Doğadaki tüm olaylar enerjinin niteliğinin azalacağı yönde gelişmektedir.

Masaya bırakılan bir fincan kahvenin zamanla soğuması ya da soğuk bir meşrubatın zamanla ısınması buna bir örnektir.

             Termodinamiğin 2. Yasası olarak bilinen bu olgu; 1850’li yıllarda William Rankin, Rudolf Clausius ve Lord Kelvin tarafından yapılan araştırmalar ile ortaya konulmuştur.


İnsanların konforlu bir yasam sürebilmeleri; 20-22°C sıcaklık ve yüzde 50 bağıl nem değerine sahip olan ortamlarda mümkün olabilir. Kıs aylarında dış ortam sıcaklıkları 20°C’nin oldukça altında seyreder. Yaz aylarında ise hava sıcaklıkları 20°C’nin oldukça üstündedir. Isı bir enerji türüdür ve Termodinamiğin 2. Yasası gereği ısı; yüksek sıcaklıklı ortamdan düşük sıcaklıklı ortama transfer olur. Bu nedenle yapılarda; kısın enerji kayıpları, yazın ise istenmeyen enerji kazançları meydana gelir.


Bina içerisinde istenen konfor ortamının sağlanabilmesi için kış mevsiminde kaybolan ısının bir ısıtma sistemiyle karşılanması ve yaz aylarında kazanılan ısının bir soğutma sistemiyle iç ortamdan atılması gerekir.


Gerek ısıtma gerek soğutma işlemleri için enerji harcanır. Bir yapıda ısı kazanç ve kayıplarının sınırlandırılması; ısıtma ve soğutma amaçlı olarak tüketilmesi gereken enerji miktarının azaltılması anlamına gelir. Isıtma ve soğutma prosesleri; çoğunlukla sıcak veya soğuk akışkanların ilgili tesisatlar aracılığıyla taşınmasını gerektirir. Termodinamiğin 2. Yasası gereği sıcak olan akışkandan ortama doğru veya ortamdan soğuk akışkana doğru enerjinin niteliğini azaltan bir ısı transferi meydana gelmesi kaçınılmazdır.


Isıtma ve soğutma sistemlerinin istenen performansla isletilebilmeleri için; bu kayıp ve kazançların miktarı göz önüne alınarak, akışkanın olması gerekenden daha sıcak veya soğuk olarak kullanılması gerekir. Bu durum ilave bir enerji tüketimine neden olur.


Yapılarda ve tesisatlarda ısı kayıp ve kazançlarının sınırlandırılması için yapılan isleme “ısı yalıtımı” denir.


Teknik olarak, ısı yalıtımı, farklı sıcaklıktaki iki ortam arasında ısı geçişini azaltmak için uygulanır. Isı yalıtımı yaparak binanın ömrünü uzatmak, kullanıcıya sağlıklı, konforlu mekanlar sunabilmek ve bina kullanım aşamasında yakıt ve soğutma giderlerinde büyük kazanım sağlamak mümkündür.


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 koşullarının oluşturulmasında kullanılan enerji miktarının azalması, küresel ısınma ve hava kirliliğinin artmasını önler.


Yapılarda kurallara uygun şekilde gerçekleştirilen ısı yalıtımının bireyler ve ülkeler açısından pek çok yararı vardır. Bunların en önemlisi ısı yalıtımının enerji tasarrufuna olan katkısıdır.

İnsanoğlu doğal koşullarda yaşamını sürdürebilecek kürk vb. bir donanıma sahip olmadığından, tarih boyunca kendisi için uygun koşullara sahip doğal sığınaklarda veya kendi yarattığı yapay ortamlarda barınmak zorunda kalmıştır. Bu küçük ortamlarda enerji harcayarak kendisi için gerekli olan iklim koşullarını yaratarak en zorlu iklim koşullarında dahi türünün yok olmasını önlemiştir.

Başlangıçta duvarları çok kalın olan mağaralara sığınılarak dış iklim koşullarından korunuluyordu. Yakılan küçük bir ateş insanlar için gerekli olan sıcaklık koşullarının oluşmasına yetiyordu. Mağaralar terk edilerek zamanla; su kaynaklarına yakın bölgelerde yerleşik hayat düzenine geçildi. Bu dönemde inşa edilen yapılarda günümüzdeki örneklerine göre daha kalın olan duvarlar kullanılıyordu. Nüfusun yoğunlaşmasıyla bina sayısı artarak, şehirleşme yolunda ilk adımlar atıldı. Bir süre sonra su kaynaklarına olan yakınlık bir sosyal statü göstergesi haline geldi.


