YILDIZ TEKNĠK ÜNĠVERSĠTESĠ
MAKĠNA MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ
HATAY ĠLĠ ĠÇĠN OPTĠMUM YALITIM
KALINLIĞININ BELĠRLENMESĠ
F13066003 ANIL ANBER
F130066002 ABDURRAHĠM ÇELĠK
TERMODĠNAMĠK ve ISI TEKNĠĞĠ ANABĠLĠM DALINDA HAZIRLANAN
LĠSANS BĠTĠRME TEZĠ
Tez DanıĢmanı: Prof. Dr. OLCAY KINCAY
ĠSTANBUL, 2014
i
ĠÇĠNDEKĠLER Sayfa
SĠMGE LĠSTESĠ 4
KISALTMA LĠSTESĠ ................................................................................................................ 5
ġEKĠL LĠSTESĠ ......................................................................................................................... 6
ÇĠZELGE LĠSTESĠ .................................................................................................................... 8
ÖZET .......................................................................................................................................... 9
1 GĠRĠġ ..................................................................................................................... 10
2 ENERJĠ .................................................................................................................. 13
2.1 Enerjinin Tanımı ve Türleri ................................................................................... 13
2.2 Enerjinin Kullanımı ............................................................................................... 13
2.3 Dünyadaki Enerji Ġhtiyacı ...................................................................................... 13
2.4 Türkiye‟deki Enerji Ġhtiyacı .................................................................................. 20
3 ISI ĠLE ĠLGĠLĠ GENEL KAVRAMLAR ............................................................. 26
3.1 Isı ........................................................................................................................... 26
3.2 Isı Yayılım (Transfer) Yolları ................................................................................ 26
3.2.1 TaĢınımla (Konveksiyonla) Yayılım ..................................................................... 26
3.2.2 IĢınımla (Radyasyonla) Yayılım ............................................................................ 27
3.2.3 Ġletimle (Kondüksiyonla) Yayılım ......................................................................... 28
4 ISI YALITIMI ....................................................................................................... 30
4.1 Isı Yalıtımının Avantajları ..................................................................................... 31
4.2 Isı Yalıtımının Türkiye‟ye Yararları ..................................................................... 32
4.3 Isı Yalıtımının Dünya'ya Katkıları ........................................................................ 32
4.4 Yalıtımın Küresel Isınmaya Etkileri ...................................................................... 32
5 YALITIM MALZEMELERĠ ................................................................................. 33
5.1 TaĢyünü.................................................................................................................. 33
5.2 Camyünü ................................................................................................................ 35
5.3 Ekstrüde Polistren (XPS) ....................................................................................... 36
5.4 Ekspande Polistren (EPS) ...................................................................................... 37
6 OPTĠMUM YALITIM KALINLIĞI ĠLE ĠLGĠLĠ HESAPLAMALAR ................ 40
6.1 DıĢ Duvarların Isı Kazanç Ve Kaybı ..................................................................... 41
6.2 Optimum Yalıtım Kalınlığı Ġçin Maliyet Analizi .................................................. 42
6.3 Yakıt Tüketim Hesabı ............................................................................................ 44
6.4 Geri Ödeme Süresinin Hesaplanması .................................................................... 44
6.5 Optimum Yalıtım Kalınlığı Hesabı ........................................................................ 45
i
KAYNAKLAR
EKLER
ÖZGEÇMĠġ
4
SĠMGE LĠSTESĠ
Ayıl Yıllık toplam ısıtma maliyeti farkı, (TL/m2
yıl)
Ctoplam YalıtılmamıĢ binanın toplam ısıtma maliyeti, (TL/m2
yıl)
Cy Yalıtum malzemesinin birim fiyatı (TL/m3)
Cyalıtım Yalıtım malzemesinin maliyeti, (TL/m2)
Cyalıtım,toplam YalıtılmıĢ binanın toplam ısıtma maliyeti, (TL/m2
yıl)
Cyıl Birim yüzey için yıllık ısıtma maliyeti, (TL/m2
yıl)
DG Derece-gün sayısı, (0C-gün)
g Enflasyon oranı
Hu Yakıtın alt ısıl değeri, (J/kg)
i Faiz oranı
k Yalıtım malzemesinin ısı iletim katsayısı, (W/mK)
N Ömür süresi, (yıl)
PWF ġimdiki değer faktörü
q Yıllık ısı kaybı, (W/m2)
r Gerçek faiz oranı
Rd DıĢ ısı taĢınım direnci, (m2K/W)
Rduvar,toplam Yalıtımsız duvarın toplam ısıl direnci, (m2K/W)
Ri Ġç ısı taĢınım direnci, (m2K/W)
Ry Yalıtım malzemesinin ısıl direnci, (m2K/W)
U Toplam ısı geçiĢ katsayısı, (W/m2K)
X Yalıtım kalınlığı, (m)
xopt Optimum yalıtım kalınlığı, (m)
pp Geri ödeme süresi, (yıl)
Yakma sisteminin verimi
5
KISALTMA LĠSTESĠ
OPEC=Organization of Petroleum Exporting Countries (Petrol Ġhraç Eden Ülkeler Örgütü)
OECD=Organisation for economic co-operation and development
EPS= Ekspande Polistren
XPS=Ekstrüde Polistren
PWF=ġimdiki değer faktörü
DGS=Derece Gün Sayısı
6
ġEKĠL LĠSTESĠ
ġekil 2.1 Yeni Politikalar Senaryosunda Birincil Enerji Talebinde Enerji Kaynaklarının
ġekil 2.2 Yeni Politikalar Senaryosunda Teknoloji Türü Ġtibariyle Küresel Elektrik Üretimi
ġekil 2.3 Yeni Politikalar Senaryosunda Birincil Enerji Taleplerindeki Büyüme[8]
ġekil 2.4 Yeni Politikalar Senaryosu ve 450 Senaryosuna göre Dünya enerji-CO2 Emisyonu
ĠliĢkisi[8]
ġekil 2.5 2030 yılındaki dünya enerji talebi ve buna bağlı olarak CO2 emisyonu[9]
ġekil 2.6 Yakıt Türleri Ġtibariyle Dünya Birincil Enerji Talep ArtıĢı 2000-2010[7]
ġekil 2.7 Yeni Politikalar Senaryosunda sıvı yakıt arzındaki değiĢiklikler
ġekil 2.8 Yeni Politikalar Senaryosunda yakıt türü itibariyle enerji arz altyapısına yapılan
kümülatif yatırımlar[7]
ġekil 2.9 Fosil Yakıtlara Dünya Çapındaki Devlet Ödenekleri[10]
ġekil 2.10 Fosil Yakıt Ġhraç ve Ġthal eden ülkelerin dünya çapındaki fosil yakıt tüketimi[10]
ġekil 2.11 ġebekeye bağlantılı, Ģebekeden bağıntısız ve mini Ģebekeli elektrik üretiminin
kapasitelere göre oranları[9]
ġekil 2.12 2000-2009 yılları arasında G20 ülkelerinin birincil enerji tedariğindeki artıĢ[11
ġekil 2.13 2000-2009 yılları arası G20 için global enerjiye bağlı CO2 emisyonları [11]
ġekil 2.14 Kurulu gücün kaynaklara göre dağılımı[12]
ġekil 2.15 Enerji Bakımından dıĢa bağımlılığımız[12]
ġekil 2.16 Birincil Enerji Üretiminin Kaynaklara Göre Dağılımı[13]
ġekil 2.17 Birincil enerji tüketiminin kaynaklara göre dağılımı[13]
ġekil 2.18 Yenilenebilir Enerjiden Elektrik Üretimi[12]
ġekil 2.19 Termik santrallerde enerji üretim kompozisyonu[13]
ġekil 2.20 Birincil Enerji Talebinin Kaynaklar Bazında beklenen geliĢimi[14]
ġekil 2.21 Ülkemizdeki enerji arz ve talep iliĢkisi[14]
ġekil 2.22 Enerji Tüketiminin Nihai Sektörlere Dağılımı[13]
ġekil 2.23 Sanayide Enerji Tüketimi[13]
ġekil 2.24 Binalarda enerji tüketimi[13]
ġekil 3.1 Isınan havanın yükselmesi [17]
ġekil 3.2 ZorlanmıĢ taĢınım [17]
ġekil 3.3 IĢınımla yayılım [17]
ġekil 3.4 Isı iletkenlik katsayısı [17]
ġekil 5.1 TaĢyünü
ġekil 5.2 Camyünü
7
ġekil 5.3 XPS
ġekil 5.4 EPS
ġekil 6.1 Hatay ili için yakıt türü olarak doğalgaz, yalıtım malzemesi XPS kullanıldığında
toplam maliyet ve diğer maliyetlere etkisi
ġekil 6.2 Hatay ili için yakıt türü olarak doğalgaz, yalıtım malzemesi EPS kullanıldığında
toplam maliyet ve diğer maliyetlere etkisi
ġekil 6.3 Hatay ili için yakıt türü olarak doğalgaz, yalıtım malzemesi taĢ yünü kullanıldığında
toplam maliyet ve diğer maliyetlere etkisi
ġekil 6.4 Hatay ili için yakıt türü olarak doğalgaz, yalıtım malzemesi cam yünü
kullanıldığında toplam maliyet ve diğer maliyetlere etkisi
ġekil 6.5 Hatay ili için yakıt türü olarak kömür, yalıtım malzemesi XPS kullanıldığında
toplam maliyet ve diğer maliyetlere etkisi
ġekil 6.6 Hatay ili için yakıt türü olarak kömür, yalıtım malzemesi EPS kullanıldığında
toplam maliyet ve diğer maliyetlere etkisi
ġekil 6.7 Hatay ili için yakıt türü olarak kömür, yalıtım malzemesi taĢ yünü kullanıldığında
toplam maliyet ve diğer maliyetlere etkisi
ġekil 6.8 Hatay ili için yakıt türü olarak kömür, yalıtım malzemesi cam yünü kullanıldığında
toplam maliyet ve diğer maliyetlere etkisi
8
ÇĠZELGE LĠSTESĠ
Çizelge 1.1 Türkiye‟de ve Bazı Ülkelerde KiĢi BaĢına Yıllık Isı Yalıtım Malzemesi Tüketim
Oranları
Çizelge 3.1 Bazı malzemelerin emisivite değerleri
Çizelge 5.1 TaĢ yünü teknik özellikleri
Çizelge 5.2 Cam yünü teknik özellikleri
Çizelge 5.3 Ekstrüde polistrenin teknik özellikleri
Çizelge 5.4 Expande polistrenin teknik özellikleri
Çizelge 6.1 DıĢ duvar bileĢenlerinin özellikleri
Çizelge 6.2 Yalıtım malzemelerine ait parametreler
Çizelge 6.3 Hesaplamalarda kullanılan parametreler
Çizelge 6.4 Kullanılan yakıtların alt ısıl değeri, verim ve fiyatları, (ĠGDAġ 2014)
Çizelge 6.5 Farklı yakıt tipleri için optimum yalıtım kalınlığı ve geri ödeme süresi
9
ÖZET
Ülkemiz enerji bakımından, dıĢa bağımlı bir ülke. Yurt çapında üretilen enerjinin yarısından
fazlası ısıtma amaçlı kullanılmakta ve bu da yeterli olmamaktadır. Konut ve toplumsal yaĢam
yapılarında yalıtım yapılarak %50-80 „e kadar enerji tasarrufu yapılabilir. Enerji fiyatlarının
yurt çapında yüksek olması sebebiyle binalarda yalıtım yapılmasının önemini artırmaktadır.
