Yapı tasarımında kimi zaman birbirine karşıt olan bir çok etkeni göz önünde bulundurmak ve bu etkiler arasındaki dengeyi sağlayacak imkanları en iyi şekilde değerlendirmek gerekir. Tasarımlarda; planlama, görünüm, dayanıklılık, dış çevre ve fiziksel ortam şartları göz önünde bulundurulmalı, bunlara gereken önem verilmelidir. Isısal konular göz önüne alınmadan yönlendirme, planlama, biçim, pencere tasarımı, yapı gereçlerinin seçimi gibi konularda kesin kararlar alınırsa tasarımın bütünüyle başarılı olması sağlanamaz. Yapının ısı tasarım açısından başarısı; hacimlerde ısı konforunun sağlanması ve bu konfora etki eden ısıtma sistemlerini minimum ölçüde kullanmakla mümkündür.

İklim konusu (rüzgar, güneş, yağış, sis gibi) önemine rağmen meteorologlar, coğrafyacılar, ısıtma-havalandırma mühendisleri ile şehir plancıları ve mimarlar arasında bir ilişki kurulmadığı, iklim bina ilişkisini kuran metodlar genellikle ısıtma ve havalandırma mühendisleri tarafından geliştirildiği için iklime uyumlu bina kavramı tasarımcıdan uzak kalmıştır. Bugün ise tasarımcıların verdiği kurallar (ilk etapta) güneşin binanın çevresel performansını ne derece etkilediği ile ilgilidir.

Uygulanmakta olan geleneksel tasarım sürecinde, tasarımcı bütünüyle çevresel kaygılardan uzak bir bina yapıp ısıtma mühendisine, havalandırma ve tesisat mühendisine teslim eder ve onların yer yer düzeltmeler yapmasını ister.

Kış Etkilerinden Korunma

İnşaat yerinin seçiminde yapının ısı yalıtımı göz önünde tutulmalıdır. Kış güneşinden maksimum düzeyde yararlanma konusunda hakim rüzgarlar, çevre yapılar, bitki örtüsü ve pencerelerin yönlendirilmesi gibi hususlar çok iyi düşünülmelidir.

Binanın ısıtma ihtiyacı ve sağlıklı bir ortamın oluşturulması, yapı dış kabuğunda yeterli bir ısı korunumsağlanmasına, hava kaçaklarının önlenerek yeterli bir havalandırmanın temin edilmesine, aynı şekilde binanın dış mimarisinde ve konumlandırılmasına (bitişik düzen veya müstakil yapı) bağlı olduğu unutulmamalıdır. Aynı şekilde binanın iç mimarisine de dikkat etmek gerekmektedir. Eşit derecede ısıtılan veya ısıtılamayan iç hacimler olabildiğince yan yana veya üst üste getirilmelidir. Mimari tasarım sırasında da yapının ısı kaybeden dış yüzey alanının yapının ısıtılan iç hacmine oranı büyüdükçe yapının ısı kaybının artacağı dikkate alınmalıdır. Bu bakımdan tasarım sırasında bina dış kabuğunda gereksiz girintili-çıkıntılı detaylardan kaçınılmalıdır.

Özellikle meydana getirdiği ısı köprülerinin önlenmesi mümkün olmayan betonarme konsol, balkon, saçak gibi çıkıntılar cephe mimarisinde asgari seviyede tutulmalıdır. Yapı dış kabuğunda teşkil edilen şeffaf yüzeylerin (pencere, camekan vs) artırılması yapının çevre ile ısı alışverişini önemli ölçüde artırmaktadır. Bu nedenle, şeffaf yüzeylerin kuzey cephesinde azaltılıp güney cephesinde arttırılmasıyla (Güneydoğu/Güneybatı yönleri dahil) yapının kış günlerinden ışıma süretiyle yararlanmasını sağlayacağından ısı kayıpları azaltılarak ısı kazancı sağlanabilir.

Pencere ve kapılara yeterli hava sızdırmazlığı lastik conta uygulaması ile sağlanmalıdır. Aynı şekilde ön yapımlı elemanların birleşim yerleri hava sızdırmaz şekilde örtülmüş olmalıdır. Kapalı ve hava sızdırmayan panjurlar, pencereler ısı kaybını önemli ölçüde azaltır.

Dış duvar içinden baca, ısıtma ve su tesisatları geçirilmemelidir. Yapı dış kabuğunu meydana getiren yapı malzemelerinin ve ısı tutucu malzemelerin devamlı sağanak yağmur veya buhar yoğuşması sonucu nemlenerek ısı yalıtım özelliğini kaybetmemesi sağlanmalıdır. Bunu için yıllık yağış miktarı 600 mm üzerinde olan bölgelerde veya rüzgarlı bölgelerde ve yüksek yapılarda duvarların dış sıvası özel önlemler (su emmeyi azaltıcı harç katkı maddeleri ilavesi veya sentetik yüzey kaplamaları) alınarak yapılmalıdır. Aynı şekilde devamlı olarak +20 °C iç ortam sıcaklığında %75 bağıl nemin üzerinde aşırı iç ortam şartlarının hüküm sürdüğü hacimlerde buhar yoğuşma tahkiki yapılarak gerekli görülen durumlarda yapı kesitinin buhar geçirgenlik direnci ve ısı geçirgenlik direnci düzeltilmelidir.

Konutlarda bulunan banyo ve mutfaklardaki aşırı buhar şartları devamlılık arz etmediğinden normal şartlar olarak düşünülmemelidir. Bu tahkik sonucu, yetersiz görülen yapı elemanlarının sıcak yüzeyden buhar geçirgenlik direnci yüksek olan bir kaplamanın uygulanmasıyla buhar geçirgenlik direnci artırılmalı ve/veya elemanın ısı geçirgenlik direnci, kalınlığı veya malzeme cinsi değiştirilerek arttırılmalıdır. Aşırı şartlarda her iki uygulama ile birlikte havalandırmalı cephe teşkiline gidilir.

Yapı dış kabuğunun oluşturulmasında yapı malzemelerinde ısı iletkenlik ve ısı depolama özelliklerinin belli bir uyum içinde olmasına dikkat edilmelidir. Ayrıca yapıyı oluşturan elemanların ısı depolama özelliği olması dış ve iç iklim şartlarındaki hızlı değişmelerin dengelenebilmesi bakımından gereklidir.Kısa kullanım süreli yapılarda (spor salonları, tiyatro vs) yapının ısı depolaması arzu edilmeyip hızlı ısınması arzu edildiğinden, yapının yeterli ısı yalıtımını sağlayan fakat ısı depolamayan malzemelerden veya iç yüzünden bir ısı tutucu uygulaması ile ısı depolaması önlenmiş olarak teşkil edilmesi gerekir.

Yaz Etkilerinden Korunma

Yapının konumu ve yerleşimi ayrı bir öneme sahiptir. Yapı tasarımında yer seçimi şansı çok az olduğundan tasarımcının yapı için önceden belirlenmiş arazi parçasının var olan özelliklerini (topoğrafik düzeni, eğimi, yönü vs) veri olarak değerlendirerek güneş ışınımı açısından en uygun konumu belirlemesi gerekir. Bu belirlemenin kentsel yerleşme ölçeğinde mevcut yerleşme dokusuna uyması gerekir. Binalar soğuk hava şartlarında minimum ısı kaybı, sıcak hava şartlarında ise minimum ısı kazancı sağlayacak şekilde biçimlendirilmelidir.

Bina boylarının uzunluğu iklim tipine göre değişir. Soğuk ve kuru iklimlerde kompakt yapı oluşturulması oldukça yararlıdır. Bu tür yapılar sert çevre etkilerine karşı minimum yüzey oluşturur. Kompakt yapıların boyları ile enleri arasındaki fark küçüktür.

Yapıda daha genel anlamda güneş ışınımlarının yüklendiği görevlerden biri de pasif ısıtma iklimlendirme işlevidir. Güneş ve diğer enerji kaynaklarının aktif ısıtma ve iklimlendirme sistemlerine destekleyici görev yüklenmesiyle istenen iç iklimsel şartlar büyük ölçüde sağlanır.

Yönlendirme, yapı içi ısısal konforu güneş etkilerine bağlı olarak etkiler. Güneş etkenine göre yapılacak bir yönlendirmeyle istenilen düşük sıcaklıklar veya yüksek sıcaklıklar elde edilebilir.

Güneş ışınları açısından bir yapının yönlendirilişindeki ana ilke, kışın güneş ışınlarından olabildiğince yararlanmak, yazın ise aşırı etkisinden korunmaktır. 32-56° kuzey enlemlerinde yer alan yapıların güney yüzleri, kışın doğu ve batı yüzlerine göre üç kat daha fazla güneş ışınımı alabileceği söylenebilir. Bu durumda doğu ve batı yüzeyleri, güney yüzeyine göre kışın daha soğuk, yazın daha sıcaktır.

Güneydoğu ve güneybatı yüzleri kış aylarında, yaz aylarına göre daha fazla güneş ışınımı alır. Yatay yüzler ise en fazla güneş ışınımını yaz aylarında alır. Kış aylarında ise bu yüzler güney, güneydoğu ve güneybatı yüzeylerinden daha az ışınım alır.

