Yalıtımın Çevre Üzerine Etkisi

Tarih boyunca ısıl konforun sağlanması amacıyla konutlarda yalıtım malzemesi kullanılagelmiştir. Özellikle iklimin sürekli değiştiği kuzey yarım kürede bu konu üzerinde çok emek harcanmıştır. Yalıtım malzemesi olarak başlangıçta yaşam alanlarında bulunan organik yapılar kullanılmıştır. Vahşi hayvanların kürkü, tüyü ile birlikte kurutulmuş ot dahi yazın sıcağın kışın soğuğun etkisini azaltmak için kullanılmıştır.
Yalıtımın ilk kimin tarafından geliştirildiğine ilişkin çelişkili bilgiler olsa da insanlık tarihi boyunca hemen hemen bütün topluluklarda doğadan yararlanılmıştır. Toprağın ve büyük taş blokların iyi bir yalıtım malzemesi olduğunu gören ilk uygar toplumlar, Anadolu’da günümüzde kerpiç diye tanımlayabileceğimiz topraktan ev ve kaya oyuklarını yaşam ortamı olarak kullanmışlardır. Antik Yunan ve Romalılar ise çabuk tutuşma özelliği olmayan fakat ısı yalıtımı iyi olan asbesti kullanmışlardır. Başlangıçta yumuşak ve hava akışını sağlamak amacıyla ayak tabanı olarak kullanılan mantarın ise iyi bir yalıtım malzemesi olabileceği Romalılar tarafından öngörülmüştür.

Yaz ve kış aylarındaki sıcaklıklar arasındaki farkın yüksek olduğu orta kuşak karasal ve tundra ikliminin yaşandığı kuzey Amerika ve Avrupa ülkelerinde ve kurutulmuş bitkisel atık ve kil karışımı kullanılmıştır. Yalıtım sırasında hem malzemenin kendine özgü hem de kaplama sırasında boşluk oluşmasıyla bu yapılar oldukça iyi ısı yalıtım malzemeleri olarak karşımıza çıkar.

Her ne kadar birinci ve ikinci dünya savaşları sırasında savunma sanayisi odaklı oldukça fazla teknolojik ilerlemeler kaydedilse de bu teknoloji sonraları diğer bilim dallarında kullanılmıştır. Bu dönemde bulunan malzemeler ısı yalıtım malzemesi olarak da kullanılması savaş sonrasında yaygınlaşmıştır. Savaş sırasında ise özellikle fazla yatırım gerektirmeyen, kullanılmış kâğıt gibi sanayi atığı olarak ortaya çıkan yalıtım malzemeleri kullanılmıştır. Kuzey batı Amerika’da ise tahta kırıkları ve talaşı, fiyatının uygunluğu ve üretimi kolay olduğundan yalıtım malzemesi olarak yaygın bir şekilde bu devirde kullanılmıştır. Elde edilen talaş ve tahta kırıkları, kireç veya başka kimyasallar ile işleme tabi tutulup su emilimine, yangına, çürümeye ve haşerelere karşı dirençli hale getirilmiştir.

Cam pamuğu olarak da isimlendirilen bu yalıtım malzemesi silis kumunun eritilerek elyaf haline getirilmesi ile elde edilir. Diğer bir yöntem ise erimiş cam plâtin bir levha üzerine yüksek basınç uygulayarak ince lifler oluşturulmasıdır. Çok ince lifler hâlinde üretilen bu malzeme gerici güçlere karşı olan dayanıklılığını korumanın yanı sıra, bükülebilir niteliktedir. İçerisine en çok kuvarsla karıştırılarak kullanılır. Eritilince kolayca çekilebilir özellik kazanır ve kimyasal etkilere karşı dayanıklıdır. Mekanik direnci artırabilmek için malzeme içine sudan arındırılmış yağ ve yapışkan materyaller ilave edilir. Cam yünü en çok yalıtım malzemesi olarak kullanımının yanında otomobil gövdelerinin ya da küçük deniz taşıtlarının yapımında kullanılır. Cam yünü ısı yalıtım malzemesi olarak üretilirken şilte veya levha olarak şekillendirilir.

