8 Haziran 2012 | TEKNÄ°K MAKALE 99. Sayı (Haziran 2012)

Prof. Dr. Hikmet Karakoç, Mak. Müh. Orhan Turan Y. Mimar Ecvet Binyıldız, Mak. Müh. Elif Yıldırım
Klima Kanallarında Yalıtım
Isıtma, havalandırma ve klima kanallarının yalıtımlarını şu başlıklar altında inceleyebiliriz.

• Isı Yalıtımı
• Yoğuşmaya Karşı Yalıtım
• Ses Yalıtımı

Isı Yalıtımı
Dikdörtgen kesitli kanalların ısı yalıtımı için levha tipi elastomerik kauçuk köpüğü, folyo kaplı polietilen köpük, folyo kaplı camyünü kullanılır. Folyo kaplamalı olan malzemeler ek yerleri alüminyum folyo bant ile yapıştırılarak 0,8 mm galvaniz tellerle yaklaşık 1 metrede bir bağlanarak sağlamlaştırılmalıdır. Bina dışında olanlara alüminyum veya galvaniz saç yapmak gerekir. Elastomerik kauçuk köpüğü levhalar, hem çeşitli kalınlıklarda hem de dikdörtgen kesitli klima kanallarının flanşları arasındaki mesafelere göre çeşitli genişliklerde üretilmektedirler. Böylece dikdörtgen kesitli kanallarda fire oranını düşürmekte ve yuvarlak kesitli havalandırma kanallarında ise bant kullanımını azaltarak, toplam maliyetten tasarruf etmektedir. Kendinden yapışkanlı tipleri ile de hem fiziksel yapışma avantajına sahiptir hem de uygulamayı hızlandırmaktadır. Ayrıca alüminyum ve özel alüminyum kaplı elastomerik kauçuk köpükleri ile alüminyum veya galvanize sac ihtiyacı ortadan kalkmaktadır.

Yoğuşmaya Karşı Yalıtım
Sıcak hacimlerden geçen soğuk hava kanallarındaki kondensasyonu önlemek için bir yüzü alüminyum folyo kaplı polietilen levha veya kauçuk köpüğü ile dıştan uygulanarak ek yerleri kendiliğinden yapışan bantlarla kapatılır. Uygun kalınlıktaki ve tipteki yalıtım malzemesinin seçimi kadar, uygulamanın sızdırmaz yapılması da çok önem taşımaktadır.

Ses Yalıtımı
Hava kanallarının ses yalıtımı yapılacaksa, bu kanalın iç cidarına yalıtım uygulanır. Alev almayan, kendinden sönümlü yanmaz akustik köpük bu iş için ideal malzemedir. Optimum gözenek yapıları sayesinde oldukça yüksek ses yutuculuk değerlerine sahiptirler. Lif içermeyen ve kanal içine uygulandığında elyaf erozyonuna sebep olmayan bu malzemelerle aynı zamanda ısı yalıtımı da yapılmış olur. Kanal yalıtım uygulamasına ait çeşitli örnekler aşağıda verilmiştir.

Endüstriyel Ekipmanların Yalıtımı
+250 °C ile +500 °C arasındaki kazanların ve tankların yalıtımı için en uygun yalıtım malzemesi telli camyünü veya taşyünüdür. Silindirik yüzey yalıtımlarında mesafe tutucular kullanılır. Düz satıhlarda U şeklinde mesafe tutucuları kullanılır. Büyük çaplı borularda ve düz yüzeylerde mesafe tutucu ayakları, yüzeye punta kaynak ile tutturulur. Isı köprülerini minimuma indirebilmek için mesafe tutucu ayaklar ile dış çember arasına en az 3 mm kalınlığında asbest şerit kullanılması gereklidir.