Yukarıdaki verilerden yola çıkarak, değişik işlemleri olan yapılar için doğu-batı doğrultusunda uzanan yani uzun yüzeyleri güneye ve kuzeye, dar yüzeyleri doğu ve batıya bakan yönlendiriliş biçiminin en uygun olabileceği ileri sürülebilir. Bu tür yapılarda değişik mekanları karşılıklı olarak her iki yüzeye yerleştirmek mümkündür. Kare planlı yapılarda ise her mekan için değişik yönlendirme söz konusudur.

Yatak odalarının sabah güneşini alması, tuvalet ve banyo gibi hacimlerin güneş ışınımlarından uzak kalması istenir. Yapıların ana fonksiyonlarına ilişkin hacimler (yaşama vb) güneye ve güneybatıya yönlendirilmelidir.

Cam yüzeylerinin boyutları öteki yapı yüzeylerine göre daha büyük tutulmalıdır. Bu durum; kışın güneşin ısıtıcı etkisinden olabildiğince yararlanmayı sağlar. Ayrıca kışın güneşten yararlanmayı, yazın da güneşin etkisinden korunmayı sağlayan ve aşağıda açıklanan çözümleri yapmak mümkündür. Batı ve kuzeybatı yönlerindeki mekanlarda (wc, banyo, erzak deposu, kiler vs) cam yüzeyler güneşten korunmak nedeniyle minimum boyutlarda tutulmalıdır. Güneş ışınlarına göre tasarımlarda, doğuya bakan dış yüzeylerin renginin açıklığı ile koyuluğu ve yüzeyer yakın hava devinimlerinin etkili olduğunu da unutmamak gerekir.

• Binanın yazın güneş ışımasından korunması;
• Şeffaf yüzeylerin enerji geçirgenliğine,
• Şeffaf yüzeylerin dış cephedeki oranına,
• Bu yüzeylerin coğrafi yönüne,
• İç hacmin havalandırılmasına,
• Bina iç elemanlarının ısı depolama özelliğine ve
• Yapı dış kabuğunun ısı ataletine bağlıdır.

Güneş kırıcısız büyük pencere alanları, özellikle dış duvarların yeterli ısıl ataletine, iç mekanların da yeterli ısı depolama özelliğine sahip olmamaları halinde iç hacimlerin ve binanın aşırı ısınmasına neden olur. Koyu renk dış elemanların dış yüzey sıcaklıklarında aşırı yükselme görülür. Şeffaf yüzeylerin güneş etkisine karşı korunmaları mimari tasarım sırasında balkon veya saçak gibi güneş kırıcıları teşkili veya panjur vb uygulamalar ile olur. Şeffaf yüzeylerin yönlendirilmelerinde pencereli cephenin güney veya kuzeye yönlendirilmesi, doğu veya batıya yönlendirilmelerinden daha faydalıdır. İki yöne de açık köşe odalarında özellikle güneydoğu ve güneybatı istikametlerinde pencere açmak tek bir yöne pencere açmaktan daha olumsuz sonuç verir.

Yapılarda güneş etkisini optimize eden pasif ısıtma sistemlerinin fonksiyonlarını yerine getirmesi için;

• Yapının kullanış şeklinin analizi,
• Gerekli verilerin toplanması,
• Güneşin konfor şartlarının saptanması,
• Güneşin ısıtıcı etkisine ihtiyaç duyulan dairelerin belirlenmesi,
• Yapı yüzeyindeki günlük güneş ışınlarının süresinin belirlenmesi,
• Güneş ışınımlarını optimize eden parametrelerin değerlendirilmesi,
• Belirlenen değerlere göre yapı modelinin hazırlanması gerekir.

Bina Kabuğunun Doğal İklimlendirme Parametreleri

Bina kabuğunun doğal iklimlendirici olarak kullanılması ilkesinden hareketle güneş enerjisinden üç ayrı yöntemle yararlanılır. Bunlar;

• Mimari yöntemler:Geometrik yapı,
• Pasif Yöntemler: En uygun yapı elemanları, bina geometrisi, yerleşme ve konum,
• Aktif Yöntemler: Güneş kollektörleri vb ‘dir.

Her üç yöntemde de göz önünde bulundurulması gereken bazı parametreler vardır.

Kullanıcıya İlişkin Parametreler:

• Kullanıcı nitelikleri,
• Yaş,
• Cinsiyet.

Fizyolojik Parametreler:

• Topoğrafik durum,
• Göl ve deniz olup olmadığı,
• Yeşillik şeritleri.

İklimsel Parametreler:

• Güneş radyasyonu,
• Hava sıcaklığı,
• Nem,
• Rüzgar,
• Atmosfer şartları.

Binaya İlişkin Parametreler:

• Yönlendiriliş durumu,
• Biçim faktörü,
• Çatı örtü ve eğimi,
• Yapı kabuğu ve kaplamaların saydam olup olmaması,
• Opak kabuk elemanlarının toplam ısı geçirme katsayıları.

• Binayı oluşturan duvar, döşeme, çatı vb elemanları, ısı geçirme dirençleri ya da katsayıları uygun gereçler kullanarak inşa etmek,
• Bu elemanları, ısı yalıtım gereçleriyle kaplamak,
• Elemanların içerisinde, durgun hava boşlukları oluşturmak, her iki ya da üçünü birlikte, aynı bina elemanı üzerinde uygulamaktır.

Yapılarda ısı kayıpları; Dış duvarlar, Çatı, Döşeme, Pencereler ve Hava Kaçakları olmak üzere beş yoldan olmaktadır.

Yapının mimari projesi yanında tek veya çok katlı olmasına, bina yerleşim durumlarına göre bu yollardan olan ısı kayıp oranları da değişir.

• İnsanların oturduğu veya çalıştığı binalarda ısı etkilerinden korunma;insan sağlığı, onarım giderleri, yakıt ekonomisi ve ilk yapım giderleri açısından önemlidir,
• Isı etkilerinden yeterli olarak korunmasağlığa uygun, huzur verici hacimlerin elde edilmesinin ilk şartıdır,
• Hacimlerin ısı ihtiyacı ve bunu sağlamak için yapılan ısıtma giderleri hacmi çevreleyen bileşenlerin ısı yalıtma özelliklerine bağlıdır,
• Isı etkilerinden yeterli bir korunma, hacmi çevreleyen yapı bileşenlerinin yüzey ve içlerinde terleme olayını, tesisat borularının donmasını ve bunlara bağlı olarak meydana gelen zararları önleyerek, yapının bakım ve onarım giderlerini azaltır.

Projelendirme Döneminde Isı Etkilerinden Korunma Yönünden Alınacak Tedbirler

Yapıların projelendirilmesi sırasında aşağıdaki hususlar mutlaka dikkate alınmalıdır.

• Binanın dış yüzeylerinin büyütülmesinin ısı kaybını da o oranda arttıracağı göz önünde tutulmalıdır,
• Ayrık bir binadaki ısı kaybı, aynı büyüklük ve inşaat biçiminde yapılan bitişik düzendeki başka bir binaya göre daha çoktur,
• Bir bina içindeki odaların birbiri ile olan ilişkisi (örneğin ısıtılan hacimlerin yan yana veya üst üste yerleştirilmesi) büyük önem taşır,
• Isı kaybını önlemek için bina girişlerinde rüzgarlık yapılması yararlıdır,
• Büyük pencere yüzeyleri (çift yüzeyli bir pencere bile olsa) ısı kaybını çoğaltır. Köşe odalarda, pencerelerin dış duvarlardan yalnız birinde olması, ısı etkilerinden korunma yönünden daha doğrudur,
• Bacaların, su ve tesisat borularının dış duvarlar üzerinde bulunmaması gerekmektedir. Bu önlem, yakıttan tam yararlanma, baca gazlarının soğumasını, bacanın kurum tutmasını, su ve ısıtma tesisatı borularının donmasını önleme bakımından önemlidir.

Isı Etkilerinden Korunmada Genel Esaslar

Bir hacmin ısı etkilerinden korunması aşağıdaki unsurlara bağlıdır.

• Hacmi çevreleyen yapı bileşenlerinin (duvarlar, döşemeler vb) ısı geçirgenlik dirençlerine,
• Bu çevre bileşenlerinin özellikle hacmi dış havadan ayıranlarının hava sızdırmazlığına (derz, yarık vb),
• Çevre bileşenlerinin ısı depolama yeteneğine.

Yapı Bileşenlerinin Isı Yalıtımı

Yapı bileşenlerinin ısı yalıtma yeteneği iletimle toplam ısı geçiş direnci (1/Λ) ile belirir. Bu kullanılan malzemenin cinsine, iletim katsayısı hesap değerine (λh) ve kalınlığına (d) bağlıdır. Bileşenlerin ısı yalıtma yeteneği kalınlığının büyümesi veya ısı iletim katsayısı hesap değerinin küçülmesi ile artar.

Katı malzemelerin ısı iletkenliği, malzemenin gözeneklik derecesine, gözeneklerin büyüklük ve dağılım durumuna, malzemeyi meydana getiren maddelerin ısı iletim katsayılarına ve barındırdığı rutubet miktarına bağlıdır.

