ilk yatırım maliyetlerinin düşmesi olarak ortaya çıkar. Yalıtım, kazan kapasitesini, radyatör sayısını ve boru çaplarını düşürür. Bu da parasal kazanç demektir. Düşük sıcaklıkların söz konusu olduğu borularda, genellikle dış ortam sıcaklığı, borunun dış yüzey sıcaklığından yüksek olmaktadır. Ortamın sıcaklık ve nemine bağlı olarak, boru dış yüzey sıcaklığı öyle bir kritik değere gelir ki, bu değerin altında olunması durumunda yüzeyde terleme başlar. Bu durumda yalıtım yapılmazsa, boru yüzeyinde yoğuşma ortaya çıkar. Eğer kullanılan yalıtım malzemesi ya da kalınlığı uygun değilse, yalıtım malzemesinin dış yüzeyinde veya bünyesinde yoğuşma oluşur. Tesisatta kullanılan yalıtım malzemesinin difüzyon direnç faktörü (μ) değeri de önem taşımaktadır. Düşük difüzyon direnç faktörlü malzeme kullanılması durumunda da malzeme içinde yoğuşma problemi ortaya çıkar.

Düşük sıcaklıkların söz konusu olduğu borularda yalıtım yapılmaması durumunda ortaya çıkabilecek diğer bir problem de “donma”dır. Su sayaçlarının yalıtılmaması da bunların kışın patlamasıyla sonuçlanır. Donmaya karşı, tüm tesisat ve armatürlerin yalıtılması çok önemlidir.

Sistem devreye alındıktan sonra, yanlış uygulamalardan ve ses köprülerinden dolayı gürültü problemleri ortaya çıkmaktadır. Tesisatta titreşime yönelik yalıtım yapılması, makine ve tesisat ömrünün yanısıra, gürültüyü önlemesi nedeniyle insan sağlığı açısından da önemlidir.

TESİSAT YALITIMINDA KULLANILAN MALZEMELERDEN İSTENİLEN ÖZELLİKLER
Isı yalıtımı; en genel olarak enerji kazanımı amacıyla, sıcaklık farkından dolayı oluşabilecek ısı kayıplarını ve kazançlarını önlemek için alınması gereken bir önlemdir.
Isı yalıtımı;
1. Yapılarda
2. Tesisatta
3. Endüstride
yapılmaktadır. Yapılarda kullanılan ısı yalıtım malzemeleri ile tesisat ve endüstriyel uygulamalarda kullanılan ısı yalıtım malzemeleri birbirlerinden çok farklı özellik göstermektedir.
Tesisat ve endüstriyel uygulamalarda, tesisat içinden geçen akışkan sıcaklığına göre 3’e ayrılmaktadır.

1. Soğuk Hatlar: Akışkan sıcaklığı +6 °C’den düşük hatlar
2. Ilık Hatlar: Akışkan sıcaklığı +6 °C ile +100 °C arasındaki hatlar
3. Sıcak Hatlar: Akışkan sıcaklığı +100 °’den daha yüksek hatlar

Tesisatta ısı yalıtımı, sıcak hatlarda ısı kayıplarını, soğuk hatlarda ısı kazancını önlemek için yapılır. Tesisat ve endüstriyel uygulamalarda kullanılan ısı yalıtım malzemeleri genel olarak; Polietilen Köpük, Kauçuk Köpüğü, Camyünü, Poliüretan, Camköpüğü ve Kalsiyum Silikat’tır.

Tesisatta Kullanılan Isı Yalıtım
Malzemesi Seçilirken Dikkat Gereken Temel Özellikler:

1. Isı İletim Katsayısı (l)
2. Su Buharı Difüzyon Direnç Katsayısı (μ)
3. Yangın Dayanımı
4. Korozyon Riskinin Az Oluşu
5. Uygulama Kolaylığı
6. Ekonomiklik

Isı İletim Katsayısı (l):
Isı yalıtım malzemelerinin seçiminde en belirleyici özelliktir. Zira ısı iletkenlik katsayısı ne kadar düşükse sistemler o derece yüksek ısı yalıtım direncine sahip olmaktadır.