+500 °C’nin üzerindeki sıcaklıklarda kullanılan yalıtım malzemesi ise taşyünü ve seramik elyaftır. Taşyünü +750 °C’ye kadar, seramik elyaf ise +1250 °C’ye kadar kullanılır. Endüstride yüksek sıcaklığa sahip fırın, ocak, etüv gibi uygulamalarda kullanılır. Bu tür fırınlarda proses gereği istenen yüksek sıcaklığı temin etmek için korkunç bir enerji sarfiyatı vardır. Bazı hallerde fırınların yalıtımsız duvarlarından olan ısı kaybına bilerek göz yummak mecburiyetinde kalınırken, birçok halde de fırın duvarlarının ayrıca yalıtılması söz konusudur.
Bilindiği gibi bu tür çok yüksek sıcaklıktaki fırınların duvarlarında çeşitli nitelikte ateş tuğlaları kullanılmaktadır. Bu tuğlaların seçimi yapılırken de en uygun (l) değerine sahip olanları seçilmeli, ısı yalıtım malzemesi olarak da lifli malzemeler (taşyünü, seramik yünü) tercih edilmelidir. Endüstriyel ekipmanların yalıtımına ilişkin örnekler aşağıda verilmiştir.

TESİSATTA YOĞUŞMA VE SONUÇLARI
Yoğuşma
Yoğuşma, havanın içindeki su buharının, ortam sıcaklığı ve bağıl nem miktarına bağlı olan terleme sıcaklığından daha düşük sıcaklıktaki bir yüzeye temas etmesi sonucu gaz halinden sıvı hale geçmesidir.

Yoğuşmanın Parametreleri
1. Ortam sıcaklığı (Ta= °C)
2. Bağıl nem oranı (ϕ=%)
3. Akışkan sıcaklığı (Tm= °C)
4. Malzemenin hücre yapısı
5. Yüzeysel hava taşınım katsayısı (α)
6. Isı iletkenlik katsayısı (λ)
7. Su buharı difüzyon direnç katsayısı (μ)

Yoğuşma Nasıl Oluşur?
Soğuk hatlarda yalıtım malzemesi, bünyesine su alabilecek nitelikte ise ve buhar geçişine karşı bir önlem alınmamış veya sızdırmaz bir uygulama yapılamamışsa, lifli malzemeler gibi su buharı difüzyon direnç katsayısı çok düşük olan (μ=1.1) (su buharı difüzyonuna hiç karşı koyamayan) yalıtım malzemelerinin kullanılması durumunda yüzeyde yoğuşma olmamasına karşın, yalıtım malzemesinin içine su buharı girer ve malzemenin içinde yoğuşarak su haline gelir.

Yoğuşmanın Sonuçları
Malzeme bünyesinde yoğuşan su, ısı yalıtım malzemesinin ısı iletkenlik katsayısını artırır ve yalıtım özelliğini azaltır. Öyle ki bazı durumlarda camyünü gibi yalıtım malzemelerinin ısı iletkenlik katsayısı iki-üç katı kadar kötüleşebilmektedir.

Çizelge 1’de ortam sıcaklığı 26 °C iken, içinden 12 °C akışkan geçen bir soğutma hattının ilk ısı kayıpları ve K değerleri ile; sırasıyla camyünü, poliüretan ve elastomerik kauçuk köpüğü ile yalıtılmış hallerinin işletime alındıktan bir sene sonraki (ıslak, nemli haldeki) ısı kayıpları ve K değerleri verilmektedir.
Isı yalıtım malzemesinin içindeki su, tesisatta korozyona sebep olur. Korozyon sonucu çürümeler başlar. Yalıtım malzemesinin üzerindeki kaplama zarar görür ve bu da sistemin tahrip olmuş bu bölümlerini yenilemeyi gerektirir.

Yoğuşma etkisiyle bozulan yalıtım örnekleri aşağıdaki şekillerde gösterilmiştir.
Yoğuşma Hangi Koşullarda ve Nerede Meydana Gelir?

