Isı izolasyonu ve dış duvarların enerji etkin yenilenmesi

Abstract

Yirminci yüzyılın ortalarından itibaren enerjinin etkin kullanımı ve korunumu, taş kömürü, linyit, petrol, doğal gaz ve hidrolik enerji kaynaklan gibi mevcut birincil enerji kaynaklarının giderek azalması ve hava kirliliği artışına paralel olarak özellikle sanayileşmiş ülkelerde önem kazanmaya başlamıştır. Günümüzde ise Türkiye gibi gelişmekte olan ülkeler de dahil olmak üzere bütün dünyada, aşın enerji tüketiminin azaltılması ve giderilmesi amacına yönelik çalışmalar ön plana çıkmaktadır. Aşın enerji tüketiminin büyük bir bölümünün binaların ısıtma ihtiyaçlan sebebiyle gerçekleşmesi sonucunda, bu çalışmalar, binaların ısı izolasyon seviyeleri üzerinde yoğunlaşmaktadır. Bir başka deyişle, ısı izolasyon kavramı ve binaların sahip olmalan gereken ısı izolasyon seviyesi, ısıtma amacıyla kullanılan birincil enerji kaynaklarının aşın ti&etimine bir çözüm olarak ortaya çıkmaktadır. Ancak ülkemizde ısı izolasyonuna verilmesi gereken önem oldukça geç anlaşılmış olup, bugün bile ulaşması gereken düzeye getirilememiştir. Bu durum ülkemizdeki binaların ısı izolasyon seviyeleri ve ısı izolasyon malzemeleri tüketimleri dikkate alınıp Avrupa ülkeleriyle bir kıyaslama yapıldığında açıkça görülebilmektedir. Bir ısı izolasyon malzemesinin sağlaması istenen pek çok özellik olmasına rağmen, beklenen bütün bu özelliklerin tek bir ısı izolasyon malzemesinde toplanması mümkün değildir. Dolayısıyla kullanılan ısı izolasyon malzemesinden en iyi performansı alabilmek için, kullanım yeri ve özelliklerine en uygun olan yalıtımın seçilmesi önem kazanmaktadır. Bu nedenle, ısı izolasyon malzemelerinin genel özellikleri ve yapılan bilinmelidir. Malzemeler hakkındaki bu bilgileri elde etmenin en kolay yolu ise, sınıflamalardan yararlanmaktır. Isı izolasyon malzemesi kullanımı ile, bina ve ısıtma sistemi üzerinde, yakıt ve enerji tasarrufu, ekonomik kazanç, kullanım alanında kazanç, hava kirliliğinde azalma, kalorifer tesisatı maliyetinde ve toplam bina maliyetinde düşüşler gibi çeşitli konularda pek çok olumlu sonuç elde edilebilir. Binaların iç hacimlerini dış ortamdan ayıran düşey elemanlar olarak yapı kabuğunun bir parçası olan dış duvarlar, istenilen iç ortam konfor koşullarının sağlanması ve sürdürülmesinde önemli rol oynamaktadırlar. Bu açıdan bakıldığında dış duvarlar, iç ve dış ortam arasındaki bir ayıncı eleman olarak; ısı, su, ses, yangın gibi olaylara karşı gereken direnci göstermelidirler. Bununla birlikte bir dış duvarın, rijitlik, mukavemet ve estetik gibi çeşitli gereksinmeleri de karşılaması gerekmektedir. Ancak günümüzde yaşanan aşın enerji tüketimi sonucunda mevcut birincil enerji kaynaklannın giderek azalması dikkate alındığında, dış duvarların ısıl performansının diğer gereksinmelerin önünde yer aldığı görülmektedir. Dış duvarların ısıl performansının değerlendirilmesinde ise, buhar difuzyonu sonucunda oluşan malzeme nemliliği önem kazanmaktadır. Nem problemlerinin ve malzeme nemliliğinin duvar bünyesinin ısı iletkenlik değerinin artmasına neden olması sebebiyle, enerji etkin yenileme sonrasında oluşan yeni duvar konstrüksiyonunun nem performansı da incelenmelidir. Binalarda ortaya çıkan ısı kayıplarının büyük bir bölümü bina yüksekliklerine paralel olarak duvar elemanlarından kaynaklanmaktadır. Bu sebeple, binaların dış duvarlarının yalıtımı büyük önem kazanmaktadır. Binaların dış duvarlarına ısı izolasyon uygulaması;. Dış yüzeyden yalıtım uygulaması,. İç yüzeyden yalıtım uygulaması,. İki duvar arası yalıtım uygulaması (Sandviç duvar uygulaması) olmak üzere üç şekilde gerçekleşmektedir. Binaların sahip oldukları yetersiz ısı izolasyonları sonucu, ısıtma ihtiyacını karşılamak üzere oluşan aşın enerji tüketimi; ısı yaktım uygulamaları sayesinde büyük ölçüde azaltılabilir. Ancak bu azalmayı, sadece yeni yapılmakta olan