Burada dikkat edilmesi gereken husus, yalıtım malzemesinin cins ve kalınlığının seçimidir. Seçimde ilk yatırım maliyeti ile elde edilen enerji kazanım oranlarından uygun olan seçilmelidir. Örnek vermek gerekirse kalorifer tesisatında (oda sıcaklığı 22 °C, akışkan sıcaklığı 90 ° C);

•     60 mm (2”) boruda; 20 mm yalıtımda  %83.4, 30 mm yalıtımda %87,
•     89 mm (3”) boruda; 20 mm yalıtımda  %83.9, 30 mm yalıtımda %87.7,
•     114 mm (4”) boruda; 20 mm yalıtımda %84.1, 30 mm yalıtımda %88,
•     169 mm (6”) boruda; 20 mm yalıtımda %84.2, 30 mm yalıtımda %88.3
enerji kazanımı olmaktadır.

Sonuç olarak, kalorifer tesisatında (90/70) kullanılan ısı yalıtım malzemelerinin kalınlıkları seçilirken yukarıdaki “Isı Kayıp Hesapları” yapılmalı ve optimum yalıtım kalınlığı belirlenmelidir. Pratikte genel olarak küçük çaplarda (ısı kayıpları az) 20 mm; büyük çaplarda (ısı kayıpları küçük çaplara göre daha çok) ise 30 mm en ekonomik yalıtım kalınlığıdır.

Su Buharı Difüzyon Direnç Katsayısı (μ):
Nasıl ısı sıcak taraftan soğuk tarafa geçerse, su buharı da sıcaklığa ve bağıl neme bağlı olarak, kısmi buhar basıncı yüksekten aza doğru ilerler ve ilerlerken de bir direnç ile karşılaşır (Buhar Difüzyon Direnci). Her yapı malzemesi kalınlığına bağlı olarak buhar difüzyonuna karşı koyar. Bu direncin havanın su buhar difüzyon direncine oranlanmasına Su Buharı Difüzyon Direnç Katsayısı denir. Su buharının tamamen geçmesi halinde μ=1, hiç geçmemesi halinde μ=∞ ile ifade edilmektedir.

İçinden düşük sıcaklıkta akışkan geçen boru hatlarının (Örneğin fan coiller-klima kanalları) dış yüzey sıcaklığı, genelde ortam sıcaklığının çok altında olmaktadır. Boru hattının bulunduğu ortamın sıcaklığına ve bağıl nemine göre bulunan öyle kritik bir sıcaklık vardır, ki bu sıcaklığa Terleme Sıcaklığı denir. Boru hattının veya klima hattının dış yüzey sıcaklığı terleme sıcaklığının altına düşerse mutlaka yoğuşma olur. Eğer kullanılan yalıtım malzemesi su alabilecek nitelikte ise ve buhar geçişine karşı bir önlem alınmamışsa o takdirde yalıtım malzemesinin içi de ıslanır ve çeşitli sakıncalar yaratır.

• Isı yalıtımı hiç yapılmaz ise boru hattının yüzeyinde,
• Yetersiz yapılırsa (yoğuşmayı önleyen kalınlıktan daha az) yalıtım malzemesinin dış yüzeyinde yoğuşma olmaktadır.

Ancak, burada kullanılan ısı yalıtım malzemesinin Su Buharı Difüzyon Direnç Faktörü (μ) önem kazanmaktadır. Özellikle soğuk hatlarda, buhar geçişini önleyecek bir malzeme ile kaplanmamış Lifli malzemeler gibi μ’sü 1.1 olan (yani su buharı difüzyonuna hiç karşı koyamaz) yalıtım malzemelerinin kullanılması durumunda yüzeyde yoğuşma olmamasına karşın, yalıtım malzemesinin içine su buharı girer ve malzemenin içinde yoğuşarak su haline gelir. Bazı durumlarda donarak buz haline de gelebilmektedir.

Isı yalıtım malzemesinin bünyesindeki su ise sisteme iki türlü zarar vermektedir:

1. Isı yalıtım malzemesinin ısı iletkenlik katsayısını arttırır ve yalıtım özelliğini azaltır.
2. Isı yalıtım malzemesinin içindeki su korozyona sebep olur, yalıtımın üzerindeki kaplamanın bazen de boru hattının değişmesi gerekebilir.

Bu sorunları önlemenin ise iki yolu vardır:
1. Kapalı gözenekli malzemeleri (su buharı difüzyon direnç faktörü yüksek malzemeler) kullanmaktır.
2. Özellikle soğuk hatlarda açık gözenekli malzemelerin kullanılması durumunda (su buharı difüzyon direnç faktörü düşük malzemeler) iyi bir buhar kesici ile korunması gereklidir; ancak pratikte bu, işçilik açısından sorunlar çıkarmaktadır.