1. Isı yalıtımı yapılmazsa, yoğuşma tesisatın yüzeyinde olur.
2. Isı yalıtımı yetersiz yapılırsa yoğuşma, yalıtım malzemesinin yüzeyinde olur.
Isı yalıtımı yetersiz yapılan tesisattan yoğuşma örnekleri aşağıda gösterilmiştir.
3. Isı yalıtımı malzemesinin kalınlığı yeterli ve m değeri düşük olan malzemede, yoğuşma bünyede olur.
4. Su buharı difüzyon direnç katsayısı yeteri kadar yüksek olan malzemede yoğuşma olmaz

Soğuk hatlarda kullanılan ısı yalıtım malzemesi,
•     Açık gözenekli ve μ değeri düşük ise “Buhar Kesici” kullanmak kesinlikle yetersiz olmaktadır.
•     Kapalı gözenekli ve μ değeri düşük ise “Buhar Kesici” gereklidir.
•     μ değeri yeteri kadar yüksek ise “Buhar Kesici”ye kesinlikle gerek yoktur.
1.     Isı yalıtımı yapılmazsa, yoğuşma tesisatın yüzeyinde olur.
2.     Isı yalıtımı yetersiz yapılırsa, yoğuşma yalıtım malzemesinin yüzeyinde olur.
3. Isı yalıtım malzemesinin kalınlığı yeterli ve μ değeri düşük olan malzemede yoğuşma bünyede olur.
4. Su buharı difüzyon direnç katsayısı yeteri kadar yüksek olan malzemede yoğuşma olmaz.

Yoğuşmaya Karşı Alınacak Önlemler ve Çözüm Önerileri
Yoğuşmayı önlemek için;
• Doğru ısı yalıtım malzemesi seçilmeli
• Yoğuşma olmaması için gerekli minimum yalıtım kalınlığı doğru hesaplanmalı
• Su buharı difüzyon direnç katsayısı yeteri kadar yüksek olmalı
• Yalıtımda ısı köprüleri oluşmamalı ve sızdırmazlık uygulamaları doğru yapılmalıdır.

Özellikle soğuk hat yalıtımında açık gözenekli malzemeler kullanmak teoride uygun gibi görünse de, pratikte gerek tam sızdırmazlığın sağlanmasında yaşanan zorluklar, gerekse uygulamada görülebilen problemlerden dolayı tercih edilmemelidir. Yalıtım malzemesi, su buharı geçirmeyen bir malzeme ile kaplanmış dahi olsa, kaplamanın ek ve bini yerleri kritik noktalardır. Bu noktaların su buharını hiç geçirmeyecek şekilde uygun malzemelerle tam sızdırmazlığı sağlanmalı ve uygulama doğru yapılmalıdır. “Yalıtım Kaplama Malzemesi” olarak kullanılan alüminyum folyo üzerinde oluşan delik çapına göre su buharı difüzyon direnci (μ) değerinin değişimi görülmektedir.

Grafikten de anlaşılacağı gibi, 1 m2lik folyolu levhada oluşan 0.2 mm2lik bir delik (yaklaşık olarak toplu iğne deliğine denk gelir) alüminyum folyonun su buharı difüzyon direncini 50.000’den yaklaşık olarak 0’a düşürür.

TESİSAT YALITIMINDA GÖRÜLEN HATALAR VE ÇÖZÜM ÖNERİLERİ
Yalıtım tesisattan ayrı düşünülemez. Yalıtımı tamamlanmamış klima tesisatı, ısıtma tesisatı ve soğutma tesisatı devreye alınmaz. Son yıllarda özellikle sanayide yüksek sıcaklıktan ve soğutmadan dolayı da yalıtım daha da önem kazanmıştır. Tesisat yalıtımında kullanılan malzemeler, kullanılabilme sıcaklıklarına göre ısı iletkenlik, yanma durumu ve buhar difüzyonuna karşı gösterdiği vaziyete göre birbirinden ayrılırlar.

