TRAKYA ÜNİVERSİTESİ
FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
BİNALARDA CEPHE KAPLAMALARININ ISI YALITIMINA ETKİSİ
NURULLAH DOĞRUEL YÜKSEK LİSANS TEZİ DANIŞMAN: DOÇ.DR.KAMİL KAHVECİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI
TRAKYA ÜNİVERSİTESİ
FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
BİNALARDA CEPHE KAPLAMALARININ ISI YALITIMINA ETKİSİ
NURULLAH DOĞRUEL
YÜKSEK LİSANS TEZİ
MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI
DANIŞMAN: DOÇ.DR. KAMİL KAHVECİ
2010 EDİRNE
TRAKYA ÜNİVERSİTESİ
FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
BİNALARDA CEPHE KAPLAMALARININ ISI YALITIMINA ETKİSİ
NURULLAH DOĞRUEL
YÜKSEK LİSANS TEZİ
MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI
Bu Tez ... Tarihinde Aşağıdaki Jüri Tarafından Kabul Edilmiştir.
... ... ...
ÖNSÖZ
Yapıların cepheleri teknolojik yeniliklerden en çok etkilenen öğelerden biri olmuĢtur. Cephe kaplama konusunda her dönem yeni bir uygulama tekniği, yeni bir malzeme, yeni bir sistem arayıĢı içine girilmiĢtir. Endüstri Devrimi sonucu mühendislik alanlarındaki buluĢlar sayesinde geliĢen yapı sistemleri sonucu, bina cephelendirmesinde daha özgür düĢüncelerin uygulanabilirliği ve estetik ön plana çıkmıĢtır. Günümüzde kullanılan cephe kaplamaları metal, seramik, taĢ, polimer, ahĢap ve kompozit gibi geniĢ bir malzeme tipini kapsamaktadır. Cephe kaplamalarının ısı yalıtım özellikleri de uygun bir cephe kaplamasının seçimi için önem arz etmektedir. Bu tez çalıĢmasında da cephe kaplamaları ısı yalıtım özellikleri açısından ele alınmıĢtır. Bu konuda araĢtırma yapmam için bana imkân sağlayan; yardımlarını ve desteğini esirgemeyen Sayın Doç. Dr. Kamil Kahveci'ye teĢekkürü bir borç bilirim.
ÖZET
Giydirme cephelerde, uygun olmayan sistem seçimlerinden, detaylandırmalardan, ısı yalıtımı hatalarından, ısı yalıtımsız alüminyum profil kullanımlarından, yanlıĢ cam tercihlerinden ve doğal havalandırma yapılmamasından kaynaklanan enerji ve maliyet girdileri yüksektir. Giydirme cephelerde enerji verimliliğinin sağlanmasında en etkili yol, proje tasarımı aĢamasında, enerji etkin tasarlanmasıdır. Üretimi, kullanımı, iĢletimi, bakımı, onarımı ve yıkımı aĢamalarını da içerecek Ģekilde, enerji girdilerinin bireysel ve toplumsal yarara yönelik olarak miktar ve maliyetinin düĢürülmesi oldukça önemlidir. Bu kapsamda bu çalıĢmada standart bir bina ve duvar tipi için bazı cephe kaplamalarının ısı yalıtımına ne tür bir etkide bulunduğu saptanmıĢ ve aralarında bir mukayese yapılmıĢtır.
ABSTRACT
Up fronts, improper system elections, details, heat insulation failures, heat-insulated aluminum profile uses the wrong choice for glass and natural ventilation resulting from failure is high energy and cost inputs. Dress up the most effective way of achieving energy efficiency in the fronts, the project design stage, is designing energy efficient. Production, use, operation, maintenance, repair and demolition, including the stages of the energy inputs for the individual and social benefit is very important as the quantity and cost reduction. In this context, this study is a standard for the building and some of the front wall heat insulation coatings containing what kind of impact were identified and a comparison is made between them.
İÇİNDEKİLER Sayfa ÖNSÖZ... i ÖZET... ii ABSTRACT... iii ĠÇĠNDEKĠLER... iv SEMBOLLER... v ġEKĠL LĠSTESĠ... vi TABLO LĠSTESĠ... vi BÖLÜM 1. GĠRĠġ 1.1 Isı Transferinin Temelleri... 1
1.2 Isı Ġletim Denklemi... 9
1.3 Daimi Rejimde Isı Ġletimi... 17
BÖLÜM 2. CEPHE KAPLAMALARI 2.1 GiriĢ... 22
2.2 Metal Çerçeveli Giydirme Cephe Sistemleri... 23
2.3. Metal Çerçeveli Giydirme Cephelerde Isı ve Enerji Etkinliği... 38
BÖLÜM 3. SONUÇLAR VE DEĞERLENDĠRME 49
KAYNAKLAR 61
SEMBOLLER
A Alan
Cp Sabit basınçta özgül ısı E Enerji
Birim zamandaki ısı üretimi
Birim zamanda birim hacimde ısı üretimi h Isı taĢınım katsayısı
I Elektrik akımı k Isı iletim katsayısı
L Uzunluk
Birim zamanda ısı transferi R Isıl direnç
r Radyal koordinat T Sıcaklık
t zaman
U Toplam ısı transfer katsayısı, ısıl geçirgenlik katsayısı
V Hacim
x Kartezyen koordinat y Kartezyen koordinat z Kartezyen koordinat
Isıl difüzyon katsayısı
Yutma oranı Yayma oranı Açısal koordinat Açısal koordinat Yoğunluk Stefan-Boltzmann sabiti
ŞEKİL LİSTESİ Sayfa
ġekil 2.1 Örnek yapılar (Çuhadaroğlu sistem tanıtım katalogu-Türkiye)... 23
ġekil 2.2 Çubuk sistemden taĢıyıcıya örnek cephe, Schüco merkez binası... 24
ġekil 2.3 Yarı panel sistemden montaj iĢlemi ve birleĢim detayı... 26
ġekil 2.4 ĠĢ Bankası blokları (Çuhadaroğlu sistem tanıtım kataloğu-Türkiye) 27 ġekil 2.5 Panel sistemin montaj biçimi ve birleĢim detayı... 28
ġekil 2.6 Baskı kapak sistemin bağlantı detayı ve örnek bir yapı cephesi (Reaynears sistem tanıtım katalogu-Belçika)... 29 ġekil 2.7 Strüktürel silikon sistemin bağlantı detayı ve bir örnek... 30
ġekil 2.8 Karma sistemin bağlantı detayı ve örnek bir yapı cephesi (Reaynears sistem tanıtım katalogu-Belçika)... 31 ġekil 2.9 Çift cephe arası havlandırma örneği, Nokia House.Kista... 32
ġekil 2.10 Çift cephe arası havalandırma Ģeması tasarım aĢaması (www.ebd.lth.se) 33 ġekil 2.11 Kat yüksekliğinde havalandırma kanallı çift tabakalı sistemlerin kesit ve görünüĢü... 35 ġekil 2.12 Bina yüksekliğinde havalandırma kanallı çift tabakalı sistemlerin kesit ve görünüĢü... 36 ġekil 2.13 ġaft giydirme cephe sistemi kesit ve görünüĢü... 38
ġekil 2.14 Bir filtre olarak giydirme cephe... 40
ġekil 2.15. Cephede alman ısı yalıtımı tedbirlerinin bir panel sistem örnek... 47
ġekil 3.1 Çift camlı pencerede 0.5cm boĢluk durumu için sıcaklık ve hız alanları... 58
ġekil 3.2 Çift camlı pencerede 0.5cm boĢluk durumu için sıcaklık ve hız alanları... 59
ġekil 3.3 Çift camlı pencerede 0.5cm boĢluk durumu için sıcaklık ve hız alanları... 59
ġekil 3.4 Çift camlı pencerede 0.5cm boĢluk durumu için sıcaklık ve hız alanları... 60
TABLO LİSTESİ Sayfa Tablo 1.1 Oda sıcaklığına bazı malzemelerin ısı iletim katsayıları... 3
Tablo 1.2 Isı taĢınım katsayısının tipik değerleri... 6
Tablo 2.1 Sınırlandırma Ģartları saydam kısımlarda kullanılan cam türü etkisi.. 44
Tablo 2.2 Isı cam için özellikler... 45
Tablo 2.3 Isı cam için özellikler... 45
Tablo 3.1 DeğiĢik cephe kaplama durumları için ısı iletim değerleri 56 Tablo 3.2 Çift cam için ısıl geçirgenlik katsayıları... 58
BÖLÜM 1 GĠRĠġ [1, 2]
1.1 Isı Transferinin Temelleri
Isı transferi için temel gereksinim sıcaklık farkının olmasıdır. Sabit sıcaklıktaki iki cisim arasında ısı transferi olmaz. Diğer bir ifadeyle sıcaklık farkı ısı transferi için itici kuvvettir. Sıcaklık farkı ne kadar yüksek ise ısı transferi de o kadar yüksektir ve ısı yüksek sıcaklıktan düĢük sıcaklığa transfer edilir.
1.1.1 Isı Transfer Mekanizmaları
Isı üç farklı mekanizmayla transfer edilebilmektedir. Bunlar 1. Ġletim (kondüksiyon)
2. TaĢınım (konveksiyon) 3. Radyasyon
dur. Tüm bu mekanizmalar ısı transferi için bir sıcaklık farkının olmasını gerektirirler.
1.1.2. Ġletim (Kondüksiyon)
Isı iletimi, bir maddenin atom veya molekülleri arasındaki etkileĢim sonucu daha enerjik atom veya moleküllerden bitiĢikteki daha az enerjik olanlara gerçekleĢen enerji transferidir.