Cam yünü ile temelde aynı malzeme içeriklidir. Bir inorganik ham madde olan bazalt veya diyabaz taşının 1350°C-1400°C gibi yüksek sıcaklıkta eritilerek elyaf haline getirilmesi ile elde edilen bir malzemedir. Yüksek ergime sıcaklığında hazırlanan bu malzemeler cam yününe göre daha ağır olur ve yüksek sıcaklıktaki uygulamalar için uygun bir malzeme olur. Bu malzeme ısı iletim malzeme olarak üretilmesinin yanında, ses ve yangın malzemesi yalıtımı olarak da kullanılır. Taş yünü ısı yalıtım malzemesi olarak üretilirken şilte, levha, boru ve dökme olarak şekillendirilir.

Yapısını oluşturan malzemelerin düzgün dağılım gösterdiği (homojen) hücre yapısına sahip organik bir malzemedir. Ham maddesini oluşturan polistren malzemesinin ekstrüzyon işlemi denen bir yöntemle çekilmesi ile oluşturulur. İçinde talk pudrası ve renklendirici malzemelerin yanında, %3-7 oranında karbon dioksit ve %1-6 oranında yanmaya karşı dirençli malzeme kullanılır. Üretim sırasında bilgisayar kontrolünden yararlanılır ve bal peteği görünümünde homojen kararlı bir yapı elde edilir. Bal peteğinin içi boşluktur. Az bir ısı ile ihtiyaçlar doğrultusunda yüzeyi şekillendirilebilir.

Eksrüde polistren köpük endüstride, sandviç çatı ve cephe panellerinde, frigorik kamyon kasalarında, soğuk hava depolarında, acil durum barakalarında, şantiye ve askeri amaçlı korunma ünitelerinde, doğrama sistemlerinin camsız bölümlerinde, ısı yalıtımlı sandviç ara bölme duvarlarında, besi çiftliklerinde kullanılabilir.

Polistren ham maddesinin, su buharı ile teması sonucu, ham madde granüllerinin içinde bulunan pentan gazının granülleri şişirmesi ve birbirlerine yapıştırması sonucu meydana gelmektedir. Yapısı %1,5-2 polistren ve %98-98,5 hava içeriklidir. Bunun yarı sıra yanmaya karşı direncini artırabilmek için içerisine yanmayı önleyici maddeler ilave edilir. Organik bir malzemedir. Binaların ısı yalıtımı yanında, ses yalıtımında, soğuk hava depolarında ve ticari depolarda, hafif prefabrik yapı elemanlarında, dekorasyon ve zemin malzemesi altında kullanılmaktadır.

Karbon dioksit ve pentan gibi iki ayrı kimyasal malzemenin bir araya getirilmesi ile üretilen organik bir malzemedir. Kullanım yeri amacına göre farklı boyut ve teknik özelliklerde boru ve levha olarak üretilebilmektedir.

Atık kâğıtların geri kazanılmasıyla elde edilmektedir. Yalıtım yapılması istenen bölgede sandviç yapısı oluşturularak arası doldurma ve püskürtülerek uygulanır.

Yalıtım malzemelerin Avrupa içindeki kullanımındaki dağılımı incelendiğinde cam yünü ve taş yünü pazarın büyük bir çoğunluğunu elinde tutmaktadır. Buradaki en büyük neden üretim maliyetlerinin düşük olmasıdır. Avrupa’da doğaya dostu yalıtım malzemesi olan selüloz %4 oranında kullanılmaktadır

Isı yalıtımı için kullanılması planlanan malzemenin seçimi, binanın türüne, bulunduğu yerdeki iklim koşullarına, kullanılacak yalıtıcı malzemenin kalınlığı ve konumlandırma gibi ekonomik ve ekolojik etkilerine bağlıdır. Bir yalıtım malzemesi seçilirken aşağıdaki durumlar dikkate alınır:
• Isısal iletkenliği,
• Nem alma miktarı,
• Yanma sıcaklık aralığı ve yanış özelliği,
• Kimyasal etkenlere karşı direnci,
• Biyolojik etkenlere karşı direnci,
• Mekanik dayanıklılık,
• Çevresel etkileri.

