CN104675147A - 可再循环材料使用之被动式超低能耗绿色建筑 - Google Patents

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Abstract

本发明一种可再循环材料使用之被动式超低能耗绿色建筑，包括：建筑轻钢抗震结构；超低能耗围护结构；围护结构基材左右接点结构件；围护结构基材自动化生产与可再循环材料使用。解决整体建筑围护结构节能贡献率，仅需极少或不需暖气和空调，依然能保持宜居温度，比常规主动式节能建筑更低碳环保；采用可再循环使用复合材料，依据不同气候区使用调整配方，且可使用本身再回收材料再循环生产，降低建筑垃圾，符合绿色建筑评价；现场施工简化且无污染，制程为智能自动化无人工厂生产，结合网络异地协同建筑设计，物联网大规模个性化定制，接轨工业4.0的被动式绿色建筑智能产业化。主要用于住宅、别墅、办公楼、冷藏仓储、建筑节能改造。

Description

可再循环材料使用之被动式超低能耗绿色建筑
技术领域
本发明属于采取被动措施节能技术的绿色建筑领域，涉及一种可再循环材料使用之被动式超低能耗绿色建筑，特别涉及一种可再循环材料使用重量占所用建筑材料总重量整体比例极高、有效降低建筑垃圾的超低能耗绿色建筑。
背景技术
欧盟为实现能效提升目标，各成员国都在积极推进超低能耗建筑(近零能耗建筑)的发展，已出台的《建筑能效2010指令》(EPBD2010)规定，成员国从2020年12月31日起，所有的新建建筑都是近零能耗建筑；2018年12月31日起，政府使用或拥有的新建建筑均为零能耗建筑。欧洲对于超低能耗建筑的能耗限值规定及建筑的节能标准，高于中国目前现行标准，2014年7月7日，中国和德国正式签定中德生态园被动房合作项目，该项目的规划代表中国将进入实质性发展的新阶段，是未来能效提升的目标及趋势。被动式超低能耗建筑标准体系的建立，将成为中国建筑节能标准规划和预期确立努力的目标，为建筑节能标准的逐步提高提供技术储备，带动建筑超低能耗产业智慧化的升级换代，结合讯息智能系统，装备智能化，生产智能化，管理智慧化，迈向工业4.0之大趋势，促进自动化施工工艺的精细化革命。
发明内容
建筑节能有“主动式节能”与“被动式节能”之分。现有常规主动式节能建筑，其采用的主动措施节能设备，常受制外部环境天候因素及内部环境设备本身因素，整体节能贡献率不高或不稳定，围护结构生产使用水泥制品或轻质砖等传统高能耗高污染材料，将来拆除形成大量建筑垃圾，难以再循环生产使用，现场施工污染破坏环境，工期不稳定，质量难以标准化。为克服上述的技术缺陷，本发明提供一种可再循环材料使用之被动式超低能耗绿色建筑，其核心关键在于解决：整体建筑围护结构节能贡献率，仅需极少或不需暖气和空调，依然能保持宜居温度，比常规主动式节能建筑更加低碳环保；采用可再循环使用复合材料，依据不同气候区使用调整配方，且可使用本身再回收材料再循环生产，整体建筑材料可再回收循环使用，降低建筑垃圾，符合绿色建筑评价；现场施工简化且无污染，制程为智能自动化无人工厂生产，结合网络异地协同建筑设计，物联网大规模个性化定制，符合节能环保的要求，接轨工业4.0的被动式绿色建筑智能产业化。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
可再循环材料使用之被动式超低能耗绿色建筑，包括：建筑轻钢抗震结构；超低能耗围护结构；围护结构基材左右接点结构件；围护结构基材自动化生产与可再循环材料使用。