Su kaynaklarından uzaklaşıldıkça konutların değeri düşüyordu ve merkezi bölgelerde daha zengin olan kimseler ikamet ediyordu. Tarih boyunca meydana gelen depremler, arsaların ekonomik bir değer haline gelmesi ve malzeme teknolojisindeki gelişmelerle, inşaat islerinde hafif ve ince yapı elemanları tercih edilmeye başlandı.


Kalın duvarlar, ticari değere sahip yapılarda kullanma alanını azaltıyor ve ilk yatırım maliyetini artırıyordu. Depremlerde meydana gelen sismik titreşimler neticesinde oluşan moment etkisiyle hantal yapılar yıkılıyordu. Yapı elemanlarının incelmesi neticesinde sağlanması gereken konfor koşulları için daha fazla enerjinin tüketilmesine ihtiyaç duyuldu.


Birinci ve ikinci Dünya savaşları ve ardından 1970’li yıllarda yaşanan petrol krizi nedeniyle enerjinin önemi giderek arttı. Enerji verimliliği ve enerji tasarrufu ile ilgili bilimsel çalışmalara önem verildi.


Arsa maliyetleri ve kullanım alanları göz önüne alındığında yasadığımız ekonomik koşullar yapı elemanları için; hem mümkün olduğu kadar az yer kaplayan, hem de ısı kayıp ve kazançlarının az olduğu tasarımları zorunlu kılmaktadır. Yapı elemanlarının kalınlığını fazla artırmadan, binalarda ısıtma amaçlı enerji tüketiminin azaltılmasının hedeflendiği o dönemlerde ısı yalıtım malzemeleri bu ihtiyaca cevap veren bir çözüm olarak geliştirildi.


Yeni ısı yalıtım malzemeleri; hem hafif olmaları hem de ısı geçişine karsı gösterdikleri yüksek direnç nedeniyle günümüz yapılarının vazgeçilmez bir parçası haline geldi.


Dört mevsimi yasayan ülkemizde, ısıtmanın yanı sıra soğutma ihtiyacı da gün geçtikçe artıyor. Konutlarda; kaybedilen veya kazanılan enerjinin büyüklüğü, ısıtma veya soğutma amacı ile tüketilen enerji miktarını belirlediğinden, enerji tasarrufu sağlamak için yasadığımız alanın ısı kaybı/kazancını azaltmak gerekir.


Yapı bileşenleri üzerinden geçen ısıl enerji miktarını sınırlandırmak; bina kabuğunda ısı yalıtımı yapılması, yalıtımlı doğrama ve camların kullanımı ile mümkündür. İnsanların yaşam kalitesinden ve konforundan ödün vermeden, enerji tasarrufu sağlamak için alınabilecek üç önlem vardır.


Bunlar, yüksek verimli cihazların kullanılması, otomasyon sistemleri ve ısı yalıtımıdır.


Bu üç önlem arasında ilk sırayı ise ısı yalıtımı alır. Etkin bir ısı yalıtımının yapılmadığı binalarda, enerji tüketimi çok fazladır. Hesaplamalar, etkin bir ısı yalıtımı ile yapılarda ortalama yüzde 50 enerji tasarruf edilebileceğini ortaya koyuyor. Enerjinin verimli kullanılmaması, çevre kirliliğine neden olurken doğal yasamı da olumsuz etkiliyor.

Kapalı ortamlardaki ısıl koşullar, o ortamda yaşayan insanların konforunu ve sağlığını doğrudan ilgilendirir. İnsanların çalışma verimlerini büyük ölçüde bulundukları ortamın sıcaklığı belirler.


Çalışma ortamının ısıl koşulları, insanların bedensel ve zihinsel üretim hızını doğrudan etkiler. Çok soğuk ya da çok sıcak ortamların çalışma verimini düşürdüğü belirlenmiştir.


Yine çok soğuk ortamların yol açtığı sağlık sorunları da iş gücü kaybına ve buna bağlı sağlık harcamalarına neden olur. Ortam sıcaklığının işyerlerinde iş kazalarına yol açtığı da belirlenmiştir.


Bunları engellemek için yapılarda ısıl konforu sağlamak gerekir. Isıl konforu sağlamak için ortam sıcaklığı ile duvar iç yüzey sıcaklığı arasındaki sıcaklık farkı düşürülmelidir. Bu fark ne kadar yüksek olursa konfor da o kadar düşük olacaktır. Konforlu bir mekân için bu farkın en fazla 3°C olması gerekir.


İç yüzey sıcaklıklarının düşük olması durumunda, ısının ortam içinde soğuk yüzeylere doğru hareketi, istenmeyen hava akımları oluşturur. Bu hava akımları da konforu azaltarak hastalıklara neden olur.


İç yüzey sıcaklıkları ile ortam sıcakları arasındaki farkı azaltmak için ısı yalıtımı gerekir. Isı yalıtımı ile mekânın her noktasında homojen bir sıcaklık sağlanır ve hava akımları engellenir. Bu da hem konforlu hem de sağlıklı bir ortam sağlar.


