Determination of insulation characteristics of the material produced with a mixture of sheep wool and wood chip

Year 2025, Volume: 13 Issue: 2, 798 - 811, 30.06.2025

Hasan Şen , Hamza Çınar

https://doi.org/10.29109/gujsc.1619276

Abstract

There has been a growing concern in recent years for protecting the environment by all possible means. The building sector is at the centre of scientific research and innovation efforts for conservation, as it is the largest energy consumer and waste producer. In this context, the study proposes new thermal insulation materials with a mixture of renewable natural fibres, sheep wool and wood chips. For this purpose, low and medium density boards were produced with control group samples and wood chip and wool mixture (YKK) samples with 10%, 20% and 30% respectively in intermediate layers. Densities of the prepared test samples were decided in accordance with TS EN 323, thermal conductivity and thermal permeability coefficients were in accordance with TS EN 12667, tensile strength calculation perpendicular to the board surface was in accordance with TS EN 319, and screw tensile strength estimation perpendicular to the board surface was in accordance with TS EN 13446 standards. Analysis of variance (ANOVA) was performed to measure effects of mixture ratios on thermal conductivity and thermal permeability of YKK boards. Significant differences between the groups were studied by comparing mean values with the least significant difference (LSD and DUNCAN) test. The highest thermal conductivity coefficient was reached in the 0% wool mixture group (0,068 W/m.K) and the lowest was reached in the 20% wool mixture group (0,058 W/m.K) when the low density group was evaluated among themselves. In the medium level density group, the highest of this value was obtained in the 0% wool mixture group (0,093 W/m.K) and the lowest value was reached in the 20% wool mixture group (0,086 W/m.K). The highest thermal permeability coefficient was recorded in the control group with medium density 0% wool mixture (4.675 W/m².K) and the lowest value (1.713 W/m²K) was recorded in the low density 20% wool mixture group. As expected from these values, the thermal conductivity coefficient is directly related to the wool ratio. The thermal conductivity values obtained in the wood chip wool mixture boards are minimum 0.044 W/mK, which is close to the mean value of 0.030 ≤ λ ≤ 0.035 W/mK in Xps type insulation materials. For thermal permeability, it is minimum 1.713 W/m²K, which is below the U= 2,4 W/m²K value recommended for new buildings in TS EN 825 Thermal Insulation Rules Standard.

Keywords

Wood-based panels, Thermal conductivity, Thermal transmittance

Koyun Yünü ve ahşap yonga karışımı ile üretilmiş malzemede yalıtım özelliklerinin belirlenmesi

Abstract

Son yıllarda, çevrenin mümkün olan tüm yöntemlerle korunmasına yönelik endişeler giderek artmaktadır. Yapı sektörü en büyük enerji tüketicisi ve atık üreticisi olduğundan, tasarruf için bilimsel araştırmaların ve inovasyon çalışmalarının odağı konumdadır. Bu bağlamda çalışma; yenilenebilir doğal lif olan koyun yünü ve ahşap yonga karışımı ile yeni ısı yalıtım malzemeleri önermektedir. Bu maksatla çalışmada, kontrol grubu örnekler ile ahşap yonga ve yün karışımı (YYK) örnekler ile ara katmanlarda oranları sırasıyla %10, %20 ve %30 olan, düşük ve orta yoğunlukta levhalar üretilmiştir. Hazırlanan deney örneklerinin yoğunlukları TS EN 323 ile ısı iletkenlik ve ısı geçirgenlik katsayıları TS EN 12667, Levha yüzeyine dik çekme direnç hesaplaması TS EN 319, Levha yüzeyine dik yönde vida çekme direnci tayini TS EN 13446 standartlarına uygun olarak tespit edilmiştir. YYK levhalarda karışım oranlarının ısı iletkenlik ve ısı geçirgenlik etkisini belirlemek için varyans analizi (ANOVA) yapılmıştır. Gruplar arasındaki anlamlı farklılıklar, ortalama değerlerin en küçük anlamlı fark (LSD ve DUNCAN) testi ile karşılaştırılarak incelenmiştir. Sonuç olarak ısı iletkenlik katsayısı; Düşük yoğunluklu grup kendi arasında değerlendirildiğinde en yüksek %0 yün karışımı grupta (0,068 W/m.K), en düşük %20 yün karışımı grupta (0,058 W/m.K) elde edilmiştir. Orta yoğunluklu grup kendi arasında değerlendirildiğinde %0 yün karışımı grupta (0,093 W/m.K), en düşük ise %20 yün karışımı grupta (0,086 W/m.K) elde edilmiştir. Isı geçirgenlik katsayısı; en yüksek orta yoğunluklu %0 yün katkılı kontrol grubunda (4.675 W/m².K) en düşük ise düşük yoğunluklu %20 yün karışımı grupta minimum (1.713 W/m²K)değeri elde edilmiştir. Ulaşılan değerlerde beklendiği gibi ısı iletkenlik katsayısının yün oranı ile doğrudan ilişkili olduğu tespit edilmiştir. Yonga yün karışımı levhalarda elde edilen ısı iletkenlik değerleri Xps tipi yalıtım malzemelerindeki ortalama değer olan 0,030 ≤ λ ≤ 0,035 W/mK’ya yakın minimum 0.044 W/mK’dır. Isı geçirgenlik için; TS EN 825 Isı Yalıtım Kuralları Standardında yeni yapılar için önerilen U= 2,4 W/m²K değerinin altında minimum 1.713 W/m²K’dır.

