1 GİRİŞ Binaları inşa etmekteki amaç, iç ortamı dış ortamın etkilerinden korumak ve kullanıcıların sağlıklı ve üretken olmaları için gerekli ortam şartlarının (konfor şartlarının) oluşmasını temin etmektir. Kullanıcıların sağlıklı ve üretken olabilmeleri için öncelikle ısıl konforun sağlanması gerekir. Isıl konforun sağlanması için, yapı kabuğunun, dış ortamdaki ısıl konfor şartlarını bozan etkileri iç ortama iletmeyecek şekilde tasarlanması gerekir. Bunu yapılarda ısı etkilerinden korunma olarak ifade edebiliriz. Isı etkilerinden korunmanın sağladığı faydanın yanında tabiatıyla bir de maliyeti olacaktır. Ülkemizde halâ, ısı etkilerinden korunmak için vazgeçilmez olan ısı yalıtımının maliyeti, geri ödeme süresi tartışılmakta ve gerekliliği red edilebilmektedir. Bu tartışmaların sürmesinin önemli sebeplerinden biri, konu ile ilgili uygulamalı çalışmaların yok denecek kadar az olmasıdır. Bu çalışmada, yalıtımın red edilmesi yerine uygun çözüm seçeneklerinin elde edilmesine yardımcı olmak amaçlanmış, veriler olabildiğince çeşitli kaynaklardan sağlanarak karşılaştırılmıştır. Diğer yandan, ısı yalıtımının sağlayacağı enerji ve yakıt tasarrufunun gerçekleşebilmesi ve devamlılığının sağlanması için, yalıtım sisteminin kuru kalması gereklidir. Bu sebeple ısı yalıtımının performansı açısından su yalıtımı da gereklidir. Ülkemizde ısı yalıtımı konusu oldukça yakın bir geçmişe sahiptir. Henüz ısı yalıtım tekniklerinin verimlilikleri hakkında ölçüm sonuçlarına dayanan fazla bir veri yoktur ve yayın sayısı sınırlıdır. Ancak bu alandaki çalışmalar hızla artış göstermektedir. Ancak ısı yalıtım uygulamalarının maliyetleri konusundaki çalışmalarda aynı artışı ve çeşitliliği henüz görememekteyiz. Halbuki ülkemizin enerji politikasının oluşturulmasında, özel firma bilgi ve broşürlerine dayanan verilerin ötesinde güvenirliğe sahip kaynakların bulunması önem taşımaktadır. Tezin kapsamında bu sebeple ısı ve su yalıtımının birlikte incelenmesi ve bunların maliyet değerlendirmelerinin yapılması amaçlanmıştır. Tez kapsamında ısı ve su yalıtımıyla ilgili temel bilgileri takiben ısı ve su yalıtım teknikleri açıklanmış ve örnek binalar üzerinde bu uygulamaların sağladığı enerji ve yakıt tasarrufu fayda olarak değerlendirilmiştir. Yalıtım düzeyinin ve bunun sonucunda sağlanan enerji tasarrufunun belirlenmesinde TS 825 teki hesap metodundan yararlanılmıştır. Sonuçların daha güvenilir olması için, enerji ve yakıt tasarrufunun ölçümlerle sağlanan deneysel çalışmalarla ve kullanıcılardan elde edilen mevcut durum bilgileri ile geliştirilmesi önerilir. Maliyetlerin hesabı iki farklı ölçekte incelenmiştir. Birincisi tüm bina maliyeti içinde yalıtımın payı, ikincisi ise yalıtım tekniği ve malzemenin değişmesi ile yalnızca duvarlarda ısı yalıtım maliyetinin değişimidir. Duvarlarda ısı yalıtımının maliyetinin belirlenmesi amacıyla, ısı yalıtım malzemesi üretici firmalarının verdiği fiyatlar, uygulayıcı bayilerin verdiği fiyatlar, şantiyelerde taşaron firmaların verdiği fiyatlar ve yapı marketlerde tepit edilen fiyatlar olarak ayrı ayrı derlenmiştir. Duvarlarda ısı yalıtımının maliyeti ile ilgili çalışmadan elde edilen bilgilere değerlendirilmiş ve tüm bina maliyeti içinde yalıtımın payının araştırıldığı bölümde şantiyelerde taşaron firmaların verdiği fiyatlar esas alınmıştır. Tüm bina için ısı yalıtım maliyetlerinin değerlendirilmesi sırasında, ısı yalıtımı sonucu sağlanan yakıt tasarrufu da dikkate alınmıştır.
Çalışma kapsamında duvar maliyetlerinin incelenmesi sırasında, Bayındırlık ve İskan Bakanlığı Birim fiyatları kullanılamamıştır. Bunun sebebi mantolama şeklindeki ısı yalıtım uygulaması için geçerli poz numaraları bulunmamasıdır. Çalışmanın sonunda, elde edilen bilgilerin değerlendirilmesi ile, Bayındırlık ve İskan Bakanlığı Birim fiyatları listesinde kullanılabilecek şekilde mantolama tekniği ile ısı yalıtımı için birim fiyat analizi önerilmiştir.
2. TEMEL BİLGİLER VE YALITIM TEKNİKLERİ Bir hacmin ısı etkilerinden korunması aşağıdaki unsurlara bağlıdır [1]: Hacmi çevreleyen yapı bileşenlerinin (duvarlar, döşemeler v.b.) ısı geçiş dirençleri Özellikle hacmi dış havadan ayıran bileşenlerin hava sızdırmazlığı, Hacmi çevreleyen yapı bileşenlerinin ısı depolama yeteneği. Bu çalışmada bileşenlerin ısı geçiş dirençleri değişken olarak incelenmiştir. 2.1 Isı İletimi ve Yalıtımı Hakkında Temel Bilgiler Yapı bileşenlerinin ısı yalıtım yeteneği, iletimle toplam ısı geçiş direnci (1/Λ) ile belirir. Bu büyüklük, kullanılan malzemenin cinsine, iletim katsayısı hesap değerine (λ h ) ve kalınlığına (d) bağlıdır. Bileşenlerin ısı yalıtım yeteneği kalınlığının büyümesi veya ısı iletim katsayısı hesap değerinin küçülmesi ile artar. Katı malzemelerin ısı iletkenliği, malzemenin gözeneklilik derecesine, gözeneklerin büyüklük ve dağılım durumuna, malzemeyi meydana getiren maddelerin ısı iletim katsayılarına ve barındırdığı rutubet miktarına bağlıdır. Gözenekler içindeki durgun havanın ısı iletkenliği çok azdır. Gözenek miktarı arttıkça malzemenin birim hacim ağırlığı azalır. Birim hacim ağırlığı azaldıkça, ısı iletkenliği de genellikle o oranda küçülür. Kapalı, homojen dağılı küçük gözeneklerin varlığı ısı iletkenliğini azaltacaktır. Isı iletim katsayısı malzemenin iç yapısına da bağlıdır. Isı iletim katsayısı malzemenin içindeki rutubet miktarına da büyük ölçüde bağlıdır. Malzeme içindeki su miktarı arttıkça, ısı iletkenliği de artacaktır. Kullanım ömrü süresince yapı bileşenleri bünyesindeki rutubetlenme çoğunlukla, buhar geçişi sırasında oluşabilen yoğuşmadan kaynaklanmaktadır. Çeşitli tabakalardan yapılmış dış yapı bileşenlerinde (duvarlar ve döşemeler), tabakaların hatalı tertibi, bileşenin ısı yalıtım yeteneğini azaltan yoğuşmanın meydana gelmesine yol açabilir. Yapı bileşenleri bünyesinde meydana gelecek yoğuşma, bileşenin iletimle toplam ısı geçiş direncini azaltacağı gibi, binada hasarlara da yol açabilir. Isı iletimi ve yalıtımı ile ilgili ifadelerde genellikle ısı ve sıcaklık terimlerinin birbirinin yerine kullanıldığı dikkat çekmektedir[2]. Aşağıda bu iki kavramla ilgili açıklamaların yanında ısı iletimi ile ilgili diğer konular da özet olarak açıklanmıştır. Sıcaklık Isı alış verişine sebep olan sisteme ait ve kütlesinden bağımsız bir özelliktir. Sistemi oluşturan maddelerin atomsal titreşimlerinin hızını ifade eden bir niceliktir. Bir maddenin sıcaklığı bu maddeyi meydana getiren moleküllerin ortalama kinetik enerjisiyle doğru orantılıdır. Birimi K veya C dır. Isı Sistemlerin sıcaklık farkları nedeniyle oluşan geçiş durumundaki enerjiyi ifade eder. Sisteme ait bir özellik değildir. Birimi Joule dur.
