ISITMA HAVALANDIRMA VE KLİMA SİSTEMLERİNDE ENERJİ EKONOMİSİ

Isı iletim katsayısı, ısı yalıtım malzemesinin seçimindeki en önemli özelliktir.

Her yapı malzemesi, kalınlığına bağlı olarak, buhar difüzyonuna karşı farklı bir davranış gösterir. Karşılaşılan bu direncin, havanın su buharı difüzyon direncine oranı, “su buharı difüzyon direnç katsayısı” olarak tanımlanmaktadır.

Malzemeden su buharı tamamen geçiyorsa µ=1 olarak alınır. Malzemeden su buharı hiç geçmiyorsa µ=sonsuz olarak alınmaktadır. µ değerinin 10.000 ile 100.000 arasında olduğu malzemeler buhar kesici olarak adlandırılmaktadır.

A sınıfı malzemeler yanmaz, B sınıfı malzemeler ise yanıcı malzemelerdir. A sınıfı malzemeler ise A1 sınıfı ve A2 sınıfı olmak üzere iki alt sınıfta değerlendirilmektedir. A1 sınıfı malzemeler bünyesinde yanıcı madde bulundurmayan malzemeler olup; kum, çakıl, beton, tuğla ve taş yünü bu sınıftadır. A2 sınıfı malzemeler bünyesinde az da olsa yanıcı madde bulunduran malzemeler olup cam yünü ve bazı tip taş yünü bu sınıfa girmektedir. B sınıfı malzemeler ise B1, B2 ve B3 sınıfı olmak üzere üç alt sınıfta değerlendirilmektedir. B1 tipi malzemeler zor yanıcı olup; alçı ve XPS bu sınıfa giren malzemelerdir. B2 tipi malzemeler normal yanıcı olup; ahşap ve EPS bu sınıfa giren malzemelerdir. B3 tipi malzemeler kolay yanıcı olup; kağıt ve talaş bu sınıfa giren malzemelerdir.

Isı yalıtım malzemeleri yapılacak işin niteliğine göre hafif, kolay taşınır ve kolay depo edilebilir olmalıdır. Ayrıca ısı yalıtım malzemesinden kolay kesilebilir olması ve az işçilik gerektirmesi istenmektedir.

Bakalitsiz cam yünü genel özellikleri açısından topluca değerlendirilirse aşağı- daki notlar yazılabilecektir: • Yoğunluğu 130 kg/m3 değerindedir.• Kullanım sıcaklığı 550°C’ye kadardır. • Yangın karakteristiği BS 476 4. Bölüme göre yanmaz sınıfındandır. • Piyasada kalınlıkları 5 ile 25 mm arasında bulunmaktadır.

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.

Cam yününde lifler yatay olarak yer almaktadır. Taş yününde ise lifler her yönde yer alırlar

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 polistren EPS’nin genel özellikleri açısından topluca değerlendirilirse aşağıdaki notlar yazılabilecektir: • Yoğunluğu 15 ile 30 kg/m3 arasında değişmektedir.• Kullanım sıcaklığı -100 ile 80°C arasındadır. • Yangın karakteristiği BS 476 4. Bölüme göre yanabilir sınıfındandır. • Basma mukavemeti, 70 kN/m2’de %10 deformasyon • Piyasada kalınlıkları 13 ile 610 mm arasında bulunmaktadır.

PVC köpük genel özellikleri açısından topluca değerlendirilirse aşağıdaki notlar yazılabilecektir: • Yoğunluğu 40 ile 300 kg/m3 değerindedir.• Kullanım sıcaklığı -100 ile 95°C arasındadır. • Yangın karakteristiği BS 476 4. Bölüme göre yanabilir sınıfındandır. • Basma mukavemeti, 40 kg/m3 için 430 kPa, 100 kg/m3 için 2000 kPa, 300 kg/m3 için 8800 kPa • Piyasada kalınlıkları 13 ile 150 mm arasında bulunmaktadır.

Endüstriyel ekipmanın sıcaklığı 500°C’nin üzerindeyse yalıtım malzemesi olarak seramik elyaf ve taş yünü önerilmektedir.

Tesisatta kullanılan ısı yalıtım malzemesi seçilirken aranan temel özellikler; ısı iletim katsayısı, su buharı difüzyon direnç katsayısı, yangın dayanımı, korozyon riskinin az oluşu, uygulama kolaylığı ve ekonomikliktir.

Isı iletim katsayısı, ısı yalıtım malzemesinin seçimindeki en önemli özelliktir. Bazı maddelerin ısı iletkenlik katsayıları aşağıdaki gibidir;
• Elastomerik Kauçuk Köpüğü: 0,036 W/mK
• Polietilen: 0,040 W/mK
• Camyünü: 0,040 W/mK
• Taşyünü: 0,040 W/mK
• Poliüretan: 0,035 W/mK

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.

2003 yılından bu yana Avrupa Birliği ülkeleri için yangın güvenliği standartlarını uygulamak amacıyla “yangın güvenliği standardı” oluşturulmuş ve yürürlüğe girmiştir.

Soğuk hatlarda, buhar geçişini önleyecek bir malzeme kullanılmaması durumunda yüzeylerde yoğuşma ortaya çıkmamasına karşın yalıtım malzemesinin içine su buharı girerek malzemenin içinde yoğuşur ve su haline gelir. Dış ortam sıcaklığına bağlı olarak yalıtım malzemesi içerisindeki su donarak buz haline de gelebilir. Isı yalıtım malzemesinin içerisinde bulunan su, ısı yalıtım malzemesinin ısı iletkenlik katsayısını arttırır. Bu durum malzemenin yalıtım özelliğinin ortadan kalkmasına neden olur. Yalıtım malzemesi içerisinde su bulunması korozyona da neden olabilir. Yalıtım malzemesi bünyesindeki su, borunun korozyona uğraması nedeniyle tamamen değiştirilmesine de neden olabilir. Tesisatta yalıtım yapılmaması ya da yanlış uygulama sonrasında korozyona uğramaktadır.

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.

Isı yalıtımı amacıyla kullanılan bazı malzemelerin kullanım sıcaklığı değerleri aşağıdaki gibidir;
I. Taş yünü: 0°C ile 800°C’ye kadar.
II. Seramik yünü: 0°C ile 1250°C’ye kadar. 
III. Elastomerik Kauçuk Köpüğü: -40 ile 116°C’ye kadar.
IV. Bakalitsiz cam yünü: 0°C ile 550°C’ye kadar.
V. Polüretan: 180°C ile 110°C’ye kadar.

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. Kalsiyum silikat prefabrik boruları özellikle tesisat yalıtımında kullanılmaktadır.

Genellikle vana ve armatür yalıtımı, göz ardı edilen noktalardan birisidir. Yıllar boyunca ciddi ısı kayıplarına neden olmakla birlikte vana ve armatürler pek çok tesiste yalıtım açısından ihmal edilen noktalar arasında görülmektedir. Tesisatta önemli bir ısı kayıp noktası da klima kanallarıdır. Klima kanallarında da şartlandırılan havada, yalıtımsızlık nedeniyle ortaya çıkabilen ısı kazancı, hem para kaybına hem de konfor kaybına neden olabilmektedir. Tesisatta pek çok endüstriyel ekipmandan da kullanım sıcaklığına göre ısı kaybı ya da ısı kazancı ortaya çıkmaktadır.Tesisat yalıtımında prefabrik yalıtım malzemesi ürünleri kullanmak düşük yoğunluklu şilte kullanımına göre daha doğru bir uygulama olarak ortaya çıkmaktadır.

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.