ÇalıĢmamızda dıĢtan yalıtımlı bir duvar modelinin iki farklı yakıt türü (doğalgaz ve kömür)
ve yalıtım malzemeleri için optimum kalınlığı, geri ödeme süreleri ve tasarruf miktarları
hesaplanmıĢtı.
10
1. GĠRĠġ
Türkiye‟de konutlarda tüketilen enerjinin %80‟i ısıtma-soğutma amaçlı olarak
kullanılmaktadır. Türkiye gibi enerjisinin neredeyse tamamını ithal eden bir ülke için bu oran
çok yüksektir. Çevresel sorunların da artmasıyla birlikte ülke genelinde yenilenebilir enerji
kaynaklarının teĢviki ve fosil yakıt kullanımını azaltma çabaları olsa da yüksek kurulum
maliyetleri ve alt yapı zorlukları bu giriĢimleri yavaĢlatmaktadır. ÇeĢitli enerji kaynaklarının
kullanımından kaynaklanan en büyük çevresel problem sera etkisi ya da küresel ısınma olarak
bilinen küresel iklim değiĢikliğidir. [1]
Enerjinin verimli olarak kullanılması, enerjiyi üretmekten çok daha ucuza gelecek bir yöntem
olarak karĢımıza çıkmaktadır. Enerji tasarrufu sadece ülke ekonomisine kazanç sağlamakla
kalmayıp özellikle fosil kaynaklı yakıtların kullanımı sırasında oluĢacak çevresel
olumsuzlukları da azaltmaktadır. Bu açıdan bakıldığında, özellikle konutlarda
gerçekleĢtirilecek yalıtım uygulamaları ihtiyaçtan öte bir zorunluluk olarak görülmektedir.
Konutlarda ısı kaybını azaltacak yalıtım teknolojileri incelendiğinde yalıtım kalınlığı kavramı
ön plana çıkmaktadır. Her ne kadar yalıtım kalınlığının artması ısı kaybını azaltacak ve yakıt
maliyetini düĢürecek bir çözüm gibi görünse de yalıtım kalınlığının gerektiğinden fazla
seçildiği uygulamalarda, yalıtım masrafları ve buna paralel olarak toplam maliyet artacaktır.
Dolayısıyla yalıtım kalınlığının tespitinde, en iyi verimin sağlandığı, ekonomik bir optimum
nokta söz konusudur. [2]
Fosil yakıtların yakın bir zamanda biteceği bir gerçektir. Kalan fosil yakıtlar her gecen gün
değerlenmektedir. Bu durumda fosil yakıtların verimli kullanımı önem kazanmaktadır. Aynı
zamanda enerji tüketiminin neden olduğu cevre kirliliği, günümüzde enerji tasarrufunu
zorunlu hale getirmiĢtir. Türkiye‟de kullanılan enerjinin %33‟u ısıtma enerjisi olarak
kullanılmaktadır.[3]
Teknolojinin geliĢmesi, sanayinin ilerlemesi ve dünya nüfusunun artıĢı enerjiye olan ihtiyacı
artırmaktadır. Bu talebin sürekli artması fosil yakıt tüketimini ve dolayısıyla çevre kirliliğini
beraberinde getirmektedir. Ülkemizde enerjinin % 35-40' ı binalarda tüketilmekte ve bu
rakamın % 85' i ise binaların ısıtılması amacıyla kullanılmaktadır. Bunun için bina dıĢ
kabuğunun uygun yalıtım malzemeleriyle yalıtılması enerjinin korunumu açısından önemlidir.
[4]
Günümüzde binalardaki enerji tasarrufunun en önemli bölümünü ısı enerjisi tasarrufu
oluĢturmaktadır. Yapıların ısıtılmasında kullanılan yakıt miktarının azaltılmasını da
amaçlayan ısı enerjisi tasarrufu, ancak doğru uygulanmıĢ bir ısı yalıtımı ile
sağlanabilmektedir. Yapılarda ısı yalıtımı; duvar, döĢeme, çatı, pencere ve ısı köprüleri gibi
11
elemanlardan ısı geçiĢlerini yavaĢlatmak ve yapının sağlığını korumak amacıyla
yapılmaktadır. Türkiye‟de 1990‟lı yılların baĢında kendini iyice göstermeye baĢlayan enerji
tasarrufu bilincinin yapı sektöründeki ilk aĢamalarının, konutların doğramalarındaki tek cam
ünitelerinin çift cama dönüĢtürülmesi ile baĢladığını söylemek mümkündür. Bu süreçle
birlikte, çeĢitli ısı yalıtım malzemelerinin ithali ve ülkemizde üretilmeye baĢlanması, diğer
yalıtım uygulamalarını da beraberinde getirmiĢtir.
1995 yılı itibariyle Türkiye‟de tüketilen ısı yalıtım malzemeleri miktarı yaklaĢık 1.500.000
m3 ‟tür. Buna karĢılık aynı yılda Almanya‟da 30.200.000 m3, Fransa‟da ise 20.100.000 m3
ısı yalıtım malzemesi tüketilmiĢtir. Çizelge 1‟de Türkiye‟de ve bazı ülkelerde kiĢi baĢına
düĢen ısı yalıtım malzemelerinin tüketim oranları verilmiĢtir [5].
Bu sıralamada Türkiye en az yalıtım kalınlığı uygulayan ülkeler arasında yer almaktadır.
Çizelge 2. Türkiye‟de ve Bazı Ülkelerde KiĢi BaĢına Yıllık Isı Yalıtım Malzemesi Tüketim
Oranları
ISI YALITIM
MALZEMESĠ
TÜRKĠYE
ĠSVEÇ
ALMANYA
FRANSA
ĠNGĠLTERE
YUNANĠSTAN
TÜKETĠMĠ
(m3/kiĢi/yıl)
0,02 1,03 0,33 0,28 0,16 0,05
Ülkemizde enerji tüketiminin ortalama %41‟i konutlarda, %33‟ü sanayide, %20‟si ulaĢımda,
%5‟i tarımda ve %1‟i diğer alanlarda kullanılmaktadır. Tüketilen tüm bu enerjinin yaklaĢık
%85'i ısıtma amaçlı kullanılmaktadır Görülmektedir ki, enerji kullanımının en yoğun olduğu
binalar konutlardır. Bu nedenle ısıtmanın istendiği dönemde ısı kayıplarının minimize
edilmesi; konutlarda ısı yalıtımı kullanarak enerji tasarrufunu gerçekleĢtirmek ile
mümkündür. Dünya genelinde enerji tüketimi son 25 yılda kiĢi baĢına sadece % 5 kadar
artmıĢ olmakla beraber, Türkiye de ki son 25 yılda ki artıĢ oranı %100 rakamının üzerindedir.
Türkiye‟nin enerji üretimi resmi rakamlara göre 1990 yılında toplam ihtiyacın % 50 kadarını
karĢılarken; günümüzde sadece % 30 unu karĢılayabilmektedir. Ülkemizde enerji tüketiminin
ortalama % 41 i konutlarda, % 33 ü sanayide, % 20 si ulaĢımda, % 5 i tarımda ve % 1 i diğer
alanlarda kullanılmaktadır. Tüketilen tüm bu enerjinin yaklaĢık % 85 i ısıtma amaçlı
kullanılmaktadır. Görülmektedir ki, enerji kullanımının en yoğun olduğu binalar konutlardır.
Bu nedenle ısıtmanın istendiği dönemde ısı kayıplarının minimize edilmesi; konutlarda ısı
yalıtımı kullanarak enerji tasarrufunu gerçekleĢtirmek ile mümkündür. Dünyadaki nüfus artıĢı,
geliĢen sanayileĢme ve kentleĢme enerji tüketimini hızla arttıran etkenlerdir. Dünya
12
üzerindeki enerji kaynaklarının hızla tükenmesi ile birlikte tüm devletler enerji ihtiyaçlarını
kontrol altına alma ve enerjiyi etkin kullanma arayıĢı içerisine girmiĢlerdir. Ülkemizde de;
baĢta sanayi ve konut sektörleri olmak üzere enerji tüketimi her geçen yıl artmakta;
konutlarda kullanılan enerjinin büyük bir kısmı ısıtma ve soğutma amaçlı olarak
tüketilmektedir. Ticaret ve sanayi yapılarında olduğu gibi konutlarda da en etkin enerji
tasarrufu; kolay uygulanabilir bir enerji verimlilik teknolojisi olan ısı yalıtımının kullanımıyla
sağlanabilmektedir. [5].
13
2. ENERJĠ
2.1. Enerjinin Tanımı ve Türleri
Enerji, iĢ yapabilme yeteneği olarak tanımlanabilir ve belirlenmiĢ bir sisteme giriĢ ve ya çıkıĢ
değeri olarak atanabilir. Sisteme giriĢ ve ya çıkıĢ yaptığında sistemin en az bir parametresi
değiĢir. Doğrudan ölçülemez ancak iĢ yapabilme yeteneği ile ölçülür[6]
Enerji;
1. Mekanik Enerji: Cismin konumundan ve ya hareketinden dolayı oluĢan enerjidir.
2. Isı Enerjisi: Cisimlerin atomları arası çarpıĢmadan dolayı meydana gelen enerjidir.
3. Kimyasal Enerji: Kimyasal reaksiyonlar sonucu elde edilen enerji türüdür.
4. Nükleer Enerji: Atomun çekirdeğinde gerçekleĢtirilen reaksiyonlarla elde edilen enerjidir.
Not: Elektrik enerjisi; yukarıda yer alan 4 enerji türünün dönüĢtürülmesi ile meydana gelir.
2.2. Enerjinin Kullanımı
Enerjinin gereksinimi, Sanayi Devrimi ile baĢlamıĢtır. Avrupa‟nın enerji ihtiyacı; teknolojinin
geliĢmesine paralel olarak artmıĢ ve gün geçtikçe daha çok ihtiyaç duyulan bir kavram olarak
enerji; kendi önemini hissettirmeye baĢlamıĢtır.
Enerji, iktisadi ve sosyal toplumlarda büyük bir önem arzeder.1970‟li yıllarda meydana gelen
enerji krizinin ardından; ülkeler için enerjinin önemi artarken aynı zamanda tasarruflu
kullanmak için çalıĢmalar yapılmıĢtır. Doğal kaynakları olan ülkeler, kaynaklarını en iyi
Ģekilde kullanmak için çalıĢmalar yaparken, doğal kaynak sıkıntısı olan ülkeler ise, enerji
ihtiyacı için farklı teknikler oluĢturmaya çalıĢtırmıĢtır. Bunun sonucunda; yenilenebilir enerji
çeĢitleri ortaya çıkmıĢtır.
2.3. Dünyadaki Enerji Ġhtiyacı
Dünyadaki enerji ihtiyacı giderek artmakla birlikte genel olarak küresel ısınma etkisi
yüzünden alınan önlemler de ihtiyaçla doğru orantılı olarak artmaktadır. Yapılan çeĢitli
önlemler; kısa ve orta vadede etki göstermiĢ olsa da uzun vadede katkısı çok az olmuĢtur.