Isı iletimi Sıcaklık farkları nedeniyle enerji alışverişi olayına ısı iletimi denir. Isı iletimi üç farklı şekilde gerçekleşir. Kondüksiyonla Isı İletimi Bir cismi meydana getiren atomların bulundukları konumda gerçekleştirdikleri titreşim hareketleri sırasında birbirleriyle çarpışmaları sonucu gerçekleşen enerji alışverişidir. Sıcak bölgedeki atomların ortalama kinetik enerjileri dolayısıyla titreşim hızları, sıcaklığın daha düşük olduğu bölgelerdeki moleküllerin ortalama kinetik enerjilerinden dolayısıyla titreşim hızlarından fazladır. Sonuç olarak sıcaklığın yüksek olduğu bölgedeki atom yüksek titreşim hızıyla komşu atoma çarptığında kendi titreşim hızı biraz azalırken komşu atomun titreşim hızı biraz artar. Art arda gerçekleşen çarpışmalar sonucunda sıcak bölgedeki atomların titreşim hızları dolayısıyla bölgenin sıcaklığı düşerken soğuk bölgedeki atomların titreşim hızları dolayısıyla sıcaklığı artar. Kesit içindeki atomların titreşim hızları eşit olduğunda sıcaklık tüm kütlede aynı değere ulaşır ve enerji iletimi durur. Bu şekildeki ısı iletiminde atomların diziliş sıklığı önemlidir. Bu nedenle malzemeler kondüksiyonla ısı iletkenliğine göre katılar > sıvılar > gazlar şeklinde sıralanır. Eğer ortamda serbest elektron var ise ısı iletkenliği yüksek enerjili (yüksek sıcaklık) elektronların düşük enerjili (düşük sıcaklık) bölgeye hareketi ile gerçekleşir. Serbest elektronu mevcut olan bir maddenin ısı iletkenliği atomların titreşimi ile gerçekleşecek ısı iletkenliğinden 10 veya 100 kat daha yüksek olur. Bu nedenle katılar içinde metallerin ısı iletkenliği en yüksektir. Konveksiyonla (Taşınımla) Isı İletimi Atom veya moleküllerin uzun mesafeli hareketleri sonucu gerçekleşen ısı iletimidir. Konveksiyonla ısı iletimi akışkan malzemelerde gerçekleşir. Katılarda konveksiyonla ısı iletimi gerçekleşmez. Malzemeler konveksiyonla ısı iletkenliğine göre gazlar > sıvılar şeklinde sıralanır. Akışkanın bulunduğu hacim çok küçülürse konveksiyonla ısı iletimi ihmal edilir. Hacim arttıkça konveksiyonla ısı iletimi artar. Radyasyonla Isı İletimi Elektromanyetik dalgalarla gerçekleşen ısı iletimidir. Elektromanyetik dalgalar, birbirine dik iki düzlemde sinuzoidal olarak ilerleyen elektrik ve manyetik alanlar ile bu dalgalara eşlik eden enerji parçacıklarından (foton) oluşur. Bu nedenle farklı sıcaklıklara sahip ve birbirleri arasında engelleyici bir ortam olmadan gören iki malzeme arasında ışınımla ısı transferi gerçekleşir. Radyasyonla ısı iletimi için arada maddi bir ortam olması gerekmez. Boşlukta da ısı transferi gerçekleşir. Isı Yalıtım Prensipleri Atomlar arası mesafe ve atom veya moleküllerin hareket alanlarının düzenlenmesiyle kondüksiyonla ısı iletimi azaltılır. Sıcaklık farkının ve ısı akısına dik kalınlığın artması da ısı iletimini azaltacaktır. Fakat ısı iletimi durdurulamaz. Buna en büyük etken radyasyonla ısı iletiminin engellenememesidir. Isı yalıtımının temel prensibini kuru ve hareketsiz gaz oluşturmaktadır. Çeşitli gazlar içinde hava, en ucuz en kolay bulunan ve en çevre dostu madde olması sebebiyle inşaat sektöründeki ısı yalıtımı uygulamalarında büyük ölçüde kullanılır. Isı yalıtımı için küçük kapalı gözenekler içinde hapsedilmiş hava oluşturulması amaçlanır.
Isı yalıtım uygulamalarının en önemli diğer bir prensibi de ısı yalıtım malzemesini sürekli bir şekilde uygulanmasıdır. Aynı düzlemde süreklilik sağlanmadığı sürece uygulanan ısı yalıtımından sağlanan verim çok düşer. Bu anlamda, ısı yalıtımının verimini düşüren diğer önemli bir olay ısı köprülerinin meydana gelmesidir. Aşağıda bu konu ile ilgili daha detaylı açıklama verilmiştir. Isı Köprüleri Ortalama ısı iletiminden çok daha yüksek ısı iletimine ve sınırlı alana sahip bölgelerdir. Yüksek ısı iletimi, elemanın geometrisinden meydana gelebildiği gibi farklı ısı iletkenliğine sahip malzemelerin yan yana getirilmesiyle de gerçekleşir. Yapı elemanlarının birleşim bölgelerinde (köşe noktalarında) düşük sıcaklığa sahip çizgisel dış yüzey miktarı, yüksek sıcaklıktaki noktasal iç yüzeye oranla çok fazla olduğu için bu bölgelerde fazladan ısı kayıpları gerçekleşir. Bu kayıpları önlemek mümkün değildir, ancak sürekli ısı yalıtımı ile azaltılabilir. İnşaat sektöründe en fazla yapılan hatalardan biri de, farklı ısı iletkenliğine sahip malzemelerin yan yana kullanılmasıdır. Bazen montaj için kaçınılmaz olan bu durum, çoğunlukla bilgi eksikliğinden de kaynaklanmaktadır. Isı yalıtım uygulamasının yanlış seçilmesi sonucu, içerden yalıtım uygulamalarında betonarme döşeme tarafından kesilen ısı yalıtımı sebeiyle ısı iletiminde önemli miktarda artış meydana gelmektedir. Isı iletimi zamana bağlı bir olaydır ve zaman içindeki davranışına göre sabit ve değişken rejimlerde meydana gelir. Isı iletiminin rejimine göre iletim ve yalıtım prensipleri değişir. Bu çalışmada sabit rejim şartları esas alınmıştır. Sabit rejim Sabit sıcaklık farkı etkisinde meydana gelen ısı iletim olayıdır; birim zamanda iletilen ısı enerjisi miktarı zamanla değişmez. 2.2 Su İletimi ve Yalıtımı Hakkında Temel Bilgiler Yapı elemanları kendilerini meydana getiren malzemelerin su ve su buharı ile ilgili özellikleri ve muhtelif etkenler yüzünden su, buz veya su buharı ihtiva edebilirler. Genel olarak, pratikte yapı elemanları az veya çok miktarda nemli dirler. Bir yapı elemanının veya malzemesinin nemliliği o anda içinde barındırdığı su miktarı ile belirtilir. Bu nemlilik, yapı malzemelerinin su ve su buharına ait aşağıda açıklanan özellikleri ile sıkı bağıntılıdır. Kapiler (kılcal) emicilik Malzemenin, herhangi bir yüzeyi ile temas halinde bulunan suyu, belirli şartlarda, bir basınç farkına lüzum olmaksızın, içine alarak kılcal kanalları vasıtasıyla, herhangi bir doğrultuda iletmesidir. Kılcal boruların çapları ne kadar küçükse, suyun kapilarite ile malzeme içine girmesi ve cisim içinde ilerlemesi o kadar kolay olur. Bu özellik malzemenin nem alıp vermesine de etki eder. Malzeme içindeki nemin buharlaşabileceği bir yüzeye erişmesi bu özelliğe bağlı olduğu gibi malzeme bünyesindeki nem dağılışına göre buhar difüzyonu da kapilariteden etkilenir.
