CN113374096A - 一种被动式低能耗技术改造建筑 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种被动式低能耗技术改造建筑,涉及建筑节能领域,包括外墙,屋面,地面,楼板,室内隔墙,管道,门窗洞口和被动式外窗,其特征在于:所述的外墙设有外墙内保温系统,所述的外墙内保温系统包括外墙内保温节点,外墙内保温系统阴角节点,外墙内保温系统阳角节点,外墙与屋面交接处内保温系统节点,外墙与地面交接处内保温系统节点,外墙与楼板交接处内保温系统节点,外墙与室内隔墙交接处内保温系统节点,管道穿外墙洞口处内保温系统节点,门窗洞口处内保温系统节点。使得新建房屋以及通过对既有建筑的改造,使其符合被动式低能耗建筑的室内环境要求和建筑气密性要求。
Description
技术领域
本发明涉及建筑节能领域,国际IPC分类号为E04H14/00或E04B5/16,尤其涉及一种采用进行系统性改造的建筑。
背景技术
在全球气候变暖、能源短缺的背景下,以高能效、低排放为核心的建筑节能正为实现国家的能源安全和可持续发展起到至关重要的作用。建筑节能、城市能源转型已经成为驱动新一轮科技革命和产业变革的重要动力。
被动式低能耗建筑是指,适应气候特征和场地条件,采用高效的围护结构保温系统、高性能的外门窗系统、良好的建筑气密性系统、无热桥的建筑节点构造、高效热回收的通风系统,以及自然通风、自然采光、太阳辐射利用与遮蔽等被动式节能技术,大幅度降低建筑本体的能源需求,进而通过优化能源供应方案、提升能源利用效率,同时满足室内环境热舒适性和建筑能效性要求的建筑。
被动式低能耗建筑应同时满足室内舒适度、建筑气密性和建筑能效三方面的指标要求。
表1 被动式低能耗建筑指标要求
被动式低能耗建筑的两个显著特征,一是显著提高室内环境的舒适性,包括室内的热舒适度(温度、湿度、空气流速)、室内空气品质、室内噪音水平、室内采光水平等;二是可大幅度降低建筑能耗,实现 90%以上的建筑节能目标。发展并普及被动式低能耗建筑,在保证室内环境舒适性的前提下,通过大幅度降低建筑热/冷负荷,最大限度地摆脱对主动式机械采暖和制冷系统的依赖,进而降低建筑采暖和制冷能耗,同时充分利用可再生能源从而摆脱对传统化石能源的依赖,已成为国际建筑节能技术领先国家节能减排的重要手段。
被动式低能耗建筑的核心理念是,以降低建筑本体的能源需求为导向,通过提升建筑本体的性能,实现从需求侧抑制建筑的用能水平,从而尽可能地减少对主动式机械采暖和制冷设备的依赖,以及对于化石能源的依赖。
基于上述核心理念,被动式低能耗建筑呈现以下三大典型特征:
(1)舒适性与能效性并存
由于对建筑本体热工性能的关注,使建筑物可以兼顾舒适性和能效性,即在达到高水平的室内环境舒适度的前提下,实现高水平的建筑能效,取得鱼与熊掌兼得的效果,平衡了当代人的需求和可持续发展的要求。
(2)以降低建筑本体能源需求为原则
被动式低能耗建筑转变了建筑的角色和定位,从单纯的能源消耗者转变为能源需求侧的截流者。降低建筑本身的负荷水平以及对于外界的能源需求是首要任务,在供应侧则应尽量简化设备,从而实现技术方案的最佳经济性。
(3)以降低总一次能源需求为目的
