Isı Yalıtım Malzemeleri ve Özellikleri

Isı yalıtım malzemelerinde temel gereksinim ısı geçişini önlemektir. Isıl iletkenlik hesap değeri, λh ne kadar düşük olursa malzemenin ısı yalıtım performansı o kadar iyi olur. Isı yalıtım malzemesinin uzunluk, genişlik, gönyeden sapma ve yüzey düzlüğünün belirtilmiş toleranslar içinde üretiminin yapılması gerekir. Buna ek olarak, malzemenin yoğunluğu ve morfolojisi de önemlidir. Duvarlarda kullanılacak malzemelerde minimum 25 kg/m3 yoğunluk istenirken, çatılarda ise 30 kg/m3 yoğunluk istenir.

En iyi ısı yalıtım malzemesi, yalıtımın kullanılacağı yüzel, mekan ve ortama göre belirlenmelidir.  Isı Yalıtım Malzemesi Seçerken Dikkate Edilmesi Gerekenler ile ilgili yazımıza buradan ulaşabilirsiniz.

Isı, bir enerjidir ve sıcaklığın yüksek olduğu bölgeden düşük olduğu bölgeye geçmeye eğilimlidir. Doğru yapılmış, uygun kalınlıkta ve etkin ısı yalıtımı ise bu geçişi azaltarak enerjiden tasarruf amacıyla yapılır. Aynı zamanda ısı yalıtımı;

• Yapıda yakıt tüketimini azaltarak, ekonomiye katkı sağlar. Yapılan çalışmalar, yapıyı ısıtmak için gerekli enerjinin %45 – %60’ının doğru bir yalıtımla kurtarılabileceğini göstermektedir.
• Isıl konfor sağlar, ısıl konfor hissi, yapı içindeki havanın ve çevresindeki yüzeylerin sıcaklığına bağlıdır. Isı yalıtımı olmayan yapılarda, hava sıcaklığı yüksek olsa dahi soğuk hissedilir. Bunun nedeni, hava akımı etkisidir.
• Duvar ve tavan yüzeylerinde yoğuşmayı önler. Malzemenin kendisinde yoğuşma olmaması için difüzyon tekniğine uyulması gerekir; yapı elemanının soğuk kısmına buhar kesici, sıcak kısmına yalıtım malzemesi konulmamalıdır.
• Yapı elemanlarını ısı farkından oluşacak gerilmelere karşı koruyarak, yüzeyde çatlak riskini azaltır.
• Etkin bir ısıtma sistemi tasarımı ile ortamda düzgün yayılmış bir sıcaklık sağlar.
• Yakıt tüketiminin azalmasıyla CO2 gibi gazların %45’e kadar azalması hava kirliliğinin azaltılmasında önemli rol oynar.

(Isı Yalıtımı Nedir? Nasıl Yapılır?)

Teknik ve fiziksel açıdan yeterli malzemelerde yangın dayanımı da önemlidir. Yapıların yangına maruz kalabileceği dikkate alınarak seçilen yalıtım malzemesinin yangına tepkisi ve yangını yayıp yaymaması önemlidir.

Isı yalıtım malzemeleri;

1. Cam Yünü
2. Taş Yünü
3. EPS (Expanded Polystyrene – Genleştirilmiş Polistiren)
4. XPS (Extruded Polystyrene – Ekstrüde Polistiren)
5. Cam Köpüğü
6. Kalsiyum Silikat
7. Melamin Köpüğü
8. PVC Köpük
9. Fenol Köpüğü
10. Polietilen Köpük
11. Elastomerik Kauçuk Köpüğü
12. Poliüretan Köpük
13. Mineralize Ağaç Lifleri
14. Kenevir
15. Keten
16. Aerojel
17. Vakum Yalıtım Paneli (VIP- Vacuum Insulation Panels)

şeklinde sıralanabilir.

En İyi Isı İzolasyon-Yalıtım Malzemesi Nedir?