Yalıtım malzemeleri kimyasal ve fiziksel özellikleri bakımından birbirlerinden farklıdır. Üretiminde kullanılan malzemeler bakımından inorganik malzemeler, organik malzemeler ve kompozit malzemeler olarak üç farklı grup altında sınıflandırılabilir. İnorganik malzemelerde kendi içinde köpük ve lif tipi olarak ikiye ayrılır. Köpük tipi cam köpüğü, lif tipi ise cam yünü ve taş yünü olarak ayrılır. Organik malzemeler ise kendi içinde köpük, genişleyen köpük ve lif tipi olarak üçe ayrılır. Köpük tipi ekspande polistren, eksrüde polistren ve poliüretan olarak üçe; genişleyen köpük tipi mantar, melamin köpük ve fenol köpük olarak üçe; lif tipi ise koyunyünü, pamuk yünü, hindistancevizi ve selüloz olmak üzere dörde ayrılır. Kompozit malzemeler silikonlandırılmış kalsiyum, alçıtaşı köpüğü ve ahşap yünü olarak üçe ayrılır.

Yaşam döngü analizi (YDA) ürün veya hizmet üretiminde kullanılan malzemelerin yaşam boyunca tüm evrelerindeki çevresel etkilerinin değerlendirilmesi için kullanılan bir yöntemdir. Başlangıçta özellikle inşaat sektörü tarafından kullanılan bir yöntem olarak benimsenmiştir. YDA ham maddenin çıkarılmasından, işlem görmesi, imalatı, taşınması, kullanımı ve son olarak malzemenin yeniden kullanılması, geri dönüşümü veya atık durumuna gelmesine kadar olan süreci “beşikten mezara” (cradle to grave) kapsamaktadır.
YDA’da tüm yaşam döngüleri birbirleri ile ilişkilendirilerek bir bütün olarak değerlendirilir. YDA ile çevreye zarar verebilecek etkiler birbirleriyle kıyaslanabilir. Örneğin doğaya salınan aynı miktardaki metan ve karbondioksit gazının hangisinin zararının daha çok olacağı tartışır. Ardından bunu gidermek için ham madde temininden itibaren analizler yapılarak ya ürün değişimi ya da etki miktarı değiştirilerek çevresel etkiler minimuma döndürülür.

Çalışmanın amacı, kapsamı, sınırlayıcı etkileri ve detay düzeyi belirlenir. Bu süreç; ham madde temini, imalat, kullanım/yeniden kullanım/bakım ve geri dönüşüm/atık yönetimi aşamalarını içerir. Örneğin bir madenin çıkarılması ham madde temini olarak karşımıza çıkar.

Ham maddeden ürüne kadar geçen süreçteki, enerji, su, ham madde ile bu süreçteki çevresel etkiler belirlenir. Bu süreç; değerlendirme akış şeması oluşturulması, üretim aşaması girdi ve çıktı verilerin toplanması, değerlendirme ve raporlama aşamalarını içerir.

Çevresel emisyonların insan sağlığı ve çevresel varlıklar üzerindeki olabilecek etkileri değerlendirilir. Bu aşamada; çevresel etki kategorisini belirleme, sınıflandırma, karakterizasyon (farklı kimyasal atıkların küresel ısınmaya etkisinin belirlenmesi), normalizasyon (en yüksek veya düşük etkiye göre etkiler birbirlerine göre derecelendirilmesi), gruplandırma (aynı etkileri bir arada kendi içinde değerlendirme), ağırlıklandırma (etki düzeyine göre sınıflandırma) aşamalarından oluşur. Bu aşamadaki etki kategorileri insan sağlığı, ekosistem kalitesi ve ham madde etkisi olarak sınıflandırılmıştır. Bu etkiler yine kendi aralarında alt etki düzeylerine bölünmüştür.

Envanter ve etki analizleri ile ham madde seçimi, süreç veya hizmet yöntemi seçimi ve tahminler belirlenir.

Yalıtım malzemeleri için yaşam döngü analizinden elde edilen veriler doğrultusunda doğaya en fazla kötü etkisi bulunan malzeme poliüretan olarak karşımıza çıkarken eko-fiber malzemesinin doğaya zararı yoktur ve doğanın yenilenmesinde yararı vardır.

Yalıtım malzemelerinin geri dönüşümlü ürün içermesinin temelde üç avantajı vardır. Bunlar;
• Malzemenin üretiminde daha düşük doğal kaynağa ihtiyaç duyulur,
• Malzeme katı atık haline döndürülür,
• Malzeme üretimi sırasında daha düşük enerji kullanımına neden olur.