TESİSATTA ENERJİ EKONOMİSİ

Isıtma sistemlerinde yalıtım olmayışının ortaya çıkardığı sorunlar şu şekilde sıralanabilir:
• Enerji kaybı ve işletme giderleri artmaktadır.
• Yüksek sıcaklık ve buhar armatürlerinde iş kazaları ortaya çıkabilmektedir.
• Yalıtım olmaması nedeniyle kazan dairesinin aşırı ısınması diğer sistemlerin zarar görmesine neden olabilmektedir. Örneğin; kazan dairesinin aşırı ısınması, hava kompresörlerinde verim düşüklüğüne neden olmaktadır.
• Yalıtılmamış boru ve ekipmanlar yüzey sıcaklığının yüksek olması sebebiyle çeşitli iş kazaları ortaya çıkarabilmektedir. Özellikle buhar ve kızgın su
hatlarında, bu hatlara yanlışlıkla dokunulması sonucu deri yanıkları olaylarına sık rastlanılmaktadır.

Isı yalıtımının amacı sıcaklık farkından ortaya çıkan ısı kayıplarını dolayısıyla enerji kayıplarını azaltmaktır.

Tesisat ve endüstri uygulamalarında, tesisattan geçen akışkanın sıcaklığına göre hatlar üçe ayrılmaktadır. Soğuk hatlar, akışkan sıcaklığının 6°C’den düşük olduğu hatlardır. Akışkan sıcaklığı 6°C-100°C arasında olan hatlar ılık hatlar olarak adlandırılmaktadır. Akışkan sıcaklığı 100°C’nin üzerindeki hatlar sıcak hatlar olarak tanımlanır.

Isı iletim katsayısı, ısı yalıtım malzemesinin seçimindeki en önemli özelliktir. (l), ısı iletim katsayısının birimi W/mK olup yalıtım malzemesinin 1 metresinden, iki ortam arasındaki sıcaklık farkı 1K olması durumunda geçirdiği ısı miktarı olarak tanımlanmaktadır.

Isı yalıtım malzemesinin hangi sıcaklıklar arasında kullanılacağı ve yangın sınıfı, kataloglarında belirtilmelidir. Isı yalıtım malzemelerinden aleve ve yanmaya karşı
dirençli olması beklenmektedir. Gerek tesisatta gerekse yapıda yalıtım malzemelerinin yangın güvenliği açısından güvenilir olması beklenmektedir. Yalıtım malzemesinin tutuşması, alev yayması, çıkardığı ısı, çıkardığı duman ve toksit yangın güvenliği açısından önemli kriterler olarak ortaya çıkmaktadır.

Isı yalıtımı amacıyla kullanılan malzemeler genelde dört ana başlıkta toplanmaktadır. Bunlar; mineral lifli malzemeler (cam yünü, taş yünü, seramik yünü), sert plastik köpükler (Expanded Polistiren (EPS) Extruded Polistiren (XPS), fenol köpüğü, polüretan), yumuşak köpükler ve cam köpüğü kalsiyumsilikat türü malzemelerdir.

Cam yünü kimyasal maddelere karşı duyarlılık açısından incelendiğinde, genel olarak tüm asitlere karşı dayanıklı olduğu söylenebilecektir. Cam yünü genel olarak her türlü yapı malzemesiyle kolayca bağdaşabilmektedir. Sadece hidroflorik asit bu malzemeye karşı etkilidir.

Taş yünü de cam yünü gibi lifli bir yalıtım malzemesi olup bazalt, kireç taşı, dolomit gibi minerallerden elde edilmektedir. Dolomit kalsiyum ve magnezyumlu karbonat bileşiminde olan bir mineraldir. Taş yünü ilk olarak 1897’de Amerika’da yapılmış ve yalıtım amacıyla da 1927’de kullanılmaya başlanmıştır. Taş yününün de değişik üretim yöntemleri olmakla birlikte cam yününe benzemektedir. Taş yünü koyu gri renkte olup, Avrupa’nın yanı sıra ülkemizde de üretimi yapılmaktadır. Taş yününün yoğunluğu 20-200 kg/m3 arasında olup lif çapları 5 mikron civarındadır. Uygulamaya baktığımızda taş yününün yoğunluğu 30-100 kg/m3 arasındadır. Taş yünü düşük yoğunluklarda rulo şeklinde, yüksek yoğunluklarda ise levha şeklinde üretilmektedir.

Tesisat yalıtımında kullanılan yalıtım malzemelerinden birisi de seramik yünüdür. Özellikle taş yününün kullanılamadığı 1200°C-1400°C gibi yüksek sıcaklıklarda seramik yünü kullanılabilmektedir. Seramik yünü de cam yünü ve taş yünü gibi lifli bir malzemedir. Seramik yünü beyaz renkli olup rulo levha ve dökme olarak pazarlanmaktadır. Yoğunluğu malzemenin şekline göre 100-150 kg/m3 arasında
değişmektedir. Seramik yünü yumuşak bir malzeme olup levha tiplerinde dahi basınç dayanımı düşüktür.