被动式低能耗建筑注重技术方案的均衡性,杜绝因降低采暖能耗而增加制冷能耗,或因降低制冷能耗而增加照明能耗的现象发生。通过对建筑综合能耗的整体分析,提出均衡性的技术方案,以降低总一次能源需求为最终目标。
被动式低能耗建筑的技术策略是,采用性能化设计的方法,以室内环境和建筑能耗指标为约束性目标,基于建筑能效模拟,进行建筑本体和设备系统的关键参数敏感性分析,逐步优化方案,最终选取最优的性能参数与技术措施。涉及的关键技术措施包括:
(1)确保优越的建筑气密性,规避非预期气流渗透造成不必要的通风热损失,同时避免由于冷气渗入而形成室内局部温度下降及相对湿度不足等影响居住质量和舒适度。建筑气密性应符合在室内外压差 50Pa的条件下,每小时换气次数不超过0.6次的规定。建筑气密性测试应在建筑气密面施工完成后,以及室内装修完成后进行,并以室内装修完成后的气密性测试结果为最终判定依据。
(2)采用高效的非透明外围护结构保温系统,确保外围护结构具有均衡的保温性、隔热性、热惰性、透汽性和气密性等性能,同时兼顾外保温系统的系统性、相容性、耐久性。各部位非透明外围护结构的传热系数K,可参考下表规定。当采用分户式采暖/制冷系统时,还应对楼梯间隔墙、分户墙、楼板采取保温措施。
表2 不同气候区外围护结构的传热系数
K,W/(m<sup>2</sup>·K) | 严寒地区 | 寒冷地区 | 夏热冬冷地区 | 夏热冬暖地区 |
屋面 | ≤0.12 | 0.12-0.20 | 0.20-0.30 | 0.20-0.35 |
外墙 | ≤0.12 | 0.12-0.20 | 0.20-0.30 | 0.20-0.35 |
底板 | ≤0.15 | 0.15-0.30 | 0.30-0.45 | 0.35-0.65 |
保温厚度 | ≥270mm | 200-270mm | 100-200mm | 90-160mm |
(3)采用高性能的外门窗系统,门窗系统本身集成卫生性、能效性、舒适性等多视角设计要求,同时注重安装方式的热工性能;门窗系统的透明部分分朝向进行不同的精细化光学性能设计,实现对太阳辐射的利用与遮蔽。不同气候区建筑外门窗的性能指标要求和建筑外门窗玻璃的性能指标要求,可参考下表规定。
表3 建筑外门窗的性能指标要求
注:CRF为抗结露因子。
表4 建筑外门窗玻璃的性能指标要求
(4)执行无热桥的设计理念与建筑节点构造方式,确保室内温度的均衡性,避免室内薄弱位置结露发霉和局部温度过低;通过无热桥设计的精细化能源管理,大幅提高建筑能效性。
热桥是建筑围护结构保温隔热性能的薄弱点,是供暖和制冷期热/冷损失最为突出的部位。相对于无热桥的部位,热桥不仅造成明显的热损失,长此以往还可能使建筑物结构受损。当温度较高的室内空气接触到墙体、窗户或屋面中温度较低的热桥部位后,湿空气在这些部位产生结露,日积月累导致霉菌滋生、涂层剥落、木结构及钢材腐蚀以及保温材料性能下降等后果。
热桥效应通常是由于以下因素造成:建筑构件几何结构(如墙角);结构贯穿保温层(如悬挑阳台);建筑构件保温层厚度不一致。在被动式低能耗建筑设计中,应避免以上情况的热桥产生。
(5)采用带有高效热回收装置的通风系统,将人为通风变为有组织通风;利用热回收装置回收排出空气中的热量和湿量,提高(冬季)或降低(夏季)送入室内新鲜空气的温度和湿度。