Sonuç olarak; soğutma hatlarında; Lişi malzemeler gibi açık gözenekli malzemeler kullanılması durumunda, buhar difüzyonuna karşı mutlaka önlem alınmalıdır (Ancak pratikte alınabilecek önlemler ciddi maliyet getirdiği için uygulanamamaktadır). Önlem alınamaması durumunda:
1. Isı yalıtım malzemesinin ısı iletkenlik katsayısı 2 katına kadar çıkabilmekte, yani ısı yalıtım direnci yarıya kadar inebilmektedir.
2. Yine, bünyeye giren ve yoğuşan su korozyona neden olmaktadır. Tüm bunların sonucunda, soğutma hatlarında polietilen köpük, kauçuk köpüğü gibi kapalı gözenekli malzemelerin kullanılması gerektiği ortaya çıkmaktadır.

Elastometrik kauçuk köpüğü camyünü, polietilen köpük ve poliüretan köpük malzemelerin hücre yapıları aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.

Yangın Dayanımı:
Kullanılacak olan yalıtım malzemesinin, yangın dayanımı değerleri normlara uygun olarak verilmelidir.

Korozyon Riskinin Az Oluşu:
Isı yalıtım malzemesi, içerdiği kimyevi maddeler nedeniyle uygulandığı metal yüzeylerde korozyona sebep vermemelidir. Ayrıca, su buharı geçişine karşı dirençli olmalıdır. Çünkü su buharı geçişi yine metal yüzeylerde korozyona neden olur. Hatalı uygulamalar sonrasında korozyona uğramış borular aşağıda gösterilmiştir.

Uygulama Kolaylığı:
Isı köprüleri oluşturmayacak şekilde, tam sızdırmaz olarak ve kolay uygulanabilmelidir. Yapılacak işin niteliğine göre seçilecek olan yalıtım malzemesi hafif, kolay taşınır, kolay depo edilir, kolay kesilir ve en az işçilik gerektirecek vasıfta olmalıdır.
Ekonomiklik:
Yalıtım malzemesinin uygulanmış halinin maliyetinin az olması gerekmektedir.

TESİSATTA ISI YALITIMI YAPILABİLECEK YERLER
Tesisatta ısı yalıtımı teknik bir konu olup, hangi şartlarda, hangi malzemenin kullanılacağının iyi bilinmesi gerekir. Bilinçsiz yapılan tesisat yalıtımı boşa yapılan bir harcama durumuna gelebilir. Bu nedenle boruların soğuk, ılık ve sıcak olması durumuna göre farklı malzemeler kullanılır. Ayrıca yalıtımdan önce, kritik yalıtım kalınlığı hesabı da yapılmalıdır.

Borularda Yalıtım
Boru yalıtımı da kendi içerisinde çeşitli bölümlerde incelenebilir.

1. Soğuk su borularının yalıtımı (soğuk hatlar)
2. Sıcak su ve kalorifer borularının yalıtımı (ılık hatlar)
3. Buhar, kızgın su vs. borularının yalıtımı (sıcak hatlar)

Boru yalıtımında kullanılan başlıca ısı yalıtım malzemeleri
• Prefabrik kauçuk köpüğü
• Prefabrik polietilen köpüğü
• Prefabrik camyünü - taşyünü - camköpüğü
• Prefabrik eps - xps
• Prefabrik poliüretan - fenol köpüğü
• Beyaz camyünü veya taşyünü şiltesi
• Enjekte poliüretan
• Kalsiyum silikat

Türkiye’de şu anda yaygın olarak düşük yoğunluklu, sıkı sarıldığında kalınlığı çok incelen, gevşek sarıldığında ise yeterli miktarda sertlikte olamayan bakalitli rulo camyünü sarılarak boru yalıtımı yapılmaktadır. Bu konunun yanlışlığı henüz kavranmamıştır. Bu tür yalıtımda rulo camyününün yoğunluğu düşük olduğundan (14 kg/m3) boruya sıkıca sarıldığı zaman kalınlık kaybetmesi nedeniyle yanlış bir uygulama olmaktadır. Yeterli kalınlığı elde edebilmek için aynı malzemenin aynı yere birkaç kat sıkıca sarılması gerekir, ki bu durumda da rulo camyününün birim maliyeti prefabrik boru camyününden de fazla olmaktadır. Ayrıca işçilik süresinin de uzayacağı düşünülürse bu yöntemin uygun olmadığı ortaya çıkmaktadır.