Higroskopik Emicilik Malzemenin, yüzeyleri ile temas halinde bulunan nemli hava içindeki su buharını, belirli şartlarda, yüzeylerine tatbik edilen buhar basınçları arasında bir farka lüzum olmaksızın, emmesi ve içinde tutmasıdır. Higroskopik malzemeler havadaki nemi, (sorpsiyon) ve kılcal kondansasyon yoluyla alırlar. Kılcal kondansasyon, malzemeyi saran hava çiğ noktasına erişmediği halde, mikroporlarda (çok küçük gözeneklerde), yoğuşmanın olmasıdır. Birçok yapı malzemeleri higroskopik olduklarından, çevre havasındaki su buharı ile denge halinde olan nem ihtiva ederler: Higroskopik denge nemliliği (ΨH) Malzemenin, cinsine ve çevresindeki havanın sıcaklık ve bağıl nemine bağlı olarak tuttuğu nem miktarıdır. Buna pratik nem miktarı veya denge nem muhteviyatı da denir. Belirli bir sıcaklık aralığı için sadece çevre havası bağıl nemliliğinin bir fonksiyonu [ΨH = f(ϕ)] olan denge nemliliği sorpsiyon eğrileri şeklinde ifade edilir. Devamlı araştırma ve çalışmalara rağmen sorpsiyon teorileri henüz kati şekillerini almamıştır. Higroskopik denge nemliliği malzemenin özgül nemi kuruduktan sonra ortaya çıkar. Özgül nemlilik (Ψö) İnşaat sırasında yapı malzemesinin bünyesine giren sudan doğan nemliliktir. Bu nemlilik yapı elemanlarının meydana getirilişi sırasında bilhassa katılan su (konstrüksiyon suyu) ile, dış şartlar sonucu, istemeden katılan (yağmur, kar v.b.) sudan oluşur. Çeşitli nedenlerle, özgül nemlilik yüksek olabilir, hatta doyma nemliliğine yaklaşabilir. Bu durumda higroskopik denge nemliliği de ancak uzun bir süre sonra ortaya çıkar. Doyma nemliliği (Ψs) Malzemenin, her ne şekilde olursa olsun, nemlenme sonucu gözeneklerinin tamamen dolduğu ve artık daha fazla nem kabul edemez hale geldiğinde, ihtiva ettiği nem miktarıdır. Malzemenin doyma nemliliği ne kadar yüksekse, o kadar fazla nem alabilir ve o kadar da geç kuruyabilir. Su buharı difüzyon geçirgenliği Bir buhar basınç farkı sonucunda, malzemenin su buharını içinden geçirmesidir. Dalton kanununa göre, iki veya daha fazla gazdan meydana gelen bir karışım birbirleri ile irtibatlı iki ayrı mahalde bulunurlarsa, bunların toplam basınçları daima aynıdır, buna mukabil konsantrasyonları farklı olabilir. Bu fark sebebi ile iki mahal arasında konsantrasyonlar eş oluncaya kadar bir molekül alışverişi devam eder. Nemli hava da bir çeşit gaz karışımı olduğundan Dalton kanununa uyar. Örnek olarak, ısıtılmış veya soğutulmuş bir mahal ile dış havanın barometrik basınçları aynı olabilir. Bu durumda hava durgundur, bir hava cereyanı olmaz. Fakat iki taraftaki kısmi basınçlar farklı ise ısıtılmış mahali çevreleyen yapı elemanlarında içten dışarıya, soğutulmuş hacimde de tersine, dıştan içeriye olmak üzere su buharı difüzyonu ortaya çıkar. Yapı malzemeleri genellikle bu basınca karşı tam direnç gösteremezler ve buhar yapı elemanının içinden geçer. Buhar difüzyonuna yapı elemanını teşkil eden tabakaların difüzyon dirençleri karşı koyar, bu direnç büyüdükçe difüzyon geçirgenliği azalır. Difüzyon direncini karakterize eden bir çok birimler varsa da en kullanışlısı difüzyon direnç faktörüdür:
Difüzyon direnç faktörü (µ ) Bu değer, bir malzemenin buhar difüzyon direncinin aynı kalınlık ve şartlardaki hava tabakasından kaç misli büyük olduğunu gösterir. Örnek olarak, bir malzemenin (µ) faktörü 10 ise, aynı kalınlık ve şartlardaki havadan geçecek olan buhar miktarının ancak onda biri bu malzemeden geçebilecektir. Rölatif difüzyon katsayısı da denilen difüzyon direnç faktörü boyutsuzdur [1]. Anlaşılacağı gibi, havanın difüzyon direnç faktörü 1 dir. Geçirgen kaba gözenekli yapı malzemelerinde bu faktör yaklaşık olarak prozitenin tersine eşittir [1]. Örnek olarak porozitesi 0.25 olan bir malzemede, µ =1/0.25=4 olur. Fakat gözenekler küçüldükçe, bu faktör, porozitenin ters değerinden daha fazla artar ve malzemenin yapısına bağlı kalır. Bu sebepten deneylerle tespit edilir. Camlar ve metaller hariç diğer malzemelerin hemen hepsinde az veya çok difüzyon geçirgenliği vardır. Çünkü su moleküllerinin çapları çok küçüktür (sadece 1.2 Å). Gözenek ve kılcal kanallar pek küçük ve ince de olsalar, su buharı bu yollardan geçebilir. Ancak, genellikle ergimiş maddelerin donmasıyla elde edilen amorf malzemelerin (bitümler, sırlar ve bazı plastikler) difüzyon dirençleri çok yüksektir. Difüzyon geçirgenliğine ve direncine etki eden faktörler Sıcaklık ve nem gradyanları malzemenin difüzyon geçirgenliğine etki eder [1]. Buna mukabil difüzyon direnç faktörü kuru malzemeler için sabittir. Ancak, nemli malzemelerin (µ) değeri, içlerinde bulunan nem miktarına bağlı olarak değişir. Bunun sebebi ise, malzemenin bir kısım çok ince kılcal kanallarının, ihtiva edilen nem miktarına bağlı olarak su ile işgal edilmesi ve difüzyona kapanmasıdır. Buna rağmen, pratik hesaplar için, higroskopik denge nemliliğine kadar sabit (µ ) değeri kullanılır ki, bu da yeterli yaklaşıklıkta sonuç verir. Bunun sebebi, higroskopik denge nemliliğinde kapiler iletimin difüzyon olayını önemli bir şekilde etkilememesidir. Buhar, su ile dolu kapilerin sonundaki konkav su yüzeyinden buharlaşır, gözenekten difüzyonla geçer ve karşısındaki yüklenmemiş konkav yüzeyde yoğunlaşır ve bu şekilde yoluna devam eder [1]. Buradan, difüzyonun kapiler iletim ile birlikte yürüdüğü anlaşılırsa da, her kapilerdeki su, her iki ucunda karşısındaki ile denge halinde bulunan birer konkav yüzey tarafından kapatıldığından, hareket eden su, gözenekler içindeki difüzyon olayına bağlı kalır. Ancak nemlilik kondansasyon veya diğer etkenlerle ortaya çıkar ve higroskopik denge nemini aşarsa, kapiler su transferi önem kazanır ve nem gradyanının yönüne göre difüzyonu ya kolaylaştırır veya zorlaştırır. 2.3 Isı Yalıtım Teknikleri Ülkemizde kullanılan ısı yalıtım teknikleri dışardan uygulanan ısı yalıtımı (dıştan yalıtım), içerden uygulanan ısı yalıtımı (içerden yalıtım) ve çift duvar arası ısı yalıtımıdır. Kullanılan malzemeler ise genellikle, mineral yünü/genleştirilmiş polistiren köpük (EPS)/ekstrude polistiren köpük (XPS) dir. Aşağıda yalıtım teknikleri ile ilgili açıklamalar verilmiştir. Dıştan ısı yalıtımının fayda ve eksikleri[2]: Yalıtım kesintisizdir, manto gibi binayı korur. Isı köprüleri azdır, hatta pratik olarak yok kabul edilebilir. Tüm yapı elemanları atmosfer etkilerinden korunur, binanın ömrünü uzatır. Isıtma sisteminin kısa süreli kapatılması halinde (geceleri), iç ortam sıcaklığının düşmesini önler. (Konut, ofis vb sürekli veya kısa aralıklarla sürekli kullanılan binalarda önemlidir.) Yazın aşırı ısınmayı önler.
Su buharının kesit içinde yoğuşma riski en azdır. (Isı yalıtım malzemesinin buhar direncinin düşük olması tercih edilir.) Yapı fiziği hasarlarının önemli bir bölümü, dışardan ısı yalıtımı uygulamaları ile engellenebileceği gibi mevcut hasarların onarımında da en etkin ve kalıcı uygulama olmaktadır. Uygulama için tüm cepheye iskele kurulması ve kalifiye ekip tarafından uygulanması gerekir. Maliyeti daha yüksektir. İçten ısı yalıtımının fayda ve eksikleri[2]: Uygulama kolaylığı vardır. Alçı sıva veya alçı panolar ile yalıtım malzemesi kolaylıkla kaplanabilir. Maliyeti düşüktür. Hızlı ısınma sağladığı için, konferans salonu vb uzun aralıklarla, kısa süreli kullanılan binalar için uygundur. Döşeme alınları, bölme duvar alınları ısı köprüleri oluşturur. Özellikle kuzeye bakan cephelerde, iç köşelerde küflenme ve hattâ terleme beklenir. Yalıtım kesiklidir. (yama gibidir) Dış duvarlar, betonarme vb taşıyıcı elemanlar atmosfer şartlarına maruz bırakılmıştır, korunmamıştır. Isıtma sistemi kapatıldığında ortamın hızla soğumasına sebep olduğu için, iç ortam sıcaklığı hızla düşer. Yaz konforuna katkısı olmaz. Su buharının kesit içinde yoğuşma riski fazladır. Isı yalıtım malzemesinin buhar direnci, yoğuşmaya sebep olmayacak kadar yüksek olmalıdır. (Gereğinden fazla yüksek olmamalıdır, duvarın nefes almasını önler) Yapı fiziği açısından, buharın durdurulması değil; kesit içinden buharın yoğuşma olmadan iletilmesi uygundur. Kesitteki yoğuşmayı önlemek için, buhar kesicilerle buharın tamamen iç mekanda bırakılması uygun değildir. Böyle durumda sistem değiştirilmelidir. Isıl genleşmeler, kirli atmosfer, farklı zemin oturmaları vb. sonucu gevrek yapıdaki taşıyıcı ve dolgu yapı malzemelerinde meydana gelen kılcal çatlak, vb. etkisi ile duvara (yapı elemanına) sızan zemin suyu veya yüzey (yağmur, kar) suyu, yapı elemanının ıslanmasına sebep olduğu gibi; iç yüzeye kadar ulaşarak küf, mantar oluşumuna veya ıslanma sonucu boya dökülmesi ve benzeri hasarlara sebep olacaktır. Yıllar boyunca tekrarlanan ıslanma-kuruma sonucu, yapı fiziği hasarları büyürken, elemanın dayanımı düşecek ve binanın kullanım ömrü azalacaktır. Çift duvar arası ısı yalıtım tekniği ülkemizde uluslararası uygulamalardan oldukça farklı kullanılmaktadır. Ülkemizdeki uygulamalar, yapı fiziği kurallarına tamamen aykırıdır ve içerden yalıtım uygulamalarından daha fazla sakıncalar taşımaktadır. Avrupa daki uygulamalar ise, dışardan yalıtımın değişik bir görünümü şeklinde olup dışardan yalıtımın avantajlarının önemli bir bölümünü taşımaktadır. Aşağıda ülkemizdeki uygulamalar ile uluslar arası uygulamanın olumlu ve olumsuz yönleri belirtilmiştir. Ülkemizdeki uygulamalar: Kolon, kiriş ve döşemelerin arasına örülen iki tuğla arasına kontrolsüz ve rasgele şekilde yalıtım levhaları yerleştirilir. Tüm betonarme elemanlar ve yalıtım levhaları arasındaki boşluklar ısı köprüleri oluşturur. Cephenin büyük bir bölümü yalıtımsız betonarme elemanlardan meydana gelen ısı köprülerinden oluşur. Tüm taşıyıcı elemanlar atmosfer şartlarına maruz bırakılmıştır, korunmamıştır.