对于具有优越气密性能和超高能效性能的被动式低能耗建筑而言,带有高效热回收功能的通风系统是必备设备,起到了众多关键作用:
a)通风:提供新鲜空气,排出室内(尤其是厨房和卫生间)的污浊空气,控制室内CO2浓度。
b)热回收:室外新风与室内回风在热交换机芯进行热交换,截留回风中的热量/冷量,达到有效提升 /降低新风温度的目的。
c)供暖/制冷:通过热/冷回收装置和辅助冷热源对新风进行调温,达到供暖和制冷效果。
d)提高空气品质:室外空气经过新风系统的过滤器,进行PM2.5、PM10过滤后送入室内,对易过敏人群和空气污染地区尤为重要。
e)最大限度减少建筑损坏:新风系统进行室内温度和湿度控制,保证空气流通,防止建筑发霉受损。
f)节能:将人为通风变为有组织的机械通风,避免因开窗造成冬季室内暖空气或夏季室内冷空气流失,从而降低供暖/制冷能耗。
针对新风系统设备的性能要求见下表。
表5 新风系统设备的性能指标要求
2020年9月22日,在第75届联合国大会上,中国宣布将在2030年前碳排放达峰,2060年前实现碳中和。这是中国在《巴黎协定》承诺的基础上,在碳排放达峰时间和长期碳中和问题上设立的更高目标。
为了实现碳达峰、碳中和目标,建筑领域必须大幅度提高建筑能效,减少建筑在运营过程中的碳排放(建筑行业碳排放可分为直接碳排放、间接碳排放和隐含碳排放,其中,直接碳排放指在建筑行业发生的化石燃料燃烧过程导致的二氧化碳排放,如直接供暖(燃气壁挂炉、自建锅炉房等)、炊事、生活热水、医院或酒店蒸汽等导致的燃料排放;间接碳排放指外界输入建筑的电力、热力导致的碳排放,其中热力部分包括热电联产及区域锅炉送入建筑的热量;隐含碳排放指建材生产、运输所形成的碳排放。一般只讨论建筑运行过程的直接碳排放和间接碳排放)。
被动式低能耗建筑在保证室内热舒适度(温度、湿度、空气品质)的前提下,大幅度降低建筑的采暖、制冷能源消耗。被动式低能耗建筑技术使建筑的低能采暖和低能制冷成为可能;使依靠低品位的可再生能源实现区域性的能源产储消平衡成为可能;使脱离对化石能源的依赖从而实现城市能源转型和真正的区域性碳中和成为可能。因此,被动式低能耗建筑技术是实现碳达峰、碳中和目标的基础和必然措施。
但是,现有技术全部是针对新建建筑的被动式低能耗技术,尚未有针对既有建筑改造的被动式低能耗技术。
我国是建筑大国,现存建筑的规模巨大。2019年,我国建筑行业运行阶段碳排放(含直接排放和间接排放)约为22亿吨CO2,占碳排放总量的22%,近5年平均增速6.9%,增速较快。我国因建筑规模巨大,建筑领域排放总量居全球首位,约为美国的1.25倍,欧盟28国平均值的1.3倍。因此,在新建建筑采用被动式低能耗技术的同时,针对既有建筑采用被动式低能耗技术方案进行改造,大大降低规模巨大的存量建筑的能耗和碳排放,是实现建筑行业能耗总量控制、降低总体碳排放值的重要内容。
现有技术中,如CN212866308U专利,涉及一种被动式超低能耗绿色建筑,包括房屋主体,所述房屋主体的顶端安装有抗压顶板,所述抗压顶板的顶部通过支撑杆安装有顶盖,所述顶盖的顶部安装有光伏板,所述抗压顶板的顶端中部安装有新风机,所述房屋主体的一侧下方设置有安装槽,所述安装槽的内部安装有热泵机组,所述房屋主体的底部安装有稳定底座,所述热泵机组的两端安装有布水管,且布水管的一端与安装槽固定连接。本发明的结构设计简单,且在房屋主体的顶部安装有抗压顶板,在抗压顶板的顶部安装有顶盖,在顶盖的顶部通过铰接方式安装有光伏板。
