Mekanik tesisat yalıtımı ve enerji verimliliği

Avrupa Birliği, ilk olarak 2002 de yayınlanmış olan EPBD, Directive on Energy Performance of Buildings (2002/91/EC), Binaların Enerji Performansı Yönergesini, 2010 yılında yeniden düzenlemiştir. Yeni yönergede daha iddialı hedefler koymuş, bina kabuğunun yalıtım özelliklerine oldukça sıkı kısıtlamalar getirmiştir. Birlik sınırları içerisinde yapılacak yeni binaların 2020 yılına kadar yaklaşık sıfır enerjili binalar olması gerekmekte ve üye ülkelerin, bu hususları ulusal mevzuatlarına eklemeleri zorunluluğu bulunmaktadır. Avrupa enerji hedeflerine göre, kamu binaları 2018/2019 yılına kadar sıfır enerjili binalar olacaktır. Sıfır enerjili binalar popüler bir kavram olup, net enerji tüketimi ve karbon emisyonu olmayan binalardır. Ancak pratikte bunu, çeşitli verimlilik artışlarıyla enerji gereksinimi en aza indirilmiş konut ve ticari bina olarak algılamalıyız. Bina enerji tüketiminin sürekli azaldığı bir süreçte sadece bina dış kabuğunu yalıtmak yeterli olmayacaktır. Mimar, mühendis ve son kullanıcılar, genellikle, yalıtım malzemelerinin bina kabuğunda, ısıtma ve soğutma yüklerini azaltmak ve gürültüyü kontrol etmek için kullanılmasıyla ilgilenirler. Ancak borular, kanallar, tanklar ve cihazların yalıtımı yeterli dikkati çekmez (Şekil 1). Maddi değerleri de projenin toplam bedeli yanında çok küçük kalır. Dolayısıyla çoğu zaman eksik tanımlanır ve bakımlarına özen gösterilmez. Mekanik tesisat yalıtımı özellikle ortam sıcaklığının üzerinde veye altında çalışan yüzeylerden ısı geçişini kısıtlamak için kullanılır. Bunun yanında aşağıda sıralanan birçok tasarım hedefinin sağlanmasında da etkilidir. Yoğuşma kontrolü: küf, bakteri oluşumu ve korozyon potansiyeli, yüzey sıcaklığını, çevre havanın yoğuşma noktası sıcaklığının üzerinde tuttarak azaltılabilir. Enerji tasarrufu: sistemlerin istenmeyen ısı kayıp/kazançları en aza indirilebilir. Enerji tasarruf etmenin üç temel nedeni vardır; kısıtlı enerji kaynaklarının kullanımını azaltmak, yaşam boyu maliyeti azaltarak yatırımın getirisini artırmak, sera gazı ve zararlı emisyonları azaltarak çevreyi korumak. Yangın emniyeti: kritik bina elemanları korunabilir ve olası bir yangında alevin bina içerisinde yayılması yavaşlatılabilir. Donmaya karşı koruma: donmayı önlemek için kullanılan ısıtma sistemlerinin enerjisi azaltılabilir ve sistemin arızalanması durumunda donma süresi geciktirilebilir. Personeli koruma: yüzey sıcaklıklarını kontrol ederek, temas halinde oluşabilecek deri yanıkları önlenebilir. Proses kontrolü: hasas kontrol gerektiren uygulamalarda sıcaklık farkları azaltılabilir. Gürültü kontrolü: mekanik sistemlerden kaynaklanan gürültü azaltılabilir ve yayılması önlenebilir. Mekanik yalıtım uygulamalarında ayrıca, kullanım sırasında malzemenin zarar görmesi ve özelliklerini kaybetmesi, yalıtımın altında kalan kısımlarda yoğuşma ve korozyon, iç hava kalitesi, bakım kolaylığı, ömür, geçerli mevzuat, vb. hususlara da dikkat edilmelidir. Yalıtımın tasarımı ve uygulanması çok karmaşık olabilir. Örneğin bir soğuk su hattında ısı kazancının azaltılması ve yüzeyde yoğuşmanın önlenmesi gerekebilir. Ancak bu hat farklı sıcaklık ve nemde bulunan ortamlardan geçebilir. Aynı boruya farklı yerlerde, farklı malzemelerle, farklı kalınlıklarda ve farklı yüzey kaplamaları ile yalıtım uygulanması gerekebilir. Bir fikir vermesi açısından, yalıtılmamış bir flanştan olan ısı kaybı, yaklaşık olarak, bağlı bulunduğu aynı çaptaki 0.5m uzunluğundaki yalıtımsız bir borudan olan ısı kaybına eşdeğerdir. Yalıtılmamış bir vanadan olan ısı kaybı ise, yaklaşık olarak, aynı çaptaki 2.5m uzunluğundaki yalıtımsız bir borudan olan ısı kaybına eşdeğerdir (Şekil 2). B Vana Yalıtımı [1] 46 Termo Klima Mayıs 2014