Seramik yünü genel özellikleri açısından topluca değerlendirilirse aşağıdaki notlar yazılabilecektir:
• Yoğunluğu 64 ile 192 kg/m3 arasında değişmektedir.
• Kullanım sıcaklığı 1250°C’ye kadardır.
• Yangın karakteristiği BS 476 4. Bölüme göre yanmaz sınıfındandır.
• Basma mukavemeti, 128 kg/m3 yoğunluk için 2,5 kN/m2
• Piyasada kalınlıkları 6 ile 50 mm arasında bulunmaktadır.

Genleştirilmiş polistiren EPS’ye suya karşı duyarlılık ve buhar geçirimsizliği
açısından baktığımızda, bu malzemenin kapalı gözenekli özelliğe sahip olduğunu söyleyebiliriz. Dolayısıyla küreciklerin çeperleri suyu geçirmediğinden genel olarak bakıldığında su alma yüzdesinin çok düşük olduğu söylenebilir. Malzemenin yoğunluğu arttıkça küreler de bir birine daha sıkı yapışmakta ve su alma oranı gittikçe azalmaktadır. Genleştirilmiş polistren hidroskopik ve kapiler değildir.

Ekstrude polistren XPS’in genel özellikleri açısından topluca değerlendirilirse
aşağıdaki notlar yazılabilecektir:
• Yoğunluğu 28 ile 45 kg/m3 arasında değişmektedir.
• Ekstrude polistren XPS’in yoğunluğuna göre ısı iletim katsayısı l değerleri
Çizelge 4.10’da verilmiştir.
                             W/mK
°C     28 kg/m3        32 kg/m3     38 kg/m3        45 kg/m3
10     0.027              0.028          0.025              0.026
• Kullanım sıcaklığı -50 ile 80°C arasındadır.
• Yangın karakteristiği BS 476 4. Bölüme göre yanabilir sınıfındandır.
• Basma mukavemeti, 28 kg/m3’de 250 kPa, 38 kg/m3’de 500 kPa, 45 kg/m3’ de 700 kPa’dır.
• Piyasada kalınlıkları 20-60 mm arasında bulunmaktadır.

Poliüretan köpük genel karakteristikleri açısından incelenirse, poliol ve izosiyonat olarak adlandırılan iki kimyasal maddenin karıştırılması esnasında havanın da yardımıyla köpürüp sertleşmesiyle elde edilmektedir. Poliüretan köpük genel olarak bakıldığında plastik esaslı olup levha halinde üretilmekle birlikte, özellikle tesisat yalıtımı amacıyla boru şeklinde form verilmiş şekilde de üretilebilmektedir. Poliüretan köpük genellikle yerinde püskürtülme yöntemiyle uygulanmaktadır. Genel özelliklerine bakıldığında, sarı renkte olup, hücrelerinin %95’i kapalı gözeneklidir ve 30-200 kg/ m3 yoğunluklarında üretilmektedir.

Elastromerik kauçuk köpüğünün Türkiye’ye gelişi diğer yalıtım malzemelerine göre daha sonradan olmuştur. Bu malzemenin Türkiye’ye gelişi 9-10 yıllık bir geçmişe sahiptir. Elastomerik kauçuk köpüğü kapalı hücreli, tamamen esnek olup,
genleştirilmiş siyah sentetik kauçuk boru ya da levha şeklinde pazarlanmaktadır.
Elastomerik kauçuk köpüğün son yıllarda kullanımı gittikçe artmakta olup sıcak borularda ısı kaybını, soğuk borularda ise ısı kazancını önemli miktarda azaltmaktadır. Elastomerik kauçuk köpüğünün ısı iletim katsayısı l değerleri kullanıldığı sıcaklığa bağlı olarak değişmektedir.

Polietilen köpüğe genel özellikleri itibariyle baktığımızda; etilen ve propilenden hazırlanan polimerlerden imal edildiğini belirtebiliriz. Ayrıca esnek ve yarı esnek gözenekli olup plastik esaslı bir malzeme olduğu kaydedilmektedir. Polietlen köpük, ekstrüzyon yöntemiyle, boru ya da levha şeklinde imal edilmekte olup dış yüzeyi oldukça düzgün olarak elde edilmektedir.

