装配式超低能耗被动房节能设计浅析周建忠

装配式超低能耗被动房节能设计浅析周建忠

(河北天山实业集团建筑工程有限公司河北石家庄050000)

摘要:近年来,随着生活水平的提升,人们对于居住环境的要求逐渐提高,建筑建设面积和建设规模不断提升,各类建筑的建筑能耗不断提升。被动房作为节能建筑的一种,近年来,不断受到各方面的关注。本文选取河北某单位装配式被动实验楼作为观察和研究对象,从各个方面分析装配式超低能耗被动房在建造过程中应注意的细节,以期为后续被动房的发展提供参考。

关键词:装配式超低能耗被动房;节能设计;气密性

随着建筑建设数量的增加,建筑能耗逐渐上升,当前,建筑能耗已经占到全社会总能耗的30%左右。为更好的保护环境节约能源,节能建筑必然会成为建筑建设的主流。为了不断推动节能建筑的发展,世界各国都开始将眼光投向超低能耗的被动房屋。被动房屋的相关研究最早开始于德国,随后传入欧洲,并在欧洲地区实现了长足的发展,并得到了广泛的应用和推广。截止到目前,世界各地的被动房屋数量已达到五万套。在被动房屋的建设中蕴含着全球最为先进的建筑理念和建筑技术。被动住宅作为当前节能性最强的建筑,未来可能会引领建筑行业的发展趋势。

被动房屋的设计理念是,最大限度的减少建筑的热量损失采用先进的节能技术提高建筑的保温、隔热性能,将建筑与外界的能量交换降到最低。同时最大限度的利用太阳能等可再生能源,在满足人们对居住环境的要求的同时,最大限度的降低能源损耗。

一、建筑空间布局的节能优化

本次研究中选取的河北某单位装配式被动实验楼的建设标准参考德国工艺,并在考察当地实际的建设条件的情况开始建造。这也为后期装配式超低能耗被动房的建设提供了理论支持。

河北某单位装配式被动实验房项目共有三层,一层建筑面积为780平方米。一层的主要功能为展厅,二层为南北通透的格局,在其中可以感受到极为舒适的自然风。三层建筑面积为230平方米,在绿化方面,建筑中选用的绿植均从当地进行采购,并按照规划进行模块种植,这样做的优点是环保隔热、减轻噪音、绿化环境、调节空气质量,模块种植不会被建筑的防水层造成破坏,因此被广泛应用于建筑中。在办公区上方设有天窗等装置,可以增加室内的采光,减少在白天产生的照明损耗。在夏天,还可以促进空气的流动,促进室内的通风透气。通过合理的开关窗等措施,可以有效的对室内温度进行调节,降低建筑物的损耗。

二、构造节能优化措施

(一)墙体节能设计

被动房在墙体传热系数有着较高的要求,在河北某单位实验楼的外墙上采用的是三层预制夹心保温墙板。整个墙体的保温系数极好,在设计上完全符合要求。此外,为保证墙体的气密性,避免在使用过程中出现裂缝。两层高密度聚氨酯板采用错缝搭接。建筑上覆盖的混凝土不仅可以保护中间的聚氨酯材料,还具有良好的保温功能,减少建筑内部热量的流失。建筑所使用的所有墙体材料都会在工厂进行预制,并在现场进行装配,这样的模式在节能、节材和环保方面有较强的优势。在节能方面,由于建材大多是批量生产的,在使用过程中可以大大较少能量损耗。节材方面:工厂可以利用现有的原材料制作,减少了材料的损耗。环保方面:被动房可以有效减少湿作业,减轻建筑扬尘,减少建筑垃圾的出现从而对环境起到改善和保护的作用。此外,被动房在建设过程中可以有效的缩短施工工期,提升建筑的施工质量,节约成本。

(二)屋面节能设计

屋面是建筑保温散热中较为薄弱的一个环节,在进行屋面设计时,要着重注意加强屋面的保温环节设计,此外,在选择屋面所用的保温材料时,材料必须具备一定的刚度,与墙面不同的是,屋面可采用化学性能比较稳定的材料。

被动房在建造过程有一个建造要求,及时消除建筑中的冷热桥设计,实验楼的外墙采用夹心保温,女儿墙属于结构出挑部位。若不进行保温处理,热量将会向外发散,进而影响建筑物的保温,因此,女儿墙部分设计为全包裹保温,具体构造做法为在内页板侧错缝两层密度聚氨酯保温板,女儿墙顶部铺设泡沫玻璃墙,上加金属防水盖板。