Terleme

Yapı elemanının görünen yüzeyinde su buharının yoğuşması sonucu su haline dönüşmesidir. Eğer havanın temas ettiği yüzeyin sıcaklığı içindeki su buharının çiğ noktası sıcaklığının altına düşerse yüzeyde su zerrecikleri birikintisi oluşur. Kış mevsiminde pencere camlarının iç yüzeylerinde terlemenin görülmesi buna örnektir. Terlemenin önlenmesi için yapı elemanının ısı geçişi direncini arttırmak genelde yeterlidir.

İç Yoğuşma

Yapı elemanının iç tarafında meydana gelen, ilk oluşumda göz ile fark edilemeyen su birikimidir.Eğer bu su birikimi zamanla kuruyabiliyor veya yapı elemanı bünyesinden fiziksel olaylar sonucu atılabiliyorsa, bir tehlike arzetmez. Şayet yoğuşma sonucu oluşan su miktarı belli bir ölçüyü geçmekte ise bunu önlemek için bazı tedbirlerin alınması gereklidir. Terlemenin önlenmiş olması her zaman iç yoğuşmayı önlemez. İç yoğuşmanın ayrıca kontrolü gerekir.

Buhar Geçişi Tahkiki Konusunda Gerekli Bazı Kavramlar

Havadaki Su Buharı Miktarı

Atmosferi oluşturan hava, değişik gazların ve belirli bir oranda su buharı karışımından ibarettir. Havanın sıcaklığı arttıkça içerisinde gaz olarak muhafaza edebileceği su buharı miktarı da fazlalaşır. Doymuşluk hali denilen miktara ulaştığında ise su buharı havada gözükür hale gelir ve temas ettiği yüzeyleri ıslatmaya başlar.

Bağıl Nem

Havanın doymuşluk haline kıyasla yüzde olarak taşıdığı su miktarı oranıdır. Bir başka deyişle, bağıl nem, havanın içindeki su buharı ağırlığının aynı sıcaklıktaki havanın içerebileceği en fazla su buharı ağırlığına oran olarak ifade edilir. Bağıl nem için bir tanım ise, havadaki kısmi su buharı basıncının aynı sıcaklıktaki doymuş su buharı basıncına oranı ile ifade edilebilir.

Çiğ Noktası Sıcaklığı

Belirli şartlardaki havanın çiğ noktası sıcaklığı, aynı şartlarda bulunan ve aynı miktarda su buharı bulunduran doymuş havanın sıcaklığıdır. Yoğuşma noktası sıcaklığı aynı zamanda çiğ noktası sıcaklığı olarak da adlandırılır.

İçinde su buharı bulunan havanın temas ettiği yüzeyin sıcaklığı, çiğ noktası sıcaklığının altına düştüğü zaman yüzeyde su zerrecikleri birikmesi yani terleme başlar. Bir başka deyişle, yüzey sıcaklığı temas ettiği havanın %100 bağıl nem halindeki sıcaklığının altına düştüğü anda terleme görülür.

Terlemenin Önlenmesi

Terleme ve yoğuşma olayları, yapı elemanı içindeki yalıtım malzemesinin değerini düşürmekte, metalik birleşim elemanları korozyona uğratmakta, ahşabın deformasyonuna neden olmakta, akış yönünde yüzeysel çiçeklenmelere veya kaplama malzemelerinin kabarma ve dökülmelerine neden olmaktadır. Özellikle, homojen olmayan ve bir kaç malzemenin bir araya geldiği yapı elemanlarında ortaya çıkan bu sorun, ısı tutucu malzemenin de yer alması ile daha büyük zararlara yol açabilmektedir. Dolayısıyla detaylandırmalarda özellikle yoğuşma hesaplarının yapılması ve bu hesaplardan çıkan sonuçlara göre malzemelerin yan yana getirilmesi konusu üzerine titizlikle durulması gerekmektedir.

Terleme ve yoğuşma konusunda yapı fiziği açısından alınması gereken önlemler, genel planlama ve malzemeler arasındaki düzenlemeler şeklinde iki ana ilke çerçevesinde çözüme ulaşır. Genel planlama önlemleri, yapı elemanları arasında yapılan havalandırma ve yüzeyi belli bir sıcaklık derecesinde tutabilmek için ısı tutucu malzeme kullanmak veya yüzeysel olarak (sıcak hava püskürtme veya rezistans teli ile ısıtma) ısıtılan ısıtmalardır.

İç havanın bağıl nemini azaltmak, terleyen yüzeyde hava sirkülasyonu sağlayarak havayı harekete geçirip konveksiyon katsayısını küçültmek yoluyla yüzey sıcaklığını çiğ noktasının üstüne çıkartmak terlemeyi engeller. Ayrıca, nem artışının yüksek olduğu hacimlerde iç nem azaldığında nemi geri veren bir nem emici tabakayla yüzeyleri kaplamak iyi sonuç veren önlemlerdir.

Yapı elemanları arasında yapılan havalandırmalar, çatı ve döşemelerde yapılan havalandırmalar ile özellikle teras çatılarda su ile ısı yalıtım tabakaları arasında uygulanan havalandırma yöntemleridir. Burada yoğuşmanın iç ve dış hacimler arasındaki basınç farkından ileri geldiği düşüncesinden hareket edilerek iki basıncı birbirine eşit kılan hava sirkülasyonunun çatının parapet veya saçak kenarından çözüme ulaştırılması, zemine yakın döşemelerde ise kadronlu sistemlere gidilerek arada yer yer hava boşluklarının bırakılması, ayrıca yine teras çatılarda her 50 m² ‘ye bir adet Ø25 mm ‘lik veya 100 m² ‘ye bir adet Ø80 mm ‘lik plastik veya metal boruların ısı ve su yalıtım tabakalarının arasına inecek şekilde yerleştirilmesi gerekir.

Islak kagir elemanların uygulanışında malzeme içinde kalan nem ileride zararlı sonuçlar görecektir. Bu nedenle, kurumanın sağlanması için, yapı bittikten sonra ısıtma ve havalandırma işlemleri yapılmasında yarar vardır.

Yapı elemanlarının yüzey sıcaklığı ortam havasının çiğ noktası sıcaklığının üzerinde ise yapıda bir terleme söz konusu değildir. Her iki sıcaklığın eşit olma durumu ise sınır noktasıdır. Bunun dışındaki hallerde ise terlemenin önlenmesi için yapı kesitinde uygun kalınlıkta mineral yün gibi bir yalıtım malzemesi kullanılmalıdır.

Yapı Kabuğuna Etki Eden Isı ve Nem Etkileri

Nem sürekli değişken şekillerde yepı elemanını etkiler. Sağanak veya kar gibi birikme yapan durumlarda, emme ve dışa verme olayları görülür. Nem, su buharı şeklinde ise, yapı elemanına ve malzeme tabakalarına sızar. Şartlar uygunsa diğer taraftan çıkar. Su buharı, buhar basıncının düşmesinden sonra oluşur. Yönü de sınır durumlarda ısı akımının tersine olabilir. Örneğin, zemin katlardaki döşemelerde, ısı gibi su buharı da kışın sıcak oda havasından, yapı elemanının içinden daha soğuk olan dış havaya sızar. Yazın ise bu durumun tam tersi söz konusudur. Su buharı difüzyon yoluyla gerçekleşen bir nemlenme veya nemden kurutulma olayı, çok zaman alır ve çok az nem miktarları taşınır. Nem akıcı halde, yani su halinde ise kısa zamanda fazla miktarda nem transferi elde edilir.

Bir malzemenin ayrışımını bilmenin yanı sıra en önemli kriterlerden biri nemlilik kriteridir. Nemlilik ahşap, tuğla, sıva, çimento gibi bazı gözenekli malzemelerin kuru zamanlarındaki nem oranlarıdır. Aşağıdaki tabloda kuru durumdaki bazı malzemelerin nem oranları verilmiştir.

Bir dış duvarda çeşitli şartlarda nem artış değerleri önemli farklılıklar gösterebilir. Örneğin;

• Sağanak yağmur, sıvasız duvarda ortalam günde 4 kg/m², kireç sıvalı duvarlarda günde 3 kg/m², kireç-çimento sıvalı binalarda 1-2kg/m²,
• Oda havasının aşırı soğuması; her aşırı soğuma devresi başına 0,01-0,05 kg/m² ve
• Su buharı difüzyonu sonucu kondanse su oluşması; günde 0,05 kg/m² ‘den fazla olmamalıdır.

Yalıtımda seçilen detay ile maksimum cephe alanı yalıtılmalı, böylece yalıtımın verimi maksimize edilmelidir. Yalıtımın içeriden yapılması veya sadece belirli bir duvar elemanının yalıtımlı olması (sandviç duvar veya gazbeton), yapı cephesinin kısmi olarak yalıtılması anlamına gelir.