Isı iletimi hem katı, hem sıvı hem de gazlarda gerçekleĢebilir. Isı iletimi sıvı ve gazlarda moleküllerin keyfi hareketleri sırasındaki çarpıĢmaları ve difüzyonu nedeniyle gerçekleĢir. Katılarda ise moleküllerin kristal kafes içindeki titreĢimleri ve serbest elektronların hareketlerinin birleĢik etkisi ile gerçekleĢir.
Bir cisimden iletimle olan ısı transferi cisim boyunca sıcaklık farkının yanında cismin geometrisine, kalınlığına ve malzemesine bağlıdır.
Kalınlığı x=L olan büyük bir düzlemsel duvardan daimi rejimde iletimle ısı transferini göz önüne alalım. Deneysel gözlemler göstermiĢtir ki birim zamanda ısı transferi duvar boyunca sıcaklık farkı T ve ısı transferine dik alan A ile doğru orantılı, duvar kalınlığı ile ise ters orantılıdır.
Buradaki orantı sabiti k malzemenin ısıl iletkenlik katsayısı olarak adlandırılır. Isı iletkenlik katsayısı bir malzemenin ısı iletim kabiliyetinin ölçüsüdür.
x0 limit durumunda (1.1) denklemi
Ģeklini alır. Bu denklem Fourier Isı Ġletim Denklemi olarak adlandırılır. Burda dT/dx, T-x diyagramında sıcaklık eğrisinin eğimine karĢılık gelen sıcaklık gradyanıdır. (1.2) denklemi belirli bir yöndeki ısı iletiminin o yöndeki sıcaklık gradyanıyla orantılı olduğunu göstermektedir. Daha öncede ifade edildiği gibi ısı düĢen sıcaklık doğrultusunda iletilir. Bu durumda pozitif x yönünde sıcaklık gradyanı negatif olur. Denklem (1.2) deki negatif iĢaret pozitif x yönünde ısı transferinin pozitif bir büyüklük olmasını sağlar.
Isıl Ġletim Katsayısı
(1.2) denklemi ısıl iletkenlik katsayısını tanımlayan denklem olarak ta görülebilir (
). Böylece ısıl iletkenlik katsayısı cismin birim kalınlığı boyunca birim
Yüksek ısıl iletkenlik katsayısı bir malzemenin iyi bir ısıl iletken düĢük ısı iletim katsayısı ise iyi bir ısıl yalıtkan (izolatör) olduğunu gösterir.
Tablo 1.1 Oda sıcaklığına bazı malzemelerin ısı iletim katsayıları.
Malzeme k, W/(mC) Elmas 2300 GümüĢ 429 Bakır 401 Cam 0.78 Tuğla 0.72 Su 0.613 Odun (MeĢe) 0.17 Hava 0.026
Maddelerin ısıl iletkenlik katsayısı büyük bir aralıkta değiĢiklik sergiler. Genel olarak ısı iletim katsayısı yöne, basınca ve sıcaklığa bağlı olarak değiĢir. Sıvı ve gaz maddeler için moleküler ağırlığa bağlı olarak ta değiĢir. Eğer malzeme izotropik ise ısı iletim katsayısı tüm yönlerde aynı değeri alır. Bu ders kapsamında ele alınan malzemelerin izotropik olduğu kabul edilecektir. Isı iletim katsayısının basınca bağımlılığı ise düĢüktür. Sıcaklığa ve moleküler ağırlığa bağımlılık ise nispeten önemli mertebelerdedir.
Isıl iletkenlik katsayısının sıcaklığa bağımlılığı ısı transferi hesaplamalarında karmaĢıklığa sebep olur. Bu nedenle pratikte genellikle ısı iletim katsayısının ortalama sıcaklıktaki değeri kullanılarak sabit olduğu kabul edilir.
Gazlar
Sıcaklık bir maddenin atom veya moleküllerinin kinetik enerjisinin bir ölçüsüdür Bir sıvı veya gazda, moleküllerin kinetik enerjisi moleküllerin keyfi ötelenme, dönme ve titreĢimlerinden kaynaklanır. Farklı kinetik enerjiye sahip iki molekül çarpıĢtığında daha hareketli yani daha sıcak molekülün kinetik enerjisinin bir kısmı daha az hareketli
yani daha düĢük sıcaklıktaki moleküle transfer edilir. Sıcaklık ne kadar yüksek ise moleküllerin hareketi daha hızlı ve çarpıĢmalar daha fazla olmaktadır.
Gazların kinetik teorisi ısıl iletkenlik katsayısının mutlak sıcaklığın kareköküyle orantılı ve moleküler ağırlığın kareköküyle ters orantılı olduğunu göstermektedir. Böylece bir gazın ısıl iletkenlik katsayısı artan sıcaklık ve azalan moleküler ağırlık ile artar.
Sıvılar
Sıvılarda iletimle ısı transferi moleküllerin gazlara nazaran birbirlerine daha yakın olması ve birbirleri arasında daha güçlü kuvvetler nedeniyle daha karmaĢıktır. Sıvıların ısıl iletkenlik katsayısı genellikle katılar ve gazlar arasında yer alır. Bir maddenin ısıl iletkenlik katsayısı normal olarak en yüksek katı fazda en düĢük gaz fazında söz konusu olur. Gazların tam tersine sıvıların ısıl iletkenlik katsayısı sıcaklıkla düĢer. Gazlarda olduğu gibi moleküler ağırlığın artmasıyla ise düĢüĢ sergiler.
Katılar
Katıların ısı iletim katsayısı genellikle artan sıcaklıkla birlikte düĢer. Katılarda ısı iletkenliği iki etki nedeniyle gerçekleĢir. Birinci etki kristal kafes içerisindeki moleküllerin titreĢimleri sonucu ortaya çıkan titreĢim dalgaları nedeniyledir. Ġkinci etki ise kristal kafes içerisindeki serbest elektronların hareketi sonucudur. Bir katının ısıl iletkenlik katsayısı bu iki etkinin katkısı toplanarak bulunur. Saf metallerin yüksek ısıl iletkenlikleri büyük oranda serbest elektronların yaptığı katkıdan kaynaklanır. Isıl iletkenliğe kristal kafesteki titreĢim dalgalarından kaynaklanan katkı büyük oranda molekülerin kafes içerisindeki diziliĢine bağlıdır. Elmas oldukça düzenli bir kristal kafes yapıya sahiptir. Bu da elmasın oda sıcaklığında ısıl iletkenliği en yüksek madde olmasını sağlamıĢtır.
Metallerden farklı olarak elmas, slikon gibi kristal maddeler iyi bir ısıl iletken olmalarına rağmen elektrik iletkenlikleri kötüdür. Bu da elektronik endüstrisinde bu tip maddelerin elektronik bileĢenlerin soğutulması amacıyla geniĢ bir Ģekilde kullanımına neden olmuĢtur.
Isıl Difüzyon katsayısı
Isı transferi analizlerinde sıkça karĢılaĢılan Cp terimi göz önüne alınan malzemenin ısıl kapasitesi olarak adlandırılır. Hem Cp hem de Cp malzemenin ısı depolama yeteneğini ifade eder. Cp birim kütle baĢına Cp birim hacim baĢına olan ısı depolama yeteneğine karĢılık gelir.
Daimi olmayan rejimdeki ısı transfer analizlerinde sıkça karĢılaĢılan diğer bir malzeme özelliği ise ısıl difüzyon katsayısı olup bu katsayı ısının malzeme içerisinde ne kadar hızlı yayılacağını gösterir.
Hatırlanacağı üzere ısıl iletkenlik katsayısı bir malzemenin ısıl iletkenliğinin ne kadar iyi olduğunu ölçüsü olup ısıl kapasite Cp ise malzemenin birim hacim baĢına ısı depolama yeteneğini göstermektedir. Bu durumda, ısıl difüzyon katsayısı, iletilen ısının depolanan ısıya oranı olarak görülebilir. Açık Ģekilde görülebileceği gibi yüksek ısıl iletkenlik katsayısına veya düĢük ısıl kapasiteye sahip bir malzeme için ısıl difüzyon katsayısı yüksek olacaktır. Isıl difüzyon katsayısı ne kadar yüksek ise malzeme içerisine ısı o kadar hızlı bir Ģekilde yayılacaktır. Isıl difüzyon katsayısının küçük olması ısının büyük kısmının malzemede depolanacağı ancak küçük bir miktarın iletimle transfer edileceği anlamına gelir.
1.1.3 TaĢınım (Konveksiyon)
Isı taĢınımı, katı bir yüzeyle ona bitiĢik hareket halinde bir akıĢkan arasındaki enerji transfer mekanizmasıdır. Isı taĢınımı, iletim ve akıĢkan hareketinin birlikte etkisiyle gerçekleĢir. AkıĢkan hareketi ne kadar hızlı ise taĢınımla ısı transferi de o kadar fazla olur. AkıĢkan hareketinin olmaması durumunda katı yüzey ile akıĢkan arasındaki ısı
transferi yalnızca iletimle olur. AkıĢkan hareketinin varlığı katı yüzey ve akıĢkan arasındaki ısı transferini arttırıcı bir etki yaratır. Bununla birlikte ısı transfer miktarının hesaplanması da zorlaĢır.
Yapılan gözlemler, konveksiyonla Isı transferinin sıcaklık farkıyla orantılı olduğunu göstermiĢtir. Böylece konveksiyonla ısı transferi Newtonun Soğuma Kanunu adı verilen aĢağıdaki bağıntıyla ifade edilebilmektedir.
Burada h ısı taĢınım katsayısı dır. Birimi W/(m2°C) dur. As konveksiyonun olduğu yüzeyin alanıdır. Ts yüzey sıcaklığı T yüzeyden yeterince uzaktaki akıĢkanın sıcaklığıdır.