Isı yalıtımında kullanılan malzemeler ve özellikleri şu şekildedir:

1. Cam Yünü

Cam yünü inorganik kökenli silis kumunun 1200 °C – 1250 °C sıcaklıkta eritilip elyaf haline getirilmesiyle elde edilen ısı ve ses yalıtım malzemesidir.

Kullanım türüne göre farklı boyut ve yoğunluktadır; katkılarla dökme, boru, levha ve şilte şeklinde üretilebilir. Isıl iletkenlik hesap değeri λh=0.035-0.050 W/mK, su buharı difüzyon direnç faktörü μ=1 ve kullanım sıcaklığı -50°C – +250oC arasındadır. -200°C – +450°C arasında kullanım sıcaklığına sahip özel cam yünleri de üretilebilmektedir. Zamanla, özeliklerini kaybetmez ve TS EN 13501-1’e göre A1 (yanmaz) veya A2 (zor yanıcı) sınıfı yanmaz bir malzemedir. TS 901 EN 13162 10’ye uygun olarak üretilir. Yoğuşma riskini önlemek için su buharı difüzyon direnç faktörü çok yüksek olan alüminyum folyo, cam yünü levha ve alçı plaka arasına konulur. Bu tip uygulamaya “Bir yüzü alçı plaka kaplı, aralarında alüminyum folyo bulunan cam yünü levha” denir. Levhalar, vidalanarak veya yapıştırılarak uygulanır.

2. Taş Yünü

İnorganik kökenli dolomit, bazalt ve diyabaz gibi taşların 1400°C – 1600°C’de eritilerek elyaf haline getirilen ısı, ses ve yangın yalıtım malzemesidir. Kullanımına göre levha, boru, şilte ve dökme şeklinde üretilir. Isıl iletkenlik hesap değeri λh=0.035-0.050 W/mK, su buharı difüzyon direnç faktörü μ=1 ve kullanım sıcaklığı -50°C – +750°C arasındadır.

Kimyasal etkilere karşı davranışı cam yününe göre zayıftır. Özeliklerini zamanla kaybetmez; A1 veya A2 sınıfı yanmaz bir malzemedir. Sıcaklıkla boyutunda bir değişim görülmez. TS 901 EN 13162 10’ye uygun olarak üretilir.
Taş yününün uygulamalarından biri “Dış cephe levhası”dır. Bu uygulama ısı, ses yalıtımı ve havalandırmalı cephelerde yangın güvenliğini sağlar. Bir yüzü alüminyum folyoyla veya cam tülüyle kaplanmış taş yünü levhalar, cephe kaplamaları ile betonarme yüzeye yerleştirilir.

3. EPS (Expanded Polystyrene – Genleştirilmiş Polistiren)

Isıl iletkenlik hesap değeri λh=0.030-0.040 W/mK, su buharı difüzyon direnç faktörü μ=80 – 250 ve kullanım sıcaklığı -50 °C – +75 °C arasındadır. Kapiler emiciliği yoktur. Kapalı gözenekli yapısından ötürü ıslanmaz.

Performansını zamanla kaybetmez ve istenilen yoğunlukta üretilebilir. Basınca dayanıklıdır ve yoğunlukla birlikte basınç dayanımı da artar. Kırılgan bir malzeme değildir. 80oC üzeri sıcaklıkta yanarak özeliğini yitirir, yangına karşı D veya E sınıfındadır.

Yapılarda ısı ve ses yalıtımının dışında; derzlerde, asmolen döşeme yapımında, kompozit levha üretiminde ve yalıtım sıvası üretiminde kullanılır.

4. XPS (Extruded Polystyrene – Ekstrüde Polistiren)

Ekstrüzyon yöntemiyle polistiren hammaddesinden üretilen XPS; ısıl iletkenliği düşük, kapalı gözenekli, nefes alabilen, zamanla şekil değiştirme yapmayan, basınç dayanımı yüksek ve çürümeyen bir ısı yalıtım malzemesidir. XPS, EPS ısı yalıtım malzemesiyle benzer özeliklere sahiptir, fakat EPS %2-4 nem emerken, XPS %0.3 nem emer. Bu durum ısıl iletimi olumsuz etkiler.