İç ortamda üretilen su buharı, yapılara zarar veren bir potansiyele sahiptir. Su buharı; basınç farkı nedeniyle ısı akımı ile aynı yönde hareket ederek yapı elemanının gözeneklerinden geçer ve dış ortama ulaşmaya çalışır. Su buharının yapı elemanı içerisindeki bu geçişi sırasında, doyma veya daha düşük sıcaklıkta bir yüzeyle temas etmesi durumunda buharın bir kısmı yoğuşarak su haline geçer.


Yapı elemanları içerisinde birikerek yapıya ve konforumuza zarar verir. Yoğuşma iç yüzeyde veya yapı elemanları içine meydana gelebilir. Bu nedenle, yapı elemanları tasarlanırken mutlaka yoğuşma kontrolü yapılmalıdır.


Bina kabuğu tasarımında; bağıl nem değerinin, kısa süreler için bile 0,8’den yüksek olması durumunda iç yüzeylerde küf oluşumu riski vardır. Yüzeyde meydana gelen yoğuşma, neme karsı hassas olan korunmamış yapı malzemelerinde hasarlar oluşmasına neden olabilir.


Yüzeydeki nem miktarının fazla olması; telafisi olmayan, fiziksel değişikliklere (dökülme, kabarma vb.), kimyasal reaksiyonlara (paslanma vb.) ve biyolojik gelişmelere (ahşabın çürümesi vb.) neden olarak konforumuzu bozar.


Yapı elemanlarının ara yüzeylerinde meydana gelen yoğuşma, yapımızın yük taşıyıcı kısımlarında bulunan demirlerin paslanmasına neden olduğu için, yapı ömrünü tehdit eden unsurlardan biridir. Yoğuşma riskinin azaltılması veya ortadan kaldırılması için; yapı bileşenlerinin içinden birim zamanda geçen su buharı miktarı sınırlandırılmalı ya da yapı bileşeninin tüm kesitindeki sıcaklık dağılımı doyma sıcaklığının üstünde olmalıdır.


Yoğuşmanın hiç olmaması için, yapı bileşeni içindeki tüm sıcaklıkların, su buharının doyma sıcaklığından daha yüksek olması gerekir. Bu da yapı bileşeninin dış iklim koşullarından korunmasıyla, yani dış cephe ısı yalıtım sistemleri ile sağlanır. Böylece yapı bileşenlerinin, ısı yalıtımının sıcak tarafında kalmaları sağlanır ve yoğuşma sıcaklığının üstünde tutulur. Dolayısı ile yoğuşmanın zararlı etkilerinden korunulur.


Yoğuşmanın zararlı etkilerinden korunmak için yapılabilecek uygulamalardan biri de içten ısı yalıtımı uygulamalarıdır. Bu uygulamalarda, yapı bileşeninin içerisinden geçen su buharının azaltılması için buhar difüzyon katsayıları, yüksek buhar dengeleyicileri kullanılabilir.


İçten ısı yalıtımı uygulamaları ile iç yüzeyin sıcaklığı su buharının doyma sıcaklığının üzerinde tutularak küf, mantar, vb. oluşumu engellenir. Ayrıca yapı bileşeni içerisinden geçen su buharı miktarı sınırlandırılarak meydana gelebilecek yoğuşma miktarının yapı malzemelerine zarar vermesi önlenir.

Isı yalıtımı binaların; çatılarına, dışa veya garaj, depo gibi kullanılmayan bölümlere bakan duvarlarına, toprak veya içerisinde yaşanmayan mahaller ile daireleri ayıran döşemelerine, tesisat boruları ile havalandırma kanallarına yapılır. Ayrıca özel kaplamalı yalıtım camı üniteleri ve yalıtımlı doğramalar kullanılarak kısın pencerelerden oluşan ısı kayıpları azaltılır, yazın binaya güneş ısısı girişi sınırlanır. Böylece ısıtma ve soğutma için harcanan enerjiden tasarruf sağlanır.


Isı yalıtımının faydalarından tam anlamıyla yararlanmak için, evlerin kısın soğuk, yazın sıcak kısımlara bakan tüm duvar ve döşemeleri, çatıları mutlaka yalıtılmalı ve nitelikli pencere kullanılmalıdır. Isı yalıtımı, binanın temelinden çatısına kadar dışa veya kullanılmayan kısımlara bakan yüzeylerine, ısı geçişini azaltan özel yalıtım malzemelerinin uygulanması ile yapılır.