Isı taĢınım katsayısı akıĢkana ait bir özellik değildir. Değeri yüzey geometrisi, akıĢ rejimi, akıĢkanın özellikleri, akıĢkan hızı gibi konveksiyonu etkileyen değiĢkenlere bağlı olup deneysel olarak belirlenir.
Tablo 1.2 Isı taĢınım katsayısının tipik değerleri.
Konveksiyon Tipi h, (W/m2C)
Gazların doğal konveksiyonu 2-25
Sıvıların doğal konveksiyonu 10-1000
Gazların cebri konveksiyonu 25-250
Sıvıların cebri konveksiyonu 50-20000
1.1.4 Radyasyon
Radyasyon bir maddenin atom veya moleküllerinin elektronik konfigürasyonunda meydana gelen değiĢimlerin sonucu olarak ortaya çıkan elektromanyetik dalgalar veya fotonlar aracılığı ile yayılan enerjidir. Ġletim ve konveksiyonun aksine radyasyon vakum ortamında da gerçekleĢebilir.
Radyasyon hacimsel bir olgudur ve bütün katı, sıvı ve gazlar çeĢitli derecelerde radyasyonu yayar, absorbe eder veya geçirirler. Bununla birlikte radyasyon, metaller, kayalar vb. opak katılar için bir yüzey olgusu olarak görülebilir. Çünkü bu tür maddelerin iç kısımlarından yayılan radyasyon asla yüzeye ulaĢamaz ve yüzeye gelen radyasyonu birkaç mikron derinlik haricinde abzorbe edemezler.
Ts mutlak sıcaklığındaki bir yüzey tarafından yayılabilecek maksimum radyasyon Stefan-Boltzmann yasası ile ifade edilir.
Burada =5.67x10-8 (W/m2K4) Stefan-Boltzmann sabitidir.Maksimum miktarda radyasyon yayabilen ideal cisme siyah cisim, bu cisim tarafından yayılan radyasyona da siyah cisim radyasyonu adı verilir. Aynı sıcaklıktaki diğer tüm gerçek yüzeyler tarafından yayılan radyasyon siyah cisim radyasyonundan küçüktür.
Burada yüzeyin yayma oranı (emisivitesi) olup 0 1 arasında değerler alır ve siyah cisim radyasyonuna ne kadar yaklaĢıldığını ifade eder.
Yüzeye ait diğer bir önemli radyasyon özelliği yüzeyin yutma oranı (abzorbtivitesi) dır. Yutma oranı yüzeye gelen radyasyonun ne kadarının abzorbe edildiğini ifade eder.
Yüzeye gelen radyasyonun abzorbe edilmeyen kısmı yüzeyden yansıtılır.
Yutma oranının değeri, yayma oranı gibi 0 1 arasında değiĢir. Siyah cisim yüzeye gelen enerjinin tamamını abzorbe eder ( =1). Yani siyah cisim mükemmel bir yayıcı olmasının yanında mükemmel bir abzorbe edicidir.
Genel olarak hem hem de yüzey sıcaklığına ve radyasyonun dalga boyuna bağlıdır. Kirchoff Yasasına göre verilen bir yüzey sıcaklığı ve radyasyon dalga boyu için ve birbirine eĢittir.
Bir yüzey tarafından abzorbe edilen radyasyon ile yüzey tarafından yayılan radyasyon arasındaki fark radyasyonla net ısı transferini verir. Eğer yüzey tarafından abzorbe edilen radyasyon büyükse yüzeyin enerji kazandığı küçükse enerji kaybettiği söylenir. Genel olarak, iki yüzey arasındaki radyasyon ile ısı transferinin hesaplanması, yüzey özellikleri, yüzeylerin oriantasyonu ve yüzeyler arasındaki maddenin özelliklerine bağlı olduğundan oldukça komplekstir.
Yayma oranı ve yüzey alanı As olan Ts sıcaklığındaki bir yüzeyden bu yüzeyin Tçevre sıcaklığında kendisinden daha büyük bir yüzeyle tamamen kapsanması durumunda radyasyonla ısı transferi
denkleminden hesaplanabilir.
Bir yüzeyden radyasyon ile ısı transferi yüzeyi çevreleyen akıĢkan hareketsiz ise iletime hareketli ise taĢınıma paralel olarak gerçekleĢir. Bu durumda her iki transfer mekanizmasının etkisi ilave edilerek hesaplamalar yapılır. Basitlik için bu durumda, kombine ısı transfer katsayısı olarak tanımlanan bir katsayı içerisinde her iki etkinin var olduğu düĢünülerek ısı transferi
Ġletim ve doğal konveksiyon problemlerinde radyasyon ile ısı transferi bu ısı transfer mekanizmaları ile genellikle aynı mertebelerde olduğu için dikkate alınmalıdır. Ancak zorlanmıĢ konveksiyon ile ilgili problemlerde radyasyon ile ısı transferi küçük mertebelerde kaldığı için genellikle ihmal edilir.
1.1.5 Simultane Isı Transfer Mekanizmaları
Daha önce ifade edildiği gibi üç farklı tipte ısı transfer mekanizması söz konudur. Ancak bunları üçü bir madde içerisinde simültane olarak gerçekleĢmez.
Opak katılarda ısı transferi yalnızca iletimle olur. Transparan katılarda ısı iletim ve radyasyonla transfer edilir.
Hareketsiz akıĢkanlarda ısı transferi iletim ve radyasyon ile gerçekleĢir. Hareketli akıĢkanlar da ise ısı transferi taĢınım ve radyasyon ile gerçekleĢir.
Vakum içerisinde söz konusu olabilecek tek ısı transferi mekanizması radyasyondur.
1.2. Isı Ġletim Denklemi
1.2.1 GiriĢ
Isı iletimi daha öncede ifade edildiği gibi bir maddenin atom veya molekülleri arasındaki etkileĢim sonucu daha enerjik atom veya moleküllerden bitiĢikteki daha az enerjik olanlara gerçekleĢen termal enerji transferidir. Isı iletiminin katılar yanında akıĢkan hareketinin olmadığı durumlarda sıvı ve gazlarda da olabileceği ifade edilmiĢti. Isı transferi ve sıcaklık her ne kadar yakından iliĢkili olsalar da farklı yapılardadır. Sıcaklıktan farklı olarak, ısı transferinin Ģiddeti yanında yönü de vardır. Bunun sonucunda bir noktadaki ısı transferini tam olarak tanımlayabilmek için Ģiddetinin yanında yönünün de belirtilmesi gerekir. Genellikle kabul edilen uygulama, koordinat
ekseninin pozitif yönünde ısı transferinin pozitif olduğu negatif yönünde ise negatif olduğudur.
Isı transferinin tüm formları için itici kuvvet sıcaklık farkıdır ve sıcaklık farkı ne kadar büyükse ısı transferi de o kadar fazla olur. Mühendislikteki ısı transfer problemlerinin bir kısmında yerel (lokal) ısı transfer akısı, ısıl genleĢme, ısıl gerilme gibi niceliklerin belirlenebilmesi için sıcaklık dağılımının da belirlenmesi gerekir. Sıcaklık dağılımın belirlenebilmesi için de göz önüne alınan sistem içerisindeki noktaların tanımlanması gerekir. Bu da uygun bir koordinat sistemi ve onun orijininin seçilmesini gerektirir. Sıcaklık dağılımı üç boyutlu durum için,
Kartezyen koordinatlarda T(x, y, z, t) Silindirik koordinatlarda T(r, , z, t) Küresel koordinatlarda T(r, , , t)
Ģeklinde ifade edilir.
Daimi ve Daimi Olmayan Rejimde Isı Transferi
Isı transfer problemleri genellikle daimi ve daimi olmayan rejimde ısı transferi olarak sınıflandırılır.
Isı transferi, göz önüne alınan sistem içinde her noktada özellikler zamanla değiĢmiyorsa daimi rejimde ısı transferi olarak adlandırılır.
Isı transferi, göz önüne alınan sistem içinde özellikler zamanla değiĢiyorsa daimi olmayan rejimde ısı transferi olarak adlandırılır.
Pratikte karĢılaĢılan ısı transfer problemlerinin çoğu daimi olmayan rejimdedir. Fakat daimi olmayan rejimde ısı transfer problemlerinin analizi oldukça zordur. Bu nedenle çoğu zaman bu problemler bazı kabuller ile daimi rejimde analiz edilir. Örneğin bir evin duvarları, tabanı ve tavanından ısı transferi hiçbir zaman dıĢ hava sıcaklığı, rüzgar hızı
ve güneĢin yeri gibi özelliklerin sürekli değiĢmesi nedeniyle daimi değildir. Bu durum ısı transfer analizinin tam olarak gerçekleĢtirilmesini hemen hemen imkansız hale getirir. Ancak gerçekten bu tür bir derin analize ihtiyaç var mıdır? Eğer yapılan ısı transfer analizinin amacı ele alınan ev için uygun kalorifer peteğinin seçimi ise bu tip bir analiz en kötü Ģartlar göz önüne alınarak yapılabilir. Böylece en kötü Ģartlarda evin ısınma ihtiyacını karĢılayacak uygun petek seçimi yapılabilir. Bu durumda ısı transferi analizi daimi rejim Ģartlarında yapılabilir. Bu yaklaĢım mühendislikte sıkça kullanılan temel bir yaklaĢımdır.
Bir, Ġki ve Üç Boyutlu Isı Transferi
Isı transferi problemleri farklı yönlerdeki ısı transfer akısının büyüklüğüne bağlı olarak bir boyutlu, iki boyutlu ve üç boyutlu olarak ta sınıflandırılabilir.
Eğer sıcaklık üç temel yönde de değiĢiklilik sergiliyorsa ısı transferi üç boyutlu, iki temel yönde değiĢiklik sergiliyorsa iki boyutlu, yalnızca bir temel yönde değiĢiklik sergiliyorsa da tek boyutlu olarak isimlendirilir.