binalarda ısı izolasyon uygulaması ile elde etmek yeterli değildir. Aynı zamanda mevcut binaların ya eksik olan ya da hiç olmayan ısı izolasyon uygulamaları da göz önüne alınarak, eksiklikler giderilmeli ve bu yapıların enerji etkin yenilenmeleri yoluna gidilmelidir. Mevcut binaların dış duvarlarının enerji etkin yenilenme uygulamaları;. Dış duvar opak bileşeninin iç yüzeyden bir ısı izolasyon tabakası eklenerek enerji etkin yenilenme uygulamalarını,. Dış duvar opak bileşeninin dış yüzeyden bir ısı izolasyon tabakası eklenerek enerji etkin yenilenme uygulamalarını,. Saydam ısı izolasyon uygulamalarını,. Dış duvarın saydam bileşenlerinin yenilenmesi uygulamalarını kapsamaktadır. Mevcut binaların dış duvar opak bileşenlerinin enerji etkin yenilenmesi, saydam bileşenlerinin enerji etkin yenilenmesinden çok daha ekonomik olup, yenileme amacıyla yapılan harcamalar kendisini 1-2 sene gibi kısa bir sürede amorti etmektedir. Tarihi binalar söz konusu olduğunda enerji etkin yenileme çalışmaları, mevcut binaların enerji etkin yenileme çalışmalarından farklılaşmaktadır. Ayrıca yine tarihi binalar sahip oldukları iyi geliştirilmiş fiziksel özellikleri sebebiyle de, diğer mevcut binalara oranla daha az enerji tüketmektedirler. Genellikle bu tip binalarda, enerji etkin yenileme uygulamalarına geçilmeden önce; mevcut binada ve özelliklerde herhangi bir değişime gidilmeden ve yeni bir malzeme eklenmeden, alınacak pasif önlemler ile binanın ve mevcut bileşenlerinin işlevlerinin olabildiğince etkin kılınmasına çalışılmalıdır. Tarihi binalarda alınan pasif önlemlere ek olarak koruyucu enerji etkin yenileme çalışmaları da gerçekleştirilebilmektedir. Duvarların ve çatı katının yalıtılması, hava sızdırmazlığın sağlanması, boruların izolasyonu gibi çeşitli uygulamaları içeren bu koruyucu enerji etkin yenileme çalışmalarından tarihi karakteristikleri bozmayacak en ekonomik olan uygulamaya karar verilmelidir. Bununla birlikte tarihi binalar için, mevcut dış duvarlarının bir ısı izolasyon malzemesi ile iç ya da dış yüzeyden enerji etkin yenilenme uygulamaları; binanın tarihi ve dekoratif özelliklerine zarar vermesi veya değişimlere sebep olması nedeniyle tavsiye edilen uygulamalar değildirler. Dolayısıyla tarihi binalarda enerji korunumuna yönelik çalışmalar, daha çok mevcut durumun herhangi bir yeni malzeme kullanılmadan iyileştirilmesinde odaklanmaktadır. xı Bu çalışmada, farklı iç ve dış sıvalara sahip gaz beton, düşey delikli ve yatay delikli tuğladan, olası dış duvar konstrüksiyonlan oluşturulmuş ve söz konusu bütün duvar konstrüksiyonlannın TS 825 standardına göre yapılan hesaplar sonucunda; İstanbul'un da dahil olduğu ikinci bölge için yeterli ısıl dirence sahip olmadıkları görülmüştür. Yetersiz ısıl dirençleri sebebiyle enerji etkin yenilenmeye ihtiyaç duyan bu duvar konstrüksiyonlan için, iç ya da dış yüzeyden yenileme uygulamalarında kullanılabilecek çeşitli ısı izolasyon malzemeleri minimum kalınlıkları hesaplanmıştır. Bu ısı izolasyon malzemelerinin piyasadaki kalınlıkları göz önüne alınarak, İstanbul'da söz konusu mevcut duvar konstrüksiyonlannm iç ve dış yüzeyden enerji etkin yenilenme uygulamalarında kullanılabilecek minimum yalıtım kalınlıkları önerilmiştir. Sonuç olarak Türkiye gibi birincil enerji kaynaklarının sağlanması açısından dışa bağımlı bir ülke için enerjinin etkin kullanımı ve korunumu son derece önemli bir konudur. Bu konu üzerinde hızla, gereken önlemler alınmalıdır. Bu amaçla, özellikle binaların ısı izolasyon uygulamalarına ağırlık verilmeli, gerekli olan destek daha kapsamlı ve eksiklikleri giderilmiş yönetmeliklerle sağlanmalı ve ısı yalıtımı uygulamalarına daha sıkı bir denetim getirilmelidir. Bütün bu işlemler yapılırken, mevcut binaların ısı izolasyon eksiklikleri giderilmeli ve ısı izolasyonuna sahip olmayan mevcut binalara da mutlaka ısı izolasyonu eklenmelidir.

