Isı Yalıtımında EPS

 

Isı yalıtımında EPS, fabrikada üretilmiş levhalar şeklinde kullanılmaktadır. EPS’in binalarda kullanımı ile ilgili olarak ürün özelliklerini ve deneyleri açıklayan Türk Standardı, “TS 7316 EN 13163 Isı Yalıtım Mamulleri-Binalar için-Fabrikasyon olarak imal edilen-Genleştirilmiş polistiren köpük-Özellikler” olarak tanımlanmış standarttır.

Bu standardın içeriğinin önemli özelliği 15 kg/m3 ‘den daha düşük yoğunluklardaki ürünlerin binalarda ısı yalıtımı amaçlı kullanılmasını bugün için önlemesidir. Standart binalarda kullanılacak ürünlerin yangın karşısındaki davranışları açısından bir sınırlama getirilmemiş olmakla beraber, binalarda ısı yalıtım amaçlı uygulamalarda B1 sınıfı kullanılması önerilir. EPS ürünlerin yangın karşısındaki davranışları ile ilgili daha fazla bilgi için üyesi olduğumuz European Manufacturers of Expanded Polystyrene (EUMEPS)’in www.eumeps.org adresli sitesinden “SBI testing programme”, “SBI testing programme, mounting and fixing conditions for “Doublages””, “Behaviour of EPS in case of fire” isimli dokümanları inceleyebilir.

EN 13163 Standardın içeriğinde bütün ürünlerde ve özel uygulamalarda hangi testlerin hangi standarda göre yapılması gerektiği açıklanmaktadır.

EPSDER’in ürün ve deney imkânları ile desteklediği doktora tezi kapsamında, mekanik özellikler ve ısıl iletkenlik üzerinde hakim özellik yoğunluk olarak tespit edilmiş olmakla birlikte; ilgili standartlarda EPS ısı yalıtım levhaları yoğunluklarına göre değil, mekanik özelliklerine göre sınıflandırılmaktadırlar. Ülkemizde henüz piyasaya arzı gerçekleştirilmemiş olmakla birlikte EPS levhaların ses yalıtım uygulamalarında kullanılan çeşitleri de vardır. EPS T olarak tanımlanan bu üründe mekanik özellikler değil, sıkıştırılabilirlik ve dinamik rijitlik özellikleri önem taşır. EPS ısı yalıtım levhaları özel işlemden geçmedikçe ses yalıtım uygulamalarında kullanılamazlar. EPS levhaların sınıflandırılması ve bu sınıflar için diğer özelliklerin tahmini değerleri Tablo 1’da verilmiştir. Herhangi bir ürünün özelliklerinin gerçek değeri, üretici tarafından TS 7316 EN 13163 ve EN 13172 (Thermal insulating products-evaluation of conformity”ye göre beyan ettiği değerlerdir.

Tablo 1. TS 7316 ve EN 13163’e göre EPS levhaların sınıflandırılması ile ilgili örnek

* EUMEPS ’in web sitesinden

Özel uygulamalar için, uygulama şartlarının gereklerine uygun özelliklerde, özel tip EPS levhalar üretilir.

Köpük ısı yalıtım levhalarında ısıl iletkenliği belirleyen mekanizma radyasyonla (ışınımla) ısı iletimidir (*). Bu sebeple köpük ısı yalıtım malzemelerinde (yoğunluk

Şekil 1 Köpük malzemelerde ısl iletkenliğin yoğunlukla değişimi

EPS ısı yalıtım levhalarının üretiminin ilk üç aşaması (ön şişirme, olgunlaşma, kalıplama) diğer uygulamalardaki üretimlere benzerdir. Ancak ısı yalıtım levhalarında, kalıplama aşamasında büyük bloklar üretilmesi ve levhaların bu bloklardan sıcak tel vb. metotlarla kesilerek elde edilmesi tercih edilir. Böylece yüzeylerin harca yapışma kabiliyeti arttırılmış olur.