Çatı tavanı kışın, çatı tavanından geçerek yukarı doğru yönelik olan ısı ve su buharı akımları etkisindedir. Buna karşın, yaz mevsimlerinde ise çatıda yüksek sıcaklıklar oluşmaktadır. Bu durumda, yukarıdan aşağıya doğru ısı ve buhar akımı olur. Bu fiziksel oluşumlar, yalnızca atmosfer ortamındaki sıcaklık değişimine bağımlı olmamakta, diğer taraftan çatı tavanında kullanılan malzemenin veya yapı elemanı tabakalarının ısı yalıtım karakteristiğine bağımlı olmaktadır. Eğer ısı yalıtımı açısından olumlu malzeme kullanılmış ise, gerek yaz ve gerekse kış aylarında, yapı için sıcaklık değeri dengelenebilecek veya ayarlanabilecektir. Yapılan inceleme ve irdelemeler göstermiştir ki, çatı konstrüksiyonu veya çatı örtüsünde hangi sıcaklığın meydana geleceği şu faktör ve parametrelere bağımlı olmaktadır:

• Yapının bölgesel konumu,
• Yapının yüksekliği,
• Dış hava sıcaklığı ve güneş ışıması,
• Yönlere göre konumu,
• Çatı yüzeyinin eğimi ve rüzgar şartları,
• Çatı yüzeyinin yapısı ve rengi,
• Işık emme-yansıtma özelliği,
• Isı yalıtım tabakası,
• Çatı tabakasının ısı depolama yeteneği veya ısı ışınlama yeteneği,
• Çatı tabakasının kalınlığı,
• Çatı tavanının tabaka sıralaması,
• Çatı altındaki oda sıcaklığı vs ‘dir.

Yaz ve kış mevsimlerinin sıcaklık farkları, teras çatı konstrüksiyonlarını etki altına alarak konstrüksiyonlarda form değişikliğinin yanı sıra basınç ve çekme gerilmelerinin oluşmasına da neden olabilir. Oluşan bu iç kuvvetin büyüklüğü bazı faktörlere bağlıdır. Buna örnek olarak;

• Teras çatının uzunluğu,
• Taşıyıcı beton döşemenin ısıl genleşme katsayısı (α),
• Çatının maruz kaldığı maksimum sıcaklık ve minimum sıcaklık değerleri,
• Çatıda yer alan değişik yapı malzemelerinin elastikiyet modülü gösterilebilir.

Çatı örtüsünde yalıtım amaçlı olarak genelde kullanılan malzeme türleri aşağıda sıralanmıştır. Buna göre:

Anorganik Esaslı Malzemeler

• Anorganik sıkıştırılmış plaklar,
• Yalıtıcı gazbeton plakalar,
• Köpüklü iri taneli kum,
• Camköpüğü plakaları,
• Doğal bims dökme,
• Perlit dökme,
• Cüruf dökme.

Doğal-Organik Esaslı Malzemeler

• Ahşapyünü hafif yapı levhası,
• Şişirilmiş mantar plakalar,
• Çok tabakalı plakalar,
• Ahşap talaşlı plakalar,
• Ahşap elyaflı plakalar,
• Turp plakalar.

Suni-Organik Esaslı Malzemeler

• Poliüretan köpüğü plakalar,
• Polistren köpüğü plakalar,
• Fenol köpüğü plakalar,
• Sert cam köpüğü.

Teras çatılarda yapılan ısı yalıtım sadece ısı tasarrufu ve iç iklimsel konforu sağlamak, kondensasyona (terlemeye) engel olmak için değil, aynı zamanda beton çatı döşemesinin maruz kalacağı sıcaklık farklarının azalmasına ve konstrüksiyonun form değiştirmesini önleyerek yapının sağlamlığını korur.

Teras çatılar direkt güneş sıcaklığı altında olduğundan çatının ısınması ayrıca şu faktörlere bağlıdır;

• Çatı örtüsünün asorbsiyon yeteneği,
• Yapının bulunduğu iklim bölgesi, deniz seviyesinden olan yüksekliği, güneş ışınlarının şiddeti ve bazı atmosferik özellikler (kar, buz, ani sağanak, rüzgar vs). Çatı örtüsünün ısı absorbsiyon yeteneği prensip olarak koyu renkler ısıyı çok, açık renkler ise daha az yutar.

Bina ısısının dışarıya bir hava boşluğundan geçmeksizin, doğrudan çatı örtüsünden çıkan çatılara “sıcak çatılar” denir. Eğimi 15° ‘ye kadar olan düz teras-çatılarda, özellikle üzerinde gezinme ve soğuk-sıcak etkileri gibi fiziksel olaylar dikkate alınmalıdır. Bu nedenle ısı yalıtımı şekil ve gereçlerin iyi seçilmesi, dolayısıyla ısının çatı döşemesine intikali önlenmelidir. Üzerinde yürünen teras çatılarda, kaplamanın ısı değişikliklerinden etkilenmemesi için, mümkün olduğunca küçük alanlara bölünmesi ve aralıkların elastik bir dolgu gereciyle doldurularak, genleşmeye uygun duruma getirilmesi gerekir. Düz ve az eğimli teras çatılarda ısı yalıtımından başka, kar ve yağmur sularının, ısı yalıtımı gereci ve çatı konstrüksiyonuna inmesini önlemek için, su ve nem yalıtımının da yapılması gerekir. Çatı arasının kullanılmasına veya kullanılmamasına göre kapalı çatılar için iki türlü uygulama söz konusudur.

Pencereler yapıda kullanıldıkları günden bugüne kadar yüklendikleri fonksiyonlar açısından çeşitli değişimler göstermişlerdir. İlk uygulamalarda yapıya sadece hava ve ışık sağlayan pencere, cam ile kullanılmaya başlamasıyla koruma fonksiyonlarını da yerine getirmeye başlamıştır. Günümüzde malzemelerin geliştirilip detaylandırılması ile pencere saydam bir cephe elemanı olarak görev yapmaktadır.

Bilindiği gibi, doğrama türlerine göre pencereler ısı geçirme katsayıları açısından farklılık göstermekte ve doğrama türüne göre ahşap, plastik ve metal doğramalı pencereler olarak ele alınmaktadır. Ülkemiz genelinde halen pencerelerde tek cam kullanılmaktadır. 1970 ‘li yıllarda yapılan binalarda da özellikle ön cephelerin tamamen cam yapıldığını görüyoruz. Son 10 yıl içinde çift cam (ısıcam) oldukça yaygınlaşmış olup hatta yansıtmalı çift camlar da kullanılmaya başlanmıştır. Pencerelerde basit yani tek cam uygulaması halinde ısı kaybı 100 ise çift cam kullanılması halinde yaklaşık 50, yansıtmalı çift cam kullanılmasıyla da 25 değerine kadar düşürülebilmektedir.

Yansıtmalı çift cam kullanılması halinde oda içindeki ısı kaynaklarından olan uzun dalga boylu ısı ışınımı camdan tekrar içeriye yansımakta ve ışınımla ısı kaybı azalmaktadır. Kısa dalga boylu güneş ışınımı ise oda içine girebilmektedir.

Kasa ve Doğramaların Isı Kaybına Etkisi

Kasa ve doğramaların genellikle fırınlanmış keresteden yapılmaları gerekmekle beraber, ülkemizde fırınlamaya özen gösterilmediği için çok kısa sürede şekil bozuklukları (deformasyonlar) olmakta, dolayısıyla hava kaçakları artmaktadır.

Alüminyumdan yapılan kasa ve doğramalar bir ara yaygınlaşmasına karşın alüminyumun ısı iletim katsayısının çok yüksek olması nedeniyle ısı köprüsü etkisi büyük olmaktadır. Isı köprüsü etkisini azaltacak konstrüksiyonlara yönelme olmuştur.

Son yıllarda PVC (sentetik) asıllı kasa ve doğramalar çok yaygınlaşmaya başlamış olup ısı köprüsü etkisini azaltacak konstrüksiyonlar kullanılmaktadır. Yapılan hesaplar sonucunda “G” yakıt sarfı olarak aralarında aşağıdaki oranlar bulunmuştur.

1.5 < GAhşap / GPVC < 2.24

1.32 < GAlüminyum / GPVC < 1.65

Panjurların Isı Kaybına Etkisi

Ülkemizde panjurlar genellikle güneş ışınımından korunmak için tercih edilmekle beraber, ısı kaybının azalmasında önemli rol oynarlar. Panjurun alüminyun veya PVC asıllı ve ara boşluğun ısı yalıtım malzemesi ile doldurulmasına göre (K) toplam ısı geçiş katsayıları da farklı olur. Tablo 1.5 ‘in incelenmesinden çift cam (ısıcam) kullanılmasına göre panjur ve perdeye bağlı olarak ısı kaybının %50 azaldığı anlaşılmaktadır.

Isı yalıtım malzemelerinin istenilen performansı karşılayabilmeleri için, boşluk oranı fazla, yoğunluğunun düşük, nem oranının az olması gerekir. Sadece ısı iletkenliği düşünülerek oluşturulan yapı elemanlarının istenen sonuçları vermediği görülmektedir. Isı yalıtımının yanında, rutubet akımı ve yoğuşma olayının önemi yalıtım malzemesinde başka nitelikleri aramayı gerekli kılmıştır. Malzemede buhar difüzyon direnç faktörünün büyük olması buhardan etkilenmeyi azaltmakta, sıcaklık değişimlerinden daha az etkilenmek ve ısıyı depo edebilmek için de yoğunluğunun büyük, ısınma ısısının da yüksek olması beklenmektedir. Tek bir malzemenin bu ve benzeri tüm özelliklere sahip olması mümkün görünmemektedir.