Isı iletim vektörü kartezyen koordinatlarda bileĢenler cinsinden
=
Ģeklinde ifade edilir. Burada Ax, Ay ve Az sırasıyla x, y ve z yönlerine dik ısı transfer alanlarıdır.
Isı Üretimi
Isı iletimin gerçekleĢtiği bir sistem elektrik, nükleer veya kimyasal enerjinin termal enerjiye dönüĢümünü içerebilir. Isı transfer analizlerinde bu tür enerji dönüĢüm prosesleri ısı üretimi olarak adlandırılır ve ile gösterilir. Birimi W/m3 tür.
Isı üretimi hacimsel bir olgudur. Yani sistemin tüm noktalarında gerçekleĢir. Bu nedenle ısı üretimi birim hacim baĢına ifade edilir.
Genel olarak ısı üretimi zaman ve konumla değiĢiklik sergiler. Bu durumda bir sistem içerisinde toplam ısı üretimi
(W) (1.12)
ifadesinden hesaplanabilir.
1.2.2 Bir Boyutlu Isı Ġletim Denklemi
Bir düzlemsel duvarı göz önüne alalım. Duvarın yoğunluğu , özgül ısısı C ve ısı transferine dik alanı A olsun. t zaman aralığı için x kalınlığında ince elemana enerjinin korunumu ilkesi uygulanırsa
yazılabilir. ve olduğundan
yazılabilir. Bu ifade Ax ile bölünürse
elde edilir. x0 ve t0 limiti alınırsa
elde edilir. A nın düzlemsel duvar için sabit olduğu da göz önüne alınırsa
yazılabilir. Isı iletim katsayısı genellikle T ye dolayısıyla x e bağlıdır. Bununla birlikte pek çok uygulamada sabit alınır. Bu durumda düzlemsel duvar için ısı iletim denklemi
Ģeklini alır. Burada ısıl difüzyon katsayısı olup daha öncede ifade edildiği gibi ısının malzeme içerisinde ne kadar hızlı yayıldığını belirtir.
Özel Durumlar
Daimi Rejim:
Daimi Olamayan Rejim, Isı Üretimi Yok:
Daimi Rejim, Isı Üretimi Yok:
1.2.3 Genel Isı Ġletim Denklemi
Uzunluğu x, geniĢliği y ve yüksekliği z olan bir dikdörtgen eleman göz önüne alınsın Elemanın yoğunluğu ve özgül ısısı C olsun. t zaman aralığı için bu dikdörtgen elemana enerjinin korunumu ilkesi uygulanırsa
yazılabilir. ve olduğundan
yazılabilir Bu ifade xyz ile bölünürse
elde edilir. x, y , z 0 ve t0 limiti alınırsa
Isı iletim katsayısı genellikle T ye dolayısıyla x, y ve z ye bağlıdır. Bununla birlikte pek çok uygulamada sabit alınır. Bu durumda ısı iletim denklemi:
Özel Durumlar Daimi Rejim (Poisson Denklemi)
Daimi Olamayan Rejim, Isı Üretimi Yok:
(Difüzyon Denklemi)
Daimi Rejim, Isı Üretimi Yok:
(Laplace Denklemi)
1.2.4 Sınır ve BaĢlangıç ġartları
Isı iletim denklemi ikinci mertebe bir diferansiyel denklem olup çözümün tam belirlenebilmesi için denklemde yer alan her bir türev için sınır veya baĢlangıç Ģartlarına gereksinim duyulur.
BaĢlangıç ġartı
Daimi olmayan rejimle ilgili problemlerin çözümünde gerekli olan Ģarttır. 3 boyutlu durum için: T(x,y,z,0)=f(x,y,z)
2 boyutlu durum için: T(x,y,0)=f(x,y) 1 boyutlu durum için: T(x,0)=f(x)
Sınır ġartı
Problemdeki boyut sayısına bağlı olarak her bir boyut için iki sınır Ģartı verilmelidir. Sıcaklık, ısı akısı, taĢınım ve radyasyon sınır Ģartı pratikte en çok karĢılaĢılan sınır Ģartı türleridir.
1. Sıcaklık Sınır ġartı
Ele alınan sistemin sınırlarında sıcaklığın verilmesi durumunda sınır Ģartı sıcaklık sınır Ģartı adını alır.
2. Isı Akısı Sınır ġartı
Ele alınan sistemin sınırlarında ısı akısının verilmesi durumunda sınır Ģartı ısı aksı sınır Ģartı adını alır.
3. Konveksiyon Sınır ġartı
Yüzeyden tek ısı transfer mekanizmasının konveksiyon olması durumunda yüzey enerji balansına dayanan sınır Ģartı konveksiyon sınır Ģartı olarak adlandırılır.
4. Radyasyon Sınır ġartı
Yüzeyden tek ısı transfer mekanizmasının radyasyon olması durumunda yüzey enerji balansına dayanan sınır Ģartı radyasyon sınır Ģartı olarak adlandırılır.
5. Ara Yüzey Sınır ġartı
Bazı sistemler katmanlardan oluĢur. Bu durumda katmanlar arasındaki yüzeyde ara yüzey sınır Ģartı adı verilen sınır Ģartı kullanılır.
6. GenelleĢtirilmiĢ Sınır ġartları
Yüzeyden konveksiyon, radyasyon ve verilen bir ısı akısı gibi birden fazla mekanizma ile ısı transferinin olması durumunda yüzey enerji balansına dayanan sınır Ģartları genelleĢtirilmiĢ sınır Ģartları olarak adlandırılır.
1.3 Daimi Rejimde Isı Ġletimi
Daimi rejimde tek boyutlu ısı iletiminin söz konusu olduğu düzlemsel bir duvarı göz önüne alalım. Duvar boyunca ele alınan herhangi bir elemana enerjinin korunumu ilkesi uygulanırsa
yazılabilir. Daimi rejim söz konusu olduğundan dEduvar/dt=0. Dolayısıyla . Bir diğer ifadeyle duvar boyunca =sabit tir.
Fourier Isı Ġletim Yasasından
yazılabilir. (3.19) denklemi değiĢkenlerine ayrılıp x=0 dan x=L ye integre edilirse
elde edilir. Herhangi bir x mesafesinde sıcaklık (3.3) denkleminde T2 T ile L de x ile değiĢtirilerek elde edilebilir.
1.3.1 Isıl Direnç Kavramı
Duvar boyunca ısı iletimini ifade eden (3.3) denklemi
Ģeklinde yeniden düzenlenebilir. R ye duvarın ısıl direnci veya iletim direnci adı verilir. Isı transferi için yukarıda yazılan denklem elektrik akımını ifade eden
eĢitliği ile benzerdir. Burada I elektrik akımı, (V1-V2) voltaj farkı Re=L/e (e elektriksel iletkenlik) ise elektrik direncidir. Bu benzeĢim sonucu belirli bir tabakadan ısı transferi elektrik akımına, sıcaklık farkı voltaj farkına ısıl direnç ise elektrik direncine karĢılık gelmektedir.
ġimdi de bir duvar boyunca konveksiyon ile ısı transferini göz önüne alalım. Newton un Soğuma Yasası gereği yazılabilir. Bu denklem yeniden düzenlenerek
Ģeklinde ifade edilebilir. Rkonv konveksiyon direnci olarak adlandırılır. Dikkat edilirse konveksiyonla ısı transferinin çok büyük olması (h) durumunda, konveksiyon direnci sıfıra yaklaĢır. Bu durum yüzeyin konveksiyona bir direnç göstermediğini yani ısı transfer prosesinde bir yavaĢlamaya neden olmadığı anlamına gelir.
Radyasyon etkilerinin önemli olması durumunda radyasyondan kaynaklanan direncin de hesaplanması gerekir.
Burada Rrad radyasyon direnci olarak adlandırılır. hrad
radyasyon ısı transfer katsayısı olarak adlandırılır. Radyasyonla ısı transferinin konveksiyona benzer Ģekilde tanımlanması radyasyonla ısı transferinin sıcaklık farkına bağlı olarak ifade edilmesini ve dolayısıyla radyasyon direncinin tanımlanmasına olanak sağlar. hrad nun hkonv dan farklı olarak sıcaklığa güçlü bir Ģekilde bağlı bir özellik olduğuna dikkat edilmelidir.
Katı bir yüzeyden ısı transferi konveksiyon ve radyasyonun her ikisini içermesi durumunda, eğer TçevreTs ise bu durumda her iki etki kombine ısı transfer katsayısı olarak adlandırılan bir büyüklük tanımlanarak göz önüne alınabilir.
hkombine=hkonv+hrad (W/m2K) (1.36)
Isıl Direnç Ağı
Her iki yüzeyinden konveksiyonla ısı transferinin gerçekleĢtiği bir düzlemsel tabaka göz önüne alalım. Daimi rejimde enerjinin korunumu ilkesi gereği
yazılabilir. Denklem yeniden düzenlenirse
elde edilir. Pay ve paydadaki terimler toplanırsa
Bu örnekte olduğu gibi birbirinden farklı mekanizmalar ile bir taraftan diğer tarafa ısı transferi durumunda da bir ısıl direnç ağı oluĢturarak ısıl direnç kavramı uygulanabilmektedir.
Bazı durumlarda ıs transferini Newton Soğuma Yasasına anoloji ile
(1.41)
Ģeklinde ifade etmek uygun olmaktadır. Burada K toplam ısı transfer katsayısı olarak adlandırılır. (3.15) denklemi göz önüne alınırsa
UA=1/Rtoplam (1.42)
yazılabileceği görülür.