PVC köpük genel karakteristik özellikleri açısından incelendiğinde polivinilklorid esaslı termoplastik bir malzeme olup sert, yarı sert veya yumuşak olarak üretilebilmektedir. Gözenek yapısına göre üretim yöntemi değişebilmektedir. Isı iletim katsayısı l değerleri açısından baktığımızda, 40 kg/m3 yoğunluk için l değeri 0,038 W/mK; 130 kg/m3 yoğunluk için l değeri 0,051 W/mK olarak görülmektedir. Yoğunluğu 30 ile 300 kg/m3 arasındadır. Suya duyarlılığı açısından baktığımızda kapalı gözenekli olup su almadığı ve µ değerinin 40 ile 80 arasında olduğu kaydedilmektedir. PVC köpük korozyon ve çürümeye karşı dayanıklı olup haşarat barındırmaz ve zor yanıcı özelliğe sahiptir.

Kalsiyum silikat, genel olarak bakıldığında, mineral esaslı bir yalıtım malzemesi
olup, boru, levha, sprey veya form verilmiş özel parçalar olarak kullanılmaktadır.
Kalsiyum silikatın su ilavesi ile sertleşen toz halinde olan şekilleri de bulunmaktadır. Kalsiyum silikat tesisatta özellikle yüksek sıcaklık yalıtımlarında kullanılmakta
olup 1100°C’ye kadar dayanan tipleri bulunmaktadır. Yoğunluğu 190 ile 200 kg/
m3 arasında olup basınç dayanımı 8-10 kg/cm2’dir. Kalsiyum silikat yangın yalıtımı
için de elverişli bir malzeme olup ısı iletim katsayısı değeri oldukça düşüktür.

Tesisatta ısı yalıtımı yapılabilecek yerler sıralanırsa borulardaki yalıtım ilk sırada görülebilir. Borulardaki yalıtım içinden geçen suyun sıcaklığına göre üç alt başlıkta
incelenmektedir. Bunlar; soğuk hatlarda soğuk su borularının yalıtımı, ılık hatlarda sıcak su ve kalorifer borularının yalıtımı, sıcak hatlarda ise buhar, kızgın su borularının yalıtımı olarak ortaya çıkmaktadır.

Soğuk hatlarda buhar kesicinin kullanılması gerektiği durumlarda bu yalıtım malzemelerinin üzeri alüminyum folyo ile kaplanmalıdır.

Ilık hatların yalıtımı kazanda üretilen sıcak suyun enerjisinin son noktaya kadar en az kayıpla iletilmesi açısından büyük önem taşımaktadır. Ilık hatların yalıtımında yüksek sıcaklığa dayanabilen cam yünü, taş yünü gibi yalıtım malzemeleri şilte ya da genellikle prefabrik boru şeklinde kullanılmaktadır. Bunların dışında prefabrik olarak polietilen, kauçuk köpüğü ve poliüretan gibi malzemeler de kullanılmaktadır. Isı yalıtım malzemelerinin prefabrik boru olarak kullanılması durumunda ek yerlerinin sıkı bir şekilde yapıştırılması önemlidir.

Sıcak hatlarda buhar ve kızgın su borularının yalıtımı, boru içerisinden geçen akışkan sıcaklığının yüksek olması nedeniyle daha büyük önem arz etmektedir. Bu hatlardaki akışkan sıcaklığı 250°C ile 500°C’ye kadar çıkabilmektedir. Borulardaki sıcaklık 250°C’yi geçmiyorsa prefabrik cam yünü kullanımı önerilmektedir. Akışkan sıcaklığının 250°C ile 500°C arasında olması durumunda galvanizli telle dikilmiş olan beyaz cam yünü veya taş yünü kullanılmalıdır.

Endüstriyel ekipmanın sıcaklığı 500°C’nin üzerindeyse yalıtım malzemesi olarak seramik elyaf ve taş yünü önerilmektedir. Endüstriyel ekipmanların yalıtımında taş yününün 750°C’ye kadar, seramik yününün ise 1250°C’ye kadar kullanılması önerilmektedir. Endüstride kazan ve tank gibi ekipmanların yanı sıra yüksek sıcaklıklarda çalışan fırın, ocak ve etüv gibi cihazlar da bulunmaktadır. bu tür fırınlar uyguladıkları proses gereği çok yüksek sıcaklıklarda çalıştırılmaktadır. Buna örnek olarak seramik sanayinden kullanılan tünel fırınlar gösterilebilir. Bu kadar yüksek sıcaklıkta çalışmaları nedeniyle çok ciddi enerji kayıpları ile karşı karşıya kalınmaktadır. Bu nedenle bu tür fırınların yalıtımı enerji tasarrufu açısından büyük bir önem arz etmektedir. Sanayide kullanılan fırın ve ocakların duvarlarında l ısı iletim katsayısı düşük olan tuğlalar kullanılmaktadır. Bu tuğlaların üzerinde de yüksek sıcaklıklara dayanıklı olan taş yünü ve seramik yünü gibi yalıtım malzemelerinin kullanımı önerilmektedir.