Sadece mantolama adı verilen ince sıva ile duvarlara dışardan yalıtım uygulamalarında EPS levhalarının belli bir süre (üreticinin önerilerine göre 3-5 hafta) dinlendirildikten sonra uygulanması gerekir. Diğer uygulama tekniklerinin hiç birinde beklemeye gerek yoktur.

EPS levhaların yüzeylerine hemen her çeşit malzeme kaplanarak uygulama şartlarına uygun kompozit elemanlar üretilebilir (++).

EPS çevre açısından da olumlu bir malzemedir. EPS zehirli bir madde değildir, inorganik maddelerle tepkimeye girmez. Uygulanması sırasında ve kullanımı sırasında insan sağlığı için tehlike oluşturmaz. Besin değeri yoktur; bu sebeple mantar vb. mikro organizmalar gelişmez. Çeşitli şekillerde geri dönüşümü olan bir malzemedir. Geri dönüşümün ne şekilde olacağına teknolojik, çevresel ve ekonomik şartlar incelenerek karar verilir.

CFC ve türevlerini içermeyen EPS ozon tabakasına zarar vermeyen, ekonomik ısı yalıtım özelliği ile ısınma amaçlı enerji tüketiminde sağladığı tasarruf sonucu iklim değişikliğini azaltıcı etkisi olan, üretiminde yoğun enerji tüketmeyen çevre dostu bir malzemedir. Bu konuda daha fazla bilgi için üyesi olduğumuz EUMEPS’in www.eumeps.org sitesinden “Reducing climate change with EPS insulation”, “EPS The environmental truth: Results of the life cycle assesment”, “Building a better environment with EPS” isimli dokümanlar incelenebilir.

EPS ürünlerde YAŞLANMA GÖRÜLMEZ.

*Tablolar

EPS ısı yalıtım levhalarının ambalajlarında, ısıl direnç (mümkünse ısıl iletkenlik ile beraber), %10 deformasyondaki basma gerilmesi (≥50 kPa – ≥500 kPa), eğme dayanımı (≥50 kPa; ≥75 -≥750 kPa ) ve görünür yoğunluğun yanında Tablo 2’de belirtilen özelliklerinin de beyan edilmiş olması gerekir. Her özellik için birden fazla sınıf vardır. Her sınıfın rakamsal değerleri tablonun altında açıklanmıştır.

Tablo 2. EPS ısı yalıtım levhalarının beyan edilmesi mecburi olan özellikleri

* İlgili deneyler henüz TSE’nce yapılamadığı için yeni sınıfların belirtilmesi mümkün olmamaktadır.

Özel uygulamalarda, beyan edilmesi imalatçının tercihine bırakılan özellikler ise:

• Belirli sıcaklık ve nem şartlarında boyut kararlılığı
• Belirli basma yükü ve sıcaklık şartları altında deformasyon
• Yüzeylere dik çekme dayanımı
• Noktasal yük
• Basma sünmesi
• Su emmesi
• Donma-çözülme direnci
• Su buharı geçirgenliği
• Dinamik sertlik
• Sıkıştırılabilirlik
• Tehlikeli maddelerin açığa çıkması

 

DİĞER ISI YALITIM MALZEMELERİNİN ÖZELLİKLERİ İLE KARŞILAŞTIRMA

 

