Fibre Engineering - Alsepor ve Teknik Yönleri
ALSEPOR VE TEKNİK YÖNLERİ
ALSEPOR YEŞİL BİR ÜRÜNDÜR
Alsepor öncesi adı ile açılımı yeni yalıtım malzemesi olan YYM, bir organik ve inorganik kompozitidir. Ebatları 60 x 85 cm kalınlığı 20 ila 50 mm arasında değişen panel ve dökme olarak uygulanır. Kısmen atıktan üretilir ve üretim süreci hiç bir atık çıkarmaz. Enerji tüketimi üretim maliyetinin küçük bir kısmıdır. Üstelik işlevi icabı sera gazı yani karbondioksit çıkışını azaltacağı için tam olarak yeşil bir üründür.
YYM TENEFFÜS EDEN BİR YALITKANDIR
Isı ve ses geçirmez özelliktedir, gerçek anlamda buhar ve su geçirir (teneffüs eder). Hiç bir surette yanmadığı gibi çok yüksek ısılarda bile önemli bir zehirli gaz çıkarmaz. Sadece iç mekanlara uygulanır. Yoğunluğu üretilen tipe göre 150 - 250 Kg/m³ civarındadır. Uygulama kalınlığı 20 ila 100 mm arasında olacaktır. Ağırlığının 2 ila 4 katı su tutabilmektedir. YYM ortamına (içine) buhar ve su girişi ve çıkışı sorunsuzdur, yani mekanik bir basınç farkı gerektirmez.
YYM nin İNŞAAT MALZEMELERİ İLE UYUMU
Mevcut modern ve klasik inşaat malzemelerinin tamamı ile uyum içinde olan YYM bu yönde bir sorun çıkarmamaktadır. Su ve buhar geçirgenliği bakteri üremesine yol açar endişlesi oluşabilir, ancak YYM bir antimikrobiyeldir. Uygulandığı duvarlarda hiçbir zaman küflenme söz konusu olmaz. Bu antimikrobiyel özellik YYM var oldukça hüküm sürer yani kalıcı bir özelliktir.
YYM nin KARA İKLİM ŞARTLARINDA DAVRANIŞI
Kerpiç evlerin yazları serin olduğu bilinmektedir. Bu serinliğin kaynağı kerpiçin nem geçirgenliğidir. Kerpiç içindeki mevcut nem, kuru atmosferde nem dengesini sağlamak için buharlaşırken gerekli enerjiyi duvardan alarak mekanı soğutur. YYM de aynı davranışı sergiler. Yani bir anlamda doğal klimadır. Bu soğutma kuru havada olacağı için deşarj ettikleri nem ile havayı nemlendirerek konfor sağlarlar. Üstelik mekanın havalandırılmasının zararı yoktur, bilakis taze hava soğumayı körükler. Modern klimalar ise enerji tasarrufu için havalandırma yapmazlar, yatırım ve enerji bedelleri karşılığı sadece havayı soğuturlar ve kuruturlar. Uzun süre (yıllarca) kullanılan klima cihazlarının bakteriyel enfeksiyonlara yol açması da ayrı bir problemdir.
YANGIN ŞARTLARINDA YYM KİMYASAL TEPKİMELERİ
YYM nin organik bileşeni yüksek ısılarda sadece piroliz olmaktadır. 850 - 900 ºC Arasında yapılan denemelerde bu durum tespit edilmiştir. 1150-1200 ºC Aralığında yapılan denemelerde de durum aynı kalmakla birlikte yüzeyin alev dayanımı ve piroliz hızı açısından bazı iyileştirmeler gerekmektedir. Bu iyileştirmeler yapılmıştır. Aşağıdaki fotoğraflar bu konuda bir fikir vermektedir.
Alev ve ısı dayanıklılığı ön testleri görsel sonuçları ve yorumlar.
Bu testler sırasında 18 mm kalınlığında kuru ve çok az nemli YYM kullanılmıştır. Kuru numunelerde arka yüzde yapılan sıcaklık ölçümlerinde 850 + ºC sıcaklığında 2 dakika süre içinde dikkate değer bir artış olmamıştır. Az nemli numunelerde 1150 + ºC ta 10 dakika uygulamasında ilk dakikada 100 ºC ta ulaşılmış takip eden 9 dakika içinde sadece birkaç derece ilave artış gelmiştir. Başlangıçtaki hızlı ısı iletiminin mevcut nemden kaynaklandığı anlaşılmıştır, zaten söz konusu nem gidince (kuruyunca) ısı iletimi azalmıştır. Yapılan TGA (termogravimetrik analiz) sonuçları bu yorumun doğruluğunu ortaya çıkarmıştır..
AKTİF YANGIN KORUMASI
Yangın sırasında YYM içine su verildikçe ısı, su/buhar dönüşümü ile emilecek ve çıkan buhar ile tüm mekana yayılacaktır. Yangın enerjisinin tahrip etkisi çok geniş bir alan ve su ile paylaşılarak hem noktasal tahribat önlenecek hem de daha çok buhar çıkışı işe yakıt oksijen teması kesilecek ayrıca her aşamada alevlerden ısıyı doğrudan buhar alacaktır. Esasen su-buhar dönüşümü olduğu sürece ısı suyun bulunduğu YYM de 100 dereceyi geçemez. Yapılan ön denemeler cesaret vericidir. Bu yaklaşım aktif yangın korumasının temelini oluşturmaktadır.