Çok Katmanlı Düzlemsel Duvarlar (Kompozit Duvarlar)
Pratikte farklı malzemelerden olan tabakaların birleĢiminden oluĢan düzlemsel duvarlar ile sıkça karĢılaĢılır. Isıl direnç kavramı bu tür durumlarda da kullanılabilmektedir. Ġki katmanlı bir duvar için aĢağıdaki ifadeler yazılabilir.
1.3.3. GenelleĢtirilmiĢ Isıl Direnç Ağı
Isıl direnç kavramı paralel tabakalar veya seri ve paralel tabakaların kombinasyonundan oluĢan kompozit katılar içinde kullanılabilmektedir.
Örnek: 1 2 3 izolasyon izolasyon
BÖLÜM 2. CEPHE KAPLAMALARI
2.1 GiriĢ
18. y.y. sonlarında geliĢen kimya, demir ve cam teknolojilerinin yapılarda kullanılması ile bir çığır açılmıĢtır, o dönemden bu yana yapılan, prestij yapılarının modern görünümlü dıĢ kabuklarında, genellikle bu geliĢim sürecine paralel olarak ilerlemeler kaydeden metal çerçeveli giydirme cepheler kullanılmıĢtır. 1960‟lı yıllardan itibaren hızla, görselliğin ön planda olduğu, iç konforu yapay olarak sağlamaya yönelik mekanik sistemlerin geliĢmesi ve yaygınlaĢması ile iklimsel verilere aldırmayan, yönlere göre farklılık taĢımayan geniĢ camlarla kuĢatılmıĢ, salt mekanik ve elektrikli sistemlerle konforu sağlanan, birçok prestij (ticari, idari ve lüks konut) yapıları yapılmıĢtır. Buda enerji tüketimi ve çevreye olumsuz etkileri bakımından oldukça olumsuz sonuçlar doğurmuĢtur [3].
Birincil enerji kaynaklarının giderek azalması ile enerji krizlerinin baĢlaması ve çevre kirliliği gibi sorunlar karĢısında, 1970‟li yıllardan bu yana, uzmanlar enerji israfını engelleme ve çevre koruma alanında çalıĢmalar yapmıĢlardır. Bu süreçte, sürdürülebilirlik ve enerji etkinliği bilinci önem kazanmıĢtır.
Enerji etkinliği bilinci 1990‟lardan itibaren ülkemizde de önem kazanmaya baĢlamıĢtır. Enerjinin kullanımının büyük bölümü, dünya da ve Türkiye de konutlarda yapı konfor Ģartlarının sağlanması amacıyla tüketilmektedir. Ülkemizde enerji tüketimi son 25 yılda kiĢi baĢına % 100 oranı üzerinde artmıĢtır.
Ülkemiz kendi enerji üretiminin 1990 yılında toplam ihtiyacın % 50 kadarını karĢılarken günümüzde %30 civarını karĢılamaktadır. Bütün bunlar göz önünde bulundurulduğunda, hem enerji üretimini arttırmak, hem de enerjiyi verimli kullanmak zorunluluğu ortaya çıkmaktadır [4]. YanlıĢ yapı uygulamalarıyla, yıllık enerji kaybı yaklaĢık 3.6milyar usd dan fazladır [5].
Metal çerçeveli giydirme cephelerde de, uygun olmayan sistem seçimlerinden, detaylandırmalardan, ısı yalıtımı hatalarından, ısı yalıtımsız alüminyum profil kullanımlarından, yanlıĢ cam tercihlerinden ve doğal havalandırma yapılmamasından kaynaklanan enerji ve maliyet girdileri yüksektir.
Metal çerçeveli giydirme cephelerde enerji verimliliğinin sağlanmasında en etkili yol, proje tasarımı aĢamasında, enerji etkin tasarlanmasıdır. üretimi, kullanımı, iĢletimi, bakımı, onarımı ve yıkımı aĢamalarını da içerecek Ģekilde, enerji girdilerinin bireysel ve toplumsal yarara yönelik olarak miktar ve maliyetinin düĢürülmesi oldukça önemlidir [3].
2.2 Metal Çerçeveli Giydirme Cephe Sistemleri
2.2.1 Giydirme Cephenin Tanımı
Giydirme cephe konusunda en yaygın deyim Ġngilizce “curtain wall” dur. Bu tanım dilimizde perde duvar gibi genel anlama geldiğinden, giydirme (cladding) diye tabir edilen yapının dıĢ kabuğunun bir kılıf gibi kaplanması iĢinden yola çıkılmıĢtır, fakat fiziksel olarak, bu kavram, elemanların kalınlık boyutunu ve kesitteki tabakaları anlatmadığından günümüzde yetersiz bulunmakta ve kabuk (fasad) deyimi tercih edilmektedir, en genel anlamda giydirme cephe yapının taĢıyıcı sistemine giydirilen ve dıĢarıdan görülen bütün elemanları anlatır [6].
2.2.2 Metal Çerçeveli Giydirme Cephe Sistemlerinin Genel Sınıflandırılması
2.2.2.1 Montaj Türlerine Göre Sınıflandırma
2.2.2.1.1. Çubuk Sistemler
Çubuk sistem adı verilen ve cephe sistemini taĢıyacak bu ızgaralı sistemde, taĢıyıcılar yapı cephesine belirli aks aralıklarıyla bir ucundan sabit ve diğer ucundan hareketli olacak Ģekle tespit edilirler. DüĢey çubuklara cephede istenen kaplama malzemeleri tasarlanan aralıklarla monte edilir. Bu sistemde camın içten ve dıĢtan takılması mümkündür [7].
ġekil 2.2 Çubuk sistemden taĢıyıcıya örnek cephe, Schüco merkez binası.
Çubuk sistemlerin ortak özelliği, taĢıyıcı dikme ve kayıtların Ģantiyede ayrı iĢlemler olarak yapı iskeleti üzerinde yerine konulabilir ve daha sonra yüzey oluĢturma bileĢenlerinin yerleĢtirilebilir olmasıdır.
Çubuk sistem ülkemizde yaygın olarak uygulanan, diğer sistemlere göre daha az maliyetli bir sistemdir. Yatay ve düĢey hareketlere uyum yapması gereken sistemin
montajı hata yapmaya uygun olduğundan uygulamanın kalifiye elemanlarla yapılması önemlidir.
Her profil montajının yapı cephesinde, yerinde yapılması gerektiğinden ve yüksek yapılarda hava Ģartlarından etkilenme ve yüksek irtifada tam kontrollü çalıĢma zorluğu dolayısıyla montajda özel bir itina gösterilmesi gereklidir. Bu nedenlerle bu sistem, büyük oranda yatay ve düĢey hareketlere maruz kalan büyük yüzeylere sahip yüksek yapılar için tavsiye edilmemektedir. Buna karĢın yapım maliyetinin diğer sistemlere oranla daha düĢük olması, ülkemizde bu sistemin tercih edilmesinin baĢlıca nedenidir. TaĢıyıcı dikmeler genellikle üst kısımlardan kaba yapıya tespit edilir. Bu tespit döĢeme veya kiriĢin alnına, üstüne veya altına yapılır [8].
Dikmeler tek ya da iki kat yüksekliğinde olmalı ve ek yerlerinden birbirlerine rijit olarak bağlanmamalıdır. Yapının ısıl genleĢmelerden doğan hareketliliği ve oturmalar nedeni ile oluĢan etkileĢimlere imkan veren geçmeli birleĢimler yapılmalıdır.
2.2.2.1.2. Yarı Panel Sistem
Yarı panel sistemlerde, elemanlar kat bazında, düĢey Ģeritler halinde hazırlanmıĢ kat boyunda büyük bir panel gibidir. Her kat kendi içinde bağımsız gibidir ve her katın cephesini kaplayan cephe elemanı bir bütünlük gösterir. Elemanlar parçalı olarak Ģantiyeye getirilir ve Ģantiyede çubuk sistemde olduğu gibi yerine monte edilmektedir. Ancak dikey profiller kat seviyesinde yatay profillerle bağlanarak sistemin kattan kata monte edilen sürekli bir eleman Ģeklinde uygulaması yapılmaktadır. Yarı panel sistemlerde kaplama malzeme panoları (cam vb.) içten veya dıĢtan olacak Ģekilde iki farklı uygulaması vardır [7].
Yarı panel sistem, ekonomik tarafı ile panel sistemin yüksek yapılar için önemli bir özelliği olan, yapı hareketlerine uyum kabiliyetinin birleĢtirilmiĢ bir Ģeklidir. Yan yana iki cam birimini kapsayan büyük boyutlu çerçevelerden oluĢturulur. Bu çerçeveler birbirleriyle panellerde olduğu gibi geçmeli Ģekilde birleĢirler. Son l5 yıl içinde
Amerika‟da aralarında World Trade Center, Sears Tower gibi yapıların olduğu pek çok yapıda uygulanmıĢtır. Türkiye‟de ilk tatbikat Sabancı Center‟dır.
Yarı panel sistemlerde, genellikle yalıtkan olan iç tabaka döĢemeler üzerine oturur. Basit bir örtü olan dıĢ tabaka döĢeme alınlarının önünden geçer. Çoğu kez sadece dıĢ tabaka, hafif cephe tekniklerine baĢvurmayı gerektirir. Cephenin iç kısmı genellikle geleneksel (tradisyonel) bir örgü duvardır. Bir hafif cephenin yapı sisteminde kullanılması bakımından teknik kısıtlama olan malzemesi yoktur. Hafif cephe genellikle iskeletini oluĢturan dolgu veya boĢluklu profiller, dolgu panoları, ikincil çerçeveler ve kanatlardan (açılabilen elemanlar) meydana gelir [7].
ġekil 2.3 Yarı panel sistemden montaj iĢlemi ve birleĢim detayı.