Soğuk Su Borularının Yalıtımı
Boruların içinden soğuk sıvıların akışından dolayı boru yüzeyi de soğuk olur. Bu soğuk yüzeye temas eden, mekan içindeki havada bulunan su buharı, temas eder etmez yoğuşarak sıvı haline dönüşür. Yoğuşma, korozyon - paslanma ve enerji kaybına sebep olabilir. Doğru bir uygulama ile bu durum ortadan kaldırılabilir. Soğuk su boruları yalıtımı için sentetik kauçuk esaslı, poliüretan esaslı prefabrik boru ısı yalıtım malzemeleri, prefabrik boru camyünü, prefabrik boru styropor kullanılır. Buhar kesici gereken hallerde bu malzemelere alüminyum folyo kaplanır. Ülkemizde son dönemlerde soğuk su borularının yalıtımında kullanılan sentetik kauçuk esaslı ısı yalıtım malzemeleri yaygın olarak kullanılmaktadır. Çeşitli boru yalıtımı uygulama örnekleri aşağıda gösterilmektedir.

Soğutmaya yapılan harcamaların, ısıtmaya yapılan harcamalara göre kat kat fazla olması, soğuk hatların yalıtımına verilmesi gereken önemi ortaya koymaktadır. Örneğin, yaz aylarında tesisat ısı yalıtımı yapılmamış otellerde kalanlar soğutma konforları için ekstra ödeme yapmak durumundadırlar. Çünkü otel işletmecileri misafirlerinin soğutma konforu için ciddi miktarda fatura ödemeleri yapmaktadırlar.

Soğuk hatların yalıtılmasının bir diğer getirisi, mekanik sistemlerin ömrünü uzatarak uzun yıllar sistem performansını korumasıdır. Bu sayede yaşanan mekanlar daha sağlıklı ısıtılıp soğutulacak ve ideal bir ısıl konfor elde edilecektir.

Sıcak Su ve Kalorifer Borularının Yalıtımı
Bu tür boruların yalıtımı için genelde kullanılan malzemeler yüksek sıcaklık dayanımına sahip camyünü, taşyünü şilteler ve prefabrik boru yalıtım malzemeleri ile prefabrik boru polietilen, kauçuk köpüğü, poliüretan esaslı ısı yalıtım malzemeleridir. Polietilen ve elastomerik kauçuk esaslı malzemelerin prefabrik boru yalıtımları, sıcak su borusuna uygulandıktan sonra, ek yerlerinden sıkıca yapıştırılmalıdır. Bu tür boru yalıtımlarında önemli olan dış havanın içeriye nüfuz etmesini engellemektir. Çeşitli boru yalıtımı uygulama örnekleri aşağıda verilmiştir.

Buhar, Kızgın Su vs. Borularının Yalıtımı
Prefabrik camyünü, işletme sıcaklığı +250 °C’yi geçmeyen boru yalıtımlarında kullanılabilir. +250 °C’den +550 °C sıcaklığa kadarki bölümde ise mukavvaya veya galvanizli tele dikili beyaz camyünü veya taşyünü kullanılır. Bu malzemelerin üzerine de galvaniz sac, alüminyum veya PVC kaplanır. Mukavvalı camyünü kullanılacaksa mukavvanın yanıcılığı dikkate alınmalı ve yalıtım yüzey sıcaklığı mukavvaya zarar vermemelidir. Çeşitli boru yalıtımı uygulama örnekleri aşağıda gösterilmiştir.

Vana ve Armatürlerde Yalıtım
Isıtma ve soğutma tesisatında vana, çek valf, pislik tutucu ve flanşlar toplam tesisat içinde dikkate değer bir oranda ısı kaybı yüzeyi oluşturmaktadırlar. Söz konusu tesisat elemanları ileri teknolojilerin kullanıldığı binalarda çeşitli uygulamalarla yalıtılmakta, fakat maalesef çoğunlukla çıplak bırakılmaktadır.
Vana ve armatürlerin yalıtılmamasının başlıca nedenleri şu şekilde özetlenebilir.

• Armatürlerden yayılan ısının kazan dairesini ısıtmasının tercih edilmesi
• Armatüre yapılan bakım sırasında yalıtımın sökülüp tekrar takılmasının zorluğu
• Maliyeti arttırıcı bir faktör olarak görülmesi
• Sac kaplama işçiliğinin ve maliyetinin yüksek oluşu,
• Uygulamaların estetik olmayıp, detay problemlerinin oluşu
• Konuya gereken önemin verilmeyişi
• Yalıtım konusunun uygulamada son aşama olması sebebiyle, zamanın yetersizliği.

Gerek ısıtma, gerekse soğutma sistemlerinde vana ve armatürlerin yalıtılmaması ile birçok sorun ortaya çıkmaktadır. Bunların neler olduğu kısaca aşağıda incelenmiştir.