Çatıların yalıtımında çatıların sekline göre değişen yalıtım uygulamaları vardır. Çatılarda ısı yalıtımı, levha veya şilte biçiminde çeşitli yalıtım malzemeleriyle yapılır. Çatı örtüsü ile tavan döşemesi arasında kullanılmayan boşlukların olduğu binalarda, ısı yalıtımı tavan döşemesi üzerine serilerek uygulanır. Çatı arasının yasam mekânı olarak kullanıldığı binalarda ısı yalıtımı çatı seviyesinde yapılır. Ahşap konstrüksiyon çatılarda ısı yalıtımı merteklerin arasına, altına veya üstüne yapılabilir. Betonarme kırma çatılarda ise genellikle beton yüzeyin üstüne yapılır.


Teras çatılarda ısı yalıtımı, su yalıtım katmanının üstüne veya altına yapılabilir. Isı yalıtımı levhalarının su yalıtımının üzerinde yer aldığı detaya “ters teras çatı”; su yalıtımı katmanının ısı yalıtımı levhalarının üzerinde bulunduğu detaya ise “geleneksel teras çatı” denilmektedir. Ters teras çatı detaylarında su yalıtım örtüleri aynı zamanda buhar kesici vazifesi görmektedir.


Çatılarda ısı, su, ses ve yangın yalıtımı detayları birlikte çözülmeli ve konforlu ortam elde etmek için malzemeler birbirleriyle uyumlu seçilerek mutlaka yoğuşma tahkiki yapılmalıdır.


Duvarlarda yalıtım ise, çeşitli malzemelerin genellikle duvarlara monte edilmesiyle, binanın dışından, içinden veya iki duvar katmanının arasından yapılabilir. Dıştan yapılan uygulamalar ile cephenin tümüne ısı yalıtım malzemeleri sabitlenebildiğinden; ısı köprüleri oluşmaz. Aynı zamanda uygulama dış taraftan yapıldığı için duvarlar sıcak kalır ve yoğuşma meydana gelmez.


Dış cephelerde kullanılacak olan ısı yalıtım levhaları bu uygulama için özel olarak üretilmiş olmalıdır.


İki duvar arası veya içten yapılan ısı yalıtım uygulamaları; kısa süreli kullanılan yazlıklar, dağ evleri gibi yapılarda tercih edilir. Genel olarak bu uygulamalarda ısı yalıtım levhaları duvarın iç yüzeyine uygulanır. Bu uygulamalarda ısı köprülerine karsı önlem alınmalı ve mutlaka yoğuşma tahkiki yapılmalıdır. Yoğuşma tahkiki neticesinde buhar kesici kullanımına ihtiyaç olup olmadığına karar verilmelidir.


Pencerelerde iyi bir ısı yalıtımı, kaliteli, sızdırmaz, doğru uygulanmış ve düşük ısı geçirgenlik değerlerine sahip doğramalar ve yalıtım camı üniteleri ile mümkündür. Binalardaki kapılar da enerji verimliliği göz önüne alınarak seçilmelidir.


Isı yalıtımının önemli bir unsuru da tesisatların ve ekipmanlarının (vana, armatür vb.) yalıtılmasıdır. Isıtma veya soğutma tesisatında yalıtım özellikle ısıtılmayan veya soğutulmayan hacimlerden geçen tesisat boru veya kanallarının yalıtım malzemeleriyle kaplanması ile yapılır.


Soğutma ve ısıtma tesisatlarının ısı yalıtımı ile büyük enerji tasarrufu sağlanır, işletme maliyeti düşer. Buhar ve kaynar su tesisatlarında yüzey sıcaklığının yüksek olması nedeniyle insanların kazaya uğramasının önüne geçilmiş olur. Ayrıca kazan dairesinin aşırı ısınmasından dolayı diğer sistemlerin zarar görmesi ve ısı köprüleri önlenir.


Isı yalıtımı, yalnızca çeşitli yalıtım malzemeleriyle yapılan bir işlem olarak algılanmamalıdır. Isı yalıtımı daha tasarım aşamasında başlaması gereken bir süreçtir. Isı kaybını etkileyen en önemli unsurların basında, yapının içinde bulunduğu çevresel faktörler gelir ve tasarımcılar bu faktörleri dikkate almalıdır.
Isı yalıtımını etkileyen dış faktörler şunlardır:
 

• Coğrafi özellikler:
  1. Enlem-boylam, binanın bulunduğu bölgenin eğimli ya da düz, yeşil ya da kurak olusu gibi
  2. İklim özellikleri
  3. Rakımı

 

• Arsanın özellikleri:
  1. Yön, komsu parsellerle beraber arsanın imar durumu özellikleri
  2. güneye, yatak odasının doğuya bakması gibi.Mekânların bakacağı yönler: Yasam mekânlarının kuzeye bakmaması ve oturma odasının

Etkin bir ısı yalıtımı için bu faktörlerin, tasarım açısından başlayarak dikkatle ele alınması ve binanın bu dış etkilere en fazla direnç gösterecek şekilde tasarlanması gerekir.