20 Aralık 2013 | PROJE 22. Sayı (Kasım-Aralık 2013)

Alex Wilson BuildingGreen Dergisi Kurucusu ve Environmental Building News Editörü Binalarımızı yalıtmak için vakumlu yalıtım panelleri kullanmak yüksek maliyeti sebebiyle uygun olmayabiliyor, fakat zamanla bu ürünler farklı uygulama alanlarında daha yaygın hale gelecekler.
Vakumlu yalıtım teoride mükemmel bir fikir... Nedenini anlamak içinse biraz ısı akışı bilmek gerekiyor... 


Vakum, ısı transferini nasıl yavaşlatıyor? 
Isı transferinin üç yolu var: İletim, taşınım ve ışınım. Ortamdaki hava moleküllerinin çoğu o ortamdan emilirse, yani vakum oluşturulursa, ısı transferi mekanizmalarından ilk ikisini büyük oranda engelleriz.
İletim, ısının molekülden moleküle akmasıdır. Dökme demirden yapılmış tava saplarının ısınma sebebi budur. Kinetik enerji, bir hava molekülünden yanındaki moleküle geçtikçe hava katmanları arasında ısı iletimi gerçekleşir. Eğer biz vakum oluşturarak bu hava moleküllerinin çoğunu ortadan kaldırırsak çok daha az ısı iletimi olacaktır.  
Taşınım, moleküllerin yer değiştirmesiyle olan ısı transferidir. Sıcak hava yükselir ve bu akımlar ısı taşır. Örneğin, konvektörlerin (genelde radyatör olarak bilinir) odayı ısıtmasının ana mekanizması taşınımdır. Vakumlu bir ortamda çok daha az hava molekülü olduğu için taşınım neredeyse hiç olmaz. 


Vakumda sadece ışınım kayda değer bir miktarda oluşmaktadır; çünkü ışınım hava moleküllerine bağlı değildir. Bu nedenle düşük yayma kuvveti (low-emissivity) olan yüzeyler vakumlu paneller için çok önemlidir. Stanley Thermos şişesi, çeşitli vakumlu yalıtım panellerinde olduğu gibi ışınım yoluyla ısı transferini azaltan parlak ve düşük yayma kuvvetli iç yüzeye sahiptir.
Net sonuca gelirsek; 2,5 santimetre kalınlığında vakumlu yalıtım paneli, panel ortası yalıtım değeri olarak R-25 sağlamaktadır ya da daha çok R-6 ve R-7 değerleri arası standart sert köpük yalıtım ile kıyaslanmaktadır. 



Nanopore'un vakumlu yalıtım panellerinden örnekler


Vakumun “Sertlik miktarı”
Vakumun en önemli özelliği, basınç değeri ya da diğer bir deyişle ne kadar “sert” olduğudur. Genelde bu Torr birimi ile ölçülür. Bir Torr tam olarak standart atmosferin 1/760’ına (1.3x10-3 atm) ya da 1 milimetre cıvaya denk gelmektedir. Daha sert bir vakum için daha fazla hava molekülü dışarı emilmektedir ve daha büyük negatif basınç sağlanır. Tipik bir Stanley Thermos şişenin duvarları arasında 10-6 Torr, yani nispeten sert bir vakum bulunur. Bu sert vakum sayesinde Thermos kahveyi bütün gün sıcak tutmaktadır. Kıyaslama yaparsak tipik düz vakumlu yalıtım paneli (10-3 Torr) Thermos’un binde biri kadar vakuma sahiptir. 
Vakum sertleştikçe vakumu muhafaza etmesi zorlaşır. Thermos şişeler silindirik bir tasarım ile uygun dayanıma sahiptir. Düz panellerde, özellikle de köşelerde, aynı dayanıma ulaşmak ve bu sertlikte vakum oluşturmak çok zordur.  


Vakumu, kahveden fazlasını yalıtmak için kullanmak
Eğer vakum, kahveyi bütün gün sıcak tutmayı başarıyorsa, neden evleri yalıtmak için kullanmayalım?.. 
Vakumlu yalıtım panelleri bazı ileri teknoloji tanıtım evlerinde kullanılmıştır. Örneğin son yıllardaki Solar Decathlon öğrenci tasarım yarışmasında kullanılmıştır; fakat yüksek maliyeti sebebiyle gerçek binalar için elverişsizdir. 
Ayrıca vakumlu yalıtım panellerinin delinmesi, bütün yalıtım özelliğinin kaybolmasına sebep olduğu için önemli bir problem olmaktadır (Düşünüyorum da vakumlu yalıtım panellerine binlerce dolar harcayarak bir evi yalıttıktan sonra duvara bir resim asarken panelin delinmesi ne büyük bir hayal kırıklığı olurdu).
Yine de bu vakumlu yalıtım panelleri (VIP-Vacuum Insulation Panels) buzdolabı, dondurucu, su ısıtıcı ve giriş kapıları gibi ürünlere değer katabilir. Aslında Whirlpool 1990’ların ortasında ürettiği yüksek verimli bir soğutucuda Owens Corning’in Aura Panel olarak geçen VIP’lerini kullanmıştı, fakat daha sonra hem soğutucunun hem de VIP’lerin üretimi durmuştu. 
Soğutucuların, boyutları sabit tutularak iç hacimleri genişletilmeye çalışıldığını düşündüğümüzde, inanıyorum ki 2,5 santimetre kalınlığında bir panel ile R-25 ya da daha fazlasının sağlanmış olması, vakumlu yalıtımın benimseneceğini garanti etmektedir. Ayrıca bu paneller bilindiği üzere çok zayıf yalıtılan dış kapılar için de mükemmel bir çözüm olabilir.  
Bugün piyasada en az yarım düzine vakumlu yalıtım paneli üreticisi bulunuyor. Microtherm ve Nanopore dahil olmak üzere firmaların çoğu sızdırmaz metal yüzey ile çevrili, sert ve gözenekli çekirdeği olan paneller üretiyor.   



Dow Corning'in yeni vakumlu yalıtım paneli, 
koruma amacıyla mineral yünle kaplanmış.
Firma, bu ürünü ticari bina cephelerinde 
kullanmayı hedefliyor.


Piyasada yeni bir VIP
Piyasaya sürülen en yeni VIP, Dow Corning tarafından üretiliyor. Henüz yaygın olarak bulunmayan bu panel, 2,5 santimetre kalınlığında ve firmaya göre panel ortası yalıtım değeri R-39, köşeleri de hesaba katıldığında R-30. 
Dow Corning’in ürününün çekirdeği, oldukça dikkat çekici “mikro-gözenekli” malzeme olan isli silika levhasından oluşuyor. Bu malzeme vakumsuz ortamda bile 2,5 santimetrede R-8 değeri sağlıyor ve yumuşak bir vakumda çok yüksek yalıtım değerlerine ulaşıyor. Çekirdek, yapısal destek sağlaması için silikon karbür ve polyester elyaf ile donatılmış. Bu yapı en iç ve dışta polietilen tabaka olmak üzere polyester ve alüminyum ile sarılmış. Paneller, vakumu koruyacak şekilde tasarlanmış ve panellerin köşeleri ısı sızdırmıyor. Yayımlanan bir makaleye göre Dow Corning’in bu tür panellerinin metrekaresi 110-130 Dolar civarında. Bu fiyat düşünüldüğünde, VIP’ler bahsedilen alanlarda ve dış kapılarda oldukça pratik çözümler sunabiliyor.

 

---

R E K L A M