Isıtma Sistemlerinde Yalıtım Olmayışının Ortaya Çıkardığı Sorunlar

• Enerji kaybı ve işletme maliyetinin artışı
• Kazan dairesinin aşırı ısınmasından dolayı diğer sistemlerin zarar görmesi (Örneğin; basınçlı hava kompresöründe verimin düşmesi),
• Yüksek sıcaklıktaki akışkan veya buhar armatürlerinden, yalıtımsız ekipmanların sıcak yüzeylerinden kaynaklanan iş kazalarının meydana gelmesi
• Borularda yapılan yalıtım uygulaması bitişlerinin estetik olmayışı.

Soğutma Sistemlerinde Yalıtım Olmayışının Ortaya Çıkardığı Sorunlar

• Enerji kaybı ve işletme maliyetinin artışı
• Yoğuşmadan dolayı paslanma, aşınma, sistemin çalışmaması ve pompa, kollektör, gösterge gibi diğer ekipmanların zarar görmesi
• Bazı uygulamalarda yalıtım olsa bile yanlış malzeme seçiminden dolayı yoğuşmanın boru yüzeyine doğrudevam ederek zamanla boruda korozyona neden olması ve yalıtım malzemesinin ısı yalıtımı özelliğini kaybetmesi.

Vana Ceketi Uygulaması
Bilindiği gibi, ülkemizde ısıtma ve soğutma tesisatında armatür yalıtımı kauçuk köpüğü, polietilen, camyünü ve taşyünü malzemeler kullanılarak şantiyelerde yapılmaktadır. Bu uygulama dikkatli ve özenli bir işçilik gerektirmekle beraber, oldukça uzun bir sürede tatbik edilebilmektedir. Ayrıca amaca uygun olarak vana ceketleri de kullanılmaktadır. Vana ceketleri, sıcak su ve buhar gibi ısıtma sistemlerinde vana yüzeyinde oluşan ısı kaybını; soğutma sistemlerinde ise ısı kazancını ve yoğuşmayı önlemek amacıyla kullanılmaktadır. Ceketler üç katmandan oluşmaktadır. İç ve dış katmanlar 250 °C’ye dayanıklı silikon kaplı cam kumaşından yapılmış olup, bunların arasındaki orta tabakada 750 °C’ye mukavim, 5 cm kalınlığında rabitz teline sarılı taşyünü bulunmaktadır. Vana ceketleri, diğer ürünlere göre birçok avantajının bulunması sebebiyle taahhüt firmalarınca tercih edilmektedir.

Bu avantajlar şöyledir:

• Bünyesinde karbon ve hidrojen içermediği için yanıcı değildir
• Suya, yağa, zayıf asitlere ve tüm hava koşullarına karşı dayanıklı olduğu için gerek kapalı mekanlarda, gerekse bina dışında kullanılabilir
• Montajı çok kolay olduğu için kalifiye elemana ihtiyaç yoktur. Vana ceketi vananın altına yerleştirilir, yapışkan fermuarları üst üste getirilerek yapıştırılır, en uçtaki ipler sıkıca bağlandığında uygulama tamamlanmış olur
• Vana ve armatürün bakımı esnasında veya değiştirilmesi gerektiğinde, kolayca sökülüp, işlemler tamamlandıktan sonra tekrar kolayca monte edilir
• Vana şanşları da ceketin içinde kaldığı için buralarda ısı köprüleri oluşmaz, soğutma sistemlerinde yoğuşma olmaz
• Yüksek enerji kazanımı sağladığı için kısa sürede kendini amorti eder
• Estetik bir görünüm arz eder
• Uzun ömürlüdür.

Özel sipariş üzerine imal edilen vana ceketleri Tip 0, Tip I, Tip II olmak üzere üç farklı biçimde uygulanmaktadır.

Tip 0 - Boru Yalıtımsız
Bu uygulamada vana ceketi, vanayı bir flanştan diğerine flanşların her ikisi de içinde kalacak şekilde sarmaktadır.

Tip I - Tek Taraflı Boru Yalıtımlı
Bu uygulamada vana ceketi, bir taraftan flanş dahil olmak üzere vanayı, diğer taraftan boruyu 10 cm. sarmaktadır.

Tip II - Çift Taraflı Boru Yalıtımlı
Bu uygulamada vana ceketi, vananın tamamını ve her iki taraftan boruyu 10 cm sarmaktadır.
Vana ceketi ile yalıtım uygulamasına ilişkin örnekler aşağıda verilmektedir.
 

---

R E K L A M