Sektör Bilgisi

giriiş

Bina enerji tasarrufunun gelişmesiyle birlikte, üç katmanlı iki odacıklı yalıtım camı, bina dış cephe pencerelerinin önde gelen ürün formu haline gelmiştir. Geleneksel tek odacıklı yalıtım camına kıyasla, odacık sayısının artması yalıtım camının ısı yalıtım performansını iyileştirir. (6+16A+6) yalıtım camının K değeri 2,7 (WmK) iken, (6+16A+6+16A+6) yalıtım camının K değeri 1,7 W/mK‘ye ulaşır. Düşük emisyonlu (Low-E), inert gaz dolgusu, sıcak kenar şeritleri ve diğer teknolojiler uygulandığında, (6Low-E+16Ar+6+16Ar+6Low-E) yalıtım camı gibi, K değeri 0,8 W/mK‘ye ulaşabilir.

Üç camlı, iki bölmeli yalıtımlı cam, kapı ve pencerelerin ısı yalıtım performansını artırırken, aynı zamanda malzeme tüketimini de artırır. Öncelikle, camın ağırlığı artar, bu da profilin genişliğini ve kalınlığını ve donanımın mukavemet gereksinimlerini artırır. Üç camlı, iki bölmeli yalıtımlı camda, iki dış cam destek ve yük taşıma işlevlerini üstlenir. Orta camın ana işlevi bölmeyi ayırmak, dolgu gazının konveksiyonel ısı transferini sınırlamak ve böylece yalıtım katmanının kalınlığını artırmaktır, ancak aynı zamanda belirli mekanik performans gereksinimlerini de karşılamalıdır. Orta camın amacı için, mevcut 6 mm‘lik orta camın yerine diğer ince malzemelerin kullanılması ve ince camlı üç bölmeli cam oluşturulması kolayca düşünülebilir.

1 Orta kısma monte edilmiş ince cam yalıtım camı

2TD

İnorganik cam, üç camlı iki bölmeli yalıtım camının önde gelen ürün formudur. İnceltme yöntemi, onu oluşturan üç cam katmanından yola çıkarak değerlendirilir. Dış mekan camı rüzgar yüküne maruz kaldığı için mekanik performans gereksinimlerini karşılama koşuluyla inceltilir. İç mekan camı doğrudan rüzgar yüküne maruz kalmadığı için, kullanım yüzeyinin yine de mekanik performans gereksinimleri gerektirmesi nedeniyle belirli bir inceltme potansiyeli vardır. İç ve dış mekan arasındaki cam (orta cam) doğrudan rüzgar yüküne maruz kalmadığı için en büyük inceltme potansiyeline sahiptir. Japonya‘nın Lixil firması, orijinal (3+3+3) mm‘lik camı (3+1.3+3) mm‘ye incelterek yaklaşık %19‘luk bir hafifletme oranı elde etmiştir; inceltme (3+1.3+1.3) mm olduğunda ise hafifletme oranı yaklaşık %38‘dir (Şekil 1). Amerika Birleşik Devletleri‘ndeki Batı Pasifik Ulusal Laboratuvarı, geleneksel yalıtım camını yüksek verimli enerji tasarruflu ince yalıtım camı ile değiştirmiştir. Mevcut bina camlarının değiştirilmesinin enerji tasarrufu etkisi üzerine bir araştırma yapılmıştır. İnce yalıtım camı, iki adet 1/8 inç (yaklaşık 3,2 mm) kalınlığında Low-E filmli cam ve ortada 1/16 inç (yaklaşık 16 mm) kalınlığında ince bir camdan oluşmaktadır. Test sonuçları, ısıtma sezonunda günlük 0,2~18,7 kWh (kişi başına %3~18 enerji tasarrufu) ve soğutma sezonunda günlük 2,5~8,0 kWh (kişi başına %23~41 enerji tasarrufu) HVAC enerji tasarrufu sağladığını ve ses geçirgenliğinin 8~10 dB azaldığını göstermektedir. Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı, Şekil 2‘de gösterildiği gibi, ince yalıtım camı oluşturmak için normal yalıtım camına (3 mm cam + 3 mm Low-E) 0,7 mm ince cam yerleştirdi. Çalışmalar, ısıtmanın baskın olduğu iklimlerde (örneğin Minneapolis, Minnesota), tipik dış cephe pencere camı yerine ince yalıtım camının enerji tasarrufu potansiyelinin %16, karma iklimlerde (örneğin Washington, DC) %12 ve soğutmanın baskın olduğu iklimlerde (örneğin Houston, Teksas) %7 olduğunu göstermiştir. Ülkemde dış cephe pencerelerinde kullanılan cam kalınlığı artmaktadır. 1980‘lerde, ülkemizde düz camın baskın özelliği 3 mm camdı. 1993‘ten sonra, geçmişte 5 mm cam ana akım üründü ve son zamanlarda 6 mm cam ana akım ürün haline geldi. 2013 yılında Wang Xinchun ve diğerleri düz cam ürünlerinin inceltilmesi önerisini ortaya attılar. Ülkemde yıllık kişi başı düz cam tüketimi 20,7 kg olup, bu rakam AB ülkelerinin 1,25 katı, ABD‘nin iki katı ve dünya ortalamasının 2,6 katıdır. Ülkemdeki anormal kişi başı düz cam tüketiminin nedenlerinden biri de camın kalınlığıdır. 2012 yılında 5 mm kalınlığındaki camın 4 mm‘ye inceltilmesi durumunda 7,1 milyon ton cam üretiminin ve 7,71 milyon ton hammadde tüketiminin azaltılabileceği tahmin edilmektedir; bu tasarruf, silika kumu ve 1,5 milyon ton doğal kaynak da dahil olmak üzere 6,35 milyon ton hammaddeyi kapsamaktadır.36 milyon ton soda külü gibi kimyasal ürün. Makale, sanayi ve işletmelerin gelişim modelinin dönüştürülmesini ve üretim teknolojisinin iyileştirilmesini öneriyor. Beş öneri sunuldu; bunlar arasında teknik seviyenin endüstriyel zincirinin ayarlanması, bilimsel araştırma çabalarının artırılması ve ilgili departmanların düz cam inceltme çalışmalarına en kısa sürede başlaması yer alıyor. Aynı zamanda, CSG Grubu gibi şirketler de dış cephe pencereleri için inceltme uygulamalarını aktif olarak deniyor.