Yapıların ısı etkilerine karşı korunmasında en büyük görev dış yapı bileşenlerine düşmektedir. Başta duvar ve pencereler olmak üzere, çatı, baca ve zemine temas eden yapı bileşenleri dış çevreden gelen etkilere karşı yapıyı korurlar. Isı yalıtımı açısından bu bileşenleri oluşturan malzemelerin ısı iletkenliği, ısı depolama ve soğutma-ısınma davranışı gibi özellikler çok önemlidir.

Isıl yalıtımlar, doğru uygulandığında, iletim, taşınım ve/veya ışınımısı geçişi tipleri ile enerjisi geçişini azaltan, malzemeler veya birleşik malzeme topluluklarıdır. Bu yalıtım malzemeleri lifli, taneli, film-tabaka, blok veya tek parçadan yapılmış, açık-kapalı hücreli, kimyasal-mekanik olarak birbirine bağlanmış veya desteklenmiş karma malzemeler olabilir.

Isı geçişinin azaltılmasıyla, ısı yalıtım malzemeleri aşağıdaki ısıl fonksiyonların bir veya bir kaçına hizmet edebilir.

• Boruların, kanalların, depoların, cihaz ve yapıların ısı kayıplarını azaltarak enerjiyi korur,
• Kişisel korunma ve konfor amacı için cihazların veya yapıların yüzey sıcaklıklarını kontrol eder,
• Kimyasal işlemlerin, küçük bir cihazın veya bir yapının sıcaklığını kontrol etmede yardımcı olur,
• Ortam havasının çiğ noktası altındaki sıcaklıklarda yüzeyde su buharının yoğuşmasını önler,
• Sistemde ısıtma veya soğutma mevcut değilse veya ihtiyacı yoksa, bu sistemin içerisindeki sıcaklık dalgalanmasını azaltır,
• Kişisel konforun arttırılması için iklimlendirme yapılmış bir ortam içindeki sıcaklık dalgalanmasını azaltır,
• Yangına karşı koruma sağlar.

Bunlardan başka, ısı yalıtımı ilave fonksiyonlar da sağlayabilir. Bu fonksiyonlar, ısı yalıtımının esas amacı ve yeteneğine uygun olmalıdır.

Belli şartlar altında yalıtımlar:

• Duvarın, tavanın veya döşemenin yapısal mukavemetini artırır,
• Yüzey bitirme işlemleri için bir destek sağlar,
• Hava enfiltrasyonu ve su buharı geçişini engeller,
• Donma şartları ve yangına maruz durumlarda cihaz ve yapılardaki hasarı önler veya azaltır,
• Ses ve titreşimi azaltır.

Isı yalıtımı normalde şu temel malzeme ve karmaları içerir;

• Camyünü, kayayünü veya cürufyünü gibi organik olmayan, lifli veya hücreli malzemeler; kalsiyum silikat, bileşik perlit, vernikülit (hidrosilikat minerallerinin ısıtılarak genleştirilmesinden elde edilir), seramik mamüller ve amyant (amyantın kansorejen bir madde olduğu ispatlanmış olup, bu madde ile karşılaşıldığında büyük dikkat gösterilmelidir),
• Pamuk, hayvan tüyü ve kılı, ahşap, kağıt hamuru, kamış gibi lifli organik maddeler ev sentetik lifler ve mantar, sünger gibi hücreli organik malzemeler, polistren, poliüretan ve diğer polimerler,
• Metalik veya metalleştirilmiş organik yansıtıcı yüzeyler. Bu yüzeylerin etkili olmaları için havaya, gaz dolgulu veya vakumlu boşluklara bakmaları gerekmektedir,
• Isı geçişini azaltan kütlesel tipten yalıtım malzemeleri, hücresel, taneli ve lifli katı maddelerden yapılmış olabilir. Yansıtıcı yalıtım malzemeleri ise, metal folyoların pürüzsüz yüzeyli tabakaları veya hava boşluklarıile ayrılmış folyo-yüzeyli malzemelerden ibarettir.

Buhar Basınç Farkı

Yapı elemanı farklı iki ortamla sınırlandığı durumlarda (bina dış kabuğu) iç ve dış yüzeyler arasında buhar basınç farkı ortaya çıkar. Kışın binalar ısıtıldığından iç ve dış ortamın arasında büyük sıcaklık farkı çıkar. Buhar basınç farkının değişmez bir sonucu olarak buhar, malzeme bünyesine nüfuz eder. Yapı elemanının bünyesinde ısı akım istikameti ile buhar akım istikameti daima aynı yöndedir.Dış ortamın nemi iç ortamdan çok yüksek olsa dahi iç ortamın sıcaklığı daha yüksek olduğundan, daima sıcak ortamın kısmi buhar basıncı soğuk ortamın buhar basıncından yüksek olur.

Doymuş ve Nemli Hava

Hava, sıcaklığa bağlı olarak belirli bir miktarda buharı bünyesinde tutabilir. Sıcaklık düştükçe, havanın içinde tutabileceği buhar miktarı hızla azalır. Belirli barometrik şartlar altında belirli sıcaklıklardaki hava, o şartlar altında tutabileceği azami buhar miktarına sahip ise “buhara doymuş” denir. Bu durumda hava kararsız denge halindedir ve en ufak bir sıcaklık düşmesinde bir kısım buhar yoğuşarak su halinde açığa çıkar.

Buhara doymuş havanın içindeki su buharı miktarı “Ws” ile gösterilir. Birimi ise g/m³ ‘tür.

Yeryüzünü çevreleyen hava tabakası salt oksijen ve azot gazı karışımı olan havadan oluşmaktadır. Hava içerisinde su buharı da vardır. Hava+su buharı karışımına “nemli hava” denir. Havanın içerdiği su buharına “nem” denir. Hava içindeki su buharı miktarı çevre şartlarına ve meteorolojik faktörlere bağlı olarak değişir. 1 m³ nemli havanın içerdiği su buharı miktarının kuru hava miktarına oranına “mutlak nem” denir. Yine 1 m³ nemli havanın içerdiği su buharı miktarının aynı sıcaklık ve aynı toplam basınçta içerebileceği maksimum su buharı miktarına oranına da “bağıl nem” denir.

Yoğuşma

Nemli hava, mutlak nemi değiştirmemek şartı ile soğutulursa nem yükselir. Sonuçta bağıl nem oranı %100 olur. Bu durumda, hava o sıcaklık için doymuştur, kararsız denge halindedir. Bu sınırı aşacak en ufak bir sıcaklık düşüşünde, belli bir miktar su buharı yoğuşarak havadan ayrılır. Yapı fiziği yönünden iki tür yoğuşma gözlenir. Bunlar; görünür ve gizli yoğuşmadır. Binalarda mevcut ve yalıtımlı durumları için yoğuşma ve buharlaşma tahkikleri yapılarak TS 825 ‘te ileri sürülen sınır değerleri sağlayıcı önlemler alınmalıdır.

Görünür Yoğuşma

Yapı elemanlarının yüzeyindeki yoğuşma, aynı zamanda terleme olarak da adlandırılır. Yapı elemanının yüzeyindeki terleme, daima elemanın sıcak yüzünde, elemanın yüzey sıcaklığının havanın çiğ noktası sıcaklığının altına düşmesi halinde ortaya çıkar. Çiğlenme yapı elemanının ısı geçirme direncinin yeterli seçilmesi ile önlenir.

Gizli Yoğuşma

Yoğuşma yapı elemanının bünyesi içinde ortaya çıkar ve genellikle yoğuşma olarak adlandırılır.

Isı Depolama

Bütün yapı malzemeleri ısı depolama özelliğine sahip olup ısınma sırasında ısıyı depo etmektedir. Bir yapı bileşeninin özgül ısısına, yoğunluğuna, kalınlığına ve maruz kaldığı sıcaklık farkına bağlıdır. Isı depolama özelliği, ısıl ataleti (B) ile gösterilir. Devamlı ısıtılan yapı elemanlarında ise ısı depolama niteliğinin enerji tasarrufu açısından pratik bir önemi kalmamaktadır. Ancak yapı dış kabuğunun ısıl ataletinin yeterli olması (uygun salınım frenlemesi ve uygun faz gecikmesi) dış ısı değişmelerinin yapı dış kabuğu tarafından dengelenebilmesi bakımından, yapının iç elemanlarının ise asgari bir ısı depolama yeteneğinde olması iç ortamdaki ani ısı değişmelerinin dengelenebilmesi bakımından arzu edilir.

Yaz aylarında ise güneş ışınımına maruz yapı kabuğunda yaklaşık 70-80 °C sıcaklıklar her zaman ölçülebilir. Bu nedenle, dış kabuğu meydana getiren taş, beton, tuğla gibi yapı malzemesinin yüksek ısı depolama özelliğinde düşük ısı ataletine sahip olması önemli bir sakınca teşkil etmektedir. Dış kabukta gündüz depolanan ısı, bu malzemelerin ısı iletken olmaları sonucu depolanan  ısıyı muhafaza edememeleri nedeniyle gece yapıyı hızla ısıtmaktadır.

Isı ataletleri yüksek bileşenlerden oluşan yapılarda, kış aylarında iç mekanların havalandırılması veya ısıtma sisteminin durdurulması hallerinde kısa sürede soğumaz, yaz aylarında yapının ısınması süratli olur. Yapılar ısı etkilerine karşı davranışları açısından incelenirken ısı iletkenliği ve ısı ataleti özellikleri birlikte düşünülmelidir.

