İglo Nedir, Nasıl Yapılır? Karın Şaşırtıcı Yalıtım Gücü

İglo, İnuitlerin sertleşmiş kardan kestikleri blokları sarmal biçimde üst üste dizerek kurduğu kubbe biçimli kış barınağıdır; Türkçede kar evi olarak da anılır. Karın gözeneklerinde hapsolan hava ısının kaçışını yavaşlatır, kubbe ise rüzgârı keser. İçeride bir yağ kandili yandığında iglonun içi, dış havadan en az 20 °C daha sıcak tutulabilir.

Kanada’nın yüksek Arktik bölgesindeki Resolute’ta yapılan bir araştırmada, şubat ayında dış hava -28 ile -41 °C arasında seyretti. Yalnızca kardan yapılmış bir yapının böyle bir soğukta insanları koruyabilmesi ilk bakışta şaşırtıcı görünür. Oysa iglo, doğru malzeme ile doğru tasarım bir araya geldiğinde yalıtımın nasıl çalıştığını gösteren en açık örneklerden biridir. Bu yazıda iglonun ne olduğunu, nasıl yapıldığını, içinin kaç derece olduğunu ve karın neden yalıtkan olduğunu bilimsel ölçümlere dayanarak anlatıyor, aynı ilkenin bugünkü binalardaki karşılığını gösteriyoruz.

İglo nedir, kimler yapar?

İglo, kar bloklarından örülen ve kubbe biçiminde yükselen geçici bir barınaktır. Kar evi denince akla ilk İnuitler gelir. İnuitler igloyu uzun süre yolculuk sırasında geçici barınak olarak kullandı; 1996’da yayımlanan bir çalışma bu kullanımın sürdüğünü kaydeder.

Arctic dergisinde yayımlanan bir çalışmada Kershaw, Scott ve Welch iki tür igloyu inceledi: Mevsimlik kamplarda uzun süre oturulan büyük iglolar ve av ya da yolculuk sırasında birkaç gece kullanılan küçük iglolar. Araştırmacılar Resolute’ta bu iki duruma uygun birer iglo yaptı, içlerinde geceledi, sıcaklığı ve duvardan geçen ısıyı ölçtü, bu verilerden ısıtma için gereken fok yağı miktarını hesapladı. Yazının geri kalanındaki ölçümlerin çoğu bu çalışmadan geliyor.

İglo çoğu çizimde yarım küre olarak gösterilir, ama gerçek biçimi ters çevrilmiş bir paraboloide ya da katenoide daha yakındır. Yarım küre biçimli bir kar kubbede duvarlar dışa doğru açılıp çökme eğilimi gösterir. Paraboloit biçimde ise basınç kuvvetleri tabana doğru artar ve yapı ayakta kalır. Ne çivi ne harç gerekir; kullanılan tek malzeme çevredeki kardır.

İglo nasıl yapılır?

İglo, sertleşmiş bir kar yığınından kesilen blokların içe doğru eğimli bir sarmal oluşturacak şekilde dizilmesi, en üste kilit bloğun yerleştirilmesi ve aralıkların gevşek karla doldurulmasıyla yapılır. İşin en zor kısmı, blok kesmeye uygun karı bulmaktır.

Uygun kar her yerde bulunmaz. Kershaw ve ekibi Resolute’ta 4 km²’lik bir alanı taradığında iglo yapmaya yetecek büyüklükte yalnızca iki kar yığını buldu; bu yığınlar alanın yüzde 3,6’sını kaplıyordu. Kullanılan karın ortalama yoğunluğu 397 kg/m³ idi. Araştırmacıların geleneksel yöntemle izlediği adımlar şöyle:

1. Bloklar kar yığınından testereyle dikey olarak kesilir. Blokların çıkarıldığı yerde oluşan hendek, sonradan iglonun girişi olur.
2. Tabana dizilen ilk blokların üst yüzleri yaklaşık 30 derecelik bir açıyla yukarı doğru kesilir. Bu eğim, sonraki sıraların sarmal biçimde yükselmesini belirler.
3. Her sıra biraz daha içe eğilerek yükselir ve kubbe daralır; en üste kilit blok yerleştirilir.
4. Bloklar arasındaki aralıklar gevşek karla doldurulur, duvarın dış tabanına da 10–15 cm yüksekliğe kadar gevşek kar yığılır.
5. İçeride kardan yükseltilmiş bir uyku platformu bırakılır, tavanda küçük bir havalandırma deliği açılır.