Isıl iletkenlik hesap değeri λh=0.030-0.040 W/mK, su buharı difüzyon direnç faktörü μ=80 – 250 ve kullanım sıcaklığı -50°C – +75°C arasındadır. Kapiler emiliciği yoktur, bünyesine su almaz ve yangına tepki sınıfı D veya E’dir. TS 11989 EN 13164’e uygun olarak üretilir.

5. Cam Köpüğü

Toz camın karbon ile birlikte ergitilmesiyle elde edilen cam köpüğü oldukça sert, basınç dayanımı yüksek, kolay kırılabilen, buhar geçirimsiz (μ=10000) yalıtım malzemesidir.

Isıl iletkenlik hesap değeri λh=0.045-0.060 W/mK, A1-A2 yangın sınıfında olan yanmaz bir malzemedir. Kullanım sıcaklığı -260°C – +430°C arasındadır. Gözeneklerinin kapalı olmasından dolayı su almaz, kapiler değildir. Zamanla bozulma göstermez, kimyasal etkilere dayanıklıdır. TS EN 13167’ye uygun olarak üretilir.

6. Kalsiyum Silikat

Yüksek oranda silis içeren, ponza taşı ve kirecin birleşiminden oluşan bir yalıtım malzemesidir. Basınç dayanımı yüksek ve yangın yalıtımı için elverişlidir (1100°C’ye dayanan türleri mevcuttur).

7. Melamin Köpüğü

İyi bir ses yalıtımı (α, ses yutma katsayısı:0.30-1.20) ve ısı yalıtımı (λh=0.034 W/mK) sağlayan melamin köpüğü dekoratifliğiyle yapılarda kullanımı tercih edilen bir yalıtım malzemesidir. Kullanım sıcaklığı -60°C – +150°C arasında değişir.

8. PVC Köpük

Polivinilklorid esaslı termoplastik bir malzemedir. İhtiyaca göre sert, yarı sert veya yumuşak olarak üretilebilir. Sert olanlar kırılgan, yumuşak olanlar elastiktir. Korozyona karşı dayanıklıdır, 50 – 60°C’de yumuşamaya başlar.

9. Fenol Köpüğü

Termoplastik bir malzeme olan fenol köpüğü, fenol-formaldehit bakalitine anorganik şişirici ve sertleştirici maddelerin katılmasıyla düşük (30-60 kg/m3) ve yüksek (80-120 kg/m3) yoğunlukta üretilebilir. Köpük malzemeler arasında sıcaklık dayanımı en iyi olanlardan biridir (150°C’ye kadar). Yüksek sıcaklıkta büzülür, basınç dayanımı düşüktür. Suya batırıldığında 14 günde hacminin %9’u kadar su alır. Küflenmez, metalleri korozyona uğratabilir. Isıl iletkenlik hesap değeri λh=0.018-0.032 W/mK’dir.

10. Polietilen Köpük

Etilen ve propilenden oluşturulan plastik esaslı malzemedir. Elastiktir, su buharı difüzyon direncinin yüksek olmasından dolayı su geçirmez, düşük ısı iletkenliğine sahiptir. Isı, darbe sesi ve su yalıtımında kullanılır.

11. Elastomerik Kauçuk Köpüğü

Kauçuk köpüğü esaslı elastomerik kauçuk köpüğü, yüksek buhar difüzyon değeriyle iyi bir ısı yalıtımı ve yoğuşma kontrolü sağlar. Isıl iletkenlik hesap değeri λh=0.034-0.038 W/mK arasındadır. Yapısında suda çözünen kısımlar belirtilen oralardan az olduğu için korozyon riski düşüktür.