Dünyada enerji kullanımının seviyesi ve Ģekli, enerji ve iklim değiĢikliği ile ilgili hükümet
politikaları bu ihtiyaçların belirlenmesinde çeĢitli senaryolar oluĢturmuĢtır.Ulusal Enerji
Ajansı tarafından ortaya çıkarılan Dünya Enerji Görünümü[7] 2010 raporunda Yeni
Politikalar Senaryosu göz önüne alınmıĢtır. Bu senaryo; hükümet politika taahhütlerinin
dikkatlice uygulandığını varsayar.[7]
Bu senaryoya göre, uzun dönemde dünya ortalama sıcaklığının 3,5 0C artacağı öngörülmüĢtür.
Buna bağlı olarak 2010-2035 yılları arasında dünya birincil enerji talebi üçte bir oranında,
enerji kaynaklarına bağlı olarak CO2 emisyonun da % 20 artacağı öngörülmüĢtür. Küresel
14
ekonominin büyüme hızındaki azalma ise, bu enerji ve iklim değiĢikliği eğilimlerinde sadece
marjinal oranda azalma sağlayabileceğini göstermiĢtir. [7]
Önümüzdeki 25 yıl içinde, enerji ihtiyacındaki artıĢın %90‟ı OECD dıĢı ülkelerden
kaynaklanacaktır. Dünyanın en büyük enerji tüketicisi konumunda kendini tanımlayan Çin, bu
artıĢın %30‟dan fazlasını oluĢturacaktır. 2035 yılı itibariyle Çin, en büyük enerji tüketicisi
konumundaki ABD‟den %70 daha fazla enerji tüketecek fakat kiĢi baĢına enerji tüketiminde
ABD‟nin yarısından daha az olacaktır. Hindistan, Endonezya, Brezilya ve Ortadoğu
ülkelerinin enerji tüketim hızı Çin‟den bile daha yüksek olacaktır. GeliĢmekte olan ülkeler,
enerji tüketiminde gittikçe belirleyici dinamiklerden olacaktır. Dünya, 2035 yılında küresel
toplamın yarısından daha fazlasına ulaĢacak olan OPEC‟in petrol üretimine daha fazla bağımlı
olacaktır. Rusya, Hazar Bölgesi ve Katar dahil olmak üzere var olan en büyük gaz üreticileri
baĢta olmak üzere, 2035 yılında OECD üyesi olmayan ülkeler, küresel gaz üretiminin
%70‟den daha fazlasını gerçekleĢtirecektir. [7]
Küresel birincil enerji tüketiminde fosil yakıtların 2010 yılındaki %81‟lik oranı, 2035 yılında
azalarak %75‟e gerileyecektir. 2035 yılına kadar doğalgaz, küresel enerji kaynakları
içerisinde kullanılma oranını arttıran tek fosil yakıt olacaktır. Doğalgaz talebindeki bu mutlak
artıĢ, petrol ve kömürün toplam artıĢına yaklaĢacaktır. Petrol talebi %15 artacak ve bu artıĢ
ulaĢtırma talebindeki artıĢtan kaynaklanacaktır. Kömür talebi ise geliĢmekte olan ülkelerin
etkisiyle önümüzdeki 10 yıl içerisinde artacak, fakat daha sonra 2010 yılının %17 üzerinde bir
seviyede istikrar sağlayacaktır. [7]
Hidrolik ve Rüzgar enerjisi baĢta olmak üzere, yenilenebilir enerji teknolojileri, artan talebi
karĢılamak üzere kurulacak yeni kapasitelerin yarısını oluĢturacaktır. Yenilenebilir enerjiye
olan talep artacak fakat 2035 yılında yenilenebilir enerji teknolojileri, hiçbir fosil yakıt arzının
seviyesine ulaĢamayacaktır. [7]
Gelecekteki enerji arzı için büyük yatırımlara ihtiyaç duyulmaktadır. Yeni politikalar
senaryosuna göre; enerji arzının altyapısını oluĢturmak için 2010-2035 yılları arası yıllık 18
ortalama 1,5 trilyon dolar olmak üzere, toplamda 38 trilyon dolar yatırım yapılması
gerekmektedir. Bunların üçte ikisi OECD dıĢı ülkeler için gerekmektedir. [7]
15
ġekil 2.1 Yeni Politikalar Senaryosunda Birincil Enerji Talebinde Enerji Kaynaklarının
Payları[7]
ġekil 2.2 Yeni Politikalar Senaryosunda Teknoloji Türü Ġtibariyle Küresel Elektrik Üretimi
Kurulu Güç Kapasitesi ve Ġlaveleri.[7]
Enerji dünyası gittikçe Asya merkezli olmaktadır. Günümüzle karĢılaĢtırıldığında, 2035
yılında petrol tüketimi mutlak olarak %30 artacaktır. Bu tüketimin yarısından fazlası bölgeler
arası iĢlem görecektir. Hindistan 2020 yılına doğru en büyük kömür ihracatçısı olacaktır.[8]
ġekil 2.3 Yeni Politikalar Senaryosunda Birincil Enerji Taleplerindeki Büyüme[8]
16
Planlanan politikalar çerçevesinde gerçekleĢtirilen fosil yakıt tüketimi, geri dönülemez ve
yıkıcı sonuçlar doğurabilecek iklim değiĢikliklerine neden olacaktır. CO2 emisyonları 2010
yılında %5,3 oranında artarak, 30,4 milyar tonluk rekor bir değere ulaĢmıĢtır. Yeni Politikalar
Senaryosuna göre ise 2035 yılına kadar emisyonda %20 lik bir artıĢ olacak ve CO2 emisyonu
36,4 milyar tonluk bir seviyeye ulaĢacaktır.[8]
Yeni Politikalar Senaryosundan baĢka bir senaryo olan 450 Senaryosu ise; CO2
emisyonlarının 2020 yılına kadar yükseleceğini, daha sonra düĢüĢe geçerek 2035 yılında
seviye olarak 21,6 milyar ton seviyesine geleceğini öngörmektedir. 450 Senaryosu, BirleĢmiĢ
Milletler Ġklim DeğiĢikliği Çerçeve SözleĢmesi kapsamında küresel olarak kabul edilmiĢ
hedef olan sıcaklık artıĢının %50 artıĢ ile 2 0C ile sınırlı tutulabilmesi için güçlü politika
eylemleri öngörmektedir. [8]
ġekil 2.4 Yeni Politikalar Senaryosu ve 450 Senaryosuna göre Dünya enerji-CO2 Emisyonu
ĠliĢkisi[8]
ġekil 2.5 2030 yılındaki dünya enerji talebi ve buna bağlı olarak CO2 emisyonu [9]
17
Ülkelerin petrole olan ihtiyaçları karĢılaĢtırıldığında OECD ülkelerinin talep oranı azalırken,
OECD dıĢı ülkelerin taleplerinin artacağı öngörülmüĢtür. Küresel petrol talebi 2010 yılında 87
milyon varil/gün iken 2035 yılında 99 milyon varil/gün değerine yükselecektir. Buna karĢılık
doğalgaza olan talep her yıl daha da artacaktır. Yıllık ortalama %1.7‟lik artıĢla doğalgaz talebi
2035 yılında 4.75 trilyon metreküp değerine gelecektir. Bu talebin %81‟i OECD dıĢı
ülkelerden kaynaklanacaktır. Aynı zamanda konvansiyonel olmayan gazların önemi de süreç
içerisinde artacaktır.[9]
Emisyonların önümüzdeki yıllarda sınırlandırılacağı düĢünüldüğünde; bu durumun en çok
kömürü etkileyeceği aĢikardır. Yeni Politikalar Senaryosunda küresel kömür tüketimi 2020‟li
yılların baĢlarına kadar yükselmekte ve bu dönemden sonra 2035‟e kadar 5,850 milyon ton
kömür miktarında yatay bir seyir izlemektedir. Bu değer; 2009 yılına göre %25 fazladır.
Mevcut Politikalar Senaryosuna göre ise; kömür talebi 2020 yılından sonra da artacak ve %60
oranında artacaktır. Ancak 450 Senaryosuna göre kömür talebi; 2020‟den önce zirve yapacak
ve 2035 yılına kadar % 35 azalacaktır. Kömür bakımından, dünya için en önemli ülke olan
Çin‟in 12. BeĢ Yıllık Kalkınma Planı, dünya açısından kömür piyasasının en etkili anahtarı
durumundadır.[9]
Kömür; birincil yakıtlar arasında dünyada en yaygın olan yakıttır ve bu hızla tüketildiğinde
150 yıllık üretime yetecek durumdadır. [7]
ġekil 2.6 Yakıt Türleri Ġtibariyle Dünya Birincil Enerji Talep ArtıĢı 2000-2010[7]
18
ġekil 2.7 Yeni Politikalar Senaryosunda sıvı yakıt arzındaki değiĢiklikler[7]
ġekil 2.8 Yeni Politikalar Senaryosunda yakıt türü itibariyle enerji arz altyapısına yapılan
kümülatif yatırımlar[7]
19
ġekil 2.9 Fosil Yakıtlara Dünya Çapındaki Devlet Ödenekleri[10]
ġekil 2.10 Fosil Yakıt Ġhraç ve Ġthal eden ülkelerin dünya çapındaki fosil yakıt tüketimi[10]
ġekil 2.11 ġebekeye bağlantılı,Ģebekeden bağıntısız ve mini Ģebekeli elektrik üretiminin
kapasitelere göre oranları[9]
20
Dünyada geliĢmekte olan ülkelerin tedariklerini incelediğimizde, tüm geliĢmekte olan
ülkelerin tedarik ihtiyacında artıĢ meydana geldiği gözlenecektir. Bu geliĢmeler; ülkelerin
bölgelerine göre değiĢiklik gösterir.
ġekil 2.12 2000-2009 yılları arasında G20 ülkelerinin birincil enerji tedariğindeki artıĢ[11]
ġekil 2.13 2000-2009 yılları arası G20 için global enerjiye bağlı CO2 emisyonları [11]
2.4. Türkiye’deki Enerji Ġhtiyacı
Türkiye G20 içerisinde yer alan bir ülke olmasına rağmen, enerji taleplerinin artma oranı
diğer G20 ülkelerine göre fazladır. Ülkemiz; enerji talebi bakımından Çin‟den sonra ikinci
olarak yerini almıĢtır. Toplumun refah seviyesi arttıkça da bu talebin daha da yükselmesi
beklenmektedir. 2010 yılı ve tahmini 2023 yılı elektrik ihtiyacını karĢılaĢtırırsak;
2010 yılında 211 kWsaat
2023 yılında 450 kWsaat‟ lik bir enerji talebi ortaya çıkıyor. Yani görüldüğü gibi 2023
yılında, ülkenin enerji talebi 2010 yılının talebinden 2 kat daha fazla olması muhtemeldir. [12]
21
Bu talepleri karĢılamak için sadece enerji ithal etmek yararlı olmayacaktır. Kurulu gücü de
arttırmak önemli bir faktördür.