Dış kabukta yazın depolanan güneş enerjisi, gece iç ve dış ortama geri dönerken (iç ve dış ortam sıcaklıklarının eşit olması nedeniyle), kışın dış kabukta depolanan ısıtma ısısı dış ortam sıcaklığının genellikle iç ortam sıcaklığından düşük olması, ayrıca duvar sıcaklığının genellikle iç ortam sıcaklığından düşük olması sonucu iç ortama dönmeyip dış ortama kaçmaktadır. Bu açıdan bakıldığında yapı dış kabuğunun yüksek ısı depolama özelliğinde olması enerji israfına neden olmaktadır. Bu olumsuzluğun giderilmesi ancak, tuğla, briket, beton gibi yüksek ısı depolama özelliğine sahip tek tabaka duvarların soğuk yüzeylerine yalıtım tabakası uygulaması ile olabilmektedir. Ancak bu durumda da dış kabuğun kışın güneş ışıması ile pasif enerjiden istifade imkanı ortadan kalkmaktadır.

Yaz aylarında özellikle suni iklimlendirme yapılamayan yapılarda iç ortam şartları tamamıyla dış kabuğun fiziki özelliklerine bağlı kalmaktadır. Bu bakımdan dış kabuğu oluşturan yapı malzemesinin ısı ataleti iç ortam konfor şartlarını belirleyen önemli bir özellik olarak ortaya çıkmaktadır.

Isıl atalet iki kavramdan oluşmaktadır. Bunlar;

• Salınım frenlemesi ve
• Faz gecikmesidir.

Dış duvar yüzeyindeki gece ve gündüz arasındaki sıcaklık salınımları malzemenin ısıl iletkenlik değeri ve ısı depolama yeteneğine bağlı olarak belli bir süre gecikme ve belli bir frenleme ile duvar iç yüzeyine intikal etmektedir.

Salınım frenlemesi dış salınım/iç salınım oranı olarak ifade edilmektedir. Konfor şartlarının sağlanması bakımından bu oranın mümkün mertebe büyük olması arzu edilmektedir. Faz gecikmesi ise duvar dış yüzeyindeki bir ısı dalgasının duvar iç yüzeyine intikal etmesi için gereken zaman aralığı olmaktadır. Konfor şartlarının sağlanması bakımından faz gecikmesinin de 12 saat civarında olması arzu edilir. Zira bu şekilde günün en sıcak saatinde duvar iç yüzü sıcaklığı en yüksek seviyeye ulaşmaktadır. Ancak, 9-10 saatlik bir gecikme de konfor şartını sağlamada yeterli olmaktadır.

Yapı dış kabuk ısı ataletinin yüksek olması, dolayısıyla iç ortamda yaz aylarında konfor şartlarının yeterince sağlanabilmesi için dış kabuğu teşkil eden yapı malzemelerinin ısı depolama ve ısı iletkenlik değerlerinin belli bir uyum içinde olması gerekmektedir.

Beton esaslı dış duvarlar yüksek ısı depolama yetenğine sahip olmalarına rağmen ısı geçirgenlik dirençlerinin çok düşük olması nedeniyle bir yarım periyot süresince muhafaza ederek dengeli bir şekilde verememektedir. Bunun sonucu bu tür yapılarda yazın gecenin ilk yarısı iç ortamda aşırı bir sıcaklık yaşanmaktadır. Aynı şekilde ısı yalıtım malzemeleri de her ne kadar yüksek bir ısı tutma yeteneğine sahip olsalar da ısı depolama yeteneğinin çok düşük olmasından ikinci yarım periyotta malzemenin vereceği ısı kalmamaktadır. Ancak ısı depolama yeteneği ile ataleti yüksek değerlere ulaşmaktadır. Bu malzemenin başında ahşap gelmektedir. Kagir malzemeler arasında en yaklaşanı gazbeton yani hafif betondur.

Soğuma-Isınma Davranışı

Isı depolama ve ısı yalıtma fiziksel açıdan birbirinin zıddıdır. Metaller gibi kütleleri çok büyük olan malzemelerin yüksek miktarlarda ısı depolama yeteneğine ve en çok düşük ısı geçirimsizliğine sahip olmalarına karşın, küçük kütleli yalıtım malzemelerinde durum bunun tam tersidir. Yapı malzemelerinden beklenen ise mümkün olan en yüksek ısı depolama ve en düşük ısı iletkenlik değerlerine bir arada sahip olmasıdır. Bu iki özellik birlikte soğuma katsayısı ile gösterilir. Soğuma katsayısı (A) ne kadar büyük olursa, yapı bileşeni o ölçüde yavaş soğur. Böylece dışarıda oluşan sıcaklık farkları iç mekanlara az ve geç yansır.

Bir hacim ısıtıldığında, onu çevreleyen yapı bileşenleri de ısınır. Bu yapı bileşenlerinin yüzeylerinde oluşan sıcaklık, kullanılan yapı malzemesinin ısı nüfuz katsayısına bağlıdır. Isı nüfuz katsayıları düşük yapı malzemeleri ile oluşturulmuş soğuk hacimler çok daha kolay ve çabuk ısınabilirler. Çünkü, bu nitelikteki yapı malzemelerinin yüzeyleri daha az ısı enerjisi ile istenilen sıcaklığa kavuşurlar.

Asgari Isı Korunum

Bu terim, yapı elemanlarında aranılacak en düşük ısı korunum seviyesini ifade etmektedir. Burada öngörülen korunum şartları, gerek yapı elemanlarının uzun vadede sağlığı ve gerekse insan sağlığı bakımından en alt sınırı ifade eder.

Asgari ısı korunum, yapı dış kabuğunu teşkil eden döşeme ve duvarların iç yüzey sıcaklıklarının, terleme noktasının 1-2 °C üzerinde olmasını sağlamaktadır. Bu sıcaklık normal iç ortam şartlarında 12-13 °C civarında olup, konfor şartlarını sağlamaktan uzaktır. Ayrıca iç ortamın en iyi şekilde ısıtılması ve havalandırılmasını gerektirmektedir. Ancak ısı korunum ile binanın kritik noktalarını teşkil eden iki dış yapı elemanının kesiştiği köşe noktasında, özellikle üç dış elemanın kesiştiği bina köşe ve balkon birleşim noktalarında çiğlenme noktasının altına düşüleceği kesindir.

Ekonomik Isı Korunum

Binaların ve dış kabuğu teşkil eden elemanların ısı yalıtımının sınırı bulunmamaktadır. Artan ısı yalıtım mertebesi ile birlikte ilk tesis masrafları artmakta, buna karşılık işletme masrafları azalmaktadır. Toplam maliyet olan yapım-kullanım maliyeti ise bir dip noktadan geçmektedir. Bu nokta ekonomik ısı korunum seviyesini belirlemektedir.

Ekonomik ısı korunum seviyesini,

• Yapının bulunduğu iklim şartları,
• Yapı elemanlarının maliyeti,
• Isı geçirme katsayısı,
• Isıtma tesisatı maliyeti,
• Yakıtın maliyeti,
• Paranın maliyeti (faiz yükü) ve
• Yapı elemanının ömrü (amortisman süresi) ile belirlenmektedir.

İlk tesis masraflarının çok yüksek olmasına karşın yakıtın çok ucuz olduğu durumlarda ekonomik ısı yalıtım seviyesi asgari ısı yalıtım seviyesinin de Altında değerler verebilir.

Tam Isı Korunum

Soğuk yüzeyler ışıma yoluyla sıcak yüzeylerden ısı aldığından sıcak bir ortamda dahi bir insan soğuk bir yüzeye yakın oturması halinde sağlığı tehlikeye girebilmektedir. Saatter ‘e göre tam ısı korunuma, asgari ısı korunumunun iki ile dörtt katı arttırılmasıyla erişilebilmektedir. Ancak, bu suretle, yapı kabuğu iç yüzey sıcaklıkları sağlık ve konfor şartları için gerekli asgari 17-17.5 °C sıcaklıklara yükseltilebilmektedir.

Isı, bir sistem ile sistemin çevresi arasında yalnız sıcaklık farkından dolayı akan bir enerji şeklidir. Sıcaklık ise herhangi bir noktadan ölçülebilen bir değer olup, sıcak veya soğuk hissini pozitif veya negatif bir büyüklük olarak belirler. Bu tanımdan yola çıkarsak;

• Kışın konfor şartlarını sağlamaya çalıştığımız daha sıcak iç mekanlardan dış ortamlara doğru,
• Yazın ise daha sıcak dış ortamdan konfor şartlarını sağlamaya çalıştığımız iç mekanlara doğru bir ısı geçişinin olması kaçınılmazdır.

Isının sıcaklık farkına bağlı olarak akan bir enerji şekli olması, iç mekanlarda sürekli konfor şartlarının muhafaza edilebilmesi için, ısıtma veya soğutma amacıyla ısı enerjisi kaynaklarının tüketilmesini gerektirmektedir.