Kesit içinde yoğuşma ihtimali fazladır. Maliyeti arttırır. Fakat anlamlı bir fayda sağlamaz. Uluslararası Uygulamalar: Betonarme elemanlar ile iç duvar aynı hizadadır. Yalıtım kesintisiz olarak tüm cepheye uygulanır. İki duvar arasında birlikte çalışmasını sağlayacak bağ elemanları bulunur. İki duvar arasında oluşabilecek veya sızabilecek suyun, sisteme zarar vermeden dışarı atılabilmesi için gerekli detaylar geliştirilmiştir. Dış duvar aynı zamanda cephe kaplaması görevini görür. Yalıtım malzemesinin sahip olması gereken özellikler ise, kullanılan yalıtım tekniğine, bina ve iklim özelliklerine göre değişebilir. 2.4 Su Yalıtımı Teknikleri Genel olarak su yalıtımı denildiği zaman yapıların, her çeşit suyun zararlı etkisinden korunması için alınan tedbirler anlaşılır. Yapıları etkileyen daha çok yağmur ve kar suyu birikintileri ile zemin suyu ve zemin rutubetidir. Ayrıca sarnıç, kanal, yüzme havuzu gibi su ile devamlı olarak dolu ya da temasta bulunan yerlerde hem su kaybını önlemek hem de sızıntı nedeniyle çevrenin zarar görmesine meydan vermemek bakımından yalıtım büyük önem taşır. Yer altı suyu içinde bulunan ve yapı bünyesi için zararlı olabilecek kimyasal maddelerin kapilarite yoluyla konstrüksiyonu etkilemesini önlemek de su yalıtımının görevleri arasındadır. Su yalıtımının amacına uygun ve uzun ömürlü olabilmesi için planlama döneminden uygulama dönemine kadar uzman bir ekip ile çalışılması gerekir. Bir zincir en zayıf halkası kadar kuvvetlidir sözü uyarınca bir su yalıtımı da en yetersiz noktası kadar yeterlidir. Sızıntı suyu, doğadaki su sirkülasyonunun toprakla temasından başlayıp yer altı suyunun oluşumuna kadar olan bölümüne verilen addır. Toprağın gözeneklerini dolduran su denge durumuna gelinceye kadar gözeneklerin büyüklüğüne ve zeminin özelliğine göre yavaş veya hızlı fakat devamlı olarak hareket halindedir. Zemin suyu, sızıntı suyunun geçirgen olmayan tabakalara rastlayınca birikip yükselmeye başlamasıyla oluşan su dur. Sızıntı suyunun aksine zemin suyu toprağın gözeneklerini tamamen doldurur ve hava boşluğu bırakmaz. Zemin suyunun toprak altındaki akış hareketi geçirimsiz tabakanın eğimine, beslenme durumuna ve içinde bulunduğu yapının karakterine göre değişir. Zemin rutubeti ise yalıtım açısından üçüncü önemli yeri işgal eder. Zemin rutubetini adezyon ya da kapilarite etkisi ile toprak taneleri arasında veya onlara asılı olarak sızıntı yapmadan kalan küçük su zerrecikleri meydana getirir. Zemin rutubeti sızıntı ve zemin suyuna bağlı olmaksızın hemen her cins zeminde vardır. Sızıntı suyu, zemin suyu durumuna gelinceye kadar geçtiği yerde rutubeti teşkil eden bir miktar su bırakır. Yüzey suyu (serbest su) ise değişik büyüklükte su birikintileri veya akışlarıdır. Ayrıca yağmur ve kar da yapıyı etkileyen ve yapının korunmasını gerektiren sulardır. Yapıyı etkileyen suyun hidrostatik basınçlı, basınçsız ya da kapiler etkili oluşu alınacak yalıtım tedbirlerinin de başlıca üç ayrı türde incelenmesini gerektirmektedir: Basınçlı suya karşı yalıtım, Yüzey ve sızıntı sularına karşı yalıtım, Zemin rutubetine karşı yalıtım.
Basınçlı suya karşı yalıtım: Basınçlı zemin suyuna karşı yalıtım suyun basınç yönüne dik ve taşıyıcı nitelikteki yapı elemanının dış yüzüne yapılırsa basınçlı suya karşı dış yüzeyden yalıtım diye adlandırılır. Yeni yapılara, çoğunlukla dilimizde bohçalama sistemi denilen bu tür yalıtım uygulanır. Su depoları ve yüzme havuzlarında su basıncı içten dışa doğru olduğu için yalıtım katmanları iç yüzeye uygulanır. Yüzey ve sızıntı suyuna karşı yalıtım: Bu tür yalıtım teras çatılarda ve zemin suyunun etkili olmadığı yapılarda uygulanır. Aynı şekilde, yapı içinde ıslak hacim olarak nitelendirilen banyo, mutfak gibi bölümlerin döşemeleri de yüzey suyuna karşı yalıtılır. Bu tür yalıtım, suyun akıp gitmesini önlemeyecek ve yavaşlatmayacak nitelikte, yani belirli bir eğimde yapılmalıdır. Zemin rutubetine karşı yalıtım: Kapiler emiciliğe karşı yapılan yalıtımdır. Basınçlı suya veya sızıntı suyuna karşı yalıtım yapılmamış ise, elemanın kapiler emiciliğini engelleyecek şekilde zemin rutubetine karşı yalıtım yapılması gerekir. Su yalıtımı için kullanılacak malzemelerde bulunması istenen özelikler su geçirimsizlik, yüksek çekme dayanımı ve yüksek kopma uzama oranıdır. Su yalıtımı amacı ile günümüzde aşağıdaki malzemelerin kullanılması söz konusudur. Su geçirimsiz beton ve harçlar: Normal beton suya karşı az ya da çok geçirgendir. Bu geçirgenlik karma suyuna katılacak bazı kimyasal maddelerle çok azaltılabilir. Sıvı, macun ya da toz şeklinde olabilen bu maddeler betonun gözeneklerini tamamen doldurarak geçirimsizliği sağlarlar. Benzer olarak su geçirimsiz sıva, şap ve harç ın da esası su geçirimsiz çimento harcıdır. Özel katkı maddeleri ile kısa süre içinde pratik bakımdan tam bir geçirimsizlik sağlanabilir. Kolay hazırlanıp uygulanabilen ve ekonomik olan bu yalıtım türlerinin ortak sakıncası masif yapı kısımlarında, temeldeki farklı oturmalar ya da sıcaklık farkları nedeniyle yüzeysel çatlamalar sonucunda, zamanla fonksiyonlarının azalması ya da hiç kalmamasıdır. Ancak zemin suyunun herhangi bir nedenle yön değiştirmesi, çoğalması sonucu, mevcut bina bodrumlarını su basması halinde, içerden su geçirimsiz sıva ve şap ile yalıtım yapılması en ucuz ve kolay çözüm yoludur. Ayrıca böyle bir yapıda deformasyonlar da son şeklini almış olduğundan çatlak tehlikesi de büyük ölçüde azalmıştır. Bodrumların farklı hava şartları etkisinde olmaması nedeniyle sıcaklık farkları sonucu çatlamalar da beklenmez. Metaller: Su yalıtım malzemeleri için gerekli bütün özellikleri sağlarlar. Ancak uygulamadaki bazı zorluklar ve pahalılığı nedeniyle bugün metalin yerini daha ucuz malzemeler almış bulunmaktadır. Günümüzde, asıl yalıtımın bitüm esaslı gereçlerle yapıldığı dilatasyon derzlerinde, çalışmaya maruz yapı kısımlarında takviye edici olarak kullanılmakta ve çok iyi sonuçlar alınmaktadır. Doğal asfalt ile su yalıtımı: Öğütülen doğal asfalt taşına bitüm katılmasıyla elde edilir. Ağırlıkça %22 sini bitümün oluşturduğu karışım yalıtılacak yüzeye 1.5 cm kalınlığında uygulanır. Çatlama ihtimali bulunan kısımlara rabitz teli konur. Düşey yüzlerde yaklaşık 500 mm genişlikte ve üst üste bindirilmiş şeritler halinde uygulanan asfalt, kayma tehlikesini önlemek için gene rabitz teli üzerine yerleştirilir ve tamamlanmış yalıtımın üzerine ince kum serilerek aşınma önlenir, ultraviyole ışınlarına karşı koruma sağlanır [2].