Ancak bu vesile ile hatırlatmakta yarar vardır. Beton içinde yangın sırasında nem bulunursa, bilahare ısınacak olan betonarme yapı, buhar geçirimsizliği yüzünden patlayarak çöker. Bu nokta dikkate alınarak uygulama tasarımları geliştirilmiştir.
Yangın sırasında betonarme ve çelik binaları bekleyen ikinci ciddi problem ise 540 ºC sıcaklıkta çelik öğenin taşıyıcı vasfını yitirerek bina karkasının çökmesine yol açmasıdır.
Toplamı 100 mm kalınlığında olan iki veya üç kat YYM uygulamaları ile binaları betonarme çökmesinden korumak mümkün olabilecektir.
Betonarme karkasın içindeki çelik donanımın taşıyıcı vasfını yitirdiği kritik 540 ºC ta ulaşmasını ve beton matriksin nemlenmesini engellemek ve bunu 240 dakika süre ile yapmak hedeflenmektedir. Aslında binanın yangın sırasında 140 ºC altında kalmasına çalışılacaktır zira bina için elzem olan tesisatların ayakta kalması ve nem difüzyonunun nem bariyerleri ile engellenmesi buna bağlıdır.
Aktif korumanın başarılı olması durumunda bina karkas sıcaklığı muhtemelen 40- 50 ºC dolaylarını geçmeyecektir. Bu inanılması güç bir başarıdır. Ayrıca yapılan muhtemel yakıt miktarı hesapları ile YYM nin su tutma kapasitesinin bu başarıyı sağlayacak noktanın ötesinde olduğu aşağıda izah edildiği şekilde anlaşılmıştır.
Aktif koruma hesapları
Minimal döşenmiş bir mekanda m³ hacme 5 Kg odun eşdeğeri yakıt isabet eder. En yüksek değer normal şartlarda 20 Kg/m³ civarındadır. Odunun Kg başına verdiği enerji 3000 Kcal olduğuna göre 20Kg x 3000 Kcal/Kg = 60 000 Kcal/m³ enerjinin bertaraf edilmesi gerekir. 60 000 Kcal/580 Kcal/kg =100 Kg/m³ su gerektirir.
100 m² alan: 10 x 10 x 2.5 m ebatlarında bir oda 300 m² yüzeye ve 250 m³ hacme sahiptir. Olası bir yangının enerjisinin buhara dönüştürülmesi için gereken su miktarı 25 tondur. Bu miktar su YYM üzerinden belli bir süre içinde verilebilir.
Söz konusu 100 m² alan daha ufak mekanlara bölündüğünde örneğin bir ailenin oturduğu üç oda, bir salon, mutfak, antre, banyo ve tuvalet tarzında organize olduğunda yüzeyler çok artacak ve oda başına düşen yakıt azalacağı için aktif yangın koruması daha etkili olacaktır.
Kalınlığı 10 cm ve üç YYM katmanından oluşan yangın engeli gerekli miktar suyu sadece en üst katmanında rahatlıkla barındırabilir. YYM içinde suyun yayılma hızı çok yüksektir. Isıya duyarlı aktivasyonu olan otomatik bir sistemle verilecek su yangın sırasında YYM nin tahrip olmadan uzun süre dayanmasının da bir teminatıdır.
Hesaplanan suyun tamamının hemen verilmesi gerekmez esasen de bina statiği ve YYM nin mekanik kısıtlamalarından dolayı zaten mümkün de değildir. Gerekli suyun onda biri yangını ya söndürecek ya da itfaiyenin gelmesine kadar yayılmasını durduracaktır.
AB de yangın testlerinde uygulanan zaman/sıcaklık rejimi grafik olarak aşağıda verilmiştir. Test süresi olarak 180 dakika yeterli görülmüştür. Bu testler yanarak tahrip olmaya olan direncin zaman ve sıcaklık seviyelerini belirler. Isı transferine olan direnç bu testlerin konusu değildir. YYM bu anlamda çok üstün bir malzemedir. Yanmadığı gibi ısı transferine gösterdiği olağan üstü direnç çıkan yangının kısıtlı kalmasının (yayılmamasının) teminatıdır.
AB yangın testi; süre ve sıcaklık rejimi
Bu test uygulandığı yanmaz materyalin 180 dakika boyunca mekanik performansını denetler. Yani bir yalıtkan testi değildir. Malzemenin formunu koruması yeterlidir. Yani bir kapı ise 180 dakika yerinde durması yeterlidir. YYM aynı zamanda bir yalıtkan olmasının avantajını bu ciddi yangın şartlarında sunmaktadır.