建筑轻钢抗震结构，其设计是将自动化生产中之轻钢结构参数，整体结合屋面、墙面、楼面围护结构基材参数荷载及强度，制成且编号，结构板抗弯破荷载依要求易达到高抗震标准，且采用抗腐蚀镀铝锌高强度轻钢材质，整体建筑轻钢结构使用可再循环材料，符合绿色建筑评价。
超低能耗围护结构，屋面、墙面、楼面系统集成部分设计使用保温性、耐火性、隔音性、防水性、抗冻性之超低能耗围护结构基材，以低热传导系数中空内膜腔高分子材料，配以高水密气密性的上下凹凸接点，两侧复合纳米耐火无机材料层。
其中，所述的围护结构基材可依需求，设计为单腔层围护结构基材或双腔层围护结构基材，系统组成绿色建筑载体，降低整体建筑热传导率，可用于大楼、厂房、各类住宅的内外墙体、屋顶、楼层板，配合建筑结构、节能门窗，符合环保、降耗、低碳、节能的要求。
围护结构基材左右接点结构件，其设计是以低热传导系数塑钢材料为内衬、配以纳米耐火无机材料夹层及铝合金结构护边，形成高强度、防冷桥、防火、防水之转角结构件、并接结构件、封边结构件。
围护结构基材自动化生产与可再循环材料使用，采用可再循环复合材料专有技术配方，且可使用本身再回收材料，将再循环回收材料分类加入配方添加剂，在自动化生产下温度、压力、速度等可输入、调整，质量容易控制。将纳米耐火无机材料与中空内膜腔高分子材料，以自动化结合，将无机有机两种材料优势合二为一，制成围护结构基材及耐火防水复合基材，整体围护结构基材皆为可再循环材料使用，无建筑垃圾，符合绿色建筑评价标准。
可再循环材料使用之被动式超低能耗绿色建筑，整体采用可再循环材料以智能自动化无人工厂生产、结合全球网络异地协同建筑设计、物联网大规模个性化定制及自动化生产。
本发明的有益效果是：
1.超低能耗围护结构热工性能指标大幅超越现行国际及中国建筑节能标准的规定，使耗能比常规普通建筑低，节能近零能耗。
2.抗震建筑主体轻钢结构及围护结构的设计，降低地震、飓风等灾害对居民的生命安全及财产造成的损害。
3.符合环保、降耗、低碳、节能的生产要求，制程以智能自动化无人工厂生产、结合全球网络异地协同建筑设计、物联网大规模个性化定制自动化生产，形成被动式超低能耗绿色建筑智能产业化，提高劳动生产率，接轨工业4.0之大趋势。
4.符合环保、降耗、低碳、节能的使用要求，除地基外整体建筑物的可再循环材料使用重量占所用建筑材料总重量比重大幅提高达80％～90％，土建与装修工程一体化设计施工，无建筑垃圾，屋面、地面、外墙和外窗的内表面温度、湿度在设计条件下无结露现象，符合绿色建筑评价标准。
5.被动式超低能耗绿色建筑的性能指标优异，以适合在温和气候地区使用、要求较不高的厚度仅16.5～20cm的超低能耗围护结构系统测试为例，经中国[国家建筑材料测试中心]认证：传热系数K值为0.28～0.3w/(m2·k)，抗弯破坏荷载(板自重倍数)为427～514kg/m2(11.5～13.2)，隔音量为55～57dB，抗冻性达到-30℃～-40℃，建筑材料中无放射性有害物质含量符合现行国家标准。在中国[国家防火建筑材料质量监督检测中心]认证：安全防火要求达到国家标准一级(防火时效4～5小时)。经中国[台湾认证基金会风雨实验室]认证：蒲福风级为(±6000Pa)，抗飓风超过17级标准(±3670Pa，374kgw/m2，风速61米/秒)。
附图说明
图1是建筑轻钢抗震结构示意图。
图2是超低能耗围护结构示意图。
图3是双腔层围护结构基材示意图。
图4是单腔层围护结构基材示意图。
图5是转角结构件示意图。
图6是并接结构件示意图。
图7是封边结构件示意图。
图8是屋面结构示意图。
图9是楼面结构示意图。
