Endüstri Bilgisi

giriiş

Bina enerji tasarrufunun gelişmesiyle birlikte, üç camlı iki odacıklı yalıtım camları, bina dış pencerelerinin önde gelen ürün formu haline gelmiştir. Geleneksel tek odacıklı yalıtım camlarıyla karşılaştırıldığında, odacık sayısındaki artış, yalıtım camının ısı yalıtım performansını artırmaktadır. (6+16A+6) yalıtım camının K değeri 2,7 (WmK) iken, (6+16A+6+16A+6) yalıtım camının K değeri 1,7W/mK‘ye ulaşmaktadır. Düşük emisyonlu (Low-E), inert gaz dolgusu, sıcak kenar şeritleri ve (6Low-E+16Ar+6+16Ar+6Low-E) yalıtım camı gibi diğer teknolojiler uygulandığında, K değeri 0,8W/m”K‘ye ulaşabilir.

Üç camlı iki odacıklı yalıtım camı, kapı ve pencerelerin ısı yalıtım performansını artırırken, aynı zamanda kapı ve pencerelerin malzeme tüketimini de artırır. İlk olarak, camın ağırlığı artar ve bu da profilin genişliğini ve kalınlığını ve donanımın mukavemet gereksinimlerini artırır. Üç camlı çift odacıklı yalıtım camında, iki dış cam destek ve yük işlevlerini taşır. Orta camın temel işlevi, bölmeyi ayırmak, dolum gazının konveksiyon ısı transferini sınırlamak ve böylece yalıtım tabakasının kalınlığını artırmaktır, ancak aynı zamanda belirli mekanik performans gereksinimlerini de karşılaması gerekir. Orta cam söz konusu olduğunda, mevcut 6 mm orta camın yerine ince camlı üçlü cam oluşturan başka ince malzemelerin kullanıldığını düşünmek kolaydır.

1 Ortaya monte edilmiş ince cam yalıtım camı

2TD

İnorganik cam, üç camlı iki bölmeli yalıtım camının önde gelen ürün biçimidir. İnceltme yöntemi, oluşturduğu üç cam katmanına göre değerlendirilir. Dış mekan camı rüzgar yüküne maruz kalır ve mekanik performans gereksinimlerini karşılama varsayımıyla inceltilir. İç mekan camı doğrudan rüzgar yüküne maruz kalmaz, bu nedenle kullanılır. Kullanım yüzeyi hala mekanik performans gereksinimleri gerektirdiğinden, belirli bir incelme potansiyeli vardır. İç ve dış mekan arasındaki cam (orta cam) rüzgar yükünü doğrudan taşımaz, bu nedenle en büyük incelme potansiyeline sahiptir. Japon Lixil firması, orijinal (3+3+3) mm camı yaklaşık %19‘luk bir hafiflik oranıyla (3+1,3+3) mm‘ye inceltmiştir; inceltme (3+1,3+1,3) mm olduğunda, Şekil 1‘de gösterildiği gibi hafiflik oranı yaklaşık %38‘dir. ABD‘deki Batı Pasifik Ulusal Laboratuvarı, geleneksel yalıtım camını yüksek verimli, enerji tasarruflu ince yalıtım camıyla değiştirdi. Mevcut bina camlarının değiştirilmesinin enerji tasarrufu etkisi üzerine bir araştırma yürütülmüştür. İnce yalıtım camı, Low-E filmli iki adet 1/8 inç (yaklaşık 3,2 mm) cam ve ortada 1/16 inç (yaklaşık 16 mm) ince bir camdan oluşmaktadır. Test sonuçları, ısıtma sezonunda HVAC enerji tasarrufunun 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) olduğunu ve ses geçirgenliğinin 8-10 dB azaldığını göstermektedir. Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı, Şekil 2‘de gösterildiği gibi, ince yalıtım camı oluşturmak için sıradan yalıtım camının (3 mm cam + 3 mmLow-E) içine 0,7 mm inceliğinde cam yerleştirdi. Çalışmalar, ısıtmanın hakim olduğu iklimlerde (Minneapolis, Minnesota gibi), tipik dış pencere camı yerine ince yalıtım camının enerji tasarrufu potansiyelinin %16, karışık iklimlerde (Washington, DC gibi) enerji tasarrufu potansiyelinin %12 ve soğutmanın hakim olduğu iklimlerde (Houston, Teksas gibi) enerji tasarrufu potansiyelinin %7 olduğunu göstermiştir. Ülkemde dış pencerelerde kullanılan cam kalınlığı artmaktadır. 1980‘lerde, 3 mm cam ülkemde düz camın baskın özelliğiydi. 1993‘ten sonra, 5 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 kişi başına düşen yıllık düz cam tüketimi 20,7 kg‘dır; bu, AB ülkelerinin 1,25 katı, ABD‘nin iki katı ve dünya ortalamasının 2,6 katıdır. Düz cam kalınlığı, ülkemdeki kişi başına düşen düz cam tüketiminin anormal olmasının nedenlerinden biridir. 5 mm camın 2012 yılında 4 mm‘ye kadar inceltilmesi durumunda, 7,1 milyon ton cam üretiminin ve 6,35 milyon tonu silis kumu ve 1,25 milyon tonu da dahil olmak üzere 7,71 milyon ton hammadde tüketiminin azaltılabileceği tahmin edilmektedir.Soda külü gibi 36 milyon ton kimyasal ürün. Makale, sanayi ve işletmelerin kalkınma modelini dönüştürmeyi ve üretim teknolojisini iyileştirmeyi öneriyor. Endüstriyel zincirin teknik düzeyde düzenlenmesi, bilimsel araştırma çalışmalarının artırılması ve ilgili departmanların düz cam inceltme çalışmalarına mümkün olan en kısa sürede başlaması da dahil olmak üzere beş öneride bulunuldu. Aynı zamanda, CSG Group gibi şirketler de dış cephe camları için inceltilmiş cam uygulamalarını aktif olarak deniyor.

