被動式超低能耗建筑屋面節(jié)點優(yōu)化策略

鄭文濤

摘 要：隨著我國的經(jīng)濟在快速的發(fā)展，社會在不斷的進步，介紹了被動式超低能耗建筑典型屋面節(jié)點及關(guān)鍵材料種類;某被動式超低能耗建筑項目屋面采用典型屋面節(jié)點，根據(jù)項目實踐，分析了施工工藝和施工環(huán)境對屋面節(jié)點設(shè)計意圖可達性的影響，并根據(jù)節(jié)點構(gòu)造原理和材料特性提出了優(yōu)化后的屋面節(jié)點。

關(guān)鍵詞：被動式超低能耗建筑;被動式建筑;低能耗建筑;屋面節(jié)點

引言

被動式超低能耗建筑（又稱被動房）是目前倡導(dǎo)的一種全新節(jié)能建筑概念，是將多種被動式和可再生能源等技術(shù)與建筑融為一體（即因地制宜），所有消耗的一次能源總和每年不超過120kW·h/m2的房屋。被動式超低能耗建筑與常規(guī)建筑相比，在保證較高的室內(nèi)熱舒適和居住品質(zhì)外，年供暖、供冷需求量顯著降低。被動式超低能耗建筑的設(shè)計、施工及運行是以建筑能耗值為約束目標，將傳統(tǒng)的設(shè)計理念、施工方法和運行模式進行轉(zhuǎn)變。由于被動式超低能耗建筑對設(shè)計指標、材料性能、施工質(zhì)量及運行管理等要求更加的嚴格，而生產(chǎn)過程中，施工工藝、材料性能和運行管理技術(shù)層次不齊。被動式超低能耗建筑技術(shù)體系引自德國，并在國內(nèi)呈現(xiàn)迅猛發(fā)展。節(jié)點構(gòu)造建立在當前建筑材料和部品件基礎(chǔ)上，國內(nèi)建筑材料和部品件與德國存在一定差異，照抄德國節(jié)點構(gòu)造或完全依靠德國進口材料和部品件不利于被動式超低能耗建筑在國內(nèi)的發(fā)展，因此，探索適合中國國情的被動式超低能耗建筑節(jié)點具有現(xiàn)實意義。因此，針對被動式超低能耗建筑全生命周期的檢測與評價方法必須更加科學(xué)及可靠。

1 被動式超低能耗建筑增量成本分析

與普通的節(jié)能建筑相比，被動式超低能耗建筑對建筑材料、設(shè)備、施工技術(shù)有更高的要求。由于國內(nèi)高性能的建筑材料、設(shè)備較為短缺，大大增加了被動式超低能耗建筑的成本造價，難以將被動式超低能耗建筑的要求用于我國超低能耗建筑的建設(shè)，因此需要結(jié)合我國實際情況，將其轉(zhuǎn)化為本土化的低能耗建筑———經(jīng)濟型超低能耗建筑。通過對我院完成的多項被動式超低能耗建筑項目的增量成本進行分析發(fā)現(xiàn)，被動式超低能耗建筑的增量成本主要由圍護結(jié)構(gòu)、高效熱回收的新風(fēng)系統(tǒng)、斷熱橋措施及氣密性措施組成。本文主要針對被動式超低能耗建筑圍護結(jié)構(gòu)的節(jié)能保溫技術(shù)及其成本增量進行剖析，在圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)和經(jīng)濟性兩方面尋求平衡點，確定經(jīng)濟型超低能耗建筑的技術(shù)指標。

2 屋面熱工性能不符合預(yù)期主要由以下原因產(chǎn)生

（1）隔汽層搭接部位厚度大于非搭接部位，施工完成后整個隔汽層將形成不平整大面，并間接影響到鋪設(shè)在隔汽層上的保溫層的平整度。保溫層上找平層現(xiàn)澆作業(yè)時，由于保溫層不平整，工作人員踩踏和混凝土振搗等對保溫板產(chǎn)生擾動，導(dǎo)致保溫板間縫隙擴大，構(gòu)成找平層的混凝土將進入保溫板間縫隙形成線性熱橋;找平層施工時同時會存在不同程度的泌水，液態(tài)水通過保溫層縫隙進入，由于保溫板透濕性差，導(dǎo)致進入保溫板板間縫隙的液態(tài)水有效蒸發(fā)面積減小，蒸發(fā)面積僅相當于板間縫隙面積，進入保溫層的液態(tài)水在施工過程中難以干燥。（2）節(jié)點構(gòu)造中保溫層封閉在隔汽層和防水層中間，在防水層施工完成后，封閉在防水層和隔汽層之間的液態(tài)水長時間難以散發(fā)，高濕度環(huán)境直接影響保溫層熱工性能和壽命，并且容易引起防水材料發(fā)霉而失效。（3）節(jié)點構(gòu)造中找坡層位于保溫層下，保溫層上濕作業(yè)的找平層施工過程中，液態(tài)水通過保溫板板間縫隙進入保溫層并在找坡層作用下匯集在女兒墻周圈的巖棉防火隔離帶中，巖棉為纖維狀保溫材料，吸水率高，且首層巖棉先吸水，施工過程中難以發(fā)現(xiàn)，在防水層施工完成后巖棉無法干燥，極大地影響了防火隔離帶的熱工性能。