(三)地面节能设计

室内地面没有保温设计,地面就会与地面产生热量交换,使室内的热量大量的散失。因此在进行被动房的设计时,要注意做好地面保温,河北某单位装配式超低能耗实验楼地面采用的是双层挤塑聚苯板错缝搭接敷设。由于被动房对地面要求较高,双层错缝搭接可以有效的避免形成通风,提高建筑物的保温能力。

室外低于地坪层的基础,即勒角部分,采用双层泡沫玻璃错缝搭接,与预制夹心保温板之间的缝隙采用发泡聚氨酯进行填充,这部分保温材料在使用时需要埋入地下,因此,在选择建筑材料时,应该选择保温性能好的材料,同时,保温材料还应该兼具防水、耐腐蚀以及耐冻融性的泡沫玻璃。

勒脚处的泡沫玻璃砖与墙体的高密度聚氨酯保温板、屋面的岩棉板以及地坪的挤塑聚苯板形成连续的保温构造层,为建筑提供高性能的保温隔热的外围护结构。

(四)外窗节能设计

在建筑物的整体保温结构中,外窗是保温隔热中一个较为薄弱的环节。在河北某单位的实验楼采用三层玻璃。外层为真空层,在内层充氩气,可以有效的阻断室内外能量传递,避免室内暖湿空气遇冷产生结露,具有高效的保温隔热性能外框采用超厚的材质,在周边采用密封设计,除了保温隔热外,还可以有效隔除噪音。

在安装窗框的过程中,如果窗框直接的与建筑的结构层进行连接,就会形成冷热桥,在天气较冷的时候会导致结构层上出现水珠。导致墙面出现鼓包或者裂缝,进而影响建筑物的保温性能和气密性。当前,国内出现的被动房的外墙大多数采用的都是外保温系统,为了避免冷热桥的出现。窗框悬挂在结构层外侧。并在下方位置安装防腐木,通过螺栓与结构层连接。在河北某单位的实验楼中,主要采用的是夹心保温板,将窗框的位置与夹心保温层外侧保持平行,就可以降低冷热桥出现的概率。

三、可再生能源系统的应用

(一)新风系统

被动房的结构设计十分的严谨,再加上在施工控制严格,因此,房屋建成后会具有良好的气密性和,且能够有效的降低热量损耗,但在保温隔热的同时也给建筑带来了空气质量问题。

在河北某单位的实验楼中,还采用了新风系统,室内空气在新风机组进行室外空气进行交换,以保证室内环境清洁。此外,新风系统还可以较好的减少热量造成的损耗。除此外,新风系统可以及时排除室内湿空气。避免湿空气对建筑物造成的影响。在北方,一到冬天就会出现严重的雾霾天气,新风系统的使用可以较好的过滤空气,即便在室外空气质量不好的时候依然可以保持室内空气清洁,为人们提供理想的空气环境。

(二)太阳能光伏发电系统

在实验楼的二楼安装有太阳能电池板,可以利用太阳能为建筑物提供电能,太阳能电池板小型微网并网发电系统,多余的电量可以输送到校园电网中。太阳能光伏发电系统的运用为后期装配式超低能耗办公楼提供了技术支持。

总结:河北某单位的装配式实验房从项目自身特点出发,结合当地实际的建设情况,因地制宜,采用经济高效的节能技术对装配式超低能耗被动房的建设进行了一次初步的探索。该项目在建设过程中的参考数据均选用《德国被动房认证标准》。对建筑物的整体采光、通风进行优化,并对建筑物的空间和整体布局进行规划,满足建筑节能环保的要求,此外,采用可再生能源如太阳能等,可以有效的降低建筑的能量损耗,在本次实践中可以发现,装配式超低能被动房虽然在建造过程中较一般的建筑物成本高,但在实际的运行过程中却可以为建筑物节约大量的能源,并减少建筑物的损耗,延长建筑物的使用寿命,并为人们提供更加高品质的生活环境。从建筑使用寿命和居住环境考虑,装配式超低能耗被动房事一种具有良好的经济效益和社会效益的建筑,十分适合推广发展。

参考文献:

[1]张小玲.我国被动式房屋的发展现状J].建设科技,2015,(15):16-23.

[2]魏贺东.符合被动式低能耗建筑用门窗[J].住宅产业,2014,(Z1):60-62.

[3]潘支明.中德被动式居住建筑差异对比分析[J].建设科技,2013,(9):34-36.

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