Ülkemizde kullanılan diğer ısı yalıtım malzemeleri için de ısıl direncin beyan edilmesi zorunludur. Genel uygulamalarda XPS için Tablo 3’deki özelliklerin belirlenmesi gerekir. Aynı tabloda bu özellikler için izin verilen değerler görülmektedir. Isıl iletkenliği havadan daha az olan ve köpük içinde uzun bir süre kalan şişirici gazlar ile imal edilen (yani HCFC ve türevleri kullanılan) XPS ürünlerde yaşlanma görüldüğü için, ısıl iletkenliğin yaşlandırılmış değerlerinin tayin edilmesi gerekir. CO2 ile imal edilen ürünlerde yaşlanma deneylerine gerek yoktur. Çünkü CO2 imalatı takiben kısa sürede hava ile yer değiştirir; bu ürünlerde ısıl iletkenliği sağlayan gaz havadır. Dolayısıyla zamanla ısıl iletkenliğinde artış görülmez ancak ısıl iletkenliği HCFC’lerle üretilen XPS ürünlerden daha büyüktür. Bu sebeplerle XPS ürünlerde kullanılan şişirici gazın belirtilmesi tüketici açısından büyük önem taşımaktadır. TS 11989 EN 13164 EK C’de “İmalatçı istendiğinde, mamul için kullandığı şişirici gazı belirtmek zorundadır” ibaresi mevcuttur.

Tablo 3. XPS ısı yalıtım levhalarının beyan edilmesi mecburi olan özellikleri

* İlgili deneyler henüz TSE’nce yapılamadığı için yeni sınıfların belirtilmesi mümkün olmamaktadır.

Özel uygulamalarda, beyan edilmesi imalatçının tercihine bırakılan özellikler ise:

• Belirli sıcaklıkta boyut kararlılığı
• Belirli sıcaklık ve nem şartlarında boyut kararlılığı
• Belirli basma yükü ve sıcaklık şartları altında deformasyon
• Yüzeylere dik çekme dayanımı
• Noktasal yük
• Basma sünmesi
• Su emmesi
• Donma-çözülme direnci
• Su buharı geçirgenliği
• Tehlikeli maddelerin açığa çıkması

XPS ses yalıtımı amaçlı kullanıma uygun olmadığı için EN 13164’de “dinamik sertlik” özelliği ile ilgili deneylerin yapılması ve beyan edilmesine gerek görülmediği gözlemlenmektedir. Boyutlar için müsaade edilen toleranslar, mantolama tekniği gibi boyut sabitliğinin önemli olduğu hassas uygulamalar için kabul edilebilir sınırların dışındadır.

Genel uygulamalarda Mineral yünleri (MW) için Tablo 4’deki özelliklerin belirlenmesi gerekir. Aynı tabloda bu özellikler için izin verilen değerler görülmektedir.

Tablo 4. MW (taşyünü, camyünü) ısı yalıtım levhalarının beyan edilmesi mecburi olan özellikleri

* İlgili deneyler henüz TSE’nce yapılamadığı için yeni sınıfların belirtilmesi mümkün olmamaktadır.

Özel uygulamalarda, beyan edilmesi imalatçının tercihine bırakılan özellikler ise:

• Belirli sıcaklıkta boyut kararlılığı
• Belirli sıcaklık ve nem şartlarında boyut kararlılığı
• %10 deformasyondaki basma gerilemesi veya basma dayanımı (0.5 kPa-500 kPa)
• Yüzeylere dik çekme dayanımı (1 kPa-700 kPa)
• Noktasal yük
• Basma sünmesi
• Su emmesi
• Su buharı geçirgenliği
• Dinamik rijitlik
• Sıkıştırılabilirlik
• Ses absorbsiyonu
• Hava akış direnci
• Tehlikeli maddelerin açığa çıkması

Standartlarda istenen özellikler ve bu özellikler için verilen aralıklar tabiatıyla malzemenin vasıflarına göre değişiklik göstermektedir. Böylece standartlara göre malzemelerin artıları ve eksileri kendiliğinden ortaya çıkmaktadır. Uygulamalarda malzeme seçerken bu hususların dikkate alınması gerekeceği açıktır.

Mineral yünleri için boyut kararlılığında düzlemsellikteki bağıl değişim için de sınır değer verilmesi, bu ürünlerde düzlemsellikte de bir değişim olabileceğini göstermektedir. XPS ürünlerde ise boyut toleranslarında çok büyük değerlere izin verilmesi bu mertebede sapmaların beklendiğine bir işarettir.

