三明治墻板在近零能耗建筑中的應(yīng)用及案例

時(shí)間：2024-11-22 16:02:29 作者：GBWindows 來(lái)源：行業(yè)網(wǎng)站閱讀：488

內(nèi)容摘要：導(dǎo) 讀超低能耗建筑是指適應(yīng)氣候特征和自然條件，通過保溫隔熱性能和氣密性能更高的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，采用新風(fēng)熱回收技術(shù)，并利用可再生能源，提供舒適室內(nèi)環(huán)境的建筑。本文主要介紹三明治墻板在近零能耗建筑中的應(yīng)用，以及北歐等較成熟的零能耗建筑地區(qū)的項(xiàng)目案例。超低能耗建筑的設(shè)計(jì)要點(diǎn)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能超低......

導(dǎo) 讀

超低能耗建筑是指適應(yīng)氣候特征和自然條件，通過保溫隔熱性能和氣密性能更高的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，采用新風(fēng)熱回收技術(shù)，并利用可再生能源，提供舒適室內(nèi)環(huán)境的建筑。本文主要介紹三明治墻板在近零能耗建筑中的應(yīng)用，以及北歐等較成熟的零能耗建筑地區(qū)的項(xiàng)目案例。

超低能耗建筑的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

外圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能

超低能耗建筑是指適應(yīng)氣候特征和自然條件，通過保溫隔熱性能和氣密性能更高的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，采用新風(fēng)熱回收技術(shù)，并利用可再生能源，提供舒適室內(nèi)環(huán)境的建筑

。在寒冷的北歐國(guó)家超低能耗建筑概念已較為成熟。如下圖所示，超低能耗房屋設(shè)計(jì)要考慮到如下幾點(diǎn)：

表 1 NorthPass, (2012) 超低能耗建筑設(shè)計(jì)考慮要點(diǎn)

在北歐國(guó)家，利用太陽(yáng)能生產(chǎn)能源效率非常低，成本很高，因此盡量減少能源消耗更是實(shí)際項(xiàng)目中的首要設(shè)計(jì)原則。通過一些基本方法來(lái)減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱損失和空氣泄漏，增加隔熱,避免冷熱橋,對(duì)于墻體中的門窗，采用足夠低U值（傳熱系數(shù)）的材料，較小開洞面積，提升接縫處氣密性等措施來(lái)實(shí)現(xiàn)。

在建筑中，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱損耗較大，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中墻體又占了很大份額。所以建筑墻體改革與墻體節(jié)能技術(shù)的發(fā)展是建筑節(jié)能技術(shù)的一個(gè)最重要的環(huán)節(jié)，發(fā)展外墻保溫技術(shù)及節(jié)能材料則是建筑節(jié)能的主要實(shí)現(xiàn)方式。在圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，隔熱混凝土復(fù)合墻板（也稱為“三明治夾心保溫墻板”）越來(lái)越被廣泛用作超低能耗房屋建筑的外表皮。通常情況下三明治墻板由混凝土內(nèi)外葉（層），剛性保溫材料中間層，以及內(nèi)外葉剪力連接件構(gòu)成。

兼具結(jié)構(gòu)性能和熱力學(xué)保溫屬性

這種將不同的材料層或基質(zhì)組合在一起形成三明治復(fù)合材料形式，實(shí)現(xiàn)復(fù)合性能的做法，最早可以追溯到1960年以前，三明治系統(tǒng)取得最大的突破是在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用，特別是在第二次世界大戰(zhàn)期間研制的蚊子飛機(jī)（Mosquito aircraft）。1960年后，三明治復(fù)合材料技術(shù)開始在汽車制造、制冷設(shè)備、造船和建筑等許多領(lǐng)域被大量使用。

在建筑材料中，三明治夾芯墻板作為一種預(yù)制構(gòu)件，也被稱為預(yù)制混凝土夾芯墻板(PCSP)。它被認(rèn)為是對(duì)使用工業(yè)化建筑系統(tǒng)(IBS)方法生產(chǎn)的實(shí)心板的一種改進(jìn)，在混凝土層之間創(chuàng)建了保溫材料而具有顯著的熱工性能，在土木工程項(xiàng)目中得到了廣泛應(yīng)用。