Deneydeki bloklar başlangıçta 50 cm yüksekliğinde ve 75 cm uzunluğundaydı, ortalama kalınlıkları 14,7 cm idi; birbirine kenetlenmeleri için kesilip düzeltildikçe boyutları değişti. Yapım süresine dair en eski kayıt 1888 tarihlidir: Boas, 1,5 m yüksekliğinde, 2,1 m çapında ve 25 bloktan oluşan bir yolculuk iglosunun iki kişi tarafından iki saatte yapılabildiğini aktarır. Aşağıdaki tablo iki deney iglosunun ölçülerini karşılaştırıyor.

Kaynak: Kershaw, Scott ve Welch (1996), Arctic dergisi. Küçük iglo, büyük iglonun yaşam alanının yüzde 75’ini kütlesinin yüzde 76,5’iyle sağladı ve ısıtılması daha ekonomik oldu.

İglonun içi kaç derece olur?

İglonun içi; ısı kaynağına, içerideki kişi sayısına ve iglonun büyüklüğüne göre değişir. Kershaw ve ekibinin ölçümlerine göre ısı kaynağı çalışırken iç hava dış havadan en az 20 °C daha sıcak kalır; bu fark en iyi koşulda 45 °C’ye kadar çıktı.

İçinde kimse olmayan büyük iglo bile dış havadan yaklaşık 5 °C sıcaktı. Araştırmacılar bu farkı güneşe değil, zeminden gelen ısıya bağladı. En büyük fark, iç yüzeyi karibu derileriyle kaplanan küçük igloda ölçüldü. En sıcak hava ise kubbenin tavana yakın üst kısmında toplandı.

Vücut ısısının payı sanıldığından küçüktür. Aynı çalışmaya göre insanların vücut ısısı, igloyu konforlu sıcaklıkta tutmak için gereken enerjinin yalnızca yüzde 8 ile 14’ünü karşılıyordu. Asıl ısıyı, fok yağıyla yanan kudlik adlı taş kandiller sağlıyordu. Araştırmacıların hesabına göre -30 °C dış havada, 3 m çaplı ve iç kaplaması olmayan bir igloda iki yetişkin ve günde 2,3 kg fok yağı yakan bir kandil iç havayı yaklaşık 5 °C’de tutar.

Fahrenheit cinsinden verilen değerler °C’ye yuvarlanarak çevrildi. Elsner ve Pruitt, barınakların içinde biri bulunduğunda sıcaklığın daha yüksek olduğunu da not eder.

Kar yalıtkan mıdır?

Evet, kar iyi bir yalıtkandır; çünkü buz kristallerinin arasında bol miktarda durgun hava tutar ve havanın ısı iletkenliği buzunkinden çok düşüktür. Yine de karın yalıtım değeri sabit değildir, yoğunluğa, kristal yapısına ve sıcaklığa göre geniş bir aralıkta değişir.

Journal of Glaciology’de yayımlanan Sturm ve ekibinin çalışmasına göre ısı kar içinde üç yolla taşınır: buz taneleri ve aralarındaki bağlar üzerinden iletimle, gözeneklerdeki havadan iletimle ve su buharının süblimleşip başka bir noktada yeniden kristalleşmesiyle. Buz iskeleti ısıyı gözeneklerdeki havadan yaklaşık 100 kat daha iyi iletir. Kuru havanın ısı iletkenliği -15 °C’de 0,023 W/mK, buzunki yaklaşık 2,2 W/mK’dir. Araştırmacılar aynı yoğunluktaki kar örnekleri arasında bile on kata varan farklar buldu; 488 ölçümlük yeni veri setlerinde ortalama değer yaklaşık 0,18 W/mK çıktı.

Bu yüzden bir malzemenin yalıtım gücü, içinde hava bulunmasıyla tek başına açıklanamaz. Belirleyici olan, havanın küçük boşluklarda durgun kalması ve katı iskeletin ısıyı olabildiğince az iletmesidir. Kar bu açıdan iyi ama kusursuz bir yalıtkan değildir. İglonun başarısı, karın yalıtımını kalın duvarlarla, rüzgârı kesen kapalı biçimle ve sürekli yanan bir ısı kaynağıyla birleştirmesinden gelir.

Kershaw ve ekibinin ölçümlerinde yeni yapılmış bir iglo duvarından geçen ısı, yalıtımlı standart bir ahşap karkas ev duvarından geçen ısıya denk çıktı. İç yüzeyde de ilginç bir süreç işler: Nefes, pişirme ve kandilden çıkan nem duvarın iç yüzünde doğrudan buza dönüşerek birikir ve ince bir buz tabakası oluşturur. Bu tabakanın nemin blokların derinine işlemesini ve duvardan hava geçişini azalttığı düşünülür. Öte yandan blokların yoğunluğu kullanıldıkça arttığı için duvarın yalıtım değeri zamanla düşebilir. Doğada soğuğa karşı geliştirilmiş benzer çözümleri kutup hayvanları yazımızda ele aldık.