Yapıştırılarak uygulanan bitümlü su yalıtımları: Birkaç kat şeklinde yapıştırılarak uygulanan bitümlü yalıtım gereçleri çekme mukavemeti yüksek lifler bitümle doyurularak üretilir. İlk uygulamalarda bitüm emdirmek için organik malzeme (karton) kullanılmıştır. Organik malzemenin sebep olduğu sakıncalar günümüzde inorganik lifler (cam lifleri) kullanılarak giderilmiştir. Bitümlerin en önemli özellikleri su ve rutubet geçirmemeleri, yapıştırıcı ve birleştirici olmaları ve kesme kuvvetlerine maruz kaldıklarında yavaş ve devamlı şekil değiştirmeleridir. Yapay sentetik malzemelerle su yalıtımı: Yapay polimer malzemeler yalıtım alanına da geniş ölçüde girmiş bulunmaktadır. Bu tür malzemeleri uygulanma özelliklerine göre foli yalıtımı ve tabakalı yalıtım şeklinde iki gruba ayrılabilir [2]. Elastikiyeti yüksek 2 mm kalınlığındaki yumuşak plastikten ek yerleri iyice yapıştırılmak veya kaynaklanmak suretiyle, tek katlı foli yalıtımı yapılır. Sıvı haldeki yapay malzemenin birkaç tabaka teşkil edecek şekilde yalıtılacak yüzeye sürülmesi ile 0.5-1 mm (günümüzde daha kalın uygulamalar da önerilmektedir) kalınlığındaki yumuşak elastik ve eksiz yalıtım tabakası elde edilen metoda da tabakalı yalıtım adı verilmektedir.
3. ISI YALITIMI SONUCU SAĞLANAN ENERJİ VE YAKIT TASARRUFU Isı yalıtımının tabiatıyla belli bir maliyeti vardır. Ancak bu maliyete karşılık, uygulamanın hemen akabinde sağlanan önemli bir parasal tasarruf vardır. Çünkü ısı yalıtımı ile ısı kaybında önemli azalma sağlanır ve bunun sonucunda yakıt tüketimi ve harcamaları önemli düzeyde azalır. Bu sebeple yalıtımın maliyetine geçmeden önce, ne oranda yalıtım gerektiğinin belirlenmesi gerekmektedir. Bu sınır ise TS 825 Binalarda Isı Yalıtım Kuralları standardında verilmiştir. Bu sebeple 4. Bölümde maliyet hesaplarına geçmeden önce, örnek binalarda sağlanması gereken yalıtım düzeyi ve kalınlıkları belirlenmiştir. Maliyetle ilgili değerlendirmelerde faydalanmak üzere yalıtım sonucu sağlanan yakıt tasarrufları da belirlenmiştir. Isı yalıtımı sonucu sağlanan enerji ve yakıt tasarrufu 4 örnek bina üzerinde, TS 825 Binalarda Isı Yalıtım Kuralları standardında tanımlanan hesap metoduna göre ve PÜD tarafından Web sayfasında verilen Excel programı kullanılarak hesaplanmıştır. Bu amaçla her projede yalıtımsız durum için ısıtma amaçlı enerji ihtiyacı ve bu değerden hareketle yakıt tüketimleri belirlendikten sonra, TS 825 e uygunluk sağlayacak şekilde yalıtılmış durumları için tekrar ısıtma amaçlı enerji ihtiyaçları ve yakıt tüketimleri hesaplanmıştır. Aradaki fark sağlanan enerji ve yakıt tasarrufunu verecektir. İncelenen binaların projeleri Ekler kısmında verilmiştir. Binalarla ilgili özellikler Tablo 3.1 de özetlenmiştir. Yığma binaya ait eleman kesitlerinde kullanılan malzemeler ve elemanların ısıl özellikleri ile ilgili bilgiler Tablo 3.2 ve Tablo 3.4 de, yalıtımsız ve TS 825 e uygun şekilde yalıtılmış durumlara ait yığma binanın ısıtma enerjisi ihtiyaçları ise Tablo 3.3 de ve Tablo 3.5 de gösterilmiştir. Diğer binalarla ilgili benzer özellikler ise Ek 5 de verilmiştir. Tablo 3.1 Farklı binalara ait özellikler Bina tipleri Yığma BAK * 4 Kat BAK * 3 Kat BAK * 2 Kat Özellikler Zemin Oturma Alanı (m 2 ) 45 206 151 149 Vbrüt (m 3 ) 144 1 934,5 1 268,4 420 Atop (m 2 ) 45 619,04 405,89 134,40 Vbrüt/Atop (m) 3,2 3,13 3,13 3,13 Duvar alanı (m 2 ) 62,13 530,99 432,83 190,20 Pencere+Kapı alanı (m 2 ) 5,7+7,77 =13,47 71,8+12,88+5,37 =90,05 63,53+9,9 =73,43 Zemin alanı (m 2 ) 45 166 151 70 Çatı alanı (m 2 ) 45 206 151 78,75 * BAK: Betonarme Karkas 13,2+4,4+3,08 =20,68
Tablo 3.2 Yığma Yapıda Yalıtımsız Durum İçin Eleman Kesitleri Yapı Elemanı Isı İletkenlik d/λ,1/α Binadaki Yapı Elemanları Kalınlığı d Hesap Değeri λ h m W/mK m 2 K/W 1/αiç 0.13 Isı geçir genliği U m 2 K/W Isı kaybedi len Yüzey A m 2 Isı kaybı A*U W/K Duvarda Seri Bileşen-1 4.1 Kireç harcı, kireç-çimento harcı 0.020 0.870 0.023 7.1.6 Tuğla duvarlar-yatay delikli(ts 4563) 0.190 0.450 0.422 4.2 Çimento harcı 0.030 1.400 0.021 1/αdış 0.04 TOPLAM 0.637 1.571 62.10 97.54 DUVAR TOPLAM 97.54 Pencere Seri Bileşen-1 5.200 4.800 24.960 Pencere Seri Bileşen-2 4.700 2.100 9.870 Pencere Seri Bileşen-3 3.500 5.670 19.845 PENCERE TOPLAM 54.68 1/αiç 0.13 Çatıda Seri Bileşen-1 4.1 Kireç harcı, kireç-çimento harcı 0.020 0.870 0.023 5.1 Betonlar- Donatılı (TS 500 e uygun) 0.120 2.100 0.057 1/αdış 0.04 TOPLAM 0.250 3.998 45.00 179.91 ÇATI TOPLAM 179.91 1/αiç 0.17 Zeminde Seri Bileşen-1 5.1 Betonlar- Donatısız (TS 500 e uygun) 0.020 0.870 0.023 5.1 Betonlar- Donatılı (TS 500 e uygun) 0.120 2.100 0.057 3.4 Kömür curufu 0.180 0.230 0.783 5.1 Betonlar- Donatılı (TS 500 e uygun) 0.500 2.100 0.238 5.1 Betonlar- Donatısız (TS 500 e uygun) 0.100 1.740 0.057 1/αdış 0 TOPLAM 1.317 0.759 45.00 17.09 ZEMİN TOPLAM 17.09 YAPI ELEMANLARINDAN İLETİM YOLUYLA GERÇEKLEŞEN ISI KAYBI TOPLAMI 349.21
Tablo 3.3 Yığma Yapıda Yalıtımsız Durum İçin Yıllık Isıtma Enerjisi İhtiyacı Aylar Isı kaybı Özgül ısı kaybı H=Hi+ Hh (W/K) Sıcaklı k farkı Ti-Td (K,ºC) Toplam ısı kayıpla rı H(Ti- Td) Isı kazançları İç ısı kazan cı Фi Güneş enerjis i kazan cı Фg Toplam ısı kazançlar ı ФT=Фi+ Фg KK O γ (-) Kazanç kullanı m faktörü ηay (-) Isıtma enerjisi ihtiyacı Qay (J) OCAK 15.7 6527.1 213.5 415.1 0.06 1.0000 158423848 76 ŞUBAT 14.5 6028.2 262.4 464.0 0.08 1.0000 144223696 55 MART 11.8 4905.7 321.3 522.9 0.11 0.9999 113602676 53 NİSAN 415.7 6.4 2660.7 201.6 325.3 526.9 0.20 0.9936 553974142 9 MAYIS 1.2 498.9 388.4 590.0 1.18 0.5707 420363931 HAZİRA -2.9 409.5 611.1 N TEMMU -5.4 398.0 599.6 Z AĞUST -4.8 374.5 576.1 OS EYLÜL -0.6 318.4 520.0 EKİM 4.9 2037.1 262.8 464.4 0.23 0.9876 409158314 6 KASIM 9.9 4115.8 200.6 402.2 0.10 1.0000 962579180 2 ARALIK 14.1 5861.9 187.4 389.0 0.07 1.0000 141859159 96 Qay=[H(Ti-Td)- ηay(фi,ay+фg,ay)].t (J) (1kJ=0.278*10-3 kwh) Qyıl= ΣQay= 754884184 88 Toplam ısı kaybı, Qyıl = 20986 kwh Kullanım alanı, An = 0.32 Vbrüt = 40.32 m 2 Atop = 164.7m 2 Hesaplanan Qyıl = 520.481 kwh/m 2 İzin verilen Qyıl = 104.00 kwh/m 2 STANDARDA UYGUN DEĞİL
