ENERJİ TASARRUFU VE ÇEVRE

İhtiyaca göre bir ortamın, eşyanın veya bir ürünün gerekli olan sıcaklık değerlerinde muhafaza edilmesi ideal sıcaklık koşullarıdır.

Ev ortamında oturma odası için ideal sıcaklık 22 derecedir.

Sıcaklıkları farklı cisimler izole bir ortamda birbirlerine
dokundurulacak şekilde yerleştirilirse sıcak
olandan soğuk olana doğru bir enerji akışı söz
konusu olur. Aktarılan bu enerji ısı olarak adlandırılır.
Joule (J) veya Kalori (Cal) ile ifade edilen
birimlere sahiptirler.

Bir cisim bulunduğu ortamdan farklı
bir sıcaklık değerine sahipse cisimle bırakıldığı
ortam arasında sıcaklık değerleri eşit olana kadar
bir ısı veya enerji geçişi olacaktır. Bu ısı aktarımıdır.

TB ve TA sıcaklıklarına sahip iki plaka veya iki ortam arasına yüzey alanı A, kalınlığı L ve termal iletkenlik katsayısı k olan başka bir plaka yerleştirilmiştir. Bu durumda sıcak olan B plakasından daha az sıcaklığa sahip A plakasına doğru bir ısı akışı olacaktır. Aktarılan ısı Q ile gösterilmiştir. Bu durumda sıcak ortamdan daha soğuk olan ortama birim zamanda aktarılan enerji (Q) için;
Q = kA (TB -TA )/L eşitliği açıklanmaktadır. Bu durumda Q=4000'dir.

Kaynayan su konveksiyonsla ısı iletir. Tencerenin ısınan sapları ise kondüksiyonla ısı iletimine örnektir.

Binalarda Isıl Yalıtım Yönetmeliği Resmi
Gazetede, 9 Ekim 2008 tarihli ve 27019 sayılı yönetmelik
gereği binalarda ısı kayıplarının en aza
indirilmesini ve bu yolla enerji tasarrufu sağlanmasına
yönelik usul ve esasları düzenler. Depo,
cephanelik, ardiye, ahır ve ağıl gibi mekanlarda bu
yönetmeliğin uygulanması zorunluluk arzetmez.

Bazı ısıl yalıtım malzemeleri için ısıl iletim katsayıları yaklaşık olarak şöyledir;
• Cam yünü, 0,035-0,050 W/mK
• Taş yünü, 0,035-0,050 W/mK
• Ekspande polistren köpük 0,035-0,040 W/mK
• Ekstrude polistren köpük, 0,030-0,040 W/mK
• Poliüretan, 0,025-0,040 W/mK
• Cam köpüğü, 0,045-0,060 W/mK
• Genleştiriliş mantar levhalar, 0,045-0,055 W/mK
• Ahşap lifli levhalar, 0,035-0,070 W/mK

Tesisat sistemlerini oluşturan boru, vana, tank, depo ve benzeri gibi nokta ve bölmelerin doğru şekilde yalıtımı enerji kullanımında tasarruf sağlayacak faktörler arasında yer almaktadır.

Katı bir yüzey ve bu yüzeyle etkileşim halinde olan belirli bir akışkanlıktaki başka bir yüzey arasında gerçekleşen enerji transferine konveksiyon denir.

Bazı kavramları yardımcı bileşenler üzerinden tanımlamak gerekmektedir. Sıcaklıkta bunlardan biridir. Aynı sıcaklıkta iki cisim dışarıdan izole edilmiş bir ortamda uzun süre temas halinde kalırlarsa aynı sıcaklık değerine ulaşırlar. Sıcaklık için farklı birim sistemlerinde farklı ifadeler söz konusu olsa da yaygın olarak kullanılan iki birim derece Celcius (°C) veya Kelvin (K)’ dir. Sıcaklık termometre ile ölçülebilen bir nicelik olup gaz molekülleri için ortalama kinetik enerjinin bir ölçüsü olarak ifade edilebilir. Kelvin ve derece Celcius arasındaki ilişki; °C + 273,15 = K eşitliği ile verilir. Örneğin 0 K sıcaklığı derece Celcius cincinsen -273,15 °C’ ye karşılık gelir.

Evlerimizde oturma odası için ideal sıcaklık değeri 22°C civarındadır. Dolayısıyla bu değerin üzerinde odayı ısıtmak ısı kaynaklarının gereksiz kullanımı anlamını taşıyacak ve israfa neden olacaktır.

Masamızın üzerinde duran bir bardak sıcak çayın zamanla soğuması gerektiği, ya da bir bardak soğuk suyun zamanla ısınması gerektiği gözlemlerimize dayalı olarak bildiğimiz gerçekler arasındadır. Dolayısıyla bir cisim bulunduğu ortamdan farklı bir sıcaklık değerine sahipse cisimle bırakıldığı ortam arasında sıcaklık değerleri eşit olana kadar bir ısı veya enerji geçişi olacaktır. Bu geçiş ortam ile cisim aynı sıcaklık değerlerine ulaşıncaya kadar devam eder. Dolayısıyla sıcak çay ortama ısı yayarak soğur, soğuk su ise ortamdan ısı alarak ısınır. Kısaca ısı aktarımı bir anlamda enerji aktarımıdır.