Giriş tüneli ve alçak kapı ısıyı nasıl korur?

İglonun girişi, yaşama ve uyku alanından daha alçakta kalan bir hendek ya da tünelden yapılır. Soğuk hava ılık havadan ağır olduğu için bu çukurda kalır; ılık hava ise kubbenin üst kısmında ve yükseltilmiş uyku platformunun çevresinde toplanır.

• Alçak giriş: Blokların kesildiği hendek giriş olarak kullanılır; böylece kapı, yükseltilmiş uyku platformundan daha aşağıda kalır.
• Rüzgâraltı kapı: Deney iglolarında kapılar rüzgâr almayan tarafa açıldı ve iglonun içinde ölçülebilir bir rüzgâr kaydedilmedi.
• Kapalı kubbe: Kar blokları hem yalıtım hem rüzgâr kalkanı işlevi görür ve rüzgârın vücut ısısını alıp götürmesini engeller.
• Kapatılan kapı ve küçük hava deliği: Kullanılmadığı zamanlarda kapı bir kar bloğuyla kapatıldı. Tavandaki 8 cm çaplı delik, kapı açıklığı ve karın kendi geçirgenliği içeride bir miktar hava değişimi sağladı.

Bu düzen, iyi yalıtımın yalnızca malzemeye bağlı olmadığını gösterir. Havanın nereden girip nereden çıktığını kontrol etmek, sıcak ve soğuk katmanları doğru yönetmek ve açıklıkları en aza indirmek modern binalarda da enerji verimliliğinin temelidir. Binalarda ısının hangi noktalardan kaçtığını evde ısı kaybı yazımızda ayrıntılı anlattık.

Bu bilgi binanızda ne işe yarar?

İglonun dersi binalara doğrudan taşınır: Isıyı içeride tutan şey, hareketsiz hale getirilmiş havadır. Modern yalıtım levhaları havayı kalıcı hücrelerde ya da lifler arasında tutar; teknik föylerdeki λ değerleri kar için ölçülen ortalamanın yaklaşık beşte biri olduğundan aynı yalıtımı çok daha ince bir katmanla sağlar.

Hava hapseden malzeme neden yalıtır?

Durgun hava ısıyı çok zayıf iletir, ama serbestçe dolaşabildiğinde ısıyı akımlarla taşır. Yalıtım malzemeleri havayı küçük hücrelerde ya da lifler arasında hapsederek hareket etmesini engeller. Bir malzemenin ısıyı ne kadar kolay geçirdiği ısı iletim katsayısı (λ, W/mK) ile ifade edilir; λ düştükçe aynı kalınlıkta daha iyi yalıtım elde edilir. Isıl direnç, kalınlığın λ değerine bölünmesiyle bulunur (R = d/λ).

Aşağıdaki tabloda modern yalıtım levhalarının λ değeri, ortalama kar değerinin yaklaşık beşte biri kadardır. R = d/λ formülüne göre bu, aynı ısıl direncin yaklaşık beş kat ince bir katmanla elde edilmesi demektir. Karın değeri çok değiştiği için bu oran yalnızca fikir verir.

Mega ürün değerleri teknik föylerdeki 10 °C beyan değerleridir (λD). Kar için verilen değer doğada ölçülmüş bir ortalama olduğundan karşılaştırma yaklaşık bir fikir vermek içindir.

Mega Yalıtım’ın levhaları bu ilkeyi farklı yapılarla uygular. XPS düz levha kapalı hücreli yapısı sayesinde suyu çok az emer; Mega teknik föyüne göre tamamen suya daldırıldığında uzun süreli su emmesi en fazla yüzde 0,7’dir. Bu nedenle teras çatılarda, toprak altı perde duvarlarda ve toprakla temas eden temellerde, yani nemin ve yükün yüksek olduğu yerlerde öne çıkar.

Dış cephede iki seçenek öne çıkar. Gri EPS mantolama levhası karbon (grafit) takviyeli genleştirilmiş polistirenden üretilir; Mega teknik föylerine göre λD değeri tipine bağlı olarak 0,031 ile 0,036 W/mK arasındadır. Taşyünü mantolama levhası ise taş lifleri arasında hava tutan, sıvalı dış cephe yalıtım sistemlerinde kullanılan kaplamasız bir levhadır; MEGA SW F150 tipinde λD değeri 0,037 W/mK veya altındadır. Taşyünü ürün grubunun tamamını taşyünü levhalar sayfasında bulabilirsiniz.