芬蘭Kauppurienkatu項(xiàng)目保溫厚度200~300mm

相比傳統(tǒng)的建筑墻體，預(yù)制混凝土夾芯保溫墻體能夠有效地將結(jié)構(gòu)性能，熱力學(xué)保溫屬性，以及建筑裝飾結(jié)合在單塊墻板之中，在越來(lái)越多的工程應(yīng)用中獲得青睞。不僅具有良好的防火及耐久性能，而且生產(chǎn)工序簡(jiǎn)單，適用于工業(yè)化生產(chǎn)，在施工時(shí)無(wú)須再做保溫層和飾面層，極大地縮短了工期、提高了施工速度，降低人工成本，采用預(yù)制外墻還可以實(shí)現(xiàn)無(wú)外架施工，可降低施工成本，在建筑部品中受到關(guān)注，并逐漸發(fā)展為建筑墻體的主流形式。

挪威Alta Vest項(xiàng)目保溫厚度200~300mm

對(duì)于嚴(yán)寒寒冷地區(qū)的夾芯保溫外墻板，通常外葉板保護(hù)層厚度60~80mm，B1 級(jí)中間層隔熱保溫材料，厚度為200mm。同時(shí)配套使用涂料型防水隔汽/透氣技術(shù)、板縫高氣密性處理技術(shù)、外窗無(wú)熱橋內(nèi)嵌式安裝等創(chuàng)新技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)外墻系統(tǒng)的高性能保溫隔熱、斷熱橋、防潮一體化。值得注意的是，對(duì)于保溫材料厚度超過200mm的保溫墻板，配合使用桁架式剪力連接件技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)超低能耗建筑的熱工要求。在寒冷的北歐地區(qū)，幾乎所有的超低能耗建筑都采用桁架式剪力連接件，國(guó)內(nèi)相關(guān)項(xiàng)目案例也越來(lái)越多。

挪威Wessels-Hus項(xiàng)目保溫厚度200~300mm

關(guān)鍵系數(shù) — 保溫材料傳熱,連接件熱冷橋

在夾芯保溫墻體中，通常將連接件設(shè)置在內(nèi)外葉墻板之間，在結(jié)構(gòu)上連接各墻板和保溫層，并且承受兩片混凝土墻板之間的剪力。此外，剪力連接件自身性能與布置還直接影響到整個(gè)夾芯保溫墻板的熱力學(xué)性能，為了避免在在連接件與墻體連接部位之間出現(xiàn)冷熱橋效應(yīng)，連接件自身應(yīng)當(dāng)具備較低的導(dǎo)熱系數(shù)，良好的耐腐蝕性及耐久性，與墻板接近的熱膨脹系數(shù)以連接件與墻板間的相對(duì)滑動(dòng)。對(duì)于采用的桁架式剪力連接件的墻板，唯一的熱橋是將夾層構(gòu)件連接在一起的桁架本身，所以在連接件設(shè)計(jì)中比較容易做到合理布置以避免冷熱橋。

總體來(lái)說(shuō)，夾芯保溫墻板形式可以滿足嚴(yán)寒寒冷及夏熱冬冷地區(qū)超低能耗建筑的熱工要求，滿足其大規(guī)模推廣使用的前提條件。

圖-1 采用桁架式剪力連接件的預(yù)制混凝土保溫墻板剖面圖

另外，結(jié)構(gòu)和部件接縫處的氣密性應(yīng)當(dāng)從設(shè)計(jì)初期就應(yīng)進(jìn)行特別關(guān)注。圖-2為芬蘭某住宅項(xiàng)目在墻角處采用多層單組分聚氨酯泡沫材料對(duì)接縫處進(jìn)行密封。同時(shí)佩克PVL®鋼絲繩連接環(huán)的采用讓預(yù)制墻墻連接變得簡(jiǎn)單易行。我國(guó)《被動(dòng)式超低能耗建筑技術(shù)手冊(cè)（試行）（居住建筑）》也對(duì)被動(dòng)房氣密性做出了要求，目前可以通過鼓風(fēng)門法對(duì)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)氣密性進(jìn)行測(cè)試。

圖-2 墻角部位連接構(gòu)成

下表顯示了保溫板厚度與傳熱功能，以及不同夾心保溫板連接件對(duì)傳熱系數(shù)的影響。

表 2 不同厚度和材質(zhì)的保溫板傳熱系數(shù)

表 3 不同的夾芯板連接件傳熱系數(shù)（對(duì)傳熱系數(shù)的增量影響）

超低能耗建筑項(xiàng)目概況

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