Yarı panel sistemde çift cam birimleri fabrikada bir çerçeve profili ile çevrelendiğinden Ģantiyede ızgaraya mekanik bağlantısı yapılır. Ancak birimlerin Ģantiyeye taĢınması ve yerleĢtirilmesi profilsiz birimlere göre daha fazla özen gerektirir. Panolar arasındaki düĢey birleĢimler, ısının neden olduğu genleĢmeden kaynaklanan gerilmelerin oluĢmasını önleyecek özellikler taĢımalıdır [7].
2.2.2.1.3. Panel Sistem
Panel sistemin iskelet yapısı çubuk sistemden farklıdır. Giydirme cephe doğrama elemanları (yatay ve düĢey metal profiller) taĢınabilir büyüklükte, bir iki aks ve bir kat yüksekliğinde elemanlardan oluĢmak üzere imal edilip Ģantiyeye getirilir ve malzemeleri istenilen çeĢitliliğe bağlı olarak seçilebilirler. Panel sistemler imalatın eleman bazında yapılmasına imkan vermesi ve her türlü kontrolün imalat sonrasında ve montajdan önce yapılabilmesi nedeni ile uygulamadaki hata yüzdesini düĢürmekte ve cephede yalıtım olarak diğer sistemlere göre en iyi sonucu vermektedir. Sistemin panellerden oluĢması yatay ve düĢey yapı hareketlerini emmektedir (ġekil 2.5) [9].
ġekil 2.4 ĠĢ Bankası blokları (Çuhadaroğlu sistem tanıtım kataloğu-Türkiye). Panel montajı belirli katlarda kurulan raylı taĢıyıcı sistemle gerçekleĢtirilmekte ve panellerin katlara taĢınması, yatay transport ile montaj platformu özel dizayn edilmiĢ ekipmanlar ile yapılmaktadır. Panel sistem giydirme cephelerde genellikle ızgara söz
konusu değildir. Metal bir çerçeve, cam ve diğer kaplama malzemelerini içeren dikdörtgen formlu cephe elemanları yan yana ve üst üste gelecek Ģekilde her biri kendi çerçevesinde yapının taĢıyıcısına çeĢitli noktalardan tespit edilir. Tespit iĢlemi yapılırken ayar düzeneğinin sağlanması gereklidir. Yani panelin her üç yönde hareket etmesine olanak verecek tespit sistemi kurulmalıdır [8].
Pahalı olması nedeniyle ülkemizde fazla uygulama bulamayan bu sistemin avantajları çoktur. Montaj iĢleminin çok hızlı yapılabilmesi nedeni ile inĢaat süresi kısa tutulan yapılarda, kısa sürede montaj imkanı sağlamaktadır. Çünkü kaba inĢaat devam ederken panellerin üretimi camlı ve tam bitmiĢ olarak önceden hazırlanıp alt katlardan baĢlamak suretiyle çok hızlı tamamlanabilir. Sistemde detaylandırma gereği duyulan yatay ve dikey derzler nedeni ile profil detayları çoğalmakta ve sistem çerçeve maliyeti diğer sistemlerin birkaç katı olabilmektedir. Ancak montaj iĢleminin hızlı bir Ģekilde yapılabiliyor olması, montaj sırasındaki hava koĢullarından fazla etkilenilmemesi, montajın yapı içinden yapılabiliyor olması ve sağlanan maksimum performans, sistemi avantajlı duruma getirmektedir [7].
2.2.2.2 TaĢıyıcı Izgara Ġle Dolgu Panelleri Arasındaki Bağlantı Türüne Göre Sınıflandırma
Cam panonun kenarları boyunca taĢıyıcı ızgaraya, sıkıĢtırma veya yapıĢtırma esaslı mekanizmalarla bağlanması yolu ile oluĢturulan sistemler, sürekli bağlantılı sistemlerdir. Cam pano kenarları boyunca düzgün basınç uygulandığından deformasyonlar sınırlanmıĢtır. Sürekli bağlantılı sistemler bağlantı mekanizmasına göre: baskı profilli, strüktürel silikonlu ve karma sistemler olarak 3 gruba ayrılırlar.
2.2.2.2.1 Baskı Kapaklı Sistemler
Bu sistemde baskı profili cam veya dolgu biriminin dıĢ yüzeyi kenarlarında bulunur. Ġki birim arasına dıĢ conta yerleĢtirilir. DıĢtan yerleĢtirmede profil ısı kesici yoluyla ızgaraya vidalanarak basınç uygulanmıĢ olur. Ġçten uygulamada ise profilin çoğunlukla yine kesici yoluyla bağlı olduğu ara profil üzerindeki vida sıkıĢtırılır. Baskı profilli panel cephelerde ise bu bileĢenli panel çerçevesi ile bütünleĢiktir(ġekil 2.6) [9].
ġekil 2.6 Baskı kapak sistemin bağlantı detayı ve örnek bir yapı cephesi (Reaynears sistem tanıtım katalogu-Belçika).
2.2.2.1.2. Strüktürel Silikonlu Sistemler
Son yıllarda sıkça uygulama alanı bulan strüktürel silikon giydirme cephelerde cam paneller çerçevelere silikonla yapıĢtırılarak uygulanmaktadır. Yatay ve düĢeyde stürktürel silikon kullanılarak dörtkenarı silikonlu sistemler elde edilir. Pozitif ve negatif rüzgar yükleri yatay ve düĢeydeki elemanlara strüktürel silikonlar sayesinde iletilir. Görünüm olarak kesintisiz can görüntüsü elde edilir. Strüktürel silikonlu giydirme cephenin genel kullanım amacı dıĢarıdan sürekli cam görme isteğidir. Yan yana gelen cam üniteleri arası sızdırmazlık ve hava boĢluğuna karĢı taĢıyıcı özelliği bulunan silikonlarla birleĢtirilir. Bu tür silikonlara “strüktürel silikon” denir. Bu sistem sayesinde havadan kaynaklanan seslere karĢı iyi bir akustik yalıtım sağlanmaktadır (ġekil 2.7) [9].
ġekil 2.7 Strüktürel silikon sistemin bağlantı detayı ve bir örnek.
2.2.2.2.3. Karma Sistemler
Karma birleĢimli sistemlerde, taĢıyıcı macunla iç ek birimine bağlanan cam ünitesi, dıĢ ek profilin, cam birimi kenarı ile ısı kesicinin arasına yerleĢtirilmesi ile oluĢturulur. Bu sistemde bileĢen sayısının artmasından dolayı sistem karmaĢıklaĢmakta ve sorun oluĢturması muhtemel detaylar artmaktadır. Karma birleĢimli sistemler iki birleĢim Ģeklini de içerdiğinden her ikisinin hem olumlu hem olumsuz yönlerini üzerlerinde toplamıĢlardır (ġekil 2.8) [9].
ġekil 2.8 Karma sistemin bağlantı detayı ve örnek bir yapı cephesi (Reaynears sistem tanıtım katalogu-Belçika).
2.2.3 Çift Cidarlı Cepheler
Doğal havalandırma sağlanabilmesi; konfor koĢulları, kullanıcı sağlığını koruma, kullanıcı memnuniyeti ve ayrıca mekanik havalandırmanın azaltılması ile enerji tasarrufunun sağlanması açısından önemlidir [10].
Günümüz mimarisinde etkin enerji kullanımında çığır açılmıĢtır, yüksek yapılarda dahi, doğal havalandırmanın yapılabilmesini sağlayacak kabuk tasarımları geliĢtirmektedir. Doğal havalandırma ile çevredeki doğal enerji kaynaklarına ve ısı yutucularına dayalı tasarımlar, günümüzde kullanıcılar tarafından daha çok tercih edilmektedir. Ancak, bu tür tasarlanmıĢ yapılardaki kontrol stratejilerinin tasarımı, salt mekanik sistemlere dayalı ve iklimden bağımsız tasarlanmıĢ yapılarda olduğundan daha zordur. Doğal havalandırmanın yetmekte zorlandığı noktadan itibaren, aĢağıdaki sıralama çerçevesinde çevre kontrolüne iliĢkin sistemler devreye girecektir. Doğal havalandırma, Mekanik havalandırma, Konfor serinletmesi, Tam iklimlendirme.
Konfor serinletmesi, kullanılan hacmin, nem kontrolü hariç, yalnız sıcaklığının sınırlanması amacı ile soğutma sisteminin kullanımıdır. Tam iklimlendirme ise ortam sıcaklığı yanı sıra nem ve hava kalitesinin de kontrolünü içermektedir.
Sıcak ve nemli iklim bölgelerinde, yüksek nem düzeyinin azaltılmasının, konfor sıcaklıklarının üst sınırının biraz daha yüksek tutulabilmesi gibi bir yararı olmasına ve tam iklimlendirme gerektirmesine rağmen (örneğin Hongkong, Shanghai Bank yapısı), ılık iklim koĢulları çerçevesinde, kütüphaneler, sanat galerileri, müzeler gibi nem kontrolünün zorunlu olduğu ortamlar haricinde tercih edilmemelidir.
Yapının yakın çevresinin gürültü, hava kirliliği ve nem düzeyine, yapının ısıtma yüküne bağlı olarak doğal havalandırma kararı verilmeli ve sınırları, aktif sistemler ile uyumu doğru tasarlanmalıdır.
Yüzeyleri arasında, dolaylı olarak havalandırmaya olanak veren geniĢ ve hareketli hava boĢluğu taĢıyan, çift cam uygulamalarının ilginç örnekleri vardır. Ġçteki camlı yüzey, açılabilir hareketli kanatlar taĢırken dıĢtaki camlı yüzey ya tamamen sağır bırakılmakta, baca etkisi ile cam yüzeyler arasındaki hava boĢluğundan doğal havalandırma yapılmaktadır veya havanın dolaylı ve kontrollü alınmasını sağlayan, yağmur perdesi (rain screen) benzeri detaylara sahip ventler bırakılmaktadır. Cephe teknolojisindeki ilerlemeler yapımıza etkiyen radyasyon etkisi ile pasif ısı kazanımı, havalandırma, mikro klima etkilerinin oluĢturulması ile enerji kazanımı olmaktadır [3].