Tablo 3.4 Yığma Yapıda Yalıtımlı Durum İçin Eleman Kesitleri Binadaki Yapı Elemanları Yapı Elemanı Kalınlığı d m Isı İletkenlik Hesap Değeri λ h W/mK d/λ,1/α m 2 K/W 1/αiç 0.13 Isı geçir genliği U m 2 K/W Isı kaybedi len Yüzey A m 2 Isı kaybı A*U W/K Duvarda Seri Bileşen-1 4.1 Kireç harcı, kireç-çimento harcı 0.020 0.870 0.023 7.1.6 Tuğla duvarlar-yatay delikli(ts 4563) 0.190 0.450 0.422 2.1.1polistiren-partiküler köpük-eps(ts7316 EN13163)-16kg/m 0.060 0.039 0.010 1/αdış 0.04 TOPLAM 2.164 0.462 62.10 28.70 DUVAR TOPLAM 28.70 Pencere Seri Bileşen-1 2.500 4.800 12.000 Pencere Seri Bileşen-2 2.300 2.100 4.830 Pencere Seri Bileşen-3 1.800 5.670 10.206 PENCERE TOPLAM 27.04 1/αiç 0.13 Çatıda Seri Bileşen-1 4.1 Kireç harcı, kireç-çimento harcı 0.020 0.870 0.023 5.1 Betonlar- Donatılı (TS 500 e uygun) 0.120 2.100 0.057 9.2.3 Polietilen folyo 0.001 0.190 0.003 9.2.2.1 polimer bitümlü su yalıtım örtüleri 0.001 0.190 0.005 3.1 Kum, çakıl, kırmataş (mıcır) 0.030 0.700 0.043 1/αdış 0.04 TOPLAM 3.121 0.320 45.00 14.42 ÇATI TOPLAM 14.42 1/αiç 0.17 Zeminde Seri Bileşen-1 5.1 Betonlar- Donatısız (TS 500 e uygun) 0.020 0.870 0.023 5.1 Betonlar- Donatılı (TS 500 e uygun) 0.120 2.100 0.057 3.4 Kömür curufu 0.180 0.230 0.783 5.1 Betonlar- Donatılı (TS 500 e uygun) 0.500 2.100 0.238 5.1 Betonlar- Donatısız (TS 500 e uygun) 0.100 1.740 0.057 2.1.1 Polistiren-partiküler köpük-eps (TS7316 EN13163)-16kg/m 0.060 0.039 1.538 1/αdış 0 TOPLAM 2.855 0.350 45.00 7.88 ZEMİN TOPLAM 7.88 YAPI ELEMANLARINDAN İLETİM YOLUYLA GERÇEKLEŞEN ISI KAYBI TOPLAMI 78.03
Tablo 3.5 Yığma Yapıda Yalıtımlı Durum İçin Yıllık Isıtma Enerjisi İhtiyacı Aylar Isı kaybı Özgül ısı kaybı H=Hi+ Hh (W/K) Sıcaklı k farkı Ti-Td (K,ºC) Toplam ısı kayıpla rı H(Ti- Td) Isı kazançları İç ısı kazan cı Фi Güneş enerjis i kazan cı Фg Toplam ısı kazançlar ı ФT=Фi+ Фg KK O γ (-) Kazanç kullanı m faktörü ηay (-) Isıtma enerjisi ihtiyacı Qay (J) OCAK 15.7 1747.4 213.5 415.1 0.24 0.9852 346932900 6 ŞUBAT 14.5 1613.8 262.4 464.0 0.29 0.9691 301740187 7 MART 11.8 1313.3 321.3 522.9 0.40 0.9188 215865448 4 NİSAN 111.3 6.4 712.3 201.6 325.3 526.9 0.74 0.7413 834003075. 4 MAYIS 1.2 133.6 388.4 590.0 4.42 0.2026 HAZİRA -2.9 409.5 611.1 N TEMMU -5.4 398.0 599.6 Z AĞUST -4.8 374.5 576.1 OS EYLÜL -0.6 318.4 520.0 EKİM 4.9 545.4 262.8 464.4 0.85 0.6910 581870660. 1 KASIM 9.9 1101.9 200.6 402.2 0.36 0.9354 188089094 5 ARALIK 14.1 1569.3 187.4 389.0 0.25 0.9823 307729791 7 Qay=[H(Ti-Td)- ηay(фi,ay+фg,ay)].t (J) (1kJ=0.278*10-3 kwh) Qyıl= ΣQay= 150194479 64 Toplam ısı kaybı, Qyıl = 4175 kwh Kullanım alanı, An = 0.32 Vbrüt = 40.32 m 2 Atop = 164.7m 2 Hesaplanan Qyıl = 103.557 kwh/m 2 İzin verilen Qyıl = 104.00 kwh/m 2 STANDARDA UYGUN
Tablo 3.6 da yukarıda tanımlanan binaların yalıtımsız durumları ile TS 825 e uygun şekilde yalıtılmaları halinde yıllık ısıtma enerjisi ihtiyaçları(q yıl ) ve yakıt ihtiyaçları görülmektedir. Tablo 3.6 Farklı Yapı Tipleri İçin Yıllık Isıtma Enerjisi ve Yakıt İhtiyacı Yığma BAK 4kat BAK 3 Kat BAK 2 Kat Yalıtımsız Yalıtımlı Yalıtımsız Yalıtımlı Yalıtımsız Yalıtımlı Yalıtımsız Yalıtımlı Q yıl, 10 9 J 75,488 15,019 522,22 155,38 315,57 95,443 157,72 43,768 Kömür *, kg 4 512 898 31213 9287 18 862 5705 9427 2 616 * Kömür hesabında, 1 Joule=0.278 10-6 kwh, 1 kwh=860 kcal şeklinde birim dönüşümü yapılmış, kömür ısıl verimi 5000 kcal/kg, sistemin ısıl verimi ise 0.80 olarak alınmıştır. Tablo 3.6 daki değerlere göre, Binaların TS 825 e uygun şekilde yalıtılmaları sonucu ısıtma amaçlı enerji tüketimlerinde ve dolayısıyla yakıt tüketimlerinde %70-%80 arasında bir azalma sağlanmaktadır. Bunun anlamı ısıtma maliyetinde de %70-%80 azalma sağlanacağıdır. Şekil 3.7 de yıllık yakıt tüketimi hakkında karşılaştırmalı değerlerin grafiği görülmektedir. 31213 18862 4512 898 9287 5705 9427 2616 Kömür Miktarı (kg) Yalıtımsız Yalıtımlı Yalıtımsız Yalıtımlı Yalıtımsız Yalıtımlı Yalıtımsız Yalıtımlı Yığma BAK 4 Kat BAK 3 Kat BAK 2 Kat Şekil 3.7 Farklı Yapı Tiplerinde Yıllık Kömür Sarfiyatının Karşılaştırması
4. ISI VE SU YALITIMI UYGULAMALARININ MALİYETLERİ Isı yalıtımı maliyetleri iki ayrı aşamada incelenmiştir. Birincisinde örnek projelerde toplam bina maliyeti içinde toplam yalıtım maliyeti EPS malzemesi ve duvarlarda mantolama tekniği esas alınarak hesaplanmış, ayrıca bu maliyete karşılık, yakıt tüketimi ile yakıt maliyetinde sağlanacak azalma değerlendirilmiştir. İkincisinde ise yalnız duvarlarda ısı yalıtım maliyetleri farklı yalıtım teknikleri ve malzemeleri için incelenmiştir. 4.1 Binalarda Toplam Yalıtım Maliyeti Bölüm 4 de enerji ve yakıt tüketimleri hesaplarının yapıldığı binalarda yalıtımsız ve yalıtımlı durum için maliyetler hesaplanmış ve Tablo 4.1 de verilmiştir. Isı yalıtım maliyetlerinin hesaplanması sırasında mantolama tekniği için Bayındırlık Bakanlığı Birim Fiyat Analizlerinde poz numarası tanımlanmamıştır. Bu sebeple maliyetler şantiyede taşaron firma fiyatları üzerinden hesaplanmıştır. Su yalıtımında ilgili bütün kalemlerin poz numaraları belirlidir bu sebeple uygun olan su yalıtımı pozu ile ilgili fiyatı alınıp maliyetlerin hesaplanmasında kullanılmıştır. Tablo 4.1 de görüldüğü gibi öncelikle 4 farklı konutun, yalıtımsız maliyetleri hesaplanmıştır. Daha sonra TS 825 normlarına uygun olarak kullanılan malzemenin maliyeti çıkarılmıştır. Yığma yapı da kullanılan EPS (16 kg/m3) ısı yalıtım malzemesi zeminde ve duvar da 5 cm kalınlığında kullanılmış olup, çatıda aynı yoğunluktaki ısı yalıtım malzemesi 11 cm kalınlığında kullanılmıştır. Aslında üzerinde yürünecek yatay elemanlarda yoğunluğu daha yüksek malzeme kullanılması uygun olur. Su yalıtımında kullanılan elastomer esaslı yalıtım malzemesidir. Burada kullanılan yalıtım malzemesinin poz numarası 04.626 dir ve polimer bitümlü örtüler şalümo uygulamalı olarak tanımlandırılmıştır. Tablo 4.1 e göre farklı binaların TS 825 e uygun olacak şekilde yalıtılmaları halinde sadece ısı yalıtımı maliyetinin toplam maliyet içindeki payı bina tipine bağlı olarak %7-%15 arasında değişmektedir. Su yalıtımının toplam maliyet içindeki payı ise %4-%14 arasında değişmektedir. Isı ve su yalıtımının birlikte toplam maliyet içindeki payları ise binanın metrekaresi büyüdükçe düşüş göstermektedir. Bu değerler %9-%21 arasında değişmektedir.