Şu anda, ince yalıtım camının geliştirilmesi iyi bir uyum kabiliyetine sahiptir. İlk olarak, "çift karbon hedefleri", yeşil üretim, yeşil binalar vb. geliştirme konseptlerine uyum sağlamak için ince yalıtım camı, cam, profil, kapı ve pencere, perde duvar ve ulaşım endüstrisi zincirlerinde enerji tasarrufu, malzeme tasarrufu ve karbon azaltımı sağlayacaktır. İkinci olarak, çift odacıklı/çok odacıklı yalıtım camı, ülkemizin yüksek verimli ve enerji tasarruflu şeffaf muhafaza yapısının lider ürünüdür ve inceltme potansiyeline sahiptir. Üçüncü olarak, merkezi ince cam yalıtım camı, sektörün dönüşümünü ve gelişimini yönlendirmeye elverişli geniş bir endüstriyel temele sahiptir. Dördüncü olarak, ülkemizin ince cam/ultra ince cam üretimi, malzeme ve endüstriyel temel sağlar. Sodyum-kireç-silikon sistemli fotovoltaik cam ve koruyucu cam temel ürünler sağlayabilir. Düz camın inceltme dönüşümü ve üretimi, teknoloji ve üretim açısından benzersizdir. Endüstriyel cam pota ve mimari cam pota ile karşılaştırıldığında:

2 Merkezi film malzemeli yalıtım camı

Merkezi organik film malzemeli yalıtım camı (Şekil 3‘te gösterildiği gibi), tek bir bölmeyi iki veya daha fazla yalıtım camı bölmesine ayırır. İşlevsel olmayan organik film (beyaz film), bölmeyi yalnızca konveksiyonu sınırlamak, yalıtım katmanının kalınlığını artırmak ve incelik ve hafiflik sağlamak için ayırır. İşlevsel organik film (ısı aynalı film), düşük emisyon gibi işlevler sağlar ve beyaz film temelinde termal radyasyonu kontrol ederek enerji tasarrufu etkisini artırır. Merkezi film malzemeli yalıtım camı, Amerika Birleşik Devletleri‘nden Southwall Technologies şirketi tarafından 1970 yılında üretilmiştir ve binalarda kullanılmaktadır. Isı aynalı film yalıtım camı mükemmel termal özelliklere sahiptir ve Li Wu ve diğerleri bu konuda araştırmalar yapmıştır. Merkezi film malzemesi, ısıtıldığında termoplastiklik ile sıkılaşan bir termoplastik filmdir. Membran malzemesinin döşenmesi ve montajı manuel müdahale gerektirir ve 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 işleme maliyetlerinin azaltılması, merkezi film malzemesi yalıtım camının geliştirilmesinin temel noktaları olacaktır.