Akışkan Sıcaklığına Göre Malzeme Seçilmesi
Boru ısı yalıtımı yaparken şunlara dikkat edilmelidir: Öncelikle boru içerisinden geçen akışkan sıcaklığı bilinmelidir. Bunun yanında çevre sıcaklığı, boru çapı ve kullanılacak malzemenin (λ) değeri bilinmelidir. Uygulamada çoğu zaman akışkan sıcaklığına dikkat edilmemesinden kaynaklanan hatalar vardır. Akışkan sıcaklığına göre kullanılacak malzeme de değişmektedir. Çizelge 2’de, akışkanın maksimum sıcaklığına bağlı olarak kullanılabilecek yalıtım malzemeleri verilmiştir.

Boru, Klima Kanalı, Armatür vs.’de Yoğuşmayı Önlemek için Gerekli Yalıtım Kalınlığının Olmaması veya Yanlış Malzeme Seçilmesi
Türkiye’de klima tesisatı yaygınlaştıkça bu problemler de sık sık gündeme gelmektedir. Burada en sık görülen problem, yoğuşmayı önlemek için gerekli yalıtım kalınlığına dikkat edilmemesi ve uygulama hatasıdır. Gerekli yalıtım kalınlıklarını artık bilgisayar programlarıyla hesaplamak mümkündür.
Gerekli kalınlıkta malzeme kullanılmadığından, yanlış malzeme seçiminden, bazen de iyi bir uygulama yapılmayarak yoğuşma problemleriyle karşılaşılmaktadır. Yoğuşma problemi ile karşılaşmamak için yalıtım uygulamasında şunlara dikkat edilmelidir.

•     Soğuk hatlarda bünyesine su almayan, kapalı hücreli ve buhar difüzyon direnç katsayısı (μ) yüksek olan malzemeler kullanılmalı (polietilen veya kauçuk köpüğü gibi)
•    Öncelikle gerekli yalıtım kalınlığı seçilmeli
•     Yalıtım yapılan borunun hava ile teması kesinlikle önlenmeli
•     Vana, armatürler yoğuşmaya karşı yalıtılmalı
•     Yalıtımda ısı köprüleri oluşmamalıdır.

Boru veya Armatürlerde Donmaya Karşı Gerekli Isı Yalıtım Kalınlığının Dikkate Alınmaması veya Hiç Isı Yalıtımı Yapılmaması
Hava sıcaklığı sıfırın altına düştüğü günlerde boru içinde uzun bir süre hareketsiz kalan su, donma tehlikesi ile karşılaşır. Bu problemi mümkün olduğu kadar geciktirebilmek için borulara yalıtım yapılması gerekir. Bazen en önemli yangın tesisatına bile yalıtım yapılmayarak çok önemli sorunlarla karşı karşıya kalınmaktadır. Su sayaçlarının yalıtımı yapılmadığından, donarak patlamaları sık sık karşılaşılan bir durumdur. Donmaya karşı mutlaka tesisatın veya armatürlerin ısı yalıtımı yapılması gerekir.
Borularda suyun donmasını önlemek amacıyla farklı ortam sıcaklıklarında, farklı çaplara ve yalıtım kalınlıklarına sahip borularda, izin verilen maksimum durgunluk zamanı diyagramlar vasıtasıyla saptanabilmektedir.

Support ve Boru Geçişlerinde Titreşim ve Isı Köprülerine Dikkat Edilmemesi
Çoğu zaman borular (sıcak–soğuk akışkan taşıyan) direkt konsollar üzerine oturtulmaktadır. Böyle yapılmakla hem ısı köprüsü oluşturularak ısı kaybına neden olunmaktadır hem de soğuk su borularında yoğuşma problemi ile karşılaşılmaktadır. Bu tür problemlerle karşılaşmamak için supportların sert, ısı yalıtım özelliği olan malzemeden yapılması gerekir.