Bildiğimiz üzere soğutma için harcanan enerji havayı ısıtmak için harcanandan dört kat daha yüksektir. Çift yüzeyli cepheler, doğru bir Ģekilde tasarlandığında gözle görülebilir bir enerji tasarrufu sağladığı görülür. Yapı fiziğine göre, yalıtım birimleri ile donatılmıĢ bir iç cephe yüzeyi, yapının iç kısmı ile ve dıĢ yüzey arasında dolaĢan hava akımı sayesinde uygun bir yalıtım bölgesi oluĢturur.
En az enerji tüketimi ile iç mekanda optimum koĢulların sağlanması düĢüncesinden yola çıkılarak geliĢtirilen cephelerin ilk örnekleri; iç tarafa bir tek cam panelin dıĢ tarafa bir çift cam panelin yerleĢtirilmesi ve iki cam panel arasında iç ortamdaki mekanik tesisatla bağlantılı bir hava boĢluğu bırakılması ile oluĢturulmuĢtur.
Bu boĢluk içine yerleĢtirilen cihazlar güneĢ kontrolüne imkan tanımakta, iç cam panel temizlik ya da bakım-onarım amaçlı olarak açılabilmektedir. Çift kabuk cam cephelerin daha sonra geliĢtirilen örneklerinde, çift cam panel cephenin iç tarafına yerleĢtirilmiĢ ve gerektiğinde havalandırma amacıyla açılabilecek Ģekilde düzenlenmiĢtir. Havalandırma doğal olarak sağlandığı için, mekanik tesisatın kullanımı ve buna bağlı olarak enerji tüketimi azalmaktadır. (ġekil 2.10) [11].
Bir diğer cephe tasarımı ise tüm kontrol imkanlarının birkaç tabakadan oluĢan bir cam paket içinde toplandığı sıkıĢtırılmıĢ cephelerdir. Bu cepheler; değiĢen iklim Ģartlarına göre rengini, ısısal ve optik özelliklerini değiĢtirebilen ve bu fonksiyonları gerçekleĢtirmek için gerekli olan enerjiyi üretebilen kontrol cihazlarına sahip çok tabakalı bileĢenlerdir. Cephe türlerinin en geliĢmiĢ olanı ise akıllı cephelerdir.
Akıllı cepheler de güneĢ ıĢınımı, rüzgar ve sıcaklık gibi doğal enerji kaynaklarını kullanarak iklim değiĢikliklerine aktif olarak cevap vermek üzere tasarlanmıĢ iklimi kontrol eden cihazlar yapı otomasyon sistemi ile bütünleĢtirilmiĢlerdir. DeğiĢen dıĢ iklim Ģartlarına göre hareket ederek ısıtma, soğutma, aydınlatma yüklerinden kaynaklanan enerji tüketiminin azaltılması ve optimum Ģartların sağlanması görevini üstlenmektedirler. Ġki cam kabuk arasındaki boĢluğa yerleĢtirilen kontrol cihazları ile güneĢ ıĢığının denetlenmesi mümkün olmaktadır. Ġkinci cam kabuk ile rüzgar basıncının azalması, yüksek bir yapının en üst katında dahi pencere açılması ve yapının doğal olarak havalandırılması imkanı olmaktadır. Bu durum klima sistemlerinin kullanımını azaltarak yapının yaĢam maliyetini ve enerji tüketiminin azalmasını sağlamaktadır. Çift kabuk cephelerde havalandırma üç Ģekilde olur. Birincisi, hava akıĢının tüm cephe boyunca sağlandığı havalandırma Ģeklidir. Bu cephelerde, en alttaki açıklıktan boĢluğa giren taze hava en üstteki açıklıktan dıĢarı çıkar. Ġkincisi, havanın her kat seviyesindeki açıklıklardan boĢluğa alındığı ve yine en üstten dıĢarıya verildiği havalandırma Ģeklidir. Üçüncüsü ise havanın her kat seviyesinde alttan içeriye alınıp üstten dıĢarıya verildiği havalandırma Ģeklidir. Her üç sistemde de dıĢ kabuktaki açıklıklar sıcak dönemlerde soğutma amacıyla gece boyunca açık bırakılabilmektedirler.
Ara boĢluk ısısal etkinin yanında ses yalıtımında da olumlu yönde etkilidir. Düzenleme biçimi nasıl olursa olsun çift kabuk cephelerde daha fazla bir geçirimsizlik sağlandığı ve havalandırma açıklıklarının kat seviyelerinde düzenlenmesi halinde ses yalıtımı açısından en etkin sonucun elde edildiği görülmektedir.
Çift tabakalı akıllı giydirme cephe sistemlerini, havalandırma Ģekline göre a) Kat yüksekliğinde havalandırma kanallı çift tabakalı sistemler,
c) ġaft giydirme cephe sistemleri olmak üzere üç gruba ayırmak mümkündür. Kat Yüksekliğinde Havalandırma Kanallı Çift Tabakalı Sistemler
Kat yüksekliğinde havalandırma kanallı çift tabakalı sistemler, literatürde “Storey-High Double-Skin Facades” olarak geçmektedir. Bu sistemde hava, cephenin altındaki giriĢ açıklığından hava boĢluğuna alınır. Isınan hava, aynı katın üst döĢeme hizasındaki hava çıkıĢ kanalı ile dıĢarı atılır. Cephede yer alan hava boĢluğu yatay olarak her kat yüksekliği boyunca bölünmektedir. Bir katta ısınan hava diğer kata ulaĢmamaktadır. Dolayısıyla yapılan havalandırma iĢlemi her kat için ayrı ayrı olmaktadır.Sistemi oluĢturan hava boĢluğu yatayda süreklilik göstermektedir.(ġekil 2.11).
ġekil 2.11 Kat yüksekliğinde havalandırma kanallı çift tabakalı sistemlerin kesit ve görünüĢü.
Cephe tabakaları arasındaki hava boĢluğu 20–150 cm. arasında değiĢmektedir. Hava boĢluğunun 1- 1,5 metreyi bulması durumunda, boĢluk koridor gibi kullanılmaktadır. Bu tip cephelere koridor cepheler de denilmektedir. Bu sistemde dikkat edilmesi gerekli bir diğer nokta da alt katta bulunan hava çıkıĢ açıklığı ile üst katta bulunan hava giriĢ açıklığının üst üste getirilmemesidir. Aksi halde alt kattan atılan hava üst katın hava giriĢ açıklığından girecektir.
Sistemin olumlu yönleri:
• Her kat kendi içinde havalandırılmaktadır. Havanın boĢluk içinde alacağı yol kısa olduğu için yazın ve kıĢın daha iyi havalandırma sağlanmaktadır.
• GüneĢ kontrol elemanları iki cephe arasındaki hava boĢluğu içine yerleĢtirilebilir. Böylece bakımları da kolay olur.
• DıĢtan içe doğru ve katlar arasında cepheden olan ses yalıtımı için iyi sonuç verir.
Sistemin olumsuz yönü:
• Aynı katta bulunan mekanlar arasında sesin yayılması kolaydır. Önlem olarak farklı mekanlar arasında düĢey bölücülerle hava kanalının sürekliliği önlenmelidir.
Bina Yüksekliğinde Havalandırma Kanallı Çift Tabakalı Sistemler
Bina yüksekliğinde havalandırma kanallı çift tabakalı sistemler, literatürde “Building-High Double-Skin Facades” olarak geçmektedir. Sistem; „Kat yüksekliğinde havalandırma kanallı çift tabakalı sistemler‟ in aksine, binanın cephe yüksekliği boyunca düĢeyde süreklilik gösteren hava boĢluğundan oluĢur. Cephenin altından giren hava, ısınıp yükseldikten sonra cephenin en üstünde yer alan hava çıkıĢ açıklığından dıĢarıya atılır.
ġekil 2.12 Bina yüksekliğinde havalandırma kanallı çift tabakalı sistemlerin kesit ve görünüĢü.
Sistemin olumlu yönleri:
• GüneĢ kontrol elemanları hava boĢluğuna yerleĢtirilebilir.
• Aynı kattaki mekanlar için cephedeki boĢluktan sesin yayılması güçtür.
Sistemin olumsuz yönleri:
• Altta ısınan hava üst katlara çıkmaktadır. Bina yüksekliği boyunca baĢka hava giriĢi olmadığı
için üst katlara gelindiğinde hava çok ısınmıĢ olmaktadır. Bu nedenle yazın üst katlarda pencere yardımıyla havalandırma yapılamaz.
• Mekanda oluĢan sesler, cephedeki düĢey hava boĢluğu yardımıyla alt ve üst mekanlara daha kolay eriĢir.