Keywords

Ahşap esaslı levhalar, Isı iletkenliği, Isı geçirgenliği

References

• [1] Şişman, M. E. (2018). Amerika Birleşik Devletleri’nde ahşap evin gelişimi ve prefabrik ahşap ev katalogları (Master's thesis, Fatih Sultan Mehmet Vakıf Üniversitesi, Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü). Eroğlu H, Usta M (2000). Lif Levha Üretim Teknolojisi, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Orman Fakültesi, Genel Yayın No:200, Fakülte Yayın No:30, 351 s. Trabzon, Türkiye
• [2] Bıçkı, D., & Kirkan, M. (2022). Bilge mimar Turgut Cansever’in perspektifinden Türkiye’de “yatay mimari” meselesi. Journal of Economy Culture and Society, 65, 289-311.
• [3] İstek, A., Özlüsoylu, İ., & Kızılkaya, A. (2017). Türkiye Ahşap Esaslı Levha Sektör Analizi. Bartın Orman Fakültesi Dergisi, 19(1), 132-138. https://doi.org/10.24011/barofd.297231
• [4]İnternet:https://9lib.net/article/yal%C4%B1t%C4%B1m-malzemeleri-konutlarda-enerji-verimlili %C4%9Fi-derece-b%C3%B6lgelerine-farkl%C4%B1.7qv7g6lq#google_vignette
• [5] Şahin ve Döngel 2018 "Bazı ahşap ve ahşap esaslı levhaların ısı iletkenlik özelliklerinin belirlenmesi." 5. Uluslararası Mobilya Kongresi
• [6] Yalçın, A.H., Elazığ ilinde kullanılan Farklı duvar tipleri için optimum yalıtım kalınlığının belirlenmesi ve ekonomi analizi. Fırat Üniversitesi, Yüksek Lisans Tezi, (2012) Elazığ.
• [7] Briga-Sá, A., Paiva, A., Boaventura-Cunha, J., Lanzinha, JC. 2012. Contribution of the Trombe wall to sustainable buildings: experimental work. In: 38th IAHS World Congress on Housing Science, İstanbul, Turkey.
• [8] Martin Volfa,b, Jakub Diviša,b, Filip Havlíka, Energy Procedia 78 ( 2015 ) 1599 – 1604
• [9]İnternet:Polat,2017https://www.yenimeram.com.tr/bina-yalitimlarinda-alternatif-urun-koyun-yunu 265487.htm
• [10] Aşkadar, M.A., 2006. Isı Yalıtımı ve Konutlarda Enerji Verimliliği, İzolasyon Dünyası, 55. sayı, 54–58.
• [11] İnternet: Akbulut, T., & Ayrılmış, N. (2024). Yongalevha endüstrisi. İstanbul: İÜC Yayınevi.
• [12] TS EN 323/1. (1999). Ahşap esaslı levhalar- birim hacim ağırlığının tayini, TSE Standardı, Ankara.
• [13] TS EN 12667. (2003). Yapı malzemeleri ve mamullerinin ısıl performansı-mahfazalı sıcak plâka ve ısı akış sayacı metotlarıyla ısıl direncin tayini-yüksek ve orta ısıl dirençli mamuller, TSE Standardı, Ankara. [14] Kaplan G., Aruntaş H. Y., “XPS Yalıtımlı Dış Duvarların Isıl Performanslarının Deneysel İncelenmesi”, Politeknik Dergisi, 24(2): 645-653, (2021). [15] Özen, E. (2009). Bağ budama artıklarından elde edilen levhaların bazı mekanik ve fiziksel özelliklerinin belirlenmesi ve mobilya köşe birleştirmelerinin performans özelliklerinin araştırılması. Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
• [16] Ayrılmış, N. 2000. MDF’nin teknolojik özellikleri üzerine ağaç türünün etkisi. İstanbul Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi
• [17] Gündüz, G., Yılmaz, A.Z., 2005. Türkiye’de 16 Farklı Tesiste Üretilen Yonga Levhaların Teknolojik Özellikleri, ZKÜ, Bartın Orman Fakültesi Dergisi, 7(8).
• [18] Zach, J., Korjenic, A., Petranek, V., Hroudova, J., Bednar, T. (2012). Performance evaluation and research of alternative thermal insulations based on sheep wool. contents lists available at sciverse sciencedirect. Energy and Buildings 49, 246–253
• [19] Dikici A, Kocagül M., ‘Isı Yalıtımında Kullanılan Eps, Xps Ve Taş Yünü İzolasyon Malzemelerinin Deneysel Olarak Karşılaştırılması’ Fırat Üniversitesi Müh. Bil. Dergisi 31(1), 129-136, 2019.