ġekil 2.14 Kurulu gücün kaynaklara göre dağılımı[12]
Enerji sektörüne devletin yaptığı yatırım son 9 yılda toplam 25 milyar dolar olarak
belirlenmiĢtir. Fakat bu rakam da enerji bakımından ülkemizi dıĢa bağımlılıktan tam
anlamıyla kurtaramadığı gibi büyük ölçüde dıĢa bağımlı kalmaya devam ettirmiĢtir.[12]
ġekil 2.15 Enerji Bakımından dıĢa bağımlılığımız[12]
22
Bu enerji gereksinimlerini karĢılamak için ülkemizdeki kaynak bulma çalıĢmaları devam
etmekle birlikte; yeni bulunan kömür rezervi kapasiteleri toplamı 4,8 milyar ton olarak
belirlenmiĢtir. Bu ve benzeri çalıĢmalarla toplam 7000MW enerji elde edilerek dıĢa bağımlılık
yüzdesini azaltmak için çalıĢmalar yapılmaya devam ediyor.[12]
Aynı zamanda ülkemizde petrol ve doğalgaz için sondaj çalıĢmaları devam etmekte olup 2011
yılı itibariyle 181000 metre sondaj miktarına ulaĢılmıĢtır.[12]
ġekil 2.16 Birincil Enerji Üretiminin Kaynaklara Göre Dağılımı[13]
ġekil 2.17 Birincil enerji tüketiminin kaynaklara göre dağılımı[13]
Fosil yakıt araĢtırmaları devam ederken bir diğer yandan da yenilenebilir enerji kaynakları
imkanları araĢtırılıyor ve bu alanda çeĢitli destekler verilerek yenilenebilir enerjinin de etkin
Ģekilde enerji gereksinimi karĢılamada görev alması bekleniyor.[13]
23
ġekil 2.18 Yenilenebilir Enerjiden Elektrik Üretimi[12]
ġekil 2.19 Termik santrallerde enerji üretim kompozisyonu[13]
24
ġekil 2.20 Birincil Enerji Talebinin Kaynaklar Bazında beklenen geliĢimi[14]
Ülkemizdeki enerji arzı ve talebi arasındaki iliĢki en önemli etkenlerden biridir. Ġhtiyacı
karĢılamak adına yapılan çalıĢmaların grafiksel ve sayısal değerleri önceki paragraflarda
açıklanmıĢken, enerji arz ve talebi ülke bakımından değerlendirdiğimizde aĢağıdaki grafiği
elde ederiz.[14]
ġekil 2.21 Ülkemizdeki enerji arz ve talep iliĢkisi[14]
Arz ve taleplerin hangi amaçla neler için oluĢtuğu da çok önemlidir ve ETKB 2006[13]
Raporu bizim bu konuda güzel bir fikir oluĢturmamızı sağlıyor.
25
ġekil 2.22 Enerji Tüketiminin Nihai Sektörlere Dağılımı[13]
ġekil 2.23 Sanayide Enerji Tüketimi[13]
ġekil 2.24 Binalarda enerji tüketimi[13]
26
3. ISI ĠLE ĠLGĠLĠ GENEL KAVRAMLAR
3.1. Isı
Isı sıcaklık farkı yardımıyla, bir mahalden diğer bir mahale geçen bir enerji Ģeklidir.
Sıcaklıksa bir cisimdeki moleküler hareketin artmasıyla yükselen skaler bir büyüklüktür. Bir
cismi oluĢturan atomlar ya da moleküller, ortam sıcaklığın artıĢına bağlı olarak titreĢimlerini
artırır ya da azaltırlar. Böylece sıcaklık farkı, ısı enerjisinin hareketini sağlayan, potansiyel bir
fark rolünü oynamaktadır. YoğuĢmanın ve nemlenmenin oluĢumunda bilinmesi gereken Ģey
ısıdır. Isı çeĢitli yollardan elde edilebilir.
Mekanik enerjiden elde edilen ısı –Sürtünme yoluyla yani mekanik olarak bir ısı enerjisi
açığa çıkar. Matkap ucunun ısınması gibi
Kimyasal reaksiyondan elde edilen ısı –Petrol, kömür, odun gibi bir malzemenin
yanmasıyla ısı enerjisi çıkar.
Elektrik enerjisinden elde edilen ısı – Elektrik akımı bir dirençten geçerken, ısı enerjisi
verir. Elektrik sobası örneği gibi
IĢınım yoluyla elde edilen ısı –GüneĢ ıĢınları yer kabuğu tarafından tutulmakta ve ısınma
baĢlamaktadır.
Atom enerjisinden elde edilen ısı –Atomun parçalanmasıyla parçacıklar, büyük bir enerji
açığa çıkarırlar [14]
3.2. Isı Yayılım (Transfer) Yolları
Isı her ortamda doğal dengeye ulaĢma güdümüyle hareket edeceğinden, yüksek sıcaklıklı
bileĢenlerden düĢük sıcaklıklı bileĢenlere doğru bir yayılım sergilemektedir. Bu yayılımı
durdurmak mümkün olmamakla birlikte ancak, kontrol altına alınıp, yavaĢlatılabilmektedir
[15].
Isı, taĢınımla yayılım, ıĢınımla yayılım ve iletimle yayılım olmak üzere üç yolla transfer
olmaktadır. Yapılarda ısı kaçıĢlarının çoğu bu üç halin kombinasyonu Ģeklinde görülmektedir
[16].
3.2.1. TaĢınımla (Konveksiyonla) Yayılım
Sıcak bir kütlenin soğuk bir kütleye hareketi Ģeklinde tanımlanabilmektedir. Gaz ve sıvı
ortamlarda görülmektedir. Genel olarak;
Doğal taĢınım,
ZorlanmıĢ taĢınım,
27
olmak üzere ikiye ayrılmaktadır.
Doğal taĢınım, fizik kuralları çerçevesinde gerçekleĢmektedir. Isınan hava genleĢmekte ve
soğuk havaya nazaran daha da hafiflemektedir. Hafifleyen sıcak hava yükselmekte ve soğuk
hava onun yerine geçmektedir. Örneğin, balonla yolculuk ısının bu Ģekilde yayılma
özelliğinden faydalanılarak gerçekleĢtirilmektedir.
ġekil 3.1 Isınan havanın yükselmesi [17]
ZorlanmıĢ taĢınımda, hava farklı bir enerji kaynağıyla hareket etmeye zorlanmaktadır.
Örneğin, vantilatörün bu etkisinden faydalanılmaktadır.
ġekil 3.2 ZorlanmıĢ taĢınım [17]
Yapı içerisinde farklı sıcaklıkların olması yaĢam konforunu etkilemekte ve sağlık problemleri
doğurabilmektedir. TaĢınımla yayılımı engellemenin yolu; yapıdaki kaçakları engellemeden
geçmektedir. Bu yalıtım; Ģömine bacası, çatlaklar, derzler, kapı ve pencere araları gibi
havanın doğrudan kaçabileceği bölgeleri yalıtmakla mümkündür [18].
3.2.2. IĢınımla (Radyasyonla) Yayılım
Isı enerjisinin, herhangi bir ara taĢıyıcıya gerek duymadan, dalga boyları ıĢığınkinden daha
büyük olan elektromagnetik dalgalar olarak bir maddeden diğer bir maddeye geçiĢi olarak
tanımlanabilmektedir. Radyasyonla yayılımda ortam gerekmemektedir. Bütün katı ve sıvı
28
cisimler yüzeylerinden ısı ıĢınımları yaymaktadırlar. Sıcaklığın artmasıyla birlikte
radyasyonla yayılım da artmaktadır. Sıcaklığı mutlak sıfırın üzerinde her madde ısı enerjisini
radyasyonla transfer etmektedir [18].
ġekil 3.3 IĢınımla yayılım [17]
Elektromagnetik dalgalar cisme geldikleri zaman ısıya dönüĢürler ve bu dönüĢüm o
malzemenin emisivitesiyle alakalıdır. Emisivitesi yüksek olan malzemeler daha fazla enerji
soğurmaktadırlar.
Çizelge 3.1 Bazı malzemelerin emisivite değerleri:
Asfalt Yol E=0.98 (%98)
Normal Tuğla E=0,80 (%80)
Geleneksel Yalıtım Malzemeleri E=0,80 (%80)
Termal Tuğla E=0,20 (%20)
Saf Alimünyum Folyo E=0,05 (%5)
Bina camlarının düĢük enerji emisivitesi olan camlardan seçilmesi ve duvarlarının özellikle
radyatör peteklerinin ya da sobaların arkası ısı yansıtıcı bir malzemeyle (alüminyum)
kaplanması durumunda, ıĢınımla yayılımı azaltmak mümkün olmaktadır.
3.2.3. Ġletimle (Kondüksiyonla) Yayılım
Ġletimle yayılım daha çok katı maddelerde görülmektedir. Madde içindeki moleküllerin
birbirlerine ısı enerjisini iletmesiyle gerçekleĢmektedir. Her maddenin kendisine has bir ısı
iletkenlik katsayısı (λ) vardır [18].
Isı iletkenlik katsayısı, homojen bir malzemenin denge Ģartları altında, iki yüzeyi arasındaki
29
sıcaklık farkı 1 C olduğu zaman 1 saatte 1 m2 alandan ve bu alana dik yönde 1 m kalınlıktan
geçen ısı miktarıdır. Birimi; kcal/mhC = 1.163 W/mK‟dır. [19]
ġekil 3.4 Isı iletkenlik katsayısı [17]
Binalardaki ısının kaçıĢlarının büyük bir çoğunluğu kondüksüyonla meydana gelmektedir. Bu
yüzden bina dıĢ duvarlarında ısı iletkenlik katsayısı iyi olan malzemelerle (ısı yalıtım
malzemeleriyle) takviye yapılması bina yalıtımı için öncelikli bir hal almaktadır.
30
4. ISI YALITIMI
Yapılarda ve tesisatlarda ısı kayıp ve kazançlarının sınırlandırılması için yapılan iĢleme “ısı
yalıtımı” denir. Teknik olarak, ısı yalıtımı, farklı sıcaklıktaki iki ortam arasında ısı geçiĢini
azaltmak için uygulanır.Isı yalıtımı, sıcak ya da soğuk havanın ısı köprüleri vasıtası ile
konutların içine girmesini ya da çıkmasını engellemek adına yapılan iĢlemlerdir. Sürekli artan
enerji faturaları ısınma için ayrılan bütçeleri de arttırmaktadır. Tüketilen toplam enerjinin 1/3
kadar oranının konutlar için sarf edildiği düĢünüldüğünde ısı yalıtımı artık bir ihtiyaç
durumuna gelmiĢ bulunmaktadır. Enerji tasarrufunun yanında ısı yalıtımı, konutların ömrünü
uzatmak, değerini arttırmak, arzu edilen konfor Ģartlarını sağlamak, sağlıklı bir yaĢam sürmek,
çevre kirliliğini azaltmak ve sağlıklı bir çevre oluĢturmak için hayata geçirilmesi gereken bir
uygulamadır.
Ġnsanların konforlu bir yaĢam sürebilmeleri; 20-22°C sıcaklık ve yüzde 50 bağıl nem değerine
sahip olan ortamlarda mümkün olabilir. KıĢ aylarında dıĢ ortam sıcaklıkları 20°C‟nin oldukça
altında seyreder. Yaz aylarında ise hava sıcaklıkları 20°C‟nin oldukça üstündedir. Isı bir
enerji türüdür ve doğa kanunları gereği ısı; yüksek sıcaklıklı ortamdan düĢük sıcaklıklı ortama
transfer olur. Bu nedenle yapılarda; kıĢın enerji kayıpları, yazın ise istenmeyen enerji
kazançları meydana gelir.