Artık ülkemizde de bu tür ürünler mevcuttur. Aynı zamanda ses yalıtımı da yapılmış olup, borudaki titreşim yoluyla yayılacak bir ses geçişi engellenmiş olur. Yukarıda sözü edilen problemlerin aynısıyla boruların duvar veya döşeme geçişlerinde de karşılaşılmaktadır. Yukarıda sözü edilen ısı kaybı, yoğuşma problemi ve titreşim problemlerini önlemek için bu geçişlerde flex türü ürünler kullanmak gerekir.

Beton, Toprak İçerisinde Kalan Sıcak–Soğuk Su Borularının Yalıtımına Dikkat Edilmemesi veya Yalıtım Yapılmaması
Çoğu kez beton içerisinden geçen kalorifer tesisatı borularının korozyondan dolayı patladıklarını görürüz.
Bazen bu tür borular toprak içerisinden yalıtım yapılmadan bile geçirilmektedir. Bu tür problemlerin çözümü, gerekli kalınlıkta ısı ve su yalıtım malzemelerinin kullanılmasıdır.

Tesisatta Isı ve Ses Köprülerinin Önlenmesi için Gerekli Tedbirlerin Alınmaması
Sistem devreye alındıktan sonra yanlış uygulamalardan ve ses köprülerinden dolayı çoğu kez problemlerle karşılaşılmaktadır. Bu ses kaynağı pompa, kazan, soğutma grubu, hidrofor, aspiratör vs. olabilmektedir.
Özellikle son dönemlerde gerekli ses yalıtımı yapılamadığından doğalgaz çevrimi yapıldıktan sonra brülör ve kazandan gelen ses problemleri çözümlenememektedir ve hatta kazan daireleri seramikle de kaplanarak hiçbir ses yutucu malzeme de kullanılmayarak ses problemi artırılmaktadır. Ses köprüsünün olmaması için kazan, pompa, soğutma grubu, hidrofor, aspiratör vs. gibi cihazların giriş-çıkışlarında, kaide detaylarında mutlaka ses yalıtımı yapılması gerekir. Çoğu kez tank vs. gibi yüzeylerde kaynatılan mesafe tutucu malzemelere doğrudan kaplama sac vidalanarak ısı köprülerine neden olunmaktadır. Bu tür olaylarda mesafe tutucu ile sac arasında yüksek ısıya dayanacak ve ısı yalıtımı özelliği olan contalardan kullanmak gerekir.

Vana ve Armatürlerin Yalıtımına Önem Verilmemesi
Buhar, sıcak su ve ergimiş mamul taşıyan boru hatları üzerindeki yalıtımsız vanalar esas olarak ısı nakli ve ısı yayılmasıyla ısı kaybeder. Eğer vanalar kapalı alanların dışında bulunuyorsa, bu durumda ısı kaybı iklim şartlarına bağlı olarak değişecektir. Isı kaybı, vanaların yüzey alanı ve vanaların çalışma şartlarına bağlıdır. Bu ısı kaybı yakıt masrafında gereksiz artışlara neden olur. Yalıtımı yapılmayan vanalar bakım personelinde yanıklara neden olabilir ve işyerindeki ortam sıcaklığı istenmeyen ve rahatsız edici seviyelere çıkabilir. Eğer bu vanaların içerisinden soğuk akışkan geçiyorsa buzlanmalara da neden olup, vana veya armatür komple buzla kaplanır. Bu tür problemlerin çözümü için vana veya armatürler de prefabrik olarak sökülüp takılabilen pratik vana ceketleri kullanılır.

Bir Boru Tesisatındaki Elemanlara Bağlı Olarak Ek Isı Kayıpları

Vanalar ve Sürgülü Valfler
Bir boru tesisatında, vanaların ve sürgülü valflerin etkilerini gözönüne almak amacıyla, ısı kaybı hesabı yapılmadan önce, tablodan seçilen bir uzunluk değeri, borunun gerçek boyuna ilave edilir. Bu değerler, vanalar ve vanaların kendi flanşları için geçerli, fakat vanaların tutturulduğu boru tesisatına ait karşı flanşlar için geçerli değildir. Çizelge 3’teki değerler, belirli sıcaklıklardaki tipik endüstriyel yalıtım kalınlıklarının, 100 °C ortalama sıcaklık için λ=0.08 W/mK ısıl iletkenlik ve 400 °C ortalama sıcaklıkta λ=0.01 W/mK ısıl iletkenlik kabulleri sonucunda elde edilmiştir.