图10是双腔层墙面结构示意图。
图11是单腔层墙面结构示意图。
图12是围护结构基材自动化生产与可再循环材料使用流程图。
图中：2-1超低能耗围护结构的屋面，2-2超低能耗围护结构的墙面，2-3超低能耗围护结构的楼面，3-1双腔层纳米耐火无机材料层，3-2双腔层中空内膜腔高分子材料，3-3双腔层上下凹凸接点，4-1单腔层纳米耐火无机材料层，4-2单层中空内膜腔高分子材料，4-3单腔层上下凹凸接点，5-1转角围护结构基材，5-2转角纳米耐火无机材料夹层，5-3转角工程塑钢内衬，5-4转角铝合金结构护边，6-1并接围护结构基材，6-2并接纳米耐火无机材料夹层，6-3并接铝合金结构护边，6-4并接工程塑钢内衬，7-1封边围护结构基材，7-2封边工程塑钢内衬，7-3封边铝合金结构护边，7-4封边纳米耐火无机材料夹层，8-1饰面瓦，8-2饰面瓦结构条，8-3屋面防水层，8-4屋面围护结构基材，8-5屋面天花板结构基材，8-6屋面镀铝锌高强度轻钢材质，9-1楼板饰面材，9-2楼面围护结构基材，9-3楼面防水层，9-4楼面镀铝锌高强度轻钢材质，9-5楼面天花板结构基材。10-1双腔层墙面围护结构基材，10-2双腔层墙面镀铝锌高强度轻钢材质，11-1单腔层墙面围护结构基材，11-2单腔层墙面镀铝锌高强度轻钢材质。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步阐述。
如图1和图2所示，本发明可再循环材料使用之被动式超低能耗绿色建筑的设计流程，是结合全球网络异地协同建筑设计、以物联网大规模个性化定制，通过计算机辅助设计软件智能化拆图规划绘制出图，包括：a.绿色建筑设计(符合中国住房城乡建设部发布公告的《绿色建筑评价标准》或美国绿色建筑协会建立并推行的《绿色建筑评估体系》)；b.超低能耗抗震围护结构设计(屋面系统、墙面系统、楼面系统)；c.用料分析及拆图；d.轻钢结构设计与围护结构之结合；e.室内设计装修与环保之结合；f.节能门窗设计；g.系统五金连接件设计；h.施工标准操作程序的建立；i.被动式节能实施设计方式，仅需极少或不需空调设备：包括传统冷暖空调系统、地源热泵空调系统、节能新风热交换系统、远红外线地热系统、太阳能光伏系统。
如图1所示，建筑轻钢抗震结构的自动化生产：依据并符合国际或中国法规要求，设计为抗震建筑主体轻钢结构，通过计算机辅助设计软件智能化拆图规划绘制出图，由工厂自动生产线加工。自动化生产中之建筑轻钢抗震结构的参数，全面结合超低能耗围护结构的屋面、墙面、楼面之强度及荷载参数，制成且编号，结构板抗弯破坏荷载依要求达到高抗震标准，采用高抗腐蚀之镀55％铝锌高强度轻钢材质，整体结构及材料可再循环材料使用。
如图2、图3和图4所示，超低能耗围护结构，超低能耗围护结构的屋面(2-1)、墙面(2-2)、楼面(2-3)使用零砖零水泥可回收循环利用的材料，可依据不同气候区调整合理热工性能，并依据屋面、墙面、楼面不同荷载要求调整围护结构基材厚度强度，主要节能性能规划设计大幅超越现行国际及中国标准的规定，特别针对热工性能传热系数、安全防火要求，符合抗飓风、蒲福风级、抗弯破坏荷载、隔音，抗冻、建筑材料中无放射性及有害物质含量的要求。设计使用双腔层围护结构基材或单腔层围护结构基材。
如图3所示，双腔层围护结构基材，是由双腔层中空内膜腔高分子材料(3-2)，配以双腔层上下凹凸接点(3-3)的设计，两侧复合双腔层纳米耐火无机材料层(3-1)组成。
如图4所示，单腔层围护结构基材，是由单腔层中空内膜腔高分子材料(4-2)，配以单腔层上下凹凸接点(4-3)的设计，两侧复合单腔层纳米耐火无机材料层(4-1)组成。