Bina içerisinde istenen konfor ortamının sağlanabilmesi için kıĢ mevsiminde kaybolan ısının
bir ısıtma sistemiyle karĢılanması ve yaz aylarında kazanılan ısının bir soğutma sistemiyle iç
ortamdan atılması gerekir. Dolayısıyla; gerek ısıtma gerek soğutma iĢlemleri için enerji
harcanır. Bir yapıda ısı kazanç ve kayıplarının sınırlandırılması; ısıtma ve soğutma amaçlı
olarak tüketilmesi gereken enerji miktarının azaltılması anlamına gelir. KıĢın ısı kayıplarının
yazın ise ısı kazançlarının meydana geldiği bir diğer alanlar ise enerjinin taĢındığı
tesisatlardır.
Isı yalıtımı yaparak binanın ömrünü uzatmak, kullanıcıya sağlıklı, konforlu mekânlar
sunabilmek ve bina kullanım aĢamasında yakıt ve soğutma giderlerinde büyük kazanım
sağlamak mümkündür. Isı yalıtımı yapılan yeni binalarda ısınma için daha az enerji
gerekeceğinden, kazan büyüklüğü, radyatör sayısı ve kalorifer tesisatının diğer ekipmanları
daha az kullanılır. Binaların ısıtılması amacıyla büyük oranda fosil yakıtlar kullanılır. Fosil
yakıtların yakılması sonucu yanma ürünü olarak açığa çıkan gazlar, hava kirliliğine ve küresel
ısınmaya neden olur. Isı yalıtımı uygulamaları ile konfor koĢullarının oluĢturulmasında
kullanılan enerji miktarının azalması, küresel ısınma ve hava kirliliğinin artmasını önler.
31
4.1 Isı Yalıtımının Avantajları
Isı, bir enerjidir ve farklı sıcaklıklara sahip mekânlarda; sıcaklığın yüksek olduğu taraftan
düĢük olduğu tarafa doğru geçme eğilimi gösterir. Isı, bu geçiĢ esnasında, mekânlar arasındaki
malzemelerin ısı iletkenlik katsayılarına ve kalınlıklarına bağlı olarak bir dirençle karĢılaĢır.
En genel anlamda ısı yalıtımı, ısı geçiĢini azaltan bir dirençtir. Isı geçiĢi iletim, tasınım ve
ısınım yolu ile 3 Ģekilde meydana gelmektedir.
Isı yalıtımının avantajları;
· Uygulanan yalıtım kalınlığına ve kullanılan malzemenin ısı iletkenliğine bağlı olarak, ısı
kaybı % 30-60 oranında azaltılır.
· YoğuĢma riski azaltılarak küflenme vb. olaylar önlenir.
· DıĢ duvarlarda ısıl gerilmeler azalır ve böylece sıcaklık sebebi ile oluĢan çatlaklar
engellenir.
· Yakıt tasarrufuna bağlı olarak ısıtma tesisatı ilk yatırım ve isletme masraflarında düĢüĢler
elde edilir.
Binalarımız kıĢın soğur, yazın ise ısınır. KıĢın kömür, doğalgaz gibi yakıtlar kullanarak
evimizi soğumaması için ısıtır; yazın ise ısınan evimizi klimalarla soğuturuz. Isı yalıtımı,
kıĢın ısınmak yazın da serinlemek için harcadığımız enerjiyi azaltmak ve daha rahat
ortamlarda yaĢamak amacıyla binaların dıĢ cephe duvarları, cam ve doğramaları, çatıları,
döĢemeleri ve tesisatlarında, ısı geçiĢini azaltan önlemler almaktır.[20]
Yönetmeliklere uygun yapılacak ısı yalıtımı, ısınma veya serinleme amacıyla yaptığımız
harcamalardan ortalama % 50 tasarruf ederek yazın serin kalmaya kıĢın daha iyi ısınmaya
imkan sağlar. Dengeli oda sıcaklıkları yaratarak konforlu ve sağlıklı mekanlar oluĢturur.
Evlerde küflenme, siyah leke ve mantar oluĢmasına neden olan yoğuĢmayı (terlemeyi) önler.
Isı yalıtımıyla ayrıca yakıt tüketimi ve dolayısıyla atık gazlar azaltılarak çevrenin
korunmasına katkıda bulunulur. [21]
Ayrıca özel kaplamalı yalıtım camı üniteleri ve yalıtımlı doğramalar kullanılarak kıĢın
pencerelerden oluĢan ısı kayıpları azaltılır, yazın binaya güneĢ ısısı giriĢi sınırlanır. [21]
Isı yalıtımının binanın yapım aĢamasındaki maliyeti, bina maliyetinin % 2‟si ile 5‟i
arasındadır. ĠnĢaat aĢamasında ısı yalıtımı yapılmıĢ bir binada; düĢük kapasiteli kazan, klima,
küçük radyatör ve tesisat kullanılacağı için yatırım ve iĢletme maliyeti de azalacaktır. Isı
yalıtımı için yapacağınız harcamalar, sağlanan enerji tasarrufu ile 2-5 yıl içinde kendini geri
öder. [21]
32
4.2 Isı Yalıtımının Türkiye’ye Yararları
Hesaplamalar, tüm konutların standart ve yönetmeliklere uygun olarak yalıtılması durumunda,
ülkemizin yılda yaklaĢık 3 milyar dolar tasarruf yapacağını göstermiĢtir. Ekonominin
canlanması, istihdamın artması, üretim ve uygulama ile birlikte artacak vergi gelirleri diğer
önemli faydalar arasındadır.
Bu tasarrufun eğitim, sağlık vb. zorunlu ihtiyaçlarımıza aktarılacağını göz önüne aldığımızda,
yalıtımın toplumsal refahımız için de önemli katkılarının olacağı bir gerçektir. [21]
4.3 Isı Yalıtımının Dünya’ya Katkıları
Isı yalıtımı, binaların daha az yakıtla ısıtılmasını sağlayacağından atmosfere yayılan
karbondioksit (CO2), kükürt dioksit (SO2) ve diğer gazlar azalır. Böylece atmosferde oluĢan
sera etkisi, küresel ısınma ve iklim değiĢikliği ile mücadeleye katkıda bulunulur. Dünyanın
ısınması kutuplardaki buzulların erimesine ve iklim değiĢikliklerine yol açmakta; buna bağlı
olarak doğal hayat giderek yok olmaktadır. [21]
4.4 Yalıtımın Küresel Isınmaya Etkileri
Bir binada kullanılan doğal gazın % 50-60 oranında azalması, her yıl ortalama 108 ton CO2
emisyonunun atmosfere salınmasını önlüyor. Yalıtım sayesinde ısı kayıp ve kazançları
azaltılarak enerji tasarrufunun sağlanması, çevrenin korunması, ısıl konfor ve gürültü
denetiminin sağlanması, yapı elemanlarında ve yüzeylerinde yoğuĢmanın önlenmesi ve yapı
elemanlarının dıĢ etkilerden korunması mümkün olabilmektedir. Bina içinde konfor
koĢullarının oluĢturulması, insan sağlığı için önem taĢırken, yapının dıĢ etkenlere karĢı
korunması da yapıların sağlam ve uzun ömürlü olması açısından büyük önem taĢımaktadır.
Küresel ısınma kutuplardaki buzulların erimesine ve iklim değiĢikliklerine yol açmakta; buna
bağlı olarak doğal hayat giderek yok olmaktadır. Isı yalıtımı, binaların daha az yakıtla
ısıtılmasını sağlayacağından; atmosfere yayılan karbondioksit, kükürt dioksit ve diğer zararlı
gazları azaltacak; böylece atmosferde oluĢan sera etkisi, küresel ısınma ve iklim değiĢikliği
gibi sorunlar ile mücadeleye katkıda bulunacaktır.[21]
33
5. YALITIM MALZEMELERĠ
Isı yalıtım malzemeleri; ısı kayıp ve kazançlarının azaltılmasında kullanılan düĢük
kalınlıklarda yüksek ısıl dirence sahip, hafif özel malzemelerdir. Isı yalıtım malzemelerini
diğer malzemelerden ayıran en önemli özellik ısı iletim katsayılarının düĢük olmasıdır. Isı
iletkenlik katsayısı; birim kalınlıktaki bir malzemenin birbirine paralel olan iki yüzeyindeki
sıcaklık farkının 1°C olması durumunda iletim yoluyla transfer edilen enerji miktarını ifade
eder. Isıl iletkenlik katsayısının birimi “W/m.K” dir. Isıl iletkenlik katsayısı düĢtükçe ürünün
yalıtım özelliği artar.[22]
Isı yalıtım malzemeleri düĢük olan ısı iletkenlik katsayıları ile düĢük olan kalınlıklarda yüksek
ısıl direnç sağlarlar. Isıl direnç malzemenin kalınlığının (m), ısıl iletkenlik katsayısına
oranıdır. Isıl direnç; “R” harfiyle gösterilir ve birimi “m2K/W”dır. Bir malzemenin veya yapı
elemanının ısıl direncinin arttıkça transfer olan ısıl enerji azalır.
Örneğin ısıl iletkenlik değeri 0,9W/m.K olan 30cm (0,3m) kalınlığındaki bir tuğla duvarın
ısıl direnci 0,33 m2K/W iken ısıl iletkenlik değeri 0,04W/m.K olan 4cm (0,04m) bir ısı
yalıtım malzemesinin direnci 1 m2K/W‟dir. Özetle; 4cm kalınlığındaki bir ısı yalıtım
malzemesinin ısıl direnci 30cm kalınlığındaki bir tuğla duvarın ısıl direncinin 3 katı olduğu
söylenebilir.
Isı yalıtımı amacı ile kullanılan ürünler açık gözenekli ve kapalı gözenekli olarak
sınıflandırılabilir. Açık gözenekli veya elyaflı malzemelere; camyünü, taĢyünü (mineral
yünler), ahĢap yünü; kapalı gözenekli malzemelere ise ekstürüde polistiren köpüğü (XPS),
cam köpüğü örnek verilebilir. Isı yalıtım malzemeleri binaların çatı, duvar ve döĢemelerini
oluĢturan yapı elemanlarında ve tesisatlarda kullanılır. Bu malzemelerin yanı sıra pencereleri
oluĢturan kaliteli doğramalar ile yalıtım camı üniteleri de ısı yalıtımında büyük önem taĢır.
5.1 TaĢyünü
Bazalt veya diabez taĢının yüksek sıcaklıklarda ergitilerek elyaf haline getirilmesi ile elde
edilen bir ısı yalıtım malzemesidir.
Yerli olarak temin edilen inorganik hammadde olan bazalt taĢının 1350°C-1400°C‟de
ergitilerek elyaf haline getirilmesi sonucu oluĢmaktadır.
Kullanım yeri ve amacına göre farklı boyut ve teknik özelliklerde, değiĢik kaplama
malzemeleri ile Ģilte, levha, boru ve dökme Ģeklinde üretilebilmektedir.
Isı yalıtımı, ses yalıtımı, akustik düzenleme ve yangın yalıtımı maksadıyla
kullanılmaktadır.