Starting from the mid 20th century, due to the scarcity of primary energy sources such as coal, lignite, oil, natural gas, hydraulic energy sources and the increase in air pollution, the efficient use and conservation of energy has become vitally important. Nowadays, the studies to prevent and remove the excessive energy consumption are considered in the entire world especially developing countries such as Türkiye. Because of the excessive amounts of energy consumption resulting from domestic heating in buildings, these studies have focused in thermal insulation levels of building elements. In other words, sufficient thermal insulation level of buildings is the easiest and most economic solution for excessive amount of consumption of energy sources used in heating. Unfortunately, in Türkiye the importance of thermal insulation has lately been understood and even today, it has not yet reached the necessary levels. This situation can be seen clearly when thermal insulation levels of buildings and consumption of these materials are considered. Despite there are numerous properties of a thermal insulation material wished to be obtained, it is not possible to gather these properties all in one. Therefore, to get the best performance, it is important to make the best choice according to using space and its characteristics. For this reason, general characteristics of thermal insulation materials and their structures should be known. The easiest way to get this information about materials is benefiting from classifications. By using a thermal insulation material, a lot of advantages such as savings on fuel, energy and economy, decrease in air pollution, central heating cost and total building cost, can be obtained. Exterior walls that are a part of building shell have an important role on desired interior comfort conditions and their continuity, as a separator between inner space and outer elements. From this view, exterior walls should show necessary resistance to heat, water, noise, fire etc. Moreover, for a wall, it is expected to carry out some requirements such as rigidity, strength and aesthetic. However according to decrease in primary energy sources as a result of excessive energy consumption, thermal performance of exterior walls has priority in all these requirements. In addition, dampness of materials resulting from vapour diffusion becomes important to evaluate thermal performance of exterior walls. Due to the increase in thermal conductivity of wall construction as a result of dampness problems, the performance of new wall construction after retrofitting should be examined. Exterior walls are the main sources for heat loss especially in high-rise buildings. Therefore insulating exterior walls is vitally important. Thermal insulation xiu applications of exterior wall constructions are classified in three groups such as:. Thermal insulation applications applied from external face of wall,. Thermal insulation applications applied from internal face of wall,. Thermal insulation applications applied between two walls (Sandwich wall). However excessive amounts of energy consumption used in building heating can be lessened considerably by thermal insulation applications, it is not enough to obtain this increase only with new-built buildings. Also existing buildings that lack insulation or without it, should be retrofitted. Retrofitting applications of exterior walls of existing buildings concern:. Retrofitting of opaque components of exterior walls adding a thermal insulation material to the external or internal face,. Retrofitting of opaque components of exterior walls using a transparent thermal insulation,. Retrofitting of transparent components of exterior walls. Retrofitting of opaque components of exterior walls of existing buildings is more economic than retrofitting of transparent components and expenditures spent for these applications will amortise in 1-2 years. When it is talked about historic buildings, retrofitting applications differ from retrofitting applications of other existing buildings. First of all, these older buildings use less energy for heating and cooling and hence require fewer weatherization improvements, because they are built with a well-developed sense of physical comfort and because they maximized the natural sources of heating, lighting and ventilation. Before starting the retrofitting applications in these buildings, passive measures such as operational controls should be taken to assure that building and its existing components function as efficiently as possible without the necessity of making alterations or adding new materials. To reduce heating expenditures in historic buildings, the second course of action is preservation retrofitting, such as wall insulation, attic insulation, air filtration, and duct and pipe insulation. The most appropriate and economic preservation retrofitting measure without causing serious damage to the historic building materials through unwanted chemical reactions or moisture-caused deterioration should be chosen. On the other hand, for historic buildings, adding a thermal insulation to exterior walls is not recommended for general use either because of potential technical and preservation problems, or because of the costs outweighing the anticipated energy savings. Therefore the studies for energy conservation in historic buildings are focused on improvement of existing conditions without adding any new materials. In this study, possible exterior wall constructions with gas concrete, vertically and horizontally perforated bricks having different interior and exterior coatings, are formed. In accordance with Turkish standards TS-825 any of these constructions do not have sufficient thermal resistance for the second zone that Istanbul belongs to. For these wall constructions needed retrofitted, it is calculated the minimum thicknesses for thermal insulation materials to be used on either internal or external face. Then according to the thicknesses of thermal insulation materials on the markets the minimum thicknesses of insulation used for retrofitting applications of these wall constructions in Istanbul are recommended. xiv As a conclusion, energy conservation and efficiency is vitally important for a country such as Türkiye that is dependant to foreign countries on using primary energy sources. Therefore necessary measures should be taken rapidly about these subjects. Thermal insulation applications should be considered much more efficient in energy conservation in existing buildings and new regulation has to be validate and insulation applications of buildings must be controlled by audits. During the thermal insulation application, problems such as lack of insulation or knowledge about application in existing buildings will be solved. All these preventions will return to us as money saving and result in efficient energy consumption.