Isı Transferlerinin Esasları

Isı transferi üç şekilde gerçekleşir. Bunlar;

• Isı İletimi (Kondüksiyon): Katı çisimlerden ısı geçiş şekline denir. Kabullere bağlı olarak, hareketsiz gaz ve sıvılardaki ısı geçiş şeklini de ısı iletimi verileriyle saptayabiliriz,
• Isı Taşınımı (Konveksiyon): Hareket halindeki gaz veya sıvı ortamlardan ısı geçiş şekline denir,
• Isı Işınımı (Radyasyon): Elektromagnetik dalgalar halindeki ısı geçiş şekline denir. Gazlarda konveksiyon ve radyasyonla ısı geçişi karmaşık şekilde olur.

Döşemelerin altından yapılan ısı yalıtımı genellikle döşeme elemanı boyunca yatay olarak uzanır. Burada kullanılacak yalıtım malzemesi yüksek nem direncine sahip ve basınca dayanıklı sert bir tabaka olmalıdır. Eğer nem geçirmeyen tabakanın altında yer alıyorsa, zemin ya da dolgunun zararlı olabilecek etkilerinden korunmalıdır. Bu uygulamada beton döşemeler yerinde yalıtılırlar ve iki yolla taşınırlar. Bunlar;

• Zemin ya da dolguya oturtulurlar,
• Çevre duvarlar vasıtası ile taşınırlar.

Nem geçirmez tabaka beton zeminin altında veya üstünde olabilir. Eğer betonun altında ise ısı yalıtımının altında veya üstünde de olabilir. Zeminin yüksek miktarda sülfata sahip olduğu alanlarda, nem geçirmez tabaka betonun üstünde ise, betonun zemindeki bileşenlerden etkilenmemesi için ek bir ayırıcı tabakaya ihtiyaç vardır. Bu grup uygulamada oluşabilecek sorunlar;

• Yapısal sağlamlığın ve ısıl performansın azalması,
• Yapım sırasındaki zararlar,
• Isı köprülerindeki olası yoğuşma,
• Döşemedeki nemin zararı ve
• Tesisatlardaki olası sorunlardır.

Taşıyıcının üstünden yalıtılan zemin kat döşemelerindeki yalıtım uygulamaları, zemin döşemesi prekast kiriş ve blok döşemeler ile yerinde dökülen döşemelerde kullanılır. Isı yalıtım malzemesi sert ve üzerindeki yüke uygun olmalıdır. Yalıtım elemanı ahşap esaslı döşeme kaplaması veya şap altında yer alabilir. Bu tür uygulama yalıtılmış ahşap döşeme sistemleri için de uygundur. Bu grup uygulamada oluşabilecek sorunlar;

• Uygulamadaki hatalar ve yapım sırasındaki zararlar,
• Nemden oluşan zararlar,
• Isı köprülerindeki yoğuşma ve
• Tesisattaki olası sorunlardır.

Kenarından yalıtılan zemin kat döşemesi uygulamasında, ısı yalıtım tabakaları döşemenin kenarına, binanın boyut ve şekline ve de yalıtım kalınlığına bağlı olarak 2 m ‘ye kadar yatay veya düşey olarak yerleştirilir. Isı yalıtım tabakası döşemenin çevresinde düşey olarak üç değişik şekilde yer alabilir. Bunlar;

• Dış duvarın iç tarafına,
• Duvar tabakalarının arasındaki boşluğuna ve
• Dış duvarın dış tarafınadır.

Temellerin derinlik ve tipine bağlı olarak, ısı yalıtımı duvarlarda olduğu gibi temellerde de yapılabilir. Düşey yalıtımın dış taraftan uygulanması, binanın içindeki döşemeye uygulanmasının uygun olmadığı yerlerde faydalı olabilir. Fakat, temel derinliğinin yeterli olduğu durumlarda temel duvarlarının dış tarafına ısı yalıtımı eklenebilir. Bu uygulama özellikle yalıtım tabakasının dış duvar yalıtım tabakası ile devamlılığının sağlanması kolaylığı açısından faydalıdır. Aynı zamanda beton zemin döşemesindeki yüzey yoğuşmasına çare olarak kullanılabilir. Bu grup uygulamada oluşabilecek sorunlar;

• Zeminin altındaki ısı yalıtım malzemesinin ısıl performansının azalması,
• Yapım sırasındaki zararlar,
• Temellerdeki taşıyıcı hatalar ve
• Isı köprülerindeki yoğuşmadır.

Zemine Oturan Döşemelerde Isı Yalıtımı

Soğuk bölgelerde, binanın iç sıcaklığı zemin sıcaklığı arasındaki farkın büyük olması durumunda, zemin üzerine oturan döşemede ısı yalıtımı yapmak gerekir. Uygulamada, toprak üzerine 15-20 cm kalınlığında döşenen blokaj üzerine 10 cm kalınlıında grobeton dökülür. Daha sonra aşağıdan yukarıya doğru sırasıyla su ve nem yalıtımı, ısı yalıtımı, koruma harcı ve döşeme kaplaması uygulanır.

Isı Yalıtımsız Döşeme

Zemin katlarda ısı kaybı dış duvarlardan dış havaya olduğu kadar döşemeden zemine doğru da gerçekleşmektedir. Burada sürekli bir ısı tutucu olmaması durumunda birim alandaki kayıp miktarı önemsenecek miktardadır.

Tam Isı Yalıtımlı Döşeme

Isı yalıtımının döşeme betonunun altında olması, ısı yalıtımı kapasitesinden yararlanılmasını, üstünde bulunması ise hacmin daha çabuk ısınmasını ve yerden ısıtma yapılmasını sağlar. Ancak, bu durumda bir buhar kesici gerekir.

Kiriş Yalıtımlı Döşeme

Yalnızca dış kenar döşeme kirişlerinde ısı yalıtımı yapılması, ısı akışının bina altından yana doğru olacağı ve zeminin yüksek ısı depolama kapasitesine sahip olduğu düşüncesiyle soğuk olmayan bölgelerde yeterlidir denilebilir. Yalıtımın kabuğun dış kısmında olması duvar yalıtımı ile sürekliliği sağlar ve ısı köprülerinin giderilmesi açısından oldukça etkilidir.

Altı Açık Döşemede Isı Yalıtımı

Alt tarafı ısıtılmayan odalarda döşemedeki yalıtım üst veya alt taraftan yapılabilir. Yalıtımsız halde U=2,31 W/m²K iken 6 cm alttan yalıtım yapıldığında söz konusu değer U=0,42 W/m²K ‘ne kadar düşürülebileceği görülmektedir.

Zemine Oturmayan Döşeme

Isı Yalıtımsız Döşeme

Zemin döşemesi  altındaki boşluğun, nem birikimini azaltmak üzere havalandırılması aynı zamanda yalıtımsız döşeme altında taşınım yoluyla ısı kaybını arttırır. Dolayısıyla bu çözüm ancak sıcak bölgelerde uygulanır.

Üstü Isı Yalıtımlı Döşeme

Isı köprülerinin giderilmesi ve yerden ısıtma yapılması açısından ısı yalıtımının döşeme üst yüzünde bulunması yarar sağlar.

Tam Isı Yalıtımlı Döşeme

Dış duvarda yalıtım bulunması, bir önceki çözümdeki performansı sağlamakla birlikte duvar kalınlığını azaltmaktadır.

Kapalı Döşeme Çıkması

Isı Yalıtımsız Çıkma

Döşeme çıkması ve sarkan kirişte ısı köprülerinin oluşması nedeniyle bu çözüm ancak sıcak bölgelerde uygulanabilir.

Isı Yalıtımlı Çıkma

Dış yan ve alt yüzeylerle kiriş dış yüzüne yalıtımı uygulaması ısı köprülerini gidermiş olacaktır. Duvar örgisinin bu durumda döşemenin kenarından yalıtım kalınlığı kadar taşması ve sıva çatlağını önlemek üzere yalıtım ile duvar blokları arasındaki derz üzerinde sıva donatısı kullanılması gerekir.

Tam Isı Yalıtımlı Çıkma

Tüm dış yüzey boyunca ısı yalıtımının sürekli olması ısı köprülerini giderdiği gibi kagir duvar kalınlığını ve dolayısıyla ağırlığını azaltma imkanını tanımaktadır.

Açık Çıkmalı Balkon Döşemeler

Isı Yalıtımsız Çıkma

Sıcak bölgeler dışında yer alan bina bloklarında ısı yalıtımı önleminin alınmaması durumunda ısı kayıpları ile birlikte yoğuşma zararları söz konusudur.

Ayrık Çıkma

Kat döşemesi boyunca oluşan ısı köprüsünü gidermek üzere çıkma döşemesi cepheye dik kısa kenarları boyunca kirişler tarafından taşınarak kat döşemesinden ayrılabilir. Böylece ısı köprüsü alanı azaltılarak kiriş kesit alanına indirgenmiş olur ve ısı yalıtımında süreklilik sağlanır.

Özel Donatılı Çıkma

Özel donatı yardımıyla kat ve çıkma döşemeleri arasına beton yerine ısı yalıtımı koyarak konsol olarak çalıştırılabilir.

Geometrik yönden çatının eğim düzleminde ısı ve ses yalıtımı yapılması durumunda düz çatılara göre yalıtılacak alan daha fazla olmaktadır.