Isı iletkenlik beyan değeri λ≤ 0,040 W/mK‟dir.
34
Su buharı difüzyon direnç faktörü µ=1‟dir.
Kullanım sıcaklığı -50/+600, -50/+650°C aralığındadır.
Sıcağı ve rutubete maruz kalması halinde dahi, boyutlarında bir değiĢme olmaz.
Zamanla bozulmaz, çürümez, küf tutmaz, korozyon ve paslanma yapmaz. Böcekler ve
mikroorganizmalar tarafından tahrip edilemez.
TS EN 13501-1‟e göre “yanmaz malzemeler”olan A sınıfındandır.
Saint-Gobain Isover Grünzweig+HartmannAlmanya Sillan Lisansı ile üretilmektedir.
BVQI tarafından verilen ISO 9001 Kalite Güvence Sistemi, ISO 14001 Çevre
Yönetim Sistemi ve OHSAS 18001 ĠĢçi Sağlığı ve ĠĢ Güvenliği Yönetim Sistemi
Sertifikalarına sahip tesislerde üretilmektedir.
TS 901-1 EN 13162 Standardına tabi Ġzocam TaĢyünü ürünler, Yapı Malzemeleri
Yönetmenliği (89/106/EEC) çerçevesinde CE iĢareti taĢımaya haizdir.[23]
Çizelge 5.1 TaĢ yünü teknik özellikleri
Malzeme Özellikleri Birimler Değerler
Isı iletkenlik hesap değeri (λ) W/mK 0,04
Kullanım sıcaklığı (max.) 0C 750
Yoğunluk (d) kg/m3 30-200
Yanma sınıfı (DIN 4102) - A sınıfı (yanmaz)
Buhar difüzyon direnç katsayısı (μ) - 1,1
Mekanik dayanımı (max.) ton/m2 1,5-6,5
ġekil 5.1 TaĢyünü
35
5.2 Camyünü
Silis kumunun yüksek sıcaklıklarda ergitilerek elyaf haline getirilmesi ile elde edilen ısı
yalıtım malzemesidir. Diğer bir tanıma göre ise, camın çapları mikron boyutunda olan ince
lifler haline getirilerek oluĢturulan yalıtım malzemesidir
Yerli olarak temin edilen, inorganik hammadde olan silis kumunun 1200ºC -
1250ºC‟de ergitilerek elyaf haline getirilmesi sonucu oluĢmaktadır.
Kullanım yeri ve amacına göre farklı boyut ve teknik özelliklerde, değiĢik kaplama
malzemeleri ile Ģilte, levha, boru ve dökme Ģeklinde üretilebilmektedir.
Isı yalıtım, ses yalıtımı ve akustik düzenleme ile birlikte yangın güvenliği de
sağlamaktadır.
Isı iletkenlik beyan değeri λ≤0,040/m K‟dir.
Su buharı difüzyon direnç faktörü µ=1‟dir.
Kullanım sıcaklığı -50 / +250ºC aralığındadır. Bağlayıcısız cam yünü ürünler
500°C‟ye kadar kullanılabilmektedir. Ayrıca -200 / +400ºC aralığında kullanılan özel cam
yünü ürünler de üretilebilmektedir.
Sıcağa ve rutubete maruz kalması halinde dahi, boyutlarında bir değiĢme olmaz.
Zamanla bozulmaz, çürümez, küf tutmaz, korozyon ve pas yapmaz. Böcekler ve
mikroorganizmalar tarafından tahrip edilmez.
Higroskopik ve kapiler değildir.
Alman Normu olan DIN 4102‟ye ve Türk Standardı TS EN 13501-1‟e göre ”yanmaz
malzemeler” olan A sınıfındandır.
Saint – Gobain Isover, Fransa TEL Lisansı ile üretilmektedir.
BVQI tarafından verilen ISO 9001 Kalite Güvence Sistemi, ISO 14001 Çevre
Yönetimi Sistemi ve OHSAS 18001 ĠĢçi Sağlığı ve ĠĢ Güvenliği Yönetim Sistemi
Sertifikalarına sahip tesislerde üretilmektedir.
TS 901 – 1 EN 13162 Standardına tabi Ġzocam Camyünü ürünler, Yapı Malzemeleri
Yönetmeliği (89/106/ EEC) çerçevesinde CE iĢareti taĢımaya haizdir. [23]
36
Çizelge 5.2 Cam yünü teknik özellikleri
Malzeme Özellikleri Birimler Değerler
Isı iletkenlik hesap değeri (λ) W/mK 0,04
Kullanım sıcaklığı (max.) 0C 250
Yoğunluk (d) kg/m3 14-100
Yanma sınıfı (DIN 4102) - A sınıfı (yanmaz)
Buhar difüzyon direnç katsayısı (μ) - 1,1
Mekanik dayanımı (max.) ton/m2 1,5-6,5
ġekil 5.2 Camyünü
5.3 Ekstrüde Polistren (XPS)
Ekstrüde polistren (XPS), polistiren hammaddesinin ekstrüzyonla levha halinde çekilmesiyle
üretilen bir ısı yalıtım malzemesidir. Dow Chemical tarafından icat edilmiĢ, 1950‟li yıllarda
Amerika‟da, 60‟lı yıllarda ise Avrupa‟da üretimine baĢlanmıĢtır. 1989‟da ilk olarak
Türkiye‟ye ithal olarak gelmeye baĢlamıĢ ve 1995‟de de iki fabrikanın (Dow ve Ġzocam XPS
fabrikaları) kurulmasıyla Türkiye‟de imalatına geçilmiĢtir.
Polistiren hammaddesinden ekstrüzyon yolu ile üretilmektedir.
Kullanım yeri ve amacına göre farklı boyut ve basma mukavemetinde, değiĢik kenar
ve yüzey Ģekillerinde levha olarak üretilebilmektedir.
Isı yalıtımı maksadıyla kullanılmaktadır.
37
Isı iletkenlik beyan değeri λ ≤ 0,035 W/m K‟ dır.
Su buharı difüzyon direnç faktörü µ=90-100‟dür.
Kullanım sıcaklığı -50/+75ºC aralığındadır.
%100 kapalı gözenekli homojen hücre yapısına sahip olup bünyesine su
almamaktadır.
Kapiler emiciliği yoktur.
Basma dayanımı çok yüksektir.
TS EN 13501-1‟e göre E sınıfındadır.
Owens Corning USA Hydrovac Lisansı ile üretilmektedir.
BVQI tarafından verilen ISO 9001 Kalite Güvence Sistemi, ISO 14001 Çevre
Yönetim Sistemi ve OHSAS 18001 ĠĢçi Sağlığı ve ĠĢ Güvenliği Yönetim Sistemi
Sertifikalarına sahip tesislerde üretilmektedir. [23]
Çizelge 5.3 Ekstrüde polistrenin teknik özellikleri
Malzeme Özellikleri Birimler Değerler
Isı iletkenlik hesap değeri (λ) W/mK
0,028 (pürüzsüz)
0,031 (pürüzlü)
Kullanım sıcaklığı (max.) 0C (-50) – (+80)
Yoğunluk (d) kg/m3
min.20 (pürüzlü)
min.30 (pürüzsüz)
Yanma sınıfı (TS11989) - B1
Buhar difüzyon direnç katsayısı (μ) - 80-250
Mekanik dayanımı (max.) ton/m2 10-50
ġekil 5.3 XPS
38
5.4 Ekspande Polistren (EPS)
Expande polistren (EPS), petrol türevi malzemelerin değiĢik ĢiĢirme gazlarıyla geniĢletilerek
köpük haline getirilmesiyle değiĢik yoğunluklarda üretilebilen kapalı hücreli organik kökenli
bir ısı yalıtım malzemesidir.
Polistiren hammaddesinin, su buharı ile teması sonucu, hammadde granüllerinin
içinde bulunan pentan gazının granülleri ĢiĢirmesi ve birbirlerine yapıĢtırması sonucu
meydana gelmektedir.
Kullanım yeri amacına göre farklı boyut ve teknik özelliklerde değiĢik kenar ve yüzey
Ģekillerinde levha ve kalıp olarak üretilebilmektedir.
Isı yalıtımı ve ambalaj maksadıyla kullanılmaktadır.
Isı iletkenlik beyan değeri λ ≤ 0,040 W/mK‟dir.
Su buharı difüzyon direnç faktörü μ = 20-100‟dür.
Kullanım sıcaklığı -50/+75°C aralığındadır.
Kapiler emiciliği yoktur.
Asit ve baz kimyasallara dirençli olmasına karĢın, baca gazları, metan grubu gazları,
benzin grubu, eter, ester ve amin grubu kimyasallara karĢı hassastır.
GüneĢin mor ötesi ıĢınlarına karĢı hassastır.
TS EN 13501-1‟e göre E ve F sınıfındadır.
BVQI tarafından verilen ISO 9001 Kalite Güvence Sistemi, ISO 14001 Çevre
Yönetim Sistemi ve OHSAS 18001 ĠĢçi Sağlığı ve ĠĢ Güvenliği Yönetim Sistemi
Sertifikalarına sahip tesislerde üretilmektedir.
TS 7316 EN 13163 Standardına tabi Ġzocam EPS ürünler, Yapı Malzemeleri
Yönetmeliği (89/106/EEC) çerçevesinde CE iĢareti taĢımaya haizdir. [23]
Çizelge 5.4 Expande polistrenin teknik özellikleri
Malzeme Özellikleri Birimler Değerler
Isı iletkenlik hesap değeri (λ) W/mK 0,040
Kullanım sıcaklığı (max.) 0C (-180) – (+75)
Yoğunluk (d) kg/m3 min.15
Yanma sınıfı (TS10981) - B1
Buhar difüzyon direnç katsayısı (μ) - 80-250
Mekanik dayanımı (max.) ton/m2 5-15
39
ġekil 5.4 EPS
40
6. OPTĠMUM YALITIM KALINLIĞI ĠLE ĠLGĠLĠ HESAPLAMALAR
Literatürde binalarda optimum yalıtım kalınlığının belirlenmesine yönelik farklı çalıĢmalar
bulunmaktadır. Hasan [24] optimum yalıtım kalınlığının belirlenmesinde life-cycle metodunu
kullanmıĢtır. Sonuçlar polystrene ve taĢ yünü için enerji tasarrufunu 21$/m2 olarak
göstermiĢtir. ÇalıĢmanın sonucunda geri ödeme süresi taĢ yünü için 1-1.7 yıl polystrene için
1.3-2.3 yıl olarak belirlemiĢtir. Dombaycı vd. [25] Denizli‟deki binalarda, ısıtma için farklı
enerji kaynaklarının kullanılması halinde dıĢ duvarlar için optimum yalıtım kalınlığını
Derece-Gün değerini esas alarak hesaplamıĢlardır. ÇalıĢmanın sonucunda optimum yalıtım
kalınlığı kullanıldığında, enerji tasarrufu ve geri ödeme sürelerini sırasıyla 14.09$/m2 ve 1.43
yıl olarak belirlemiĢlerdir. Bolattürk [26] Türkiye‟nin dört farklı iklim bölgesinden seçilen on
altı farklı Ģehir için optimum yalıtım kalınlıkları, enerji tasarrufları ve geri ödeme sürelerini
hesaplamıĢtır. Hesaplama sonucunda, bu değerleri sırasıyla 0.02–0.17 m arasında, %22-%79
arasında ve 1.3–4.5 yıl arasında olarak belirlemiĢtir. Uçar ve Balo [27]çalıĢmalarında
Türkiye‟nin dört farklı iklim bölgesi için optimum yalıtım kalınlığı tespitinin ekonomik
boyutunu incelemiĢlerdir. ÇalıĢma sonucunda optimum yalıtım kalınlıklarını 1.06 ve 7.64 cm
arasında enerji tasarruflarını 19$/m2 ve 47$/m2 arasında ve geri ödeme sürelerini 1.8 ve 3.7
yıl arasında belirlemiĢlerdir. Çomaklı ve Yüksel [28] Türkiye‟nin en soğuk bölgesi için ısı
yalıtımının çevresel boyutlarını değerlendirmiĢlerdir. Bina dıĢ duvarında optimum yalıtım
kalınlığı kullanıldığında CO2 emisyonlarının %50 azaldığını belirlemiĢlerdir. Yu et al. [29]
çalıĢmalarında Çin‟in kıĢ ve yaz bölgelerinde bulunan Ģehirler için optimum yalıtım
kalınlıklarının belirlenmesinde farklı yalıtım malzemelerini kıyaslamıĢlardır. Sonuçlar farklı
iklim bölgelerine göre geri ödeme sürelerinin 1.9–4.7 yıl ve life cycle tasarrufunun 39 $/m2-
54.8 $/m2 arasında değiĢtiğini göstermiĢtir. Gölcü vd. [30] dıĢ duvarlarında yalıtım
malzemesi olarak taĢ yünü kullanılan bir bina duvarının optimum yalıtım kalınlıklarını, enerji
tasarruflarını ve geri ödeme sürelerini hesaplamıĢlardır. Enerji kaynağı olarak kömür
kullanıldığında; optimum yalıtım kalınlığı, yıllık tasarruf ve geri ödeme süresi sırasıyla 0.048
m, % 42 ve 2.4 yıl olarak elde etmiĢlerdir.