Şu anda ince yalıtım camının geliştirilmesi iyi bir uyum yeteneğine sahiptir. Birincisi, "çift karbon hedefleri", yeşil üretim, yeşil binalar vb. geliştirme kavramlarına uyum sağlamak için ince yalıtım camı, cam, profil, kapı ve pencere giydirme cepheleri ve ulaşım endüstri zincirlerinde enerji tasarrufu, malzeme tasarrufu ve karbon azaltımını sağlayacaktır. İkincisi, çift odacıklı/çok odacıklı yalıtım camı, ülkemizin yüksek verimli ve enerji tasarruflu şeffaf kaplama yapısının önde gelen ürünüdür ve inceltme potansiyeline sahiptir. Üçüncüsü, merkezi ince cam yalıtım camı geniş bir endüstriyel temele sahiptir ve bu da endüstrinin dönüşümünü ve gelişimini yönlendirmeye elverişlidir. Dördüncüsü, ülkemizin ince cam/ultra ince cam üretimi malzeme ve endüstriyel temel sağlamaktadır. Sodyum-kireç-silikon sistemli fotovoltaik cam ve koruyucu cam temel ürünler sağlayabilir. Düz camın inceltme dönüşümü ve üretimi teknoloji ve üretim açısından eşsizdir. Endüstriyel cam potaları ve mimari cam potalarıyla karşılaştırıldığında:

2 Ortasında film malzemesi bulunan yalıtımlı cam

Merkezi organik film malzemeli yalıtım camı (Şekil 3‘te gösterildiği gibi), tek bir odayı iki veya daha fazla yalıtım camı odasına böler. İşlevsiz organik film (beyaz film) sadece konveksiyonu sınırlamak, yalıtım katmanının kalınlığını artırmak ve incelik ve hafiflik sağlamak için odayı ayırır. İşlevsel organik film (ısı aynası filmi), düşük emisyon gibi işlevler kazandırır ve beyaz film temelinde termal radyasyonu kontrol ederek enerji tasarrufu etkisini artırır. Merkezi film malzemeli yalıtım camı, Amerika Birleşik Devletleri‘ndeki Southwall Technologies şirketi tarafından üretilmiştir, 1970 yılında piyasaya sürülmüş ve binalarda kullanılmaktadır. Isı aynası film yalıtım camı mükemmel termal özelliklere sahiptir ve Li Wu ve diğerleri bu konuda araştırmalar yapmıştır. Merkezi film malzemesi, ısıtıldığında termoplastik özelliği sayesinde sıkılaşan bir termoplastik filmdir. Membran malzemesinin döşenmesi ve montajı manuel katılım gerektirir, bu da üretim maliyetini artırır. He Xueping ve diğerleri, merkezi film malzemeli yalıtım camı sisteminin temel montaj süreci tasarımını incelemiştir. Membran malzemelerinin maliyetinin düşürülmesi, membranların otomatik montajının gerçekleştirilmesi, manuel müdahale derecesinin ve buna bağlı işlem maliyetlerinin azaltılması, merkezi film malzemeli yalıtım camının geliştirilmesinin kilit noktaları olacaktır.