görüş

Tesisatlarda kullanılabilecek çeşitli ısı yalıtım malzemeleri bulunmaktadır. Isı yalıtım malzemelerinde aranması gereken temel özellikleri; Isı iletkenlik katsayısı (W/mK), Isıl direnç (m2K/W), Yoğunluk (kg/m3), Yangın sınıfı (TS EN 13501-1), Sıcaklık dayanımı (°C), Mekanik dayanım (kPa) (Yük altındaki uygulamalarda) ve Buhar difüzyon direnci olarak sıralayabiliriz. Yalıtım malzemeleri, hücreli yapı (açık ve kapalı hücreli), elyaflı yapı, parçacıklı yapıda olabilir. Mekanik tesisatlarda yaygın olarak kullanılan yalıtım malzemeleri arasında; Camyünü, [TS 7232, prEN 14303], Taşyünü, [TS 7232, prEN 14303], Elastomerik kauçuk (FEF) [prEN 14304], Cam köpüğü (CG) [prEN 14305], Kalsiyum silikat (CS) [prEN 14306], Ekstrüde polistiren (XPS) [prEN 14307], Poliüretan (PUR / PIR) [prEN 14308], Genleştirilmiş polistiren (EPS) [prEN 14309], Polietilen köpük (PEF) [prEN 14313] ve Fenolik köpük (PF) [prEN 14314] sayılabilir. Bu konuda daha fazla bilgi için, American Society of Heating Refrigeration and Air Conditioning Engineers (ASHRAE), American Society for Testing and Materials (ASTM) International, National Insulation Association (NIA), National Fire Protection Association (NFPA), Underwriters Laboratory gibi kuruluşların yayınlarına başvurulabilir. İnşaat malzemeleri ile ilgili mevzuat Avrupa Birliği’nde de sürekli yenilenmektedir. CPD, Costruction Products Directive (89/106/EEC 21 Aralık 1988), 11 Şubat 1989 da yayınlanmıştı. Bu yönetmelikte örneğin CE belgelendirmesi mecburi değildi. Bu nedenle uygulama birçok ülkede yavaş oldu. CPR, Costruction Products Regulation (EU no. 305/2011), 9 Mart 2011 kabul edilmişti; satılan inşaat malzemelerinin harmonizasyonu hedefleniyordu. Önemli değişikliklerden birisi teknik sertifikasyonu yapacak kuruluşların çalışması ile ilgili düzenlemeydi. Üreticileri, ithalatçıları ve dağıtıcıları kapsayan tam yönetmelik 1 Temmuz 2013 de yürürlüğe girdi ve CPD nin yerini aldı. CE işareti kullandığı anda üretici, performans deklarasyonundan da sorumlu oldu. Küçük kuruluşlara prosedürlerle ilgili bazı kolaylıklar ve sadeleştirmeler getirildi. Teknik özellikler ile ilgili yeni bir kısıtlama veya şart getirilmedi, CE işaretlemesi ve ek belgeleri değiştirildi. Bu mevzuat mekanik tesisat yalıtım malzemeleri için de geçerlidir ve özellikle Avrupa Biriliği ülkeleri ile çalışan kuruluşlar için çok önemlidir. Avrupa Birliği Araştırma Merkezi verilerine göre 2007 yılında 27 üye ülkede tüketilen toplam elektrik enerjisinin yaklaşık %11 i HVAC sistemlerinde kullanılmıştır. Bu rakam içersinde en büyük pay (%5.23) mahal ısıtma ve kullanım sıcak suyuna aittir. Tesisatta yalıtımın önemi bu rakamlardan da anlaşılmaktadır. Ülkemizde de yalıtım konusuna ilgi artmaktadır. İklimlendirme sektörünün önemli ve saygın Sivil Toplum Kuruluşlarından biri olan ISKAV, Isıtma, Soğutma, Klima Araştırma ve Eğitim Vakfı, bu bilinçle sektörün yetişmiş, nitelikli mühendis ihtiyacına katkı sağlayabilmek için bir girişim başlatmıştır. 