Görsel yanmazlık testi
YYM aşağıda gösterilen şekilde test edildiğinde oldukça hassas olan parmak ucu ile bir ısınma tespit edilmemektedir. Resimde görülen test, kaplanmamış, yani alev dayanıklılığı artırılmamış yüzeye 850 + ºC uygulanmıştır.
İletkenlik katsayısı ”k”
YYM nin iletkenlik K değeri için bir ön çalışma yapılmıştır. Bu çalışmada yakma denemelerinde elde edilen sonuçlar kullanılmıştır. Bu sebeple akredite olmuş laboratuarlardan ilerde gelecek bilgi ile bire bir bağdaşmayabilir ancak fikir vermesi bakımından önemlidir.
YYM ekonomi uygulaması için en yakın rakip strafordur. Kıyas sadece ısı yalıtımı yönünden yapılmıştır zira nispi rutubet söz konusu olunca strafor bir konfor sağlayamaz. Bu vesile ile ilgili diğer malzemelerinde k iletkenlik değerleri w/m.K olarak verilmiştir. Bu değerler alınan kaynaklara göre farklılıklar göstermektedir. Aşağıda Wilkipedia İnternet Ansiklopedisinden alınan değerler verilmiştir.
Alüminyum : 237.000
Gümüş : 429.000
Çelik : 45.000
Buz : 2.000
Beton ve taş malzeme : 1.700
Toprak : 1.500
Cam : 1.100
Ahşap (%12 nemli) : 0.400
Kurutulmuş ahşap : 0.040
Hava : 0.024
Kauçuk : 0.160
Yüksek yoğunluklu polimer : 0.330–0.520
Alçak yoğunluklu polimer : 0.040-0.160
EXPS köpük (strafor) : 0.033
YYM : 0.030-0.011
Silica Aerogel : 0.003
YYM k değerlerinin yaklaşık hesaplanması
k = enerji akımı (watt/saniye)x (1/alan m²) x kalınlık(m)/ sıcaklık farklı (Kelvin) formülü ile bulunmuştur. 120 saniyede 4 watt enerji 18 mm kalınlığında ve 4-25 cm² alanında numuneye 820 ve 1120 ºC (+273.15) derece Kelvin fark ile verilmiştir. Esas testler izotermal şartlarda enerji akışı tespiti esasına dayanmaktadır. Ancak bu hesaplama bir fikir vermesi için yapılmıştır. Yukarıdaki tablo incelendiğinde YYM yapıldığı malzemeler itibarı ile tabloda doğru yerdedir.
YYM nin yüksek ısı emisyon davranışı
Bu özellik şimdiye kadar subjektif gözlem ile kalitatif olarak değerlendirilmiştir. Çok yüksek sıcaklıklara ulaşıldığı halde hiçbir renkli gazın çıktığı görülmemiştir. Sadece çok çok az bir yanık kokusu algılanmıştır. Islak numunelerde (aktif yangın koruma sitili) böyle bir koku da duyulmamıştır.
Yanmazlık sağlandığı için yüksek ısıda reaktif olan öğeler ancak pirolize tabidirler. Bu sistemde olası piroliz ürünleri içinde zehirli bir gazın oluşmasına imkan verecek elementlerin olmadığı bilinmektedir. Esasen birleşenler de binlerce yıllık inşaat malzemesi oldukları için bir sürpriz de beklenmemektedir.
Bu konunun araştırılması için ilk adımda termogravimetrik analiz yaptırılmış ve sonuçlar aşağıda değerlendirilmiştir.
10 ºC/dakika tarama hızı ile oksijen atmosferinde yapılan TGA testi sonuçları kuruma ve piroliz oluşumunu ispat etmektedirler. 100 derecede buharlaşma ile su kaybı ve 260 derecelerde başlayan piroliz sonucu ağırlık kayıpları görülmektedir.
Esasen piroliz sonucu organik birleşenden geriye sadece karbon kalacaktır. YYM nin kompozüzyonu gereği piroliz sırasında çıkabilecek gazlar zehirsizdir. Karbonun da yanması söz konusu olursa ortama zehirsiz olan karbondioksit salınacaktır.
İki numune arasında mineral yükü farkından yüksek ısı ağırlık kaybı farkı gözlenmiştir. Numune 1 ilave mineral ihtiva etmekte iken numune 2 de ilave mineral bulunmamaktadır.
YYM gerçekten bir yeni yalıtım malzemesidir. Basit uygulamasında konfor ve ekonomi sağlar. Yangın koruması için çok katlı ve tüm yüzey uygulamalarında konfor ve ekonomi yanısıra ses yalıtımı da sağlayacaktır. Kısacası; yanmaz, ısı ve ses iletmez, zehirlemez, mikrop üretmez, ekonomi ile atalarımızın kerpiç ev konforunu bir arada sunar.
YENİ UFUKLAR; ENERJİ MİMARLIĞI
Bu felsefe ve yaşam tarzı ile ülkemizi tanıştıran Yüksek Mimar Sayın Çelik Erengezgin ile yapılan görüşmeler neticesinde YYM panellerinin tromp duvarı (güneş enerjisi stoklama mahalli) için geliştirilebileceği düşüncesi doğmuştur.