Tablo 4.1 Farklı Yapı Tiplerinde Toplam Maliyetler BİNA TİPLERİ YIĞMA 45m2 4 kat (BAK) 3 katlı 453m2 453m2 2 kat (BAK) 149m2 Maliyet Cinsi FİYATI TL TL TL TL TEMEL 45m2 206m2 151m2 70m2 Kazı ve nakliyesi 3.000.000TL/m3 45m3 135.000.000 400m3 1.200.000.000 151m3 453.000.000 49m3 147.000.000 Sıkıştırma/iyileştirrme 60.000.000TL/sa 1sa 60.000.000 8saat 480.000.000 8saat 480.000.000 1sa 60.000.000 Grobeton 55.000.000TL/m3 4.5m3 247.500.000 20m3 1.100.000.000 15.1m3 830.500.000 7m3 385.000.000 Beton 60.000.000TL/m3 14m3 840.000.000 90m3 5.400.000.000 60m3 3.600.000.000 25m3 1.500.000.000 Demir 550.000TL/kg 1600kg 880.000.000 7000kg 3.850.000.000 5587kg 3.072.850.000 2750kg 1.512.500.000 Kalıplık Tahta 170.000.000TL/m3 2m3 340.000.000 4m3 680.000.000 4m3 680.000.000 3m3 510.000.000 Nalburiye(tel+çivi) 2.000.000TL/kg 10kg 20.000.000 30kg 60.000.000 25kg 50.000.000 15kg 30.000.000 İşçilik 15.000.000TL/m2 45m2 675.000.000 206m2 3.090.000.000 151m2 2.265.000.000 70m2 1.050.000.000 Su yalıtımı(bohçalama) elast. **6.000.000TL/m2 77m2 462.000.000 290m2 1.740.000.000 205m2 1.230.000.000 101m2 606.000.000 Şalumo yapıştırması +işçilik 3.000.000TL/m2 77m2 231.000.000 290m2 870.000.000 205m2 615.000.000 101m2 303.000.000 Isı Yalıtımı EPS(16kg/m3) d=5cm 7 207 875TL/m2 206m2 1 484 822 250 151m2 1 088 389 125 Isı Yalıtımı EPS(16kg/m3) d=6cm 7 482 875TL/m2 45m2 336 729 375 70m2 523 801 250 Subasman/perde d=30cm d=100cm d=60cm d=30cm Betonu 60.000.000TL/m3 2.43m3 145.800.000 15m3 900.000.000 7.5m3 450.000.000 2m3 120.000.000 Demiri 550.000TL/kg 200kg 110.000.000 1250kg 687.500.000 700kg 385.000.000 200kg 110.000.000 Nalburiye(tel+çivi) 2.000.000TL/kg 1kg 2.000.000 7kg 14.000.000 5kg 10.000.000 2kg 4.000.000 işçiliği 15.000.000TL/m2 8.1m2 121.500.000 60m2 900.000.000 30m2 450.000.000 10.2m2 153.000.000 Isı Yalıtımı EPS(16kg/m3) d=5cm 9.532.875TL/m2 10.2m2 97.235.325 Isı Yalıtımı EPS(16kg/m3) d=6cm 9.807.875TL/m2 8.1m2 79.443.788 30m2 294.236.250 Isı Yalıtımı EPS(16kg/m3) d=8cm 10.357.875TL/m2 60m2 621.472.500 Su yalıtımı(bohçalama)elast. **6.000.000TL/m2 ***8.91m2 53.460.000 66m2 396.000.000 33m2 198.000.000 11.2m2 67.200.000 Şalumo yapıştırması +işçilik 3.000.000TL/m2 ***8.91m2 26.730.000 66m2 198.000.000 33m2 99.000.000 11.2m2 33.600.000 ZEMİN/GİRİŞ KATI doğrama 1.000.000.000 2.500.000 3.000.000.000 1.500.000.000 kalıp tahta 170.000.000TL/m3 2m3 340.000.000 5m3 850.000.000 4m3 680.000.000 3m3 510.000.000 Demir 550.000TL/kg 1100kg 605.000.000 7218kg 3.965.500.000 5285kg 2.906.750.000 2100kg 1.155.000.000 Beton 60.000.000TL/m3 8.5m3 510.000.000 61.80m3 3.708.000.000 45.30m3 2.718.000.000 21m3 1.260.000.000 Tablo 4.1 (devamı) Farklı Yapı Tiplerinde Toplam Maliyetler
Tuğla 110.000TL/adet 2500adet 275.000.000 9000adet 990.000.000 6800adet 748.000.000 3500adet 385.000.000 Yer kaplaması+işçiliği 10.000.000TL/m2 50m2 500.000.000 227m2 2.270.000.000 175m2 1.750.000.000 85m2 850.000.000 Nalburiye 2.000.000TL/kg 2kg 4.000.000 6kg 12.000.000 5kg 10.000.000 3kg 6.000.000 İşçilik (demir+kalıp+tuğla) 15.000.000TL/m2 45m2 675.000.000 206m2 3.090.000.000 151m2 2.265.000.000 70m2 1.050.000.000 İç sıva malzeme işçilik 7.000.000TL/m2 150m2 1.050.000.000 412m2 2.884.000.000 300m2 2.100.000.000 278m2 1.946.000.000 Dış sıva malzeme işçilik 10.000.000TL/m2 68.31m2 638.100.000 138.83m2 1.388.300.000 220m2 2.200.000.000 96m2 960.000.000 Isı Yalıtımı EPS(16kg/m3) d=5cm 9.532.875TL/m2 86.4m2 823.640.400 Isı Yalıtımı EPS(16kg/m3) d=6cm 9.807.875TL/m2 62.10m2 609.069.038 198m2 1.941.959.250 Isı Yalıtımı EPS(16kg/m3) d=8cm 10.357.875TL/m2 126.21m2 1.262.100.000 1.KAT doğrama 3.000.000.000 3.000.000.000 2.000.000.000 kalıp tahta 170.000.000TL/m3 5m3 850.000.000 4m3 680.000.000 3m3 510.000.000 Demir 550.000TL/kg 7218kg 3.965.500.000 5285kg 2.906.750.000 2300kg 1.265.000.000 Beton 60.000.000TL/m3 61.80m3 3.708.000.000 45.30m3 2.718.000.000 24m3 1.440.000.000 Tuğla 110.000TL/adet 9000adet 990.000.000 6800adet 748.000.000 3700adet 407.000.000 Yer kaplaması 10.000.000TL/m2 227m2 2.270.000.000 175m2 1.750.000.000 86m2 860.000.000 Nalburiye(tel+çivi) 2.000.000TL/kg 6kg 12.000.000 5kg 10.000.000 3kg 6.000.000 İşçilik (demir+kalıp+tuğla) 15.000.000TL/m2 206m2 3.090.000.000 151m2 2.265.000.000 79m2 1.185.000.000 İç sıva malzeme işçilik 7.000.000TL/m2 412m2 2.884.000.000 300m2 2.100.000.000 297m2 2.079.000.000 Dış sıva malzeme işçilik 10.000.000TL/m2 155m2 1.550.000.000 220m2 2.200.000.000 95m2 950.000.000 Isı Yalıtımı EPS(16kg/m3) d=5cm 9.532.875TL/m2 86.4 823.640.400 Isı Yalıtımı EPS(16kg/m3) d=6cm 9.807.875TL/m2 198m2 1.941.959.250 Isı Yalıtımı EPS(16kg/m3) d=8cm 10.357.875TL/m2 141m2 1.410.000.000 2.KAT doğrama 3.000.000.000 3.000.000.000 kalıp tahta 170.000.000TL/m3 5m3 850.000.000 4m3 680.000.000 Demir 550.000TL/kg 7218kg 3.965.500.000 5285kg 2.906.750.000 Beton 60.000.000TL/m3 61.80m3 3.708.000.000 45.30m3 2.718.000.000 Tuğla 110.000TL/adet 9000adet 990.000.000 6800adet 748.000.000 Yer kaplaması 10.000.000TL/m2 227m2 2.270.000.000 175m2 1.750.000.000 Nalburiye(tel+çivi) 2.000.000TL/kg 6kg 12.000.000 5kg 10.000.000 Tablo 4.1 (devamı) Farklı Yapı Tiplerinde Toplam Maliyetler İşçilik (demir+kalıp+tuğla) 15.000.000TL/m2 206m2 3.090.000.000 151m2 2.265.000.000