2012 yılı Güz döneminde Yıldız Teknik Üniversitesi, Makina Fakültesi, Makina Mühendisliği Bölümü bünyesinde İklimlendirme Dalı açılmıştır. Bu program içerisinde yalıtım konusuna ayrı bir ders olarak yer verilmiştir. Avrupa Birliği 17 Aralık 2008 de 20-20-20 Yenilenebilir Enerji Direktifi’ni kabul ederek önümüzdeki 10 yıl için iklim değişikliği hedefleri koydu. Buna göre 2020 ye kadar; • Sera gazları emisyonları, 1990 seviyesinden %20 azaltılacak • Enerji verimliliğinde yapılacak geliştirmelerle enerji tüketimi %20 azaltılacak • Yenilenebilir enerji kullanımı %20 arttırılacak 20-20-20 hedefi, aslında Avrupa ülkelerinin enerji güvenliğini ve rekabet gücünü de artırmaktadır. Söz konusu hedeflere ulaşabilmek için, karbon ticaretinin ve emisyon ticaret sisteminin hem birlik, hem de birlik dışı ülkelerde oturtulması ve organize edilmesi, ülkelerin emisyonlarına sınır değerler koymasının sağlanması, bu sınır değerlerin takip edilmesi ve raporlanması, karbon tutma ve depolama teknolojilerinin desteklenmesi ve geliştirilmesi düşünülmektedir. Birçok Avrupa ülkesinde, 1970 petrol krizini takiben, binalar ile ilgili enerji performansı kriterleri, yıllardan beri vardı. Bu tip girişimler öncelikle pilot projeler olarak başlamış, yüksek performanslı binalar tasarlanmış, inşa edilmiş ve kullanılmıştır. Elde edilen enerji verimliliği düzeyini tutturan binalar, gördükleri ilgi nedeniyle büyük inşaat firmaları tarafından adapte edilmiştir. Yıllar içerisinde bu değerler birçok firmanın standart enerji performansı haline dönüşmüştür. Böylece kazanılan deneyim hükümetler tarafından ulusal standartlara ve yönetmeliklere taşınmıştır. Şekil 3 de binaların enerji performansı ile ilgili Almanya’da yaşanan süreç örnek olarak verilmiştir (diğer ülkelerde de benzer gelişmeler olmuştur). Şekilde en üstte yer alan çizgi Almanya’da yalıtım yönetmeliği, “Wärmeschutzverordnung” (Türkiye’de TS 825) ve enerji tasarrufu yönetmeliğine, “Energieeinsparverordnung” (Türkiye’de Binalarda Enerji Verimliliği Yönetmeliği, BEP) göre minimum gereksinimi temsil etmektedir. En alttaki çizgi ise zaman içersinde gerçekleştirilen pilot projelerde elde edilen düzeyi göstermektedir. Ortadaki çizgi ile, ortalama yenilikçi bina yapımındaki zaman içersinde görülen iyileşmeyi takip edebiliriz. Şekilde sol altta, son zamanlarda gündeme gelen “energyplus”, tükettiğinden fazla enerji üreten binaları görmekteyiz.

Kaynaklar

1. T.C. Millî Eğitim Bakanlığı, Meslekî Eğitim ve Öğretim Sisteminin Güçlendirilmesi Projesi, İnşaat Teknolojisi Alanı, Tesisat Yalıtımı, Ankara 2007 2. Bina ve Tesisatta Isı Yalıtımı Teknik Şartnamesi, İZODER 3. Mechanical Insulation Design Guide, National Mechanical Insulation Committee (NMIC), February 23, 2012 4. Heperkan, H., Revize Edilen Binaların Enerji Performansı Direktifi’nin Avrupa’ya Getirdiği Yenilikler, Termo Klima Dergisi
Prof. Dr. Hasan A. Heperkan
Copyright UNI JAC 2019