Mertekli Çatı

Döşeme Üstü Isı Yalıtımlı Çatı

Soğuk çatı olarak tanımlanan bu çözümde çatı hacmi ısıtılmadan, ısı yalıtımı döşeme üzerine serilir. Saçak (ve mahya) boyunca sürekli havalandırma sağlanması gerekir. Eğim azaldıkça havalandırma aralığı alanının büyümesi beklenir. Uygulama kolaylığı bulunmaktadır.

Mertek Arası veya Altı Isı Yalıtımlı Çatı

Her iki konumda da havalandırma mertekler arasından gerçekleştirilmiş olur. Isı yalıtımının mertek arasında bulunması durumunda çatı kesitinin kalınlığı azalmış olur. Yalıtımın mertek açıklıklarının tam olarak doldurulabilmesi amacıyla mertek mesafeleri yalıtım modülüne uygun olmalıdır. Isı yalıtımı ve mertek üst kenarı arasında havalandırma sağlanabilecek en az 5 cm boşluk kalmalıdır.

Mertek Üstü Isı Yalıtımlı Çatı

Isı yalıtımı üzerine su kesici örtü ve üzerine su boşaltılmasını sağlayacak eğim yönünde latalar ve üzerine saçak yönünde kiremitlerin oturtulacağı latalar konulur. Isı yalıtımı lataların altında sürekli olabileceği gibi aralarına da boşluk bırakmamak şartıyla yerleştirilebilir. Çatı düzleminde eğime paralel boşluk yapılması kiremitler arasına sızabilecek suların uzaklaştırılması açısından yarar sağlar. Yoğuşma riskinin bulunduğu durumlarda ısı yalıtımının iç yüzünde buhar kesici örtü kullanılmalıdır.

Plaklı Çatı

Son kat döşemesi üzerine mertekler yerleştirmek yerine bu döşemeyi eğimli dökerek çatıyı oluşturmak tercih edilebilir.

Dış Isı Yalıtımlı Çatı

Havalandırmasız Çatı

Eğimli plak üzerindeki ısı yalıtımının saçak etrafını sarması ısı köprülerini engeller. Ancak, saçağın dar tutulması daha rasyonel olmaktadır. Buna karşılık kaplama tespiti yapılırken su kesici örtüyü delmeden veya sızdırmazlık contaları kullanılarak yapılmalıdır.

Havalandırmalı Çatı

Önceki çözüm geliştirilerek ısı yalıtımı düzlemi üzerinde eğime paralel doğrultuda kadronlar yardımıyla bir hava katmanı oluşturulabilir. Kaplamadan sızan suların veya iç hacimden oluşan nemli havanın böylece uzaklaştırılması sağlanır. Saçakların dar tutulması veya metal eklenti şeklinde yapılması kolaylık sağlar.

İç Isı Yalıtımlı Çatı

Geniş saçakların ısı yalıtımına sarılmasını önlemek ve iç hacmin kısa sürede ısınmasını sağlamak üzere ısı yalıtımı çatı plağının alt yüzeyinde olabilir. Havalandırma ve su boşaltma plak üzerindeki mertekler üzerinde yapılır ve bunların üzerine kaplama gelir. Ancak, iç yüzeyde bir buhar kesici örtü veya boya kullanma zorunluluğu doğmaktadır.

Düz Çatı

Sıcak Çatı

Isı yalıtım malzemesinin açık gözenekli olması durumunda üzerinde güneş ışınımına karşı korunmuş us kesici, altında ise buhar kesici bulunması gerekir. Isı yalıtımı üzerinde havalandırma imkanının sağlanması durumunda buhar kesiciye duyulmaz. Parapet duvarının yeterli ısı yalıtımı sağlayacak kalınlıkta olması çatı kenarındaki ısı köprüsünü giderir.

Ters Çatı

Kapalı gözenekli sert köpük levhalar ısı yalıtımının su kesici örtünün üzerinde olmasına imkan sağlayarak örtünün yapım esnasında ve güneş ışınımının etkilerinden korunmasını ve çatının gezilebilir olmasını sağlar. Ayrıca buhar kesiciye gerek kalmaksızın yoğuşma önlenebilmektedir. Ancak ıslanmadan dolayı yalıtım kalınlığı sıcak çatılarda gerekenden fazla olmaktadır.

Gelişmiş Ters Çatı

Önceki çözümde söz konusu olan ısı yalıtımının ıslanmasını önlemek üzere alttaki yalıtım daha ince tutularak üstündeki su kesiciden sonra bir yalıtım katmanı daha serilebilir.

Endüstriyel Yapılarda Sandviç Çatı Isı ve Ses Yalıtımı

Camyünü sandviç sistemleri, yeni yapılarda iki trapez levha arasına camyünü şiltenin veya mevcut yapılarda çatı üzerine camyünü şilte ve trapez levhanın tespit edilmesi suretiyle uygulanır. Yapıların iklim kuşaklarına göre gerekli ısıl direnci sağlayabilmek için şilte kalınlıkları;

1. Bölge…..8 cm               2. Bölge…..10 cm

3. Bölge…..14 cm              4. Bölge…..16 cm olmalıdır.

Yeni Yapılarda

Yeni yapılarda uygulama aşağıda özet olarak verilen genel esaslara göre yapılmalıdır.

• Çatı kaplama levhası, taşıyıcı konstrüksiyon üzerindeki aşıklara tespit edilerek sandviç çatı sisteminin alt yüzeyi oluşturulur,
• Üzerine camyünü şilte serilmeden önce alta bir buhar kesici konmalıdır. Özellikle iç ortam rutubeti yüksek olan mekanlarda, buhar kesicinin kullanılması ihmal edilmemelidir,
• Camyünü şilte serilirken, belirli noktalara mesafe tutucular yerleştirilerek alt levha ile üst levhanın tespiti sağlanır,
• Üst levhanın da tespiti ile sandviç çatı sistemi tamamlanır,
• Mesafe tutucunun ıs köprüsü yapmasına engel olmak amacıyla dış levha arasına conta yerleştirilmelidir.

Mevcut Yapılarda

Mevcut yapılarda uygulama aşağıda özet olarak verilen genel esaslara göre yapılmalıdır.

• Mevcut çatı kaplaması üzerine (asbestli çimento ondüle levha, trapez sac levha vb) buhar kesici serilir,
• Bunun üzerine taşıyıcı konstrüksiyona bağlı olarak ahşap ya da çelikten oluşan tespit kadronları monte edilir,
• Kadron aralarına uygun kalınlıkta camyünü serilir,
• Alüminyum trapez veya trapez sac levha, kadronlar üzerine tespit edilerek sistem tamamlanır.

Terleme ve Buhar Difüzyonu

Endüstriyel yapılarda, özellikle tekstil yapılarında olduğu gibi iç rutubetin yüksek olduğu mekanlarda, en önemli sorun terleme yani, su buharının soğuk yüzeylerde yoğuşarak damlamasıdır. Terlemenin önlenmesinde en uygun çözüm, terleme olan soğuk yüzeylerin sıcaklığının artırılması için yeterli bir ısı yalıtımının sağlanmasıdır. Bu nedenle çatılardaki iki trapez levha arasında kullanılacak olan camyünü kalınlığının, iklim bölgelerine göre uygun şekilde kullanılmasına dikkat etmek gerekir.

Bir diğer husus ise, gerekli ısı yalıtım kalınlığı sağlansa dahi, iç rutubetin buhar difüzyonu yoluyla ısı yalıtım malzemesine girerek ısı iletkenliğini bozması ve yeterli ısı yalıtımının sağlanmaması sonucu meydana gelen terleme durumudur. Dolayısıyla en önemli husus, buhar geçişini kesmek ve herhangi bir hata sonucu geçen buharı ise bünyede yoğuşmadan dışarı atmaktır. Buhar geçişini engellemek için, sandviç metal kaplama sisteminde, her ne kadar metal örtülerin buhar geçirgenlik direnci sonsuz olsa da bindirme yerlerindeki zayıf noktalardan geçebilecek buhara mani olmak için, ısı yalıtımının sıcak yüzünde buhar kesici malzemeler kullanılmalıdır. Ayrıca, hasarlı örtü ve işçilik hataları sonucu geçen buharın dışarı atılması için ısı yalıtımının dış yüzünün havalandırılması gereklidir. Bu suretle, camyünü gibi açık gözenekli olup bünyesine girebilecek buharı bu yöntemle dışarı atabilen ısı ve ses yalıtım malzemesinin kuru kalması sağlanmış olur.

Yangın Güvenliği

Endüstriyel yapılarda yangın güvenliği, ihmal edilmemesi gereken çok önemli konulardan biridir. Isı yalıtım malzemesi de dahil olmak üzere yapı malzemelerinin yanmaz olmasına dikkat etmek gerekir. Polistren ve poliüretan köpükler, petrol türevi olduğundan yanıcıdır. Yanarken zehirli gazlar çıkarır ve can güvenliği açısından oldukça mahsurludur. Camyünü ise inorganik kökenlidir ve DIN 4102 ‘ye göre yanmaz malzemeler sınıfı olan “A” sınıfındandır. 250 ˚C sıcaklığa kadar dayanım gösterir. Bu nedenle sandviç çatı sistemlerde, yalıtımı sağlayan malzeme seçimi yapılırken, yangın güvenliği de göz önünde bulundurulmalıdır.