Isı yalıtımının temel kavramlarını ve malzeme seçimini ısı yalıtımı nedir rehberimizde bir araya getirdik. Vakum ve parlak yüzeylerle çalışan bambaşka bir yalıtım örneği için termos nasıl çalışır yazımıza, insanın binlerce yıldır soğuğa karşı geliştirdiği çözümler için yalıtımın tarihi yazımıza göz atabilirsiniz.

MegaUsta’dan uygulama notu: İglo ustaları blokları dizdikten sonra aralarındaki her boşluğu karla doldurur. Yalıtım levhalarında da aynı özen gerekir: Levhaları birbirine sıkıca, derzleri kaydırarak yerleştirin. Levhalar arasında açık kalan bir aralık, en iyi malzemede bile ısının kaçtığı zayıf nokta olur.

Mega Insulation Solutions (Mega Yalıtım; ticari unvanı Mega Yalıtım Üretim Pazarlama Dış Ticaret A.Ş.), genel müdürlüğü İstanbul Kavacık’ta, fabrikası Elazığ’da bulunan Türk yalıtım malzemeleri üreticisidir. Taşyünü, XPS ve EPS ısı yalıtım levhalarının yanı sıra MegaBlock, MegaLento, DesiWool, MegaTech yapı kimyasalları ve Fullback su yalıtımı ürünlerini Mega markasıyla sunar.

Sıkça Sorulan Sorular

İglonun içi kaç derecedir?

İglonun içi, ısı kaynağı yanarken dış havadan en az 20 °C, en iyi koşulda 45 °C’ye kadar daha sıcak ölçülmüştür. Kershaw ve ekibinin hesabına göre -30 °C dış havada, 3 m çaplı bir igloda iki yetişkin ve günde 2,3 kg fok yağı yakan bir kandil iç havayı yaklaşık 5 °C’de tutar. Araştırmacılar, gece gündüz kullanılan iglolarda iç havanın genellikle 0 °C’nin üzerinde kaldığını belirtir.

Kar neden iyi bir yalıtkandır?

Kar, buz kristallerinin arasında bol miktarda durgun hava tuttuğu için iyi bir yalıtkandır. Sturm ve ekibinin çalışmasına göre kuru havanın ısı iletkenliği -15 °C’de 0,023 W/mK, buzunki yaklaşık 2,2 W/mK’dir; mevsimsel kar ölçümlerinin ortalaması ise yaklaşık 0,18 W/mK’dir. Bu değer karın yoğunluğuna, kristal yapısına ve sıcaklığına göre değişir. İglo duvarı ayrıca rüzgârı keserek ısı kaybını azaltır.

İglo neden erimez?

İglonun duvarı, iç yüzü ısınsa da bütünüyle erimez, çünkü dış yüzü dondurucu havayla sürekli soğur ve içeriden gelen ısı karın içinden yavaşça dışarı akar. Nefes, pişirme ve kandilden çıkan nem iç yüzeyde doğrudan buza dönüşerek ince bir buz tabakası oluşturur. Kershaw ve ekibinin aktardığı bir uyarıya göre bloklar gereğinden kalın kesilirse içerisi fazla ısınabilir ve erime başlayabilir.

Kaynaklar

• G. P. Kershaw, P. A. Scott, H. E. Welch (1996): The Shelter Characteristics of Traditional-Styled Inuit Snow Houses, Arctic, cilt 49, sayı 4
• M. Sturm, J. Holmgren, M. König, K. Morris (1997): The thermal conductivity of seasonal snow, Journal of Glaciology, cilt 43, sayı 143
• R. W. Elsner, W. O. Pruitt (1959): Some Structural and Thermal Characteristics of Snow Shelters, Arctic, cilt 12, sayı 1
• Mega Yalıtım: MEGA XPS T3000 teknik föyü (PDF)
• Mega Yalıtım: EPS 50 / 60 / 70 (G) gri mantolama levhası teknik föyü (PDF)
• Mega Yalıtım: MEGA SW F150 taşyünü mantolama levhası teknik föyü (PDF)
• Mega Yalıtım: Ürün belgeleri (Dokümanlar)

Binanızın temeli, cephesi ya da çatısı için hangi yalıtım levhasının uygun olduğunu XPS ve EPS ürün gruplarımızda inceleyebilir, projenize göre değerlendirme için teknik ekibimizle iletişime geçebilirsiniz.