三明治墻板在近零能耗建筑中的應(yīng)用及案例

時間：2024-11-22 16:02:29 作者：GBWindows 來源：行業(yè)網(wǎng)站閱讀：1095

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)的項目案例。超低能耗建筑的設(shè)計要點(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)的項目案例。

超低能耗建筑的設(shè)計要點(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)計要考慮到如下幾點(diǎn)：

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

在北歐國家，利用太陽能生產(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際項目中的首要設(shè)計原則。通過一些基本方法來減少圍護(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實現(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)為是對使用工業(yè)化建筑系統(tǒng)(IBS)方法生產(chǎn)的實心板的一種改進(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，在土木工程項目中得到了廣泛應(yīng)用。

芬蘭Kauppurienkatu項目保溫厚度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)工序簡單，適用于工業(yè)化生產(chǎn)，在施工時無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)制外墻還可以實現(xiàn)無外架施工，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項目保溫厚度200~300mm

對于嚴(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 級中間層隔熱保溫材料，厚度為200mm。同時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)、外窗無熱橋內(nèi)嵌式安裝等創(chuàng)新技術(shù)，可以實現(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，國內(nèi)相關(guān)項目案例也越來越多。

挪威Wessels-Hus項目保溫厚度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滑動。對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)計中比較容易做到合理布置以避免冷熱橋。

總體來說，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)計初期就應(yīng)進(jìn)行特別關(guān)注。圖-2為芬蘭某住宅項目在墻角處采用多層單組分聚氨酯泡沫材料對接縫處進(jìn)行密封。同時佩克PVL®鋼絲繩連接環(huán)的采用讓預(yù)制墻墻連接變得簡單易行。我國《被動式超低能耗建筑技術(shù)手冊（試行）（居住建筑）》也對被動房氣密性做出了要求，目前可以通過鼓風(fēng)門法對建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)氣密性進(jìn)行測試。

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)（對傳熱系數(shù)的增量影響）

超低能耗建筑項目概況

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