Yapılan çalıĢmada, Türkiye‟nin en soğuk Ģehirlerinden biri olan Sivas‟ta farklı yapı
malzemeleri (yatay delikli tuğla ve gaz beton) ve yalıtım Ģekilleriyle yalıtılmıĢ (dıĢtan yalıtım
ve sandviç yalıtım) bir bina dıĢ duvarı model alınmıĢtır. ÇalıĢmada söz konusu duvardan
gerçekleĢen ısı kaybı mevcut hesaplamalar yoluyla belirlenmiĢ ve ömür maliyet analizine göre
(LCCA) optimum ısı yalıtım kalınlıkları, geri ödeme süreleri ve enerji tasarrufları
belirlenmiĢtir.[31]
41
6.1 DıĢ Duvarların Isı Kazanç Ve Kaybı
Binalardaki ısı kazanç ve kayıpları genel olarak dıĢ duvarlardan, pencerelerden, tavan ve
döĢemeler ile hava infiltrasyonu sonucu gerçekleĢmektedir. Ancak bu çalıĢmada sadece dıĢ
duvarlarda oluĢan ısı kazanç ve kayıpları göz önüne alınarak optimum yalıtım kalınlığı
hesaplanmıĢtır.
Çizelge 6.1 DıĢ duvar bileĢenlerinin özellikleri
DıĢ duvarın birim yüzeyinden oluĢan ısı kazanç ve kaybı aĢağıdaki Ģekildedir:
q U.T (1)
Burada U toplam ısı transfer katsayısı T ise gün boyunca değiĢen dıĢ ortam sıcaklığı ile sabit
iç ortam sıcaklığının farkıdır. Bu durumda derece-gün sayılarına bağlı olarak birim yüzeyden
gerçekleĢen yıllık ısı kazanç ve kaybı
q A 86400. DG.U (2)
Derece gün değerleri temelde seçilen denge sıcaklığına bağlıdır. Denge noktası sıcaklığı, bir
binada ısıtma ve soğutmaya ihtiyaç duyulmadığı zamandaki dıĢ ortam sıcaklığı olarak
alınabilir. Bu denge sıcaklığı, bir binadan diğerine farklılık gösterebilir. Bu değiĢim istenilen
ic ortam sıcaklığına, binanın ısıl özelliklerine ve kullanım Ģekline göre belirlenebilir.
DıĢtan yalıtımlı duvar
Malzeme Kalınlık (m) k
( W/mK)
R
( m2K/W)
Ġç Sıva (Kireç
esaslı)
0,02 0,87 0,02
Yatay delikli tuğla 0,135 0,45 0,28
DıĢ sıva (Çimento
esaslı)
0,03 0,87 0,02
Ri 0,13
Rd 0,04
Rduvar,toplam (Yalıtım malzemesi hariç duvar
katmanları) 0,503
42
Geleneksel olarak ısıtma derece-gün sayıları 14˚C, 16˚C ve 18˚C, soğutma derece-gün sayıları
da 22˚C, 24˚C ve 26˚C denge noktası sıcaklıklarından biriyle hesaplanabilir [8].Ģeklindedir.
Duvarın toplam ısı transfer katsayısı ise aĢağıdaki gibi yazılabilir:
Çizelge 6.2 Yalıtım malzemelerine ait parametreler
Yalıtım k (W/mK) Cy (TL/m3)
XPS 0,029 157,3
EPS 0,036 281,8
TaĢyünü 0,042 165,4
Camyünü 0,038 120
Burada Ri ve R o iç ve dıĢ ortamın ısıl dirençleri, R w yalıtımsız duvar tabakalarının ısıl
direncidir. R y ise yalıtım malzemesinin ısıl direnci olup aĢağıdaki Ģekilde yazılmaktadır.
Burada xy yalıtım malzemesinin kalınlığı, ky ise ısıl iletkenliğidir. Rwt yalıtım malzemesi hariç
duvarın toplam ısıl direnci olmak üzere toplam ısı transfer katsayısı aĢağıdaki gibidir:
6.2 Optimum Yalıtım Kalınlığı Ġçin Maliyet Analizi
Binaların dıĢ duvarlarına yalıtım uygulanarak ısı kazanç ve kaybı önemli ölçüde azaltılmıĢ
olur. Bu durumda enerji tasarrufu acısından yalıtımın optimum kalınlığının bilinmesi
gerekmektedir. Yalıtımın optimum kalınlığı, yalıtım maliyeti ve binanın ömrü üzerinden
enerji tüketim maliyetini içine alan minimum toplam maliyeti sağlayan değerdir Bu yüzden
maliyet analizi yapılarak optimum yalıtım kalınlığı tespit edilmelidir. Isıtma ve soğutmanın
yıllık enerji maliyeti sırasıyla aĢağıdaki gibidir:
43
Burada, IDG ve SDG sırasıyla ısıtma derece-gün ve soğutma derece-gün sayılarıdır. C f , C e ,
Hu , л ve COP ise sırasıyla yakıt fiyatı (TL/kg), elektriğin fiyatı (TL/kWh), yakıtın alt ısıl
değeri (J/kg), ısıtma sisteminin verimi ve soğutma performans katsayısıdır. Bu durumda
toplam yıllık enerji maliyeti aĢağıdaki Ģekilde yazılır.
C A C A, I C A, S (8)
YalıtılmıĢ bir binanın toplam maliyeti aĢağıdaki bağıntı yardımıyla hesaplanmaktadır.
C T C A .PWF C y .x y (9)
Burada C y ve x y sırasıyla , yalımın fiyatı (TL/m3) ve kalınlığıdır. C A birim yüzey için yıllık
ısıtma ve soğutma maliyetinin toplamıdır. Optimum yalıtım kalınlığı belirlenirken, N yıllık
ömür üzerinden toplam ısıtma maliyeti Ģimdiki değer faktörü ( PWF ) ile birlikte
değerlendirilmelidir.
Çizelge 6.3 Hesaplamalarda kullanılan parametreler
DG (Derece-Gün) 1119 ˚C.gün
Faiz oranı (i) %14,5
Enflasyon oranı (g) %11,15
Ömür (N) 10 yıl
Bugünkü Değer Faktörü (PWF) 3,29922
PWF, faiz oranı (i) ve enflasyon oranı (g)‟ ye bağlı olarak aĢağıdaki Ģekilde hesaplanır.
44
Toplam maliyeti minimum yapacak yalıtım kalınlığı bize optimum yalıtım kalınlığını
vermektedir. Buna göre optimum yalıtım kalınlığı, toplam maliyeti veren (9) nolu denklemin
yalıtım kalınlığına (x) göre türevi alınarak aĢağıdaki gibi elde edilir.
6.3 Yakıt Tüketim Hesabı
Yıllık ısıtma enerjisi ihtiyacı, ısıtma sezonu boyunca binanın sürekli rejimde (19 °C iç ortam
sıcaklığında) olduğu haldeki enerji ihtiyacıdır. Binaların düĢük kapasitede kullanıldığı ve hiç
kullanılmadığı zamanlarda ısıtma sisteminin kontrollü çalıĢtırılmasıyla da önemli bir enerji
tasarrufu sağlanır.
Çizelge 6.4 Kullanılan yakıtların alt ısıl değeri, verim ve fiyatları, (ĠGDAġ 2014)
Yakıt Hu Fiyat
Kömür 25080000J/kg 0,65 0,75 TL/kg
Doğalgaz 34560000J/m3 0,93 0,93 TL/m
3
Binanın yıllık ısıtma enerjisi ihtiyacına göre yıllık yakıt tüketimi (12) nolu eĢitlikten
hesaplanır (Kalorifer Tesisatı Proje Hazırlama Teknik Esasları, 1992).
(12) nolu eĢitlikte Hu terimi kullanılan yakıtın alt ısıl değerini ifade etmektedir, ηk ise kazan
verimini göstermektedir.
6.4 Geri Ödeme Hesaplamaları
Ctoplam, 10 yıllık omur boyunca yalıtılmamıĢ binanın toplam ısıtma maliyeti olmak üzere,
omur maliyet analiz metoduna göre net tasarruf miktarı aĢağıdaki gibi hesaplanır.
Ayıl = Ctoplam – Cyalıtım,toplam (13)
45
Cyıl1 yalıtımsız durumdaki, Cyıl
2 yalıtımlı durumdaki birim yüzey için ısıtmanın yıllık enerji
maliyeti olmak üzere geri ödeme suresi;
EĢitliğiyle hesaplanır.
Hatay için yalıtım kalınlığının toplam maliyet, yakıt maliyeti ve yalıtım maliyeti üzerindeki
etkisi, XPS , EPS, taĢ yünü ve cam yünü için uygulamaları ġekil 2 ve 3 „de gösterilmiĢtir.
Yakıt ve yalıtım maliyetinin toplamından oluĢan toplam maliyet, belirli bir değere kadar
azalır; belli bir noktadan sonra artar. Toplam maliyetin minimum olduğu değer optimum
yalıtım kalınlığını verecektir.
6.5 Optimum Yalıtım Kalınlığı Hesabı
Toplam ısıtma maliyetini minimuma indiren optimum yalıtım kalınlığı
EĢitliğiyle hesaplanır.