超低能耗围护结构基材的生产，是以智能自动化无人工厂进行生产，以自有专用程序软件，智能拆图规划设计联网自动化装备，生产加工围护结构基材及接点结构件，分别应用于屋面、墙面、楼面系统，形成智能产业化。生产主要包括如下：
a.如图5、图6和图7所示，围护结构基材左右接点结构件，实施方式是解决结构件的结构强度、冷桥、保温、耐火、防水，包括有：转角结构件，其设计为转角围护结构基材(5-1)之间连接，以转角工程塑钢内衬(5-3)、转角纳米无机耐火材料夹层(5-2)及转角铝合金结构护边(5-4)复合组成；并接结构件，其设计为并接围护结构基材(6-1)左右之间连接，以并接工程塑钢内衬(6-4)、并接纳米无机耐火材料夹层(6-2)及并接铝合金结构护边(6-3)复合组成；封边结构件，其设计为封边围护结构基材(7-1)之封边连接，以封边工程塑钢内衬(7-2)、封边纳米无机耐火材料夹层(7-4)及封边铝合金结构护边(7-3)复合组成。
b.如图8所示，屋面结构：由屋面围护结构基材(8-4)、屋面镀铝锌高强度轻钢材质(8-6)、屋面天花板结构基材(8-5)、屋面防水层(8-3)、饰面瓦结构条(8-2)、饰面瓦(8-1)组成。
c.如图9所示，楼面结构：由楼面围护结构基材(9-2)、楼板饰面材(9-1)、楼面防水层(9-3)、楼面镀铝锌高强度轻钢材质(9-4)、楼面天花板结构基材(9-5)组成。
d.如图10和图11所示，墙面结构，可依据不同气候区调整使用双腔层墙面结构或单腔层墙面结构。双腔层墙面结构，由双腔层墙面围护结构基材(10-1)、双腔层墙面镀铝锌高强度轻钢材质(10-2)组成。单腔层墙面结构，由单腔层墙面围护结构基(11-1)、单腔层墙面镀铝锌高强度轻钢材质(11-2)组成。
如图12所示，围护结构基材自动化生产与可再循环材料使用，实施方式是：结合全球网络异地协同建筑设计，物联网大规模个性化定制，以智能自动化无人工厂生产，将纳米耐火无机材料与中空内膜腔高分子材料以自动化结合，将无机有机两种材料优势合二为一，依据不同使用范围进行配方调整，户外使用考虑寒带、温带、热带气候区配方，室内使用考虑干燥区域、潮热区域配方；制程的第一次反应加入主复合材料配料，比重占65％～75％，第二次反应可使用再回收本身有机无机材料，分类粉碎造粒，比重占25％～35％，再加入配方添加剂，在自动化生产下温度、压力、速度可输入、调整，质量容易控制，自动押出设备使中空内膜腔高分子材料成型，经由纳米耐火无机材料定型设备，再自动化结合，进入恒温房养护区，制成围护结构基材及耐火防水复合基材，整体围护结构基材皆为可再循环材料使用。

Claims (9)

1.可再循环材料使用之被动式超低能耗绿色建筑，其特征在于，包括：建筑轻钢抗震结构；超低能耗围护结构；围护结构基材左右接点结构件；围护结构基材自动化生产与可再循环材料使用。
2.根据权利要求1所述的可再循环材料使用之被动式超低能耗绿色建筑，其特征是：所述建筑轻钢抗震结构，是以建筑轻钢抗震结构模块化参数，结合超低能耗围护结构的屋面(2-1)、墙面(2-2)、楼面(2-3)荷载轻量化及强度参数，智能化计算使建筑轻钢抗震结构及围护结构基材形成一体，自动化生产依要求整体达到高抗震。
3.根据权利要求1所述的可再循环材料使用之被动式超低能耗绿色建筑，其特征在于：所述超低能耗围护结构，超低能耗围护结构的屋面(2-1)、墙面(2-2)、楼面(2-3)使用零砖零水泥可回收循环利用的材料，可依据不同气候区调整合理热工性能，并依据屋面、墙面、楼面不同荷载要求调整围护结构基材厚度强度，设计使用双腔层围护结构基材或单腔层围护结构基材。