EPS ve XPS ürünlerde yüzeylere paralel çekme dayanımının aranmaması, bu malzemelerin zaten yeterli dayanıma sahip olmasındandır. Ancak mineral yünleri taş veya cam liflerinin bir bağlayıcı ile bir araya getirilmesi ile imal edildiği için, bu malzemelerin kendisini taşıyabilme özelliğinin yeterli olmama ihtimali mevcuttur. Bu sebeple ilgili standartta bu özellik için de sınır değer verilmiştir. Yüzeylere dik çekme dayanımındaki sınıflama da 1 kPa’dan başlamaktadır. EPS’de bu değer 20 kPa’dan XPS’de ise 100 kPa’dan başlamaktadır. Basma ve eğme dayanımları da incelendiğinde, uygulamadaki hesaplanan gerilme değerine göre mekanik açıdan yeterli olacak ürünün seçilmesi mümkün olacaktır. En yüksek değerlere göre mekanik açıdan sıralama yapıldığında XPS, EPS, MW olduğu görülmektedir. 500 kPa’dan daha yüksek gerilmelerin söz konusu olduğu taşıt trafiği vb. yüklerin etkisindeki özel uygulamalarda bu bir avantajdır. Ancak mekanik dayanımdan ziyade, üzerindeki ince sıvanın büyük miktarlardaki ısıl genleşme hareketlerine uyum sağlayabilme özelliğinin, bir anlamda esneme kabiliyetinin, önemli olduğu uygulamalarda (mantolama vb.) küçük dinamik rijitlik değerlerinin elde edilebildiği EPS ve MW avantajlı olmaktadır. EN 13164 standardında XPS için dinamik rijitlik özelliğinin belirlenmesine gerek görülmeyişinin, uygulamadaki sonuçlarda meydana gelebilecek sorunlar açısından değerlendirilmesi gerekir. Mantolama tekniğinde, ısı yalıtım levhaları, üzerlerine uygulana ince sıvanın ısıl genleşmesini önlerse, sıvanın maruz kalacağı çekme gerilmeleri artar ve sıvanın çatlaması ve hatta dökülmesi gibi olumsuz sonuçlar meydana gelir.

MW için EN 13162’de hava akış direnci ile ilgili deneyin istenmesinin sebebi, bu malzemenin açık gözenekli olmasıdır. Bunun sonucu olarak MW malzemelerin su buharı difüzyon direnç faktörü çok küçüktür, ölçüm yapılmadıysa 1 alınması EN 13162’de önerilmektedir. Dolayısıyla içerden yalıtım uygulamalarında MW ile duvar malzemesi arasında yoğuşma olması kaçınılmazdır. Halbuki ≥30 kg/m3 yoğunluklu EPS veya XPS kullanılması halinde ısı yalıtım malzemesi ile duvar arasındaki yoğuşma önlenebilir. MW’nin açık gözenekleri sebebiyle su emme deneyleri için sadece kısmi daldırma ile ilgili deney sonuçları istenmiş ve bu deneyler için sınırlama verilmiştir. EPS ve XPS kapalı gözenekli olduğundan EN 13163 ve EN 13164’de tam daldırma ile su emme deneyleri ve hatta difüzyonla uzun süreli su emme deneyleri de tanımlıdır. Yine açık gözenekli olması sebebiyle MW için donma-çözülme dayanımı aranmamıştır. Ama kapalı gözenekli EPS ve XPS’de bu özelliğin de sağlanması beklenmektedir.