İç sıva malzeme işçilik 7.000.000TL/m2 412m2 2.884.000.000 300m2 2.100.000.000 Dış sıva malzeme işçilik 10.000.000TL/m2 155m2 1.550.000.000 220m2 2.200.000.000 Isı Yalıtımı EPS(16kg/m3) d=6cm 9.807.875TL/m2 198m2 1.941.959.250 Isı Yalıtımı EPS(16kg/m3) d=8cm 10.357.875TL/m2 141m2 1.410.000.000 3.KAT doğrama 3.000.000.000 kalıp tahta 170.000.000TL/m3 5m3 850.000.000 Demir 550.000TL/kg 7218kg 3.965.500.000 Beton 60.000.000TL/m3 61.80m 3 3.708.000.000 Tuğla 110.000TL/adet 6000ad et 660.000.000 Yer kaplaması 10.000.000TL/m2 227m2 2.270.000.000 Nalburiye(tel+çivi) 2.000.000TL/kg 6kg 12.000.000 İşçilik (demir+kalıp+tuğla) 15.000.000TL/m2 206m2 3.090.000.000 İç sıva malzeme işçilik 7.000.000TL/m2 164m2 1.148.000.000 Dış sıva malzeme işçilik 10.000.000TL/m2 82m2 820.000.000 Isı Yalıtımı EPS(16kg/m3) d=8cm 10.357.875TL/m2 82m2 820.000.000 ÇATI Isı Yalıtımı EPS(16kg/m3) d=5cm 7 207 875 TL/m2 206m2 1 484 822 250 205m2 1 477 614 375 Isı Yalıtımı EPS(16kg/m3) d=11cm 8 857 875 TL/m2 45m2 398 604 375 79m2 699 772 125 Su yalıtımı. **6.000.000TL/m2 49.5m2 297.000.000 227m2 1.362.000.000 226m2 1.353.000.000 87m2 522.000.000 Şalumo yapıştırması +işçilik 3.000.000TL/m2 49.5m2 148.500.000 100m2 300 000 000 226m2 87m2 261.000.000 Su yalıtım ustalığı 1 000 000TL/m2 127m2 127 000 000 226m2 226 000 000 ahşap çatı malzemesi 200.000.000TL/m3 10m3 2.000.000.000 8m3 1.600.000.000 çatı örtüsü 5.000.000TL/m2 206m2 1.030.000.000 205m2 1.025.000.000 Nalburiye(tel+çivi) 2.000.000.TL/kg 6kg 12.000.000 5kg 10.000.000 İşçilik 5.000.000TL/m2 206m2 1.030.000.000 205m2 1.025.000.000 Mıcır ve serilmesi 25.000.000TL/m3 2.25m3 56.250.000 3.95m3 98.750.000 TOPLAM MALİYET.137.352.826 131.510.872.500 81.134.714.000 29.541.566.125 Tablo 4.1 (devamı) Farklı Yapı Tiplerinde Toplam Maliyetler Yalıtımsız Maliyet 9.230.149.994 121.421.300.000 71.519.600.000 26.004.250.000 Isı Yalıtımlı 10 653 996570 129 914 517 000 80 205 717 500 28 972 339 500
Su Yalıtımlı (elastomerik3mm) 10.448.839.990 126 414 300 000 75 240 600 000 27.797.050.000 Isı Yalıtımın maliyete etkisi 15% 7.00% 12.15% 11.41% Su Yalıtımın maliyete etkisi 13.20% 4.11% 5.20% 6.90% Isı ve su yalıtımının maliyete etkisi 20.66% 9.93% 15.46% 16.24% Bina toplam maliyeti zemin grubuna, yapının konut veya işyeri olmasına bağlıdır. **su yalıtım malzemesi elastomerik esaslı 3mm ***8.1 m2 subasman alanına uygulanacak su yalıtımında bindirme payı %10 alınmıştır. Tuğlalar 13.5*20*20cm blok tuğladır. Kalınlık 20cm olarak alınmıştır. Yer kaplaması; bütün hacimlerde seramik olarak kabul edilmiştir. Tuğlaların fiyatına harçda dahildir. Kullanılan kalıplık tahtalar her bölümde vereceği fire den sonra devam eden katlarda gerekebilecek ilave miktarlardır.
4.2. Duvarlarda Farklı Yalıtım Teknikleri ve Malzemeleri İçin Isı Yalıtım Maliyetleri Günümüzde en çok tartışılan konulardan biri de duvarlardaki yalıtım maliyetinin yüksek olduğudur. Bu çalışmada aşağıda belirtilen kesite sahip yalıtımsız bir duvarın, EPS ve XPS ile dışardan ve içerden yalıtılması durumunda maliyetleri hesaplanmıştır. Bu çalışmadan elde edilen sonuçlar, maliyet üzerinde yalıtım tekniği ve malzemenin etkisinin belirlenmesine imkân vereceği gibi, Bayındırlık ve İskân Bakanlığı Birim Fiyat Listesinde tanımlı olmayan dışardan yalıtım için poz numaralarının tanımlanmasında gerekli bilgileri de sağlayacaktır. Yalıtımsız durumda, dış duvarlarda 190 mm yatay delikli tuğla üzerine içten ve dıştan 20 mm çimento sıva yapılmıştır. Doğrama hariç, 190 mm tuğla ile iç ve dış sıva maliyeti işçilik dahil 5 000 000 TL/m 2 dir. Bu maliyet Bayındırlık ve İskan Bakanlığı İnşaat ve Tesisat Birim fiyatlarındaki ilgili poz numaralarına göre belirlenmiştir. Bu duvarın yalıtılması halinde m 2 maliyetleri farklı kaynaklara göre hesaplanmıştır. Kaynak olarak Bayındırlık ve İskan Bakanlığı Birim fiyatları kullanılamamıştır. Bunun sebebi mantolama şeklindeki ısı yalıtım uygulaması için geçerli poz numaraları bulunmamasıdır. Bu bölümde maliyet hesapları için kullanılan birim fiyatların kaynakları: o Isı yalıtım malzemesi üretici firmalarının verdiği fiyatlar, o Uygulayıcı firmaların verdiği fiyatlar, o Şantiye de firmaların verdiği fiyatlar, o Yapı Marketlerde ki fiyatlardır. Tez çalışması kapsamında, yukarıdaki kaynaklardan elde edilen bilgiler kullanılarak, mantolama tekniği için, Bayındırlık ve İskan Bakanlığı İnşaat ve Tesisat Birim fiyatlarında kullanılabilecek poz numaraları teklifi sunulmuştur. Yukarıda tanımlanan yalıtımsız duvarın ısı yalıtımı için yalıtım malzemesi olarak EPS, (genleştirilmiş polistiren köpük) ve XPS (haddeden çekilmiş polistiren köpük) karşılaştırılmıştır. İncelenen yalıtım teknikleri ise içerden ve dışardan uygulamalardır. Çift duvar arası yalıtımın incelemeye alınmamasının sebebi, ülkemizde bu tekniğin fevkalade yanlış uygulanmasıdır. Yapı mekaniği ve yapı fiziği kurallarının tamamen dışına çıkan bu uygulama ile ilgili maliyetler yanlış sonuçlar verecektir. Malzeme olarak EPS ve XPS in seçilmesinin sebebi ise, Türkiye de duvar yalıtım uygulamalarında rekâbet içinde olan iki malzeme olmasıdır. Ayrıca ülkemizde mineral yünlerinin kullanımı, dışardan yalıtım uygulamalarında yaygın değildir. İçerden yalıtım uygulamaları için ise mineral yünlerinin kullanımı yapı fiziği açısından uygun değildir. Tablo 4.2 4.5 arasında 40 mm 30 kg/m 3 XPS kullanarak yapılan dışardan yalıtım uygulamasının farklı kaynaklardan elde edilen bilgilere göre birim yalıtım maliyetleri gösterilmiştir.