3 屋面節(jié)點優(yōu)化

3.1被動式超低能耗建筑檢測技術(shù)標準編制思考

1）已有多部國標或地方標準對部分被動式超低能耗建筑指標方法進行了規(guī)定，在進行標準方法應(yīng)用時，應(yīng)首先針對方法本身進行重新梳理與研究，對不足之處進行補充，然后給出針對被動式超低能耗建筑最為合適的檢測方法。2）當被動式超低能耗建筑應(yīng)用的技術(shù)出現(xiàn)矛盾時，應(yīng)綜合考慮建筑整體性能。如遮陽設(shè)施在遮擋陽光直接進入室內(nèi)的同時，也會阻礙窗口的通風(fēng);不能因為遮陽降低制冷能耗而提高了照明能耗;不能因為降低了冬季的采暖能耗提高了夏季的空調(diào)能耗;不能因為使用地源熱泵反而提高了一次能源的需求等。檢測時，宜考慮綜合性能指標，以使技術(shù)達到最佳“低能耗，高能效”的狀態(tài)點。3）在標準編制時應(yīng)根據(jù)氣候區(qū)域等因素考慮各性能參數(shù)指標的取值范圍，如外窗達到德國被動式超低能耗建筑指標時，在國內(nèi)某些地區(qū)會出現(xiàn)結(jié)露等問題，無法保證居住的舒適度。因此，需要研究適合于我國不同地區(qū)的被動式超低能耗建筑用窗的傳熱系數(shù)指標。

3.2設(shè)置隔水層

為解決屋面保溫層上現(xiàn)澆找平層施工的影響，屋面節(jié)點中在保溫層上增設(shè)一道隔水層以解決找平層施工過程中混凝土和液態(tài)水進入保溫板板間縫隙，隔水層延伸至巖棉防火隔離帶以避免找平層施工過程中液態(tài)水直接接觸巖棉防火隔離帶。

3.3增加保溫層透汽管

為解決保溫層封閉在隔汽層和防水層中造成保溫層排濕困難，屋面節(jié)點中增加保溫層透汽管，用于緩慢排出殘留在保溫層中液態(tài)水蒸發(fā)形成的水蒸汽;深入保溫部位透汽管的存在使該部分保溫層厚度變薄而產(chǎn)生熱橋，為解決這一矛盾，伸入保溫層的透汽管內(nèi)部填塞巖棉，透汽管的作用是為保溫層向室外提供排濕渠道，通過透汽管的介質(zhì)為水蒸汽而非液態(tài)水，巖棉導(dǎo)熱系數(shù)低、透濕性強，對水蒸汽擴散阻力小，采用巖棉填充透汽管后在不影響保溫層向外排濕的情況下降低透汽管部位的熱橋效應(yīng)。

結(jié)語

被動式超低能耗建筑屋面存在濕作業(yè)，在節(jié)點設(shè)計過程中，應(yīng)充分考慮到施工階段避免液態(tài)水和混凝土進入保溫層，特別是避免液態(tài)水接觸到女兒墻周圈巖棉防火隔離帶，當前典型屋面部分節(jié)點在施工過程中不能很好地處理找平層現(xiàn)澆混凝土泌水所產(chǎn)生液態(tài)水和混凝土進入保溫板板間縫隙，經(jīng)過優(yōu)化節(jié)點，通過在保溫層上增加一道隔水構(gòu)造解決這一問題，通過增加保溫層透汽管實現(xiàn)保溫層排濕。優(yōu)化后構(gòu)造具有施工方便，對材料要求低的特點，能夠很好地實現(xiàn)設(shè)計意圖，可以為被動式超低能耗建筑屋面節(jié)點提供借鑒。

參考文獻

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（作者單位：青島國際經(jīng)濟合作區(qū)管理委員會規(guī)劃建設(shè)局）