4.根据权利要求3所述的可再循环材料使用之被动式超低能耗绿色建筑，其特征是：所述双腔层围护结构基材，由双腔层中空内膜腔高分子材料(3-2)，配以双腔层上下凹凸接点(3-3)的设计，两侧复合双腔层纳米耐火无机材料层(3-1)组成。
5.根据权利要求3所述的可再循环材料使用之被动式超低能耗绿色建筑，其特征是：所述单腔层围护结构基材，由单腔层中空内膜腔高分子材料(4-2)，配以单腔层上下凹凸接点(4-3)的设计，两侧复合单腔层纳米耐火无机材料层(4-1)组成。
6.根据权利要求3所述的可再循环材料使用之被动式超低能耗绿色建筑，其特征是：所述超低能耗围护结构，包括：
屋面结构，由屋面围护结构基材(8-4)、屋面镀铝锌高强度轻钢材质(8-6)、屋面天花板结构基材(8-5)、屋面防水层(8-3)、饰面瓦结构条(8-2)、饰面瓦(8-1)组成；
楼面结构，由楼面围护结构基材(9-2)、楼板饰面材(9-1)、楼面防水层(9-3)、楼面镀铝锌高强度轻钢材质(9-4)、楼面天花板结构基材(9-5)组成；
双腔层墙面结构，由双腔层墙面围护结构基材(10-1)、双腔层墙面镀铝锌高强度轻钢材质(10-2)组成；
单腔层墙面结构，由单腔层墙面围护结构基材(11-1)、单腔层墙面镀铝锌高强度轻钢材质(11-2)组成。
7.根据权利要求1所述的可再循环材料使用之被动式超低能耗绿色建筑，其特征是：所述围护结构基材左右接点结构件，包括：
转角结构件，其设计为转角围护结构基材(5-1)之间连接，以转角工程塑钢内衬(5-3)、转角纳米无机耐火材料夹层(5-2)及转角铝合金结构护边(5-4)复合组成；
并接结构件，其设计为并接围护结构基材(6-1)左右之间连接，以并接工程塑钢内衬(6-4)、并接纳米无机耐火材料夹层(6-2)及并接铝合金结构护边(6-3)复合组成；
封边结构件，其设计为封边围护结构基材(7-1)之封边连接，以封边工程塑钢内衬(7-2)、封边纳米无机耐火材料夹层(7-4)及封边铝合金结构护边(7-3)复合组成。
8.根据权利要求1所述的可再循环材料使用之被动式超低能耗绿色建筑，其特征是：所述围护结构基材自动化生产与可再循环材料使用，是将纳米耐火无机材料与中空内膜腔高分子材料以自动化结合，围护结构基材依据不同气候区使用进行配方调整，户外使用考虑寒带、温带、热带气候区配方，室内使用考虑干燥区域、潮热区域配方；制程的第一次反应加入主复合材料配料，比重占65％～75％，第二次反应可使用再回收本身无机有机材料，分类粉碎造粒，比重占25％～35％，再加入配方添加剂，在自动化生产下温度、压力、速度可输入、调整，自动押出设备使中空内膜腔高分子材料成型，经由纳米耐火无机材料定型设备，再自动化结合，进入恒温房养护区，制成围护结构基材及耐火防水复合基材，整体围护结构基材为可再循环材料使用，除地基外整体建筑物的可再循环材料使用重量占所用建筑材料总重量的80％～90％。
9.根据权利要求8所述的可再循环材料使用之被动式超低能耗绿色建筑，其特征是：所述制程是一种智能产业化，以自动化无人工厂进行生产，结合全球网络异地协同建筑设计，依需求以物联网大规模个性化定制，通过计算机辅助设计软件智能化绘制出图，以自有专用程序软件，智能拆图转化编码同时联网自动化装备，生产加工围护结构基材及建筑轻钢抗震结构，形成被动式超低能耗绿色建筑智能产业化。
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