3 Gerçek cam kompozit yalıtım camı

Vakumlu cam, destek kolonları ile iki veya daha fazla cam parçasının birbirinden ayrıldığı, çevresinin bir boşluk oluşturacak şekilde kapatıldığı ve boşluğun vakum boşluğu oluşturacak şekilde boşaltıldığı bir cam ürünüdür. Destek kolonunun ısı transferi ve kuvvet performansı dengesi göz önünde bulundurularak, destek kolonunun sayısı ve alanı en aza indirilmeli, böylece görsel etkiyi etkilemeden küçük kesit alanına ve kısalığa sahip destek kolonu seçilmelidir. Teorik olarak, konvektif ısı transferi ve iletken ısı transferinin vakum tabakasının kalınlığıyla hiçbir ilgisi yoktur. Vakum tabakası kalınlığı Kalınlık genellikle 0,15 ila 0,25 mm arasındadır: Isı iletimi, konveksiyon ve termal radyasyon olmak üzere üç temel ısı transfer modunda etkili yalıtım sağlamak için en az bir vakumlu cam parçası düşük emisyonlu camdan yapılır. Bu nedenle, vakumlu camın kendisi oldukça verimli bir ince cam ürünüdür. Sadece vakumlu cam kompozit yalıtım camı, vakumlu camın yalıtım performansından tam olarak yararlanabilir ve yapısı Şekil 4‘te gösterilmiştir. Yalıtım camının ortasında vakumlu camın içinde bir cam parçası bulunsa da, bu parça vakumlandıktan sonra atmosfer basıncından etkilenir ve destek kolonunun basıncını taşır, bu nedenle vakumlu camın incelmesi sınırlıdır. Vakumlu cam, yüksek verimliliği ve enerji tasarrufu performansıyla kompozit yalıtım camının genel kalınlığını azaltarak inceltme amacına ulaşır. Ülkemizde vakumlu cam üretim seviyesi büyük ilerleme kaydetmiş olsa da, maliyet hala tanıtımını etkileyen ana faktördür. Isı iletimi, taşınım ve termal radyasyon olmak üzere üç temel ısı transfer modunda etkili yalıtım sağlamak için en az bir vakumlu cam parçası düşük emisyonlu camdan yapılır. Bu nedenle, vakumlu camın kendisi oldukça verimli bir ince cam ürünüdür. Vakum camının yalıtım performansından yalnızca vakum cam kompozit yalıtım camı tam olarak yararlanabilir ve yapısı Şekil 4‘te gösterilmiştir. İçi boş camın ortasında bir cam parçası bulunsa da, bu parça vakumlandıktan sonra atmosfer basıncından etkilenir ve destek kolonunun basıncını taşır, bu nedenle vakum camının incelmesi sınırlıdır. Vakum camı, yüksek verimliliği ve enerji tasarrufu performansıyla kompozit içi boş camın genel kalınlığını azaltarak inceltme amacına ulaşır. Ülkemizde vakum camı üretim seviyesi büyük ilerleme kaydetmiş olsa da, maliyet hala tanıtımını etkileyen ana faktördür.

4 Aerogel içi boş cam

Aerojel, mükemmel hafif ısı yalıtım performansına sahiptir. İçi boş cama yerleştirilerek incelik, yüksek verimlilik ve enerji tasarrufu sağlanabilir. (6+12A+6) içi boş camın K değeri 2,8W/mK, (6Low-E+12A+6)‘nın K değeri 1,8W/mK ve (6+12aerogel+6)‘nın K değeri 1,0W/mK‘ye ulaşır. Aerojeli ortaya yerleştirmenin uygun bir yolu, nispeten düşük maliyetli olan dolgu için aerojel parçacıkları kullanmaktır. Aerojel ve parçacık arayüzü ile cam ve cam arasındaki kırılma indisi farkı, yalıtım camının pus değerini artıracak ve yalıtım camının şeffaflığını etkileyecektir. Aerojelin pus değerini azaltmak ve parçacıklar yerine bütün bir aerojel parçasının bileşimini elde etmek, şeffaflığı artırmanın etkili yollarından biridir. Bina cephesinin şeffaf muhafaza yapısı (dış kapılar ve pencereler, perde duvarlar) yüksek şeffaflık gereksinimlerine sahiptir ve muhafaza yapısında aydınlatma amacıyla yaygın olarak kullanılması beklenmektedir. Ancak, güneş radyasyonu ısı birikiminin ve soğuk ve sıcak şokun yalıtım camının mekanik özellikleri üzerindeki etkilerinin incelenmesi gerekmektedir.

5 Özet

Yalıtım camının incelmesi, malzeme tasarrufu, enerji tasarrufu ve karbon tasarrufu gibi birçok fayda sağlayan bir gelişme trendidir. Bir geliştirme stratejisi ve tercihi olarak, orta kalınlıkta cam yalıtım camı, sağlam bir endüstriyel temele ve iyi maliyet avantajlarına sahip olup tercih edilen geliştirme alanıdır. Orta kalınlıkta film malzemeli yalıtım camı ve vakum cam kompozit yalıtım camı, yüksek inceliğe sahiptir, yeni binalarda belirli bir uygulama alanına sahiptir ve mevcut binaların enerji tasarrufu dönüşümünde camın yerini almada bariz avantajlara sahiptir. Gelecekteki bir geliştirme alanı olarak, aerojel yalıtım camı, aydınlatma muhafaza yapılarında uygulanmalıdır.