Binalarda Enerji Yönetimi ve Yalıtım

Özellikle hava koşullarının sert geçtiği karasal iklimin hakim olduğu bölgelerde, dolayısıyla enerji
sarfiyatının çok olduğu yerlerde binalarda ısı ve yalıtım önem arz etmektedir. Esasen belirli sıcaklık
değerlerinin muhafaza edilmek zorunda olduğu işletme, laboratuvar ve hastane gibi mekanlarda da
benzer durum söz konusudur. 

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. Sıcaklık için diğer bir birim ise Fahrenheit’ tir (°F). Sıcaklık ölçeği bazında Fahrenheit ile Celcius ölçeği arasındaki ilişki aşağıdaki eşitlikle verilir; 

oC = (5(oF − 32))/9

dir. 

Yaşamsal fonksiyonların devamı açısından insan vücudu dahil tüm canlı organizmalar belirli sıcaklık
değerlerine sahip olmak zorundadırlar. Bundan başka her türden gıda, besin, ilaç ve hatta eşya için
belirlenmiş bir takım sıcaklık değerleri söz konusudur. Özellikle canlı organizmalarda bu değerlerin
aşılması veya bu değerlerin altında kalınması yaşamsal sorunlar ortaya çıkaracaktır. Cansız eşya,
gıda ve ilaç türü maddelerde ise uygun olmayan sıcaklık değerlerinde yapısal bozulmalar söz konusu
olabilmekte ve dolayısıyla ilgili ürünün kullanım ömrü azalabilmektedir. Bu verilerden anlaşılacağı
üzere doğru zamanda, doğru mekanda, doğru olan sıcaklık değerlerinin uygulanması oldukça önemlidir. 

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.

Temas halindeki iki cisim arasında enerji aktarımı veya ısı aktarımı olmuyorsa bu iki cisim termal dengededir denilir. Termal dengedeki cisimler aynı sıcaklık değerlerinde olurlar.

Belirli ısıl etkilere maruz kalan cisimlerin atom ve molekülleri arasındaki mesafenin artması olayı ısıl genleşme olarak tabir edilebilir.

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. Kısaca ısı aktarımı bir anlamda enerji aktarımıdır.

Isı aktarımı; kandüksiyon (iletim), konveksiyon (taşınım) ve radyasyon (ışınım) olarak çeşitlenir.

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.

Konveksiyon; Taşınım olarak da adlandırılır. Bu iletim şeklinde katı bir yüzey ve bu yüzeyle etkileşim halinde olan belirli bir akışkanlıktaki başka bir yüzey söz konusudur. Enerji transferi bu iki yüzey arasında gerçekleşir. Taşınım olayında adından da anlaşılacağı üzere maddenin bir alandan diğerine taşınması yani yer değiştirmesi söz konusudur. Soba veya kaloriferin bir odayı ısıtması taşınım ile ısı aktarımına örnek olarak verilebilir.

Radyasyon; 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.

Elektromanyetik Dalgalar; 
Elektromanyetik dalgalar (EMW) boşlukta yani vakum ortamında yol alabilirler. Boşlukta yayılma hızları ışık hızına eşit olup 3 x 108 m/s’ dir. Elektromanyetik dalgaların radyasyon yolu ile ısı transferine katkıda bulunduklarından bahsetmiştik. Bu durum elektromanyetik dalgaların enerji taşıdığı ve hareket halinde karşılaştıkları cisimlere enerji aktarabildikleri anlamını taşımaktadır. Elektromanyetik dalgalar farklı frekans ve dalga boylarına sahip olabilirler. Frekansları yüksek olan elektromanyetik dalgalar daha yüksek enerji taşırlar. 

05.12.2008 tarihli Resmi Gazete’ de yayımlanan “Binalarda Enerji Performansı Yönetmeliği” ile binalarda etkin enerji kullanımına ve enerji tasarrufuna yönelik usul ve esaslar belirtilmiştir. Bu usul ve esaslar genel hatları itibariyle, binanın enerji kullanımıyla ilgili olan mimari tasarım, elektrik ve mekanik tesisatlar gibi konularda belirli asgari hesaplama ve performans kriterleri başta olmak üzere, enerji kimlik belgelerinin düzenlenmesi, bina kontrol ve denetimlerinde yetkilendirme, enerji gereksiniminin karşılanma yöntemleri ve toplumda enerji kullanımı ve erimliliği üzerine bir takım bilinçlendirme faaliyetlerine ilişkin unsurları kapsamaktadır.

Isı Yalıtımı

 İki nokta ya da ortam arasında sıcaklık farkı varsa, bu sıcaklık farkına bağlı olarak iki ortam arasında enerji ya da başka bir deyişle ısı aktarımından söz etmek mümkündür. Isı aktarımı ve ısıl iletim mekanizmaları bu ünitenin başında genel hatlarıyla verilmiştir. Isı iletimi her zaman istenen bir durum değildir. Örneğin soğuk bir kış gecesinde oturduğumuz evin sıcaklık değerini muhafaza etmek veya bir termos içerisinde yer alan çayın sıcak kalmasını arzu ederiz. Isıl yalıtım iki bölge arasında ısı geçişini en aza indirmek olarak tabir edilebilir.

Isı yalıtım malzemeleri genel olarak yüksek ısıl dirence yani ısı akışına karşı yüksek mukavemete sahip, ısı kaybını en aza indirecek ve dolayısıyla düşük ısıl iletkenlik katsayılarına sahip hafif malzemelerden oluşmalıdır. Isıl iletkenlik katsayısının düşük olması ortamlar arası ısı veya enerji geçişini zorlaştıracak dolayısıyla yalıtımı arttıracak bir özelliktir. Bir ısıl yalıtım malzemesinde, ısıl iletim katsayısının yanı sıra, mekanik mukavemet, su emme kapasitesi, yoğunluk, sıcaklığa mukavemet, buhar difüzyon direnci ve yapı boyutlarına bağlı kararlılık durumu gibi özellikler de önem taşır.

Mineral yünler, elastomerik kauçuk, cam köpüğü, kalsiyum silikat, poliüretan gibi malzemeler
tesisatlarda ısı yalıtım malzemeleri olarak yaygın biçimde kullanılmaktadır.

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.

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 ve Yalıtım
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.

Bina Tavanları ve Döşemeler
Binalarda özellikle çatılar binaların yüksekliklerine bağlı olarak doğrudan Güneş ışınlarına maruz kalması beklenen bölgelerdendir. Ayrıca bina için en üst nokta olduğundan dış ortamla ısı alış verişine müsait bir konumu teşkil eder. Dolaysıyla enerji tasarrufu noktasında önem arzetmektedirler. Çatı izolasyonlarında çatıyı delerek konumlandırılan baca ve boruların kenarları ısı köprüsü oluşturmayacak şekilde yalıtılmalıdır. Döşemelerde ise uygun malzeme türü ve bu malzemelerin yük taşıyabilme kapasiteleri dikkat edilmesi gereken bir diğer önemli unsurdur. Ayrıca, iç duvara yapılan ısı yalıtımı ile döşemedeki ısı yalıtımı birbirlerinin üzerlerine tam olarak oturtulmalı ve ısı köprüleri engellenmelidir.

Tesisat Yalıtımı
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.