12. Poliüretan Köpük

Poliol ve izosiyanüratın karıştırılması ve havanın yardımıyla köpürüp sertleşen plastik esaslı bir ısı yalıtım malzemesidir. Termoset bir plastik olduğu için geri dönüştürülemez, yeniden kullanılamaz. Isıl iletkenlik hesap değeri λh=0.016-0.032 W/mK, kullanım sıcaklığı da -180°C /+110°C arasındadır.

Yangın esnasında hidrojen siyanür gazı ortaya çıkardığı için 1989’dan itibaren mobilya endüstrisinde kullanımı yasaklanmıştır. Buna rağmen, yapılarda kullanımı serbesttir.

13. Mineralize Ağaç Lifleri

Ağaç malzemelere mineralizasyon işlemi yapılarak liflerin dış etkilere dayanımı artırılan ses ve ısı yalıtım malzemesidir. Mineralizasyon işlemiyle organik bileşikler, inorganik formlara dönüştürülür. Isıl iletkenlik hesap değeri λh=0.060-0.107 W/mK’dir.

14. Kenevir

Kenevir ısı yalıtım malzemesi; hızlı büyüyebilen, senede birden fazla mahsul veren, gübre gerektirmeyen hint kenevir bitkisine polyester elyaf ve yangın geciktirici katkılarla karıştırılarak kullanılır. Isıl iletkenlik hesap değeri λh=0.038-0.060 W/mK’dir. Nem artışıyla ısıl iletkenlik katsayısının artmaması ve böcekler tarafından tahrip edilmemesi için korunması gerekir.

15. Keten

Keten lifleri, yüksek miktarda selüloz içeren ve eski bir bitki olan ketenden elde edilir.

Keten liflerinin havayı iyi muhafaza etmesi ısı yalıtımı özelliğini, liflerin elastikliği ise ses yalıtımı özelliğini gösterir. Isıl iletkenlik hesap değeri λh=0.038-0.075 W/mK arasındadır. Yangına karşı dayanımını artırmak için bor tuzları kullanılır. İşleme esnasında zehirli gaz yaymaz.

16. Aerojel

1930’larda Samuel S. Kistler tarafından laboratuvarda geliştirilen nanoteknolojik malzeme, %95-99.9 hava içeriğiyle “Yeryüzündeki en hafif katı madde” olarak tanımlanmıştır. İçindeki hava molekülleri hareket edemedikleri için yüksek ısı ve ses yalıtımı sağlar. Isıl iletkenlik hesap değeri λh=0.018 W/mK’dir.

Hidrofobik olup, yapıyı neme ve küfe karşı korur; kullanım ömrünü tamamladığında sadece kum ortaya çıkar. Dolayısıyla sürdürülebilir bir malzemedir. Yapılan çalışmalarda, 1300 °C sıcaklığa 30 dakika kadar dayanabilmektedir.

17. Vakum Yalıtım Paneli (VIP- Vacuum Insulation Panels)

Yüksek performanslı Vakum Yalıtım Paneli, gözenekli çekirdeğe bağlı olarak, gaz giderici malzemeyle ya da tek başına dış zarfa konularak vakumlanarak oluşturulur. Isıl iletkenlik hesap değeri λh=0.004 W/mK olup geleneksel ısı yalıtım malzemelerine göre 10 kata kadar daha verimlidir. Uzun seneler boyunca kullanılması avantajlarından bir diğeri iken; panellerin delinmeye müsait olması, şantiyede kolayca kesilip boyutlandırılamaması, su geçirmez olup yoğuşmaya sebep olması dezavantajlarından bazılarıdır.

---

İyi bir ısı yalıtım uygulaması için en uygun malzeme seçimi ve doğru bir uygulama gerekmektedir. En iyi ısı yalıtım malzemesinin seçiminde maliyet faktörü de unutulmamalı, farklı uygulamalar karşılıklı olarak değerlendirilmelidir.