• Yangın çıkması halinde duman, hava boĢluğundan düĢeyde rahatlıkla yayılmaktadır. ġaft Giydirme Cephe Sistemleri
ġaft giydirme cephe sistemleri, „kat yüksekliğinde havalandırma kanallı çift tabakalı sistemler ve bina yüksekliğinde havalandırma kanallı çift tabakalı sistemlerin bir arada kullanılmasıyla oluĢur. Binada cephe yüksekliği boyunca düĢeyde süreklilik gösteren hava boĢluğu (Ģaft) bulunmaktadır. Isınan havanın Ģaftlara aktarılması ise iki cephe katmanı arasındaki yatay açıklıklar yardımıyla olur.Bina yüksekliğince devam eden hava boĢluğu (Ģaft), ısınan havanın atılmasında bir baca gibi çalıĢır. Cephede, her katta hava giriĢ açıklığı bulunmasına karĢın, ısınan havanın dıĢarı atılması için yapılan hava çıkıĢ açıklığı yalnız Ģaftın üstünde bulunmaktadır. ġaftın içinde yükselen ısınmıĢ hava, belli bir yüksekliğe geldiğinde, basınç farkının değiĢmesi ile Ģafttan geriye kat yüksekliğindeki boĢluğuna dönebilir. Bu nedenle Ģaft ile bina yüksekliğinin ve bölgedeki hakim rüzgarların yönünün iyi hesaplanması gereklidir. ġaft giydirme cephe sistemleri, düĢey Ģaftlar kullanılması özelliğiyle „bina yüksekliğinde havalandırma kanallı çift tabakalı sistemler‟e; her katın döĢeme düzleminde hava giriĢ açıklığı bulunması ve havanın Ģafta yatay açıklıklarla iletilmesi özelliğiyle de „kat yüksekliğinde havalandırma kanallı çift tabakalı sistemler‟e benzemektedirler.
ġekil 2.13 ġaft giydirme cephe sistemi kesit ve görünüĢü.
Sistemin olumlu yönleri:
• GüneĢ kontrol elemanları hava boĢluğuna yerleĢtirilebilir.
• Aynı kattaki mekanlar için cepheden sesin (yatayda) yayılması güçtür.
• Her katın döĢeme seviyesinden, cepheler arasındaki boĢluğa alınan serin hava ile iklimlendirme daha sağlıklı olarak yapılabilir.
Sistemin olumsuz yönleri:
• Havanın düĢeyde hareketini sağlamak için kullanılan kanalların düzenlenip, yerleĢtirilmesi zordur.
• Kanallarda oluĢabilecek ters basınç durumunda ısınan hava, cephedeki eski yerine dönebilir.
• Mekanda oluĢan sesin düĢeyde yayılmasını önleyemez.
• Yangın çıkması halinde düĢey Ģaft yardımıyla duman yayılabilir. Yangına karĢı önlem alınmalıdır.
2.3. Metal Çerçeveli Giydirme Cephelerde Isı ve Enerji Etkinliği
1973‟lerde yaĢanan enerji krizi, özellikle enerji açısından dıĢarıya bağımlı olan Avrupa ülkelerinde, enerji korunumunu ve enerji etkinliğini ön plana çıkartmıĢtır. Bu durum,
mevcut enerji tüketimini azaltmayı amaçlayan yöntemler ve kendisini yenileyebilen, çevreyi kirletmeyen, doğada kendiliğinden var olan alternatif enerji kaynaklarının değerlendirilmesini ve yaygınlaĢtırılmasını sağlayacak araĢtırmaların birden patlamasına neden olmuĢtur. Bu geliĢmelerin desteklediği bir tasarım anlayıĢı olarak “Enerji Etkin Tasarım YaklaĢımları” geliĢtirilmiĢtir. Enerji etkin tasarımları diğer tasarım yaklaĢımlarından ayıran özellik ise, yapıyı oluĢturan tüm malzeme ve bileĢenlerin üretimi, yapının tasarımı yanı sıra kullanımı, bakımı, iĢletimi ve iklimlendirme sistemlerinin seçim ve yönetimine kadar geniĢ bir alan çerçevesinde, yapının standardını düĢürmeden enerji girdilerinin bireysel ve toplumsal yarara yönelik olarak miktar ve maliyetini minimize etmeyi hedeflemesidir . Hem binayı çevreye uyumlamayı ve kendini yenileyen enerji kaynaklarından yararlanmayı hem de kullanılan enerjiyi koruma ve israfını önlemeye yönelik tedbirleri almayı hedefleyen, tasarım, üretim ve iĢletim yaklaĢımlarıdır [3].
Tasarımcı açısından, modern ve estetik görünüĢü sebebiyle, son zamanlarda sıklıkla tercih edilen metal çerçeveli giydirme cephe projeleri iç ve dıĢ etkenler ile istenen özel fonksiyonlar esas alınarak yapılmaktadır. Cephe sistem tasarımına etki eden faktörlerden bir kısmı yapının yüksek, alçak, yaygın olmasından bağımsız olarak, aynı etkiyi yapar. Bazılarının etkileri yapı yükseldikçe artar. Bazıları da yüksek yapıların geniĢ cephe yüzeylerine sahip olması nedeniyle önem kazanır.
Metal çerçeveli giydirme cepheler, vücudumuzu saran deri tabakası gibi, nispeten ince bir doku vasıtası ile çok sayıda ve önemli görevi bir arada yürütmek zorundadır. Cephe, kendini oluĢturan katmanların, ısı, ıĢık, su buharı, hava, ses geçiĢine gösterdiği sınırlayıcı veya filtre edici tepkiler oranında etkinlik gösterir (ġekil 2.14). Gelecek bin yıl içinde “sürdürülebilir çevreler” oluĢturmanın hedeflendiği bir mimarlık ortamında, yapı kabuğu anlayıĢı da mimari tasarımda olduğu gibi süratle değiĢmektedir. Metal çerçeveli giydirme cepheler geleneksel anlamda iç-dıĢ ortam arasında sınırlayıcı bir bileĢen olmaktan çok öte fonksiyonlar yüklenmeye baĢlamıĢtır [12].
ġekil 2.14 Bir filtre olarak giydirme cephe.
Metal çerçeveli giydirme cepheler yapı ile doğa arasında iki tarafı çalıĢan bir filtre gibidir. Bazı etkenleri geçirmemesi, bazı etkenleri kısmen, bazılarını da tamamen geçirmesi istenir. Doğru cephe tasarımının yapılması, bu filtrenin istenen özelliklerde oluĢturulması demektir. Tüm yapılar için geçerli olan bu sistem üzerinde ifade edilebilir [7].
Yapılarda genel olarak enerji etkinliği kavramı ve gerekliliği arttıkça, estetik ve hafif olduğu için, son 15 yılda yapı dıĢ kabuğu olarak tercih edilen metal çerçeveli giydirme cephelerde, enerji etkin tasarıma uygun getirilmiĢtir [12].
Bu perspektiften bakılınca, güneĢten ısı kazancını azaltırken doğal aydınlatmayı zenginleĢtirecek, gürültü ve çevre kirliliğini kontrol ederken doğal havalandırmayı ve iç hava kalitesini yükseltecek bir kabuk tasarımı yanı sıra iç ortam sıcaklıklarını düzenleyecek, enerji ekonomisine katkıda bulunacak ısıl kütleye sahip bir strüktür tasarımı önemlidir. Pasif soğutma teknikleri ile desteklenmesi koĢulu ile yukarda bahsedilen yaklaĢım ısıtma, soğutma, havalandırma ve aydınlatma sistemlerinin yükünün hafifletilmesi ve enerji tüketiminin azaltılması demektir.
Ġç ortam konforu açısından, dıĢ ortam verilerini gereksindiği oranda kabul edip, süzerek yumuĢatacak dinamik ve akıllı filtreler haline dönüĢmekte olan enerji etkin kabuk uygulamaları, artık yeni bir anlayıĢla ele alınmaktadır [13].
2.3.1. Metal Çerçeveli Giydirme Cephelerde Isı ve Enerji Kullanma Sorunları ve Önlemler
Metal çerçeveli giydirme cepheler sistemi üreten ve uygulayan firmaların, ısı yalıtımlı profiller kullanmaması sonucu, soğuk profillerin, iç yüzeydeki sıcak hava ile olan temasları sonucu dekorasyonu bozan terlemeler meydana gelmekte ve yıllık ısıtma enerjisi ihtiyacında artmalar olmaktadır. Bunu önlemek ise, ısı geçiĢ standardını sağlayacak ısı yalıtımlı profillerin kullanıldığı sistem seçimi ile olmaktadır.
Yapının bulunduğu iklim koĢullarına göre, soğutma giderleri ısıtma giderlerinin çok üzerinde olan yerlerde, bazı metal çerçeveli giydirme cephelerin saydam kısımlarında, tasarımcıların ucuz olduğu için kullandıkları eski teknoloji camlar sebebiyle ısı ve ıĢık kontrolü iyi yapılamamaktadır. Bu sebeple ısıtma, soğutma ve yapay aydınlatma için kullanılacak enerji ihtiyacında artma olmaktadır. Bunu önlemek ise, gereksinime göre ısı, ıĢık ve güneĢ kontrolünü çok daha iyi yapabilen camlar, cam katmanları arasında hareketli jaluzi, dıĢ yüzeyde hareketli saçak, ıĢık rafı, gibi elemanların kullanılması ile olmaktadır.
Tasarımcıların, metal çerçeveli giydirme cephelerin opak kısımlarında kullandıkları yalıtım malzemelerinin, iç kısımdan uygulaması, iç yüzey sıcaklığında kayıplara yol açarak, yakıt tüketimini arttırmaktadır. Bunu önlemek ise, dıĢtan yapılacak yalıtımla, ısı köprülerinin yok ederek, tüm yapı elemanlarının atmosferin etkilerinden korunması ile olmaktadır.
Doğal havalandırmanın olmadığı, mekanik olarak havalandırılan mekanlarda, enerji kayıpları, insanların memnuniyetsizlikleri, hastalıkları ve verimsizlikleri gözlenmektedir. Bunu önlemek ise, doğal havalandırma sağlayacak çift kabuklu cephe tasarımları ve yüksek binalarda dahi (manüel ve otomatik) doğal havalandırmayı ön plana alarak iç ortam hava kalitesini ve soğutma yüklerinin azaltılmasını sağlamakla olmaktadır.