但其解决建筑物能耗的手段通常较为单一,而且大都采取添加节能设备的方式进行对能量的吸收或者再利用。而对建筑物本身的结构构件处理方面较少。
发明内容
本专利涉及一种采用被动式低能耗技术的改造建筑,通过对建筑物本身的结构构件,保温气密构件以及细部构的处理,来降低建筑物的综合整体能耗,其既适用于对既有建筑的改造,也适用于新建建筑,使其符合被动式低能耗建筑的室内环境要求和建筑气密性要求。
本发明所采用的技术方案为:
一种被动式低能耗技术改造建筑,包括外墙,屋面,地面,楼板,室内隔墙,管道,门窗洞口和被动式外窗,其特征在于:所述的外墙设有外墙内保温系统,所述的外墙内保温系统包括外墙内保温节点,外墙内保温系统阴角节点,外墙内保温系统阳角节点,外墙与屋面交接处内保温系统节点,外墙与地面交接处内保温系统节点,外墙与楼板交接处内保温系统节点,外墙与室内隔墙交接处内保温系统节点,管道穿外墙洞口处内保温系统节点,门窗洞口处内保温系统节点;
在所述的外墙内侧依次设有找平层,粘结层,保温层,防水隔汽膜,耐碱玻纤网格布,抹灰层,饰面层;所述的保温层包括保温板,所述的保温板分两层铺设,每一层保温板的厚度为50-200mm,第一层保温板采用点框粘接的方式粘贴在外墙内侧,胶粘剂粘贴面积不小于保温板面积的40%,第二层保温板采用满粘的方式粘贴在第一层保温板内侧,两层保温板错缝铺设;
所述的保温层同时采用断热桥锚栓固定于外墙上;
所述的保温层的内侧满铺防水隔汽膜。
进一步地,所述的外墙内保温系统阴角节点包括保温层二,防水隔汽膜二和附加耐碱玻纤网格布二,所述的保温层二在阴角位置分层错缝搭接;
所述的防水隔汽膜二在阴角位置断开,并相互叠压,形成可靠搭接;
所述的附加耐碱玻纤网格布二压在抹灰层内,在阴角位置形成加固构造,并与满铺于抹灰层内的耐碱玻纤网格布形成搭接。
进一步地,所述的外墙内保温系统阳角节点包括保温层三,防水隔汽膜三,附加耐碱玻纤网格布三和护角,所述的保温层三在阳角位置分层错缝搭接;
所述的防水隔汽膜三在阳角位置断开,并相互叠压,形成可靠搭接;
所述的附加耐碱玻纤网格布三压在抹灰层内,在阳角位置形成加固构造,并与满铺于抹灰层内的耐碱玻纤网格布形成搭接;
所述的护角设置在阳角位置,位于所述的附加耐碱玻纤网格布三内侧。
进一步地,室所述的保温层包括保温板,所述的保温板分两层错缝铺设,所述的保温板的尺寸为长1200mm×宽600mm;
所述的错缝铺设为第一层保温板的横缝和竖缝与第二层保温板的横缝和竖缝错开,错开的距离不小于 50mm。
进一步地,第一层保温板的阳角接缝要与第二层保温板的阳角接缝错开,不可形成从室内到外墙之间的通缝。
进一步地,所述的门窗洞口的四周的保温板,根据门窗洞口的形状进行整板切割,使其适配门窗洞口的形状。
进一步地,所述的屋面设有屋面内保温系统,
所述的屋面内保温系统包括保温层七,防水隔汽膜七,耐碱玻纤网格布七,抹灰层七和饰面层七;