Kondüksiyon: İletim olarak da adlandırılır. Bir madde içerisinde birbirleriyle etkileşim halinde olan atom veya moleküllerden fazla enerjili atom veya moleküllerin enerjilerini daha az olanlara aktarması veya iletmesidir. Örneğin elimizde tuttuğumuz metal bir çubuğun ucunu kaynar bir suya daldırdığımızda bir süre sonra elimizde hissettiğimiz ısı iletim yoluyla yayılmaktadır. Metalin kaynar su içerisinde yer alan ucundaki atom veya moleküllerin enerjisi artacak ve bunu yakınındaki daha az enerjili atom veya moleküllere aktaracaklardır. Benzer şekilde  bir ucu mum alevine yaklaştırılan metal çubuk üzerinde ısı kondüksiyon yani iletim yolu ile yayılacaktır.

Işınım olarak da adlandırılan bu iletim şeklinde elektromanyetik dalgalar ya da fotonlar aracılığıyla ısı transferi söz konusudur. Isı kaynağından çıkan farklı frekans ve faz değerlerine sahip fotonlar bir yüzeye rast geldiğinde, bu yüzey tarafından ya yansıtılırlar, ya absorplanırlar ya da yüzeyin kalınlığına bağlı olarak karşı tarafa iletilirler. Sobada yanan odun veya kömür elektromanyetik dalgaların yayılmasına neden olacak ve odanın ısınmasına konveksiyon mekanizmasının yanı sıra radyasyonla da katkı sağlayacaktır. Güneş’in Dünya’yı ısıtması da radyasyon ile ısı transferine klasik bir örnektir. Güneş’ten yayılan elektromanyetik dalgalar farklı dalga boyları ve frekansları içerisinde barındırırlar. Elektromanyetik dalgalar yayılmak için maddesel ortama ihtiyaç duymazlar ve uzay boşluğunda yayılabilirler.

Bazı ısıl yalıtım malzemeleri için ısıl iletim katsayıları yaklaşık olarak şöyledir;

Duvarlar bir binanın ana unsurlarından olup, duvarlarda yalıtım duvarın iç yüzünden veya dış yüzeyden yapılabilir. Bununla birlikte iki katmandan oluşan duvarlarda yalıtım malzemeleri iç ve dış duvar arasında kalan bölgelere yerleştirilebilir. Yalıtım esnasında binanın temel ihtiyaçları göz önüne alınarak farklı türden izolasyon malzemeleri kullanılabilir. Enerji verimliliği açısından taşıyıcı tüm duvarlara ısı yalıtımı yapılması gerekmektedir.

Pencereler bir binanın ısı kaybına açık noktaları arasında yer alır. Her şeyden önce pencerelerin iç ve dış bölge arasında hava kaçaklarına doğrudan izin vermeyecek şekilde montajın düzgün yapılması oldukça önemlidir. Ayrıca pencerelerde ısı kaybının en aza indirilebilmesi için ısıl geçirgenlik katsayıları TS 825’ e uygun olmalıdır. Pencerelerde güneş enerjisi geçirgenlik oranları etkin enerji tasarrufu açısından önem arz etmektedir. Pencerelerin kış aylarında güneş ışınlarını geçirecek, yaz aylarında ise güneş ışınlarını azaltıcı şekilde ısıl konforu temin etmesi arzu edilen bir durumdur. Bunu temin için güneş kontrollü camlar kullanılmalıdır. Gelişmiş ülkelerde ısı kontrollü cam kullanımı teşvik edilen bir durum- dur. Binalarda pencerelerden ısıl etkinlik anlamında maksimum derecede yararlanabilmek için, pencerenin yapısal özellikleri dışında küçük bir takım önlemler de enerji kullanımını etkin hale getirecektir. Örneğin, özellikle kış aylarında havalar güneşliyken perdelerin açılması ve güneş çekildikten sonra perdelerin kapatılması ısıl verimliliği arttıracaktır.

Binalarda enerjinin uygun biçimde sarfiyatı noktasında mekanik tesisatlar oldukça önemlidir. Bundan dolayı tesisat sistemlerini oluşturan boru, vana, tank, depo ve benzeri gibi nokta ve bölmelerin doğru şekilde yalıtımı enerji kullanımında tasarruf sağlayacak faktörler arasında yer almaktadır. Tesisatta ısı yalıtımından amaç sıcak ve soğuk hatlarda kayıp-kazanç dengesini sağlamaktır. Özellikle kalorifer sistemleri ısı kaynağı olması bakımından enerji kaybına olası açık bölgeler arasında yer almaktadırlar. Bu bağlamda sistem içerisinde herhangi bir sızıntı olmaması ek ve bağlantı yerlerinin düzgün montajı ve etkin izolasyonları ciddi oranda ısı kaybının ve tesisatlarda olası yoğuşmaya bağlı olarak gelişebilecek paslanmanın önüne geçecektir. Etkin enerji kullanımı bakımından kalorifer peteklerinin önü uzun perdelerle kapatılmamalı, üzerlerine eşya konulmamalıdır. Kalorifer bağlı olduğu duvarı da ısıtacağı için, hemen duvarla arasına ısı yalıtım plakaları yerleştirilebilir.

0 K sıcaklığı derece Celcius cincinsen -273,15 °C’ ye karşılık gelir.