ġekil 6.1 Hatay ili için yakıt türü olarak doğalgaz, yalıtım malzemesi XPS kullanıldığında
toplam maliyet ve diğer maliyetlere etkisi
46
ġekil 6.2 Hatay ili için yakıt türü olarak doğalgaz, yalıtım malzemesi EPS kullanıldığında
toplam maliyet ve diğer maliyetlere etkisi
ġekil 6.3 Hatay ili için yakıt türü olarak doğalgaz, yalıtım malzemesi taĢ yünü kullanıldığında
toplam maliyet ve diğer maliyetlere etkisi
47
ġekil 6.4 Hatay ili için yakıt türü olarak doğalgaz, yalıtım malzemesi cam yünü
kullanıldığında toplam maliyet ve diğer maliyetlere etkisi
ġekil 6.5 Hatay ili için yakıt türü olarak kömür, yalıtım malzemesi XPS kullanıldığında
toplam maliyet ve diğer maliyetlere etkisi
48
ġekil 6.6 Hatay ili için yakıt türü olarak kömür, yalıtım malzemesi EPS kullanıldığında
toplam maliyet ve diğer maliyetlere etkisi
ġekil 6.7 Hatay ili için yakıt türü olarak kömür, yalıtım malzemesi taĢ yünü kullanıldığında
toplam maliyet ve diğer maliyetlere etkisi
49
ġekil 6.8 Hatay ili için yakıt türü olarak kömür, yalıtım malzemesi cam yünü kullanıldığında
toplam maliyet ve diğer maliyetlere etkisi
Çizelge 6.5 Farklı yakıt tipleri için optimum yalıtım kalınlığı ve geri ödeme süresi
XPS EPS TaĢ yünü Cam yünü
Yakıt
Tipi
Kalınlık
(m)
Geri ödeme
süresi (yıl)
Kalınlık
(m)
Geri ödeme
süresi (yıl)
Kalınlık (m) Geri ödeme
süresi (yıl)
Kalınlık (m) Geri ödeme
süresi (yıl)
Kömür 0,04 0,97 0,03 1,54 0,04 1,14 0,05 0,94
Doğalgaz 0,04 1,55 0,02 1,93 0,03 1,52 0,04 1,28
50
SONUÇLAR
Ülkemizde enerji kaynaklarının sınırlı ve dıĢa bağımlı olması nedeniyle özellikle enerjinin
yoğun olarak tüketildiği ve ısı kayıpların çok olduğu, konut sektöründe enerjinin korunumu
ve kullanımı gün geçtikçe daha fazla önem kazanmaktadır.
YalıtılmıĢ bir binanın toplam ısıtma maliyetini etkileyen iki parametre vardır. Bunlar yalıtım
ve yakıt maliyetleridir.
Bu çalıĢmamızda Hatay ili için yakıt olarak kömür ve doğalgaz kullanıldığında, yalıtım
malzemelerin, optimum yalıtım kalınlığı, yıllık geri ödeme süresi ve toplam maliyet analizi
hesaplandı.
Hatay ilinde yakıt olarak kömür tercih edildiğinde XPS ve taĢyünü için optimum yalıtım
kalınlığı 4 cm, EPS için 3cm ve camyünü için 5 cm olarak hesaplanmıĢtır. Yıllık geri ödeme
sürelerine göre XPS, EPS, taĢ yünü ve camyünü sırasıyla 0,97, 1,54, 1,14 ve 0,94 sonuçları
elde edilmiĢtir.
XPS ve taĢ yünü için optimum yalıtım kalınlığı 4 cm (aynı) olmasına rağmen geri ödeme
sürelerinde XPS daha az bir zaman diliminde enerji tasarrufunu sağlayarak maliyetini
çıkarmaktadır.
Geri ödeme süresinde camyünün en düĢük olması; Hatay‟da kömür kullanıldığında camyünü
tercih edilerek, enerji tasarrufu sağlayarak, ısıtma maliyetini azaltacaktır.
Yakıt olarak doğalgaz kullanıldığında ise optimum yalıtım kalınlığı XPS, EPS, taĢyünü ve
camyünü sırasıyla 4 cm, 2 cm, 3 cm ve 4 cm olarak hesaplanmıĢtır. XPS ve camyünü
optimum yalıtım kalınlığı 4 cm iken geri ödeme süresi camyünün daha düĢüktür. Yıllık ger
ödeme süresi dikkate alındığında camyünün diğer yalıtım malzemelerine göre maliyeti düĢük
ve enerji tasarrufu bakımından iyidir.
Optimum yalıtım kalınlığı ve geri ödeme süresi birbirine göre artıĢ-azalıĢ doğru orantılıyken
toplam maliyet giderlerine göre ters orantılıdır. Uygulanan yalıtım malzemelerin optimum
yalıtım kalınlığı artıkça, ısı kaybı azalmakta ve yıllık yakıt tüketimi de azalmaktadır. Yalıtım
malzemesinin kalınlığının artması sadece ilk yatırım maliyetini artırır. Yatırım maliyetinin
artması toplam maliyeti de artırır. 2014 yılına ait ömür, faiz % ve enflasyon % oranları
dikkate alınarak yalıtım malzemesinin kalınlığına göre optimum yalıtım kalınlıkları, enerji
tasarrufu ve geri ödeme süreleri hesaplandı.
Ülkemizde; enerji verimliliği ve binaların ısıtma-soğutma hesaplamalarında illerin iklim
koĢulları belirlenmeli ve yerel çözümler sunularak, yalıtım konusunda uygulamaya konulacak
bir plan, ülkemize çok Ģey kazandıracaktır.
51
Ġnsanlarımız daha sağlıklı, güvenli ve konforlu mekanlarda yaĢayacaktır. Yalıtım bütçeye,
sağlığa ve çevreye yatırımdır.
Yalıtım zarar değil; yalıtım, karlı yatırımdır.
52
KAYNAKÇA
[1] Dombaycı, Ö.A., “Degree-days maps of Turkey for various base temperatures”, Energy,
34, 1807-1812, 2009.
[2] Deniz, E, Gürel, A. E., DaĢdemir, A., Çamur, D., “Fuel Consumption and Influences
Extarnal Wall Optimum Insulation Thickness to Owning Cost of Energy, Technology, ss:
283-290, 12(4), 2009.
[3] Ozgur, N, “Enerji Verimliliği ve Suyun Verimli Kullanılması”, 2008, Ankara.
[4] http://www.eie.gov.tr/
[5] http://www.hitityalitim.com.tr/
[6] Gülbahar, N., Kılınç, M.Y; „Enerji Güvenliği ve Türkiye‟, 6th International Advances
Technologies Symposium, sayfa 6, 2011, Elazığ.
[7] World Energy Outlook,2010, www.iea.com
[8] IEA Worldwide Engagement, www.iea.com
[9] IEA Energy for All:Financing Access for All, www.iea.com
[10] IEA Analysis of Fossil Fuel Subsidies, www.iea.com
[11] IEA G20 Clean Energy,and Energy Efficiency Deployment and Policy Progress,
www.iea.com
[12] Yıldız,T., Türkiye Enerji Politikalarımız,2011,Ankara www.etkb.gov.tr
[13] 2006 Enerji Dengesi, 2006, Ankara www.etkb.gov.tr
[14] Dünya‟da ve Türkiye‟de Enerji Verimliliği Oda Raporu,MMO,2008, Istanbul
[15] ÇÖLHAN, N. A., 2001. Bayındırlık ve Ġskan Bakanlığı‟nın Eski Isı Yalıtım
Yönetmeliği‟nde Önerdiği Tip DöĢeme Kesitlerinin Değerlendirilmesi, Yeni Yönetmelik ve
TS 825‟e Göre Yeniden Önerilmeleri, Yüksek Lisans Tezi, Ġ.T.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü,
Ġstanbul
[16] ILGAZ, T., 1979. DıĢ Duvarlarda Isı Korunumu, ĠTU Mimarlık Fak. Yay.
[17] DAĞSÖZ, A. K., 1995. Türkiye‟de Derece-Gün Sayıları Ulusal Enerji Tasarruf
Politikası ve Yapılarda Isı Yalıtımı, Çelik Ofset, Ġstanbul
[18] KORKMAZ, G., Teknik Okullar Yalıtım Semineri, 2-6 Temmuz 2001, Ġzoder
[19] BĠLAL, F., 1999. Evlerimize Hava Sızdırmazlık Yalıtımı Yapmakla Ne Kazanırız?,
Ġzolasyon Dünyası Dergisi, Sayı:17, S:23-26
[20] GÜRDAL, E., 1990. Isı Yalıtımı ve Isı Yalıtkan Malzemeler, ĠnĢaat Dergisi, Sayı:30,
S:25-28
[21] ARIMAN, Y. S., Higrotermal Yönüyle Yapı Fiziği Kuralları, Ġzoder Seminer Notları
[22] http://www.yapirehberi.net/
53
[23] http://www.imo.org.tr/
[24] Hasan, A., “Optimizing insulation thickness for buildings using life cycle cost”. Applied
Energy, 63, 115-124, 1999.
[25] Dombaycı, Ö,A,. Gölcü M, Pancar Y. “Optimization of insulation thickness for external
walls using different energy-sources”. Applied Energy, 83, 921–928, 2006.
[26] Bolattürk, A., “Determination of optimum thickness for building walls with respect to
various fuels and climate zones in Turkey”, Applied thermal engineering, 26, 1301-1309,
2006.
[27] Uçar, A., Balo, F., Effect of fuel type on the optimum thickness of selected insulation
materials for the four different climatic regions of Turkey, Applied Energy, 86, 730-736,
2009.
[28] Çomaklı, K., Yüksel, B., Environmental impact of thermal insulation thickness in
buildings. Applied Thermal Engineering, 24(2), 933–940, 2004.
[29] Yu, J., Yang, C., Tian, L., Liao, D., A study on optimum insulation thicknesses of
external walls in hot summer and cold winter zone of China, Applied Energy, 86, 2520-2529,
2009.
[30] Gölcü, M., Dombaycı, A,Ö., Abalı, S.,”Denizli Ġçin Optimum Yalıtım Kalınlığının Enerji
Tasarrufuna Etkisi ve Sonuçları”, Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi,
Cilt 21, No 4, s. 639-644, 2006.
[31] Ali Etem GÜREL Farklı DıĢ Duvar Yapıları Ġçin Optimum Isı Yalıtım Kalınlığı
Tespitinin Ekonomik Analizi
54
ÖZGEÇMĠġ
ANIL ANBER
1991 yılında Mardin‟de doğdum. 2009 yılında Bursa Nilüfer Kolejini bitirdim. 2010 yılında
Mustafa Kemal Üniversitesinde Makine Mühendisliği Lisans öğrenimine baĢladım.2013-2014
öğretim yılında Farabi değiĢim programı kapsamında Yıldız Teknik Üniversitesi Makine
Mühendisliği Bölümünde öğretim hayatıma devam etmekteyim.
ÖZGEÇMĠġ
ABDURRAHĠM ÇELĠK
1986 yılında Diyarbakır‟da doğdum. 2006 yılında Bağcılar Anadolu Lisesini bitirdim. 2010
yılında Mustafa Kemal Üniversitesinde Makine Mühendisliği Lisans öğrenimine
baĢladım.2013-2014 öğretim yılında Farabi değiĢim programı kapsamında Yıldız Teknik
Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümünde öğretim hayatıma devam etmekteyim.