MW’nin açık gözenekleri ısı yalıtım uygulamaları için arzu edilmeyen bir durum olmakla birlikte çok örtülü olarak isimlendirilen ağır katmanla birlikte kullanılarak ses yalıtım düzeyinin iyileşmesini sağlayan sistemlerde ses yalıtım malzemesi olarak kullanılmasını mümkün kılar. Bu sebeple EN 13162’de MW’nin ses absorbsiyonu değerlerinin nasıl ölçüleceği ve ne şekilde beyan edileceği belirtilmiştir. XPS açık gözenekli hale getirilemeyeceği için, ses yalıtım amaçlı kullanılması mümkün değildir. Dolayısıyla EN 13164’de bu özellik hiç aranmaz. EPS ısı yalıtım levhaları da kapalı gözenekli olduğundan ses yalıtım amaçlı kullanılamazlar. Ancak özel bir işlemden geçirilerek gözeneklerin patlatılması ve dinamik rijitliğin azaltılması mümkündür. Bu ürünler ses yalıtımı amacıyla kullanılabilirler. Bu sebeple EN 13163’de ayrıca EPS T sınıfı belirlenmiş ve bu sınıf için ısı yalıtım sınıflarından farklı olarak dinamik rijitlikle ilgili beyan esas alınmıştır.

EPS ve XPS polimer esaslı malzemeler olduklarından yangın karşısındaki davranışları B1 sınıfını karşılayabilir. Mineral yünlerinde taş ve cam lifleri yanmaz malzeme oldukları için A sınıfıdırlar. Bu özellik giydirme cephe sistemlerde MW’ni avantajlı duruma getirir. Ancak levha haline getirilirken kullanılan polimer bağlayıcı yanıcıdır. Dolayısıyla bağlayıcı madde miktarının artmasının MW’nin yangın karşısındaki davranışını olumsuz etkileyebileceği dikkate alınmalıdır.

Sonuç olarak uygulanacağı yere göre uygun ısı yalıtım malzemesinin ve o malzeme için uygun sınıfın seçilmesinin önemi büyüktür. Bu seçimde mamul standartlarından faydalanılması, bu standartlardaki içeriğin dikkatli şekilde incelenmesi ve değerlendirilmesi doğru yalıtım yapılabilmesi için şarttır.

*Isı Yalıtımında EPS Uygulamalar

Farklı uygulamalarda (dışardan yalıtım, içerden yalıtım, çatı yalıtımı vb.) yukarıdaki özelliklerin farklı değerlerde olması gerekir. Dolayısı ile standart her özellik için birden fazla sınıf tanımlamaktadır. Fakat hangi uygulamada hangi sınıfın kullanılacağına dair bir açıklama getirmemektedir. Bu durum bütün ürün EN normlarında ortak özelliktir.

Malzemenin kalitesi uygulamanın kalitesi için yeterli değildir. Nihai durumda kesin sonuç alabilmek için gerekli olan bir diğer standart “uygulama standardı” dır. Isı yalıtımı, sistem sonucu elde edilen bir olaydır. Isı yalıtım malzemesi bu sistemin en önemli bileşenidir. Ancak, ısı yalıtım malzemesi ne kadar iyi olursa olsun, sistemi meydana getiren diğer malzemeler yeteri kadar iyi değilse veya gereği gibi uygulanmamış ise veya hiç uygulanmamış ise sistemden istenilen sonuç alınamaz. Bu amaçla her ısı yalıtım malzemesinin kendi ürünü için bir uygulama standardını hazırlaması gerekmektedir. Diğer Avrupa ülkelerinde uygulama standartları, ülkeden ülkeye değişen özelliklerde zaten mevcuttur.

EPS sektörü bu sebeple “Uygulama Standardı” nın hazırlanmasına da büyük önem vermiştir. Uygulayıcı firmalar ve yan ürün üreticileri ile birlikte gerçekleştirilen seri toplantılar sonucu EPS için hazırlanmış olan uygulama şartnamesi EPSDER’in web sayfasında mevcuttur. Diğer malzemelerin de benzer şekilde uygulama standartlarını hazırlamaları yalıtım sektörünün gelişimi için üzerinde hassasiyetle durulması gereken bir konudur.

EPS ile ısı yalıtımı uygulamalarında, öncelikle EPSDER tarafından düzenlenen ve uygulayıcı firmalarla, diğer detay malzeme üreticilerinin katıldığı seri toplantılar sonucunda hazırlanan uygulama şartnamesine uyulması gerekir .