3 Gerçek cam kompozit yalıtım camı

Vakum camı, iki veya daha fazla cam parçasının destek kolonlarıyla ayrıldığı, çevresinin kapatılarak bir boşluk oluşturulduğu ve bu boşluğun vakumlanarak bir vakum boşluğu haline getirildiği bir cam ürünüdür. Destek kolonunun ısı transferi ve kuvvet performansı dengesi göz önünde bulundurularak, destek kolonlarının sayısı ve alanı en aza indirilmelidir; bu nedenle, görsel etkiyi etkilemeden küçük kesit alanına ve kısalığa sahip destek kolonları seçilir. Teoride, konvektif ısı transferi ve iletken ısı transferinin vakum tabakasının kalınlığıyla hiçbir ilgisi yoktur. Vakum tabakası kalınlığı genellikle 0,15 ile 0,25 mm arasındadır: Isı iletimi, konveksiyon ve ısı radyasyonu olmak üzere üç temel ısı transfer modunda etkili yalıtım sağlamak için vakum camının en az bir parçası düşük emisyonlu camdan yapılmıştır. Bu nedenle, vakum camı kendi başına oldukça verimli ince bir cam ürünüdür. Vakumlu cam kompozit yalıtım camı, vakumlu camın yalıtım performansını tam olarak ortaya koyabilen tek malzemedir ve yapısı Şekil 4‘te gösterilmiştir. Yalıtım camının ortasında bir cam parçası bulunmasına rağmen, bu parça vakumlama işleminden sonra atmosfer basıncından etkilenir ve destek kolonunun basıncını taşır, bu nedenle vakumlu camın incelmesi sınırlıdır. Vakumlu cam, yüksek verimliliği ve enerji tasarrufu performansı ile kompozit yalıtım camının toplam kalınlığını azaltarak inceltme amacına ulaşır. Ülkemizde vakumlu cam üretim seviyesi büyük ilerleme kaydetmiştir, ancak maliyet hala yaygınlaşmasını etkileyen en önemli faktördür. Isı iletimi, konveksiyon ve ısı radyasyonu olmak üzere üç temel ısı transfer modunda etkili yalıtım sağlamak için en az bir vakumlu cam parçası düşük emisyonlu camdan yapılmıştır. Bu nedenle, vakumlu camın kendisi yüksek verimli ince cam bir üründür. Sadece vakumlu cam kompozit yalıtım camı, vakumlu camın yalıtım performansını tam olarak ortaya koyabilir ve yapısı Şekil 4‘te gösterilmiştir. İçi boş camın ortasında bir cam parçası bulunmasına rağmen, bu parça vakumlama işleminden sonra atmosfer basıncından etkilenir ve destekleyici kolonun basıncını taşır, bu nedenle vakumlu camın incelmesi sınırlıdır. Vakumlu cam, yüksek verimlilik ve enerji tasarrufu performansı ile kompozit içi boş camın toplam kalınlığını azaltarak inceltme amacına ulaşır. Ülkemizde vakumlu cam üretim seviyesi büyük ilerleme kaydetmiştir, ancak maliyet hala yaygınlaşmasını etkileyen en önemli faktördür.

4 Aerogel içi boş cam

Aerogel, mükemmel hafif ısı yalıtım performansına sahiptir. İçi boş cama yerleştirilmesi, incelik, yüksek verimlilik ve enerji tasarrufu sağlayabilir. (6+12A+6) içi boş camın K değeri 2,8 W/mK, (6Low-E+12A+6)‘nın K değeri 1,8 W/mK ve (6+12aerogel+6)‘nın K değeri 1,0 W/mK‘ye ulaşır. Aerogel‘i ortaya yerleştirmenin uygulanabilir bir yolu, nispeten düşük maliyetli olan aerogel parçacıklarını dolgu olarak kullanmaktır. Aerogel ve parçacık arayüzü ile cam arasında oluşan kırılma indisi farkı ve aerogel‘in kendi şeffaflığı, yalıtım camının bulanıklık değerini artıracak ve yalıtım camının şeffaflığını etkileyecektir. Aerogel‘in kendi bulanıklık değerini azaltmak ve (parçacıklar yerine) tek parça aerogel kompoziti elde etmek, şeffaflığı iyileştirmenin etkili yollarından biridir. Bina cephesinin (dış kapılar ve pencereler, giydirme cepheler) şeffaf kaplama yapısı, şeffaflık açısından yüksek gereksinimlere sahiptir ve aydınlatma amacıyla kaplama yapısında yaygın olarak kullanılması beklenmektedir. Bununla birlikte, güneş radyasyonu ısı birikimi ve soğuk ve sıcak şokun yalıtım camının mekanik özelliklerine etkilerinin incelenmesi gerekmektedir.

5 Özet

Yalıtım camının inceltilmesi, malzeme tasarrufu, enerji tasarrufu ve karbon tasarrufu gibi birçok fayda sağlayan bir gelişim trendidir. Gelişim stratejisi ve tercihi olarak, orta kalınlıkta yalıtım camı iyi bir endüstrileşme temeline ve iyi maliyet avantajlarına sahiptir ve tercih edilen gelişim yönüdür. Orta film malzemeli yalıtım camı ve vakumlu cam kompozit yalıtım camı yüksek incelik derecesine sahiptir, yeni binalarda belirli bir uygulama alanına sahiptir ve mevcut binaların enerji tasarruflu dönüşümünde camın yerine geçmede belirgin avantajlara sahiptir. Gelecekteki bir gelişim yönü olarak, aerogel yalıtım camı aydınlatma muhafaza yapılarında uygulanmalıdır.