Flanş Çeşitleri
Boru tesisatındaki bir flanş çiftinden kaynaklanan ısı kayıplarını hesaplamak için (tesisata bir vana monte edildiği zaman oluşan flanş çiftleri) aşağıdaki yol izlenir.
Yalıtımsız flanşlar: Yukarıdaki çizelgeden, aynı çapa sahip bir vana için verilmiş uzunluğun üçte biri kullanılır. Isı kaybı hesaplarına başlamadan önce bu değer, gerçek boru boyuna eklenir.
Yalıtılmış, flanş kutulu: Isı kayıplarını hesaplamadan önce, flanş kutulu her bir flanş için boru boyuna 1 metre eklenir.
Yalıtılmış flanşlar: Herhangi bir değişikliğe gerek yoktur; ısı kayıpları gerçek uzunluk üzerinden hesaplanabilir.

Boru Kelepçeleri
Isı kaybı hesaplarına şu ekler yapılır (diğer elemanlar için yapılan ilaveler hariç):
İç hacimlerde: Isı kaybının %15’i
Açık havada, rüzgarsız: Isı kaybının %20’si
Açık havada, rüzgarlı: Isı kaybının %25’i

Metal Boru, Kılıf için Destekler
Isıl iletkenliğe yapılacak ilaveler: Çelik destekler 0.010 W/mK
Seramik destekler: 0.003 W/mK

Klima Kanallarının Akustik Yalıtımının Yapılmaması veya Yanlış Malzeme Seçilmesi
Klima kanallarının akustik yalıtımında iyi bir malzeme seçimi ve gerekli kalınlık seçilerek susturucu kullanılmasına gerek duyulmaz. Yağdan, kirden, tozdan etkilenmeyen ve partiküller halinde menfez veya anemostatlardan gelmeyen çağdaş ürünler kullanılmalıdır. Diyagramda kalınlığa göre ses yutma katsayısı (α), Çizelge 4’te ise 1mtül hava kanalındaki ses azalması (dB) görülmektedir.

3 farklı kanal kesitinde, kullanılacak olan 12-15-50 mm kalınlığındaki akustik köpüğün, kanalın her 1 metresindeki dB olarak ses indirgeme değerleri Çizelge 4’te verilmiştir.

Cihazların Titreşimi için Gerekli Önlemlerin Alınmaması
Çoğu kez bu önlemler alınmayarak doğrudan beton üzerine oturtulmaktadır. Daha sonra da çözümü mümkün olmayan olaylarla karşılaşılmaktadır. Bunun için yüzer döşeme uygulaması yapılarak problem halledilebilir. Ayrıca mekanik tesisat odasına polietilen köpük türü bir malzemeyle yüzey döşeme yapılması gerekir.
Aşağıda titreşim sönümleyici yay, titreşim alıcı malzemeler ve titreşim alıcılarla teras katında yapılmış uygulama örneği gösterilmiştir.

Klima Kanallarının ve Diğer Tesisatın Yangın Yalıtımına Dikkat Edilmemesi
İstenilen yangın dayanımına göre gerekli kalınlıkta malzemeler seçerek bu uygulamaları yapmak mümkündür.
Örneğin alçı bazlı ve her iki tarafında yüksek sıcaklığa dayanıklı yanmaz camtülü kaplı malzemelerle klima kanallarının yangına karşı yalıtımının yapılması mümkündür.  Çizelge 5’te de yangına karşı korunma süresi ve plaka kalınlığı verilmektedir. Yangına dayanıklı alçı plakalar ile klima kanalının yangın yalıtımına ait örnek uygulamalar aşağıda gösterilmiştir.
 

---

R E K L A M