所述的保温层七铺设于屋面结构板下侧,所述的保温层七与屋面结构板之间采用胶粘剂进行粘贴,所述的保温层七与屋面结构板之间同时采用断热桥锚栓进行锚固;
所述的保温层七包括保温板七,所述的保温板七分两层错缝铺设,避免由于保温板七之间的板缝引起热桥,每一层保温板七的厚度为50-200mm;
在所述的保温层七的室内一侧表面满铺一层防水隔汽膜七,阻止室内水蒸气进入到保温层七的内部;
在所述的防水隔汽膜七的室内一侧设置抹灰层七和饰面层七;
在所述的抹灰层七中间压入一道耐碱玻纤网格布七。
进一步地,所述的外墙与屋面交接处设有内保温系统八;
所述的内保温系统八包括保温层八,防水隔汽膜八,附加耐碱玻纤网格布八,抹灰层八;
所述的保温层八包括外墙内侧保温层和屋面下侧保温层,两者之间错缝搭接;
所述的防水隔汽膜八包括外墙内侧保温层室内一侧的防水隔汽膜八和屋面下侧保温层室内一侧的防水隔汽膜八,两者在阴角位置断开,并相互叠压,形成可靠搭接;
所述的抹灰层八的内部设置一道附加耐碱玻纤网格布八,在阴角位置形成加固构造,并与满铺于抹灰层八内的耐碱玻纤网格布形成搭接。
进一步地,所述的外墙与地面交接处设有内保温系统九;
所述的内保温系统九包括保温层九,附加保温层,防水隔汽膜九,附加耐碱玻纤网格布九;
所述的保温层九包括外墙内侧保温层和地面上侧保温层,两者之间错缝搭接;
所述的保温层九的阴角位置九设置有附加保温层,所述的附加保温层截面形状为三角形,在阴角位置九处形成坡角,以使防水隔汽膜九不易脱落;
所述的防水隔汽膜九包括外墙内侧保温层室内一侧的防水隔汽膜九和地面上侧保温层室内一侧的防水隔汽膜九,两者在阴角位置断开,并相互叠压,形成可靠搭接;
所述的阴角位置九,采用附加耐碱玻纤网格布九与满铺于外墙内侧保温层室内一侧的耐碱玻纤网格布形成搭接。
进一步地,所述的外墙与楼板交接处设有内保温系统十;
所述的内保温系统十包括保温层十,防水隔汽膜十,附加耐碱玻纤网格布十;
所述的保温层十沿所述的楼板上下两侧分别向室内延伸,延伸长度为1-2m;
所述的保温层十在外墙与楼板交接的阴角位置错缝搭接;
所述的保温层十的室内一侧设有防水隔汽膜十;
所述的防水隔汽膜十沿所述的保温层十内侧表面连续铺设,包覆保温层十沿所述的楼板延伸的端头,并粘贴于所述的楼板上;
所述的防水隔汽膜十,在所述的外墙与楼板交接的第一阴角位置断开,并相互叠压,形成可靠搭接;
所述的防水隔汽膜十,在保温层十沿楼板延伸的端头的第一阳角位置断开,并相互叠压,形成可靠搭接;
所述的防水隔汽膜十,在保温层十沿楼板延伸的端头与楼板交接的第二阴角位置断开,并相互叠压,形成可靠搭接;
在所述的第一阴角位置、第一阳角位置和第二阴角位置,均采用附加耐碱玻纤网格布十进行加固处理,并与满铺的耐碱玻纤网格布形成搭接;
在所述的第一阳角位置,设置护角进行阳角保护。
进一步地,所述的外墙与室内隔墙交接处设有内保温系统十一;
所述的内保温系统十一包括保温层十一,防水隔汽膜十一,附加耐碱玻纤网格布十一;
所述的保温层十一沿所述的室内隔墙左右两侧分别向室内延伸,延伸长度为1-2m;
所述的保温层十一在外墙与室内隔墙交接的阴角位置错缝搭接;
所述的保温层十一的室内一侧设有防水隔汽膜十一;
所述的防水隔汽膜十一沿所述的保温层十一内侧表面连续铺设,包覆保温层十一沿所述的室内隔墙延伸的端头,并粘贴于所述的室内隔墙上;
