Çatıların Yalıtımı

Çatı, bina veya iskeleti yukarıdan örten ve yapıyı tamamlayan bir elemandır. Bu nedenle, çatılar binayı oluşturan her bir elemanı dışardan gelebilecek çevresel tesirlere karşı koruyan yüksek derecede dayanıklı olmalıdır. Çatılara gelen dış etkiler yağmur, kar, don, rüzgar, güneş ışınımı ve gürültüdür. İçerden gelen etkiler ise daha farklı özellik arz eder. Konutlarda insanlardan, mutfaklardan, banyo ve çamaşırlardan çıkan su buharı tavana doğru yükselir. Ayrıca ofisler ve endüstriyel proseslerden çıkan su buharı ve gaz çatıya doğru yükselerek dışarı çıkmak ister. Çatı ya doğru yükselen su buharı, ya hemen veya daha sonra yoğuşarak kaybolur. Yoğuşma sonucu oluşan nem, yalıtım malzemesi tarafından emilir. Böyle bir durumda yapılan ısı yalıtımı, amaca uygun sonuçlar vermez. Bu nedenle, binalarda su buharına karşı önlem alınması gerekir. Ayrıca çatının çalışma şartlan olarak yapısal emniyeti, içerideki nem durumu, yangın emniyeti, konfor ve benzeri durumlar göz önüne alınmalıdır.

Binalarda nem kararlılığı ile birlikte ısıl kararlılıkta son derece önemlidir. Isıl kararlılığı sağlamanın tek yolu binaların yalıtımıdır. Isı kayıplarını azaltmak için binalarda diğer yapı elemanlarında olduğu gibi çatılarda yalıtılmalıdır. Çatıların yalıtımında fiziksel faktörler, maliyet faktörleri ve yoğuşma riski daima göz önünde bulundurulmalıdır. Burada en önemli faktör yoğuşma riskidir. Bu nedenle binalar, suyun içerde buharlaşıp dışarıda yoğuşacağı şekilde tasarlanmalıdır. Bunun için;
a)Su buharının bina içinde yoğuşmadan dışarı atılabilmesi için vantilasyon,
b)Havanınn daha fazla su buharı tutabilmesi için ısıtma ve
c)Bina malzemeleri su buharının yoğuşmasına izin vermeyecek şekilde seçilmelidir (cam, metal vb olmamalı).

Gece gündüz sıcaklık farkları, buharlaşma, iç ve dış ortam arasındaki kısmi buhar basınç farkları ve yüzey sıcaklık farkları nedeniyle, binalarda bir ısıl hareketlilik söz konusudur. Çatıların yalıtımı ile bu hareketlilik belli bir oranda stabil hale getirir.

10 m uzunluğunda, 1 m genişliğinde ve 10 cm kalınlıkta bir beton blok göz önüne alınsın. Yaz ve kış şartlan için sadece sıcaklıklar dikkate alınarak basit bir hesaplama yapılabilir. Kış şartları için iç ve dış ortam sıcaklıkları +10°C ve -20°C, yaz şartları için ise +10°C ve +50°C kabul edilsin. Başlangıçta beton blok yalıtmışız ve daha sonra dıştan 5 cm kalınlıkta ısı iletim katsayısı 0,04 W/m °C olan bir yalıtım maddesiyle yalıtılsın. Şekil (a)'da kış şartlarında beton bloğu etkileyen sıcaklık farkı -9,6°C, yaz şanlarında ise bu fark +19,15°C'dir. Şekil (b)'de kış ve yaz şartlarında beton bloğu etkileyen sıcaklık farkı sadece +1,7 °C'dir. Yalıtım beton bloktaki ısıl hareketliliği önlemiş ve çatı stabil hale gelmiştir.

Genel olarak yapılar tasarlanırken kritik kış durumlarında,
a)Sürekli su buharı üretiliyorsa vantilasyon gereklidir,
b)Isıtma giderlerini azaltmak ve binadaki ısıl hareketliliği azaltmak için yalıtılmalıdır,
c)Binayı kuşatan bütün malzemeler yoğuşma problemlerinden korunmalıdır
d)Yapı malzemelerinin ısıl iletkenlikler:, buharlaşma karakteristiklerinden bağımsız olmalıdır.
Bu temel açıklamalardan sonra çatı dizaynından söz edilebilir. Çünkü dizayn prensipleri içinde çatılar, duvarlar ve döşemeler gibi aynı öneme sahiptir. Çatı konstrüksiyonunda üç temel çatı dizaynı vardır. Bunlar soğuk çatılar, ılık çatılar ve korunmuş (tersine çevrilmiş) çatılardır.