所述的防水隔汽膜十一,在所述的外墙与室内隔墙交接的第三阴角位置断开,并相互叠压,形成可靠搭接;
所述的防水隔汽膜十一,在保温层十一沿室内隔墙延伸的端头的第二阳角位置断开,并相互叠压,形成可靠搭接;
所述的防水隔汽膜十一,在保温层十一沿室内隔墙延伸的端头与室内隔墙交接的第四阴角位置断开,并相互叠压,形成可靠搭接;
在所述的第三阴角位置、第二阳角位置和第四阴角位置,均采用附加耐碱玻纤网格布十一进行加固处理,并与满铺的耐碱玻纤网格布形成搭接;
在所述的第二阳角位置,设置护角进行阳角保护。
进一步地,所述的外墙开设有洞口,所述的管道穿过所述的洞口;
所述的洞口直径与管道直径大致相等;
所述的洞口与管道之间设置气密性构造;
所述的气密性构造包括防水透汽膜十二,所述的防水透汽膜十二一端粘贴在外墙内侧,另一端粘贴在管道壁上;
粘贴在外墙内侧和粘贴在管道壁上的防水透汽膜十二的宽度不小于40mm;
所述的外墙的内侧设有保温层十二,所述的保温层十二开设有孔洞,所述的孔洞大小与管道外径适配;
所述的孔洞与管道之间的缝隙先采用细碎的保温材料填充,再采用聚氨酯发泡剂填充;
所述的气密性构造还包括防水隔汽膜十二,所述的防水隔汽膜十二沿保温层十二内侧延伸粘贴到管道外壁上,所述的防水隔汽膜十二粘贴到管道外壁上的宽度不小于40mm;
所述的管道包覆有管道保温,所述的管道保温与保温层十二无缝相接;
在保温层十二与管道保温相交的阴角位置,采用附加耐碱玻纤网格布进行加固处理;
在所述的外墙的外侧与管道之间的缝隙中填塞有预压膨胀密封带;
所述的预压膨胀密封带沿所述的管道周圈整圈填塞。
进一步地,所述的屋面上开设有洞口十三,所述的管道穿过所述的洞口十三,所述的洞口十三直径与管道直径大致相等;
所述的屋面包括结构屋面板;
所述的洞口十三与管道之间设有气密性构造十三,
所述的气密性构造十三包括防水隔汽膜一百三十一,防水隔汽膜一百三十一一端粘贴在结构屋面板下侧,另一端粘贴在管道壁上;
粘贴在结构屋面板下侧和粘贴在管道壁上的防水隔汽膜一百三十一的宽度不小于40mm;
结构屋面板下侧设有保温层十三,所述的保温层十三开设有洞口十三,所述的洞口十三大小与管道外径适配;
所述的洞口十三与管道之间的缝隙先采用细碎的保温材料填充,再采用聚氨酯发泡剂填充;
所述的气密性构造十三还包括防水隔汽膜十三,所述的防水隔汽膜十三沿保温层十三延伸粘贴到管道外壁上,所述的防水隔汽膜十三粘贴到管道外壁上的宽度不小于40mm;
所述的管道包覆有管道保温十三,所述的管道保温十三应与保温层十三无缝相接;
保温层十三与管道保温十三相交的阴角位置,采用附加耐碱玻纤网格布进行加固处理。
进一步地,还包括被动式外窗,所述的被动式外窗包括窗框,所述的窗框包括型材;
所述的被动式外窗采用内挂式安装方式;
所述的被动式外窗的外侧表面与外墙的内侧表面处于同一垂直平面;
所述的被动式外窗下口采用隔热垫条支承,所述的隔热垫条为通长的,且与所述的被动式外窗同宽;
所述的隔热垫条与所述的外墙采用螺栓固定,所述的隔热垫条上设有凹槽,所述的螺栓的螺栓头不突出于隔热垫条;
所述的外墙设有保温层十四,所述的保温层十四向上贴紧所述的窗框下侧铺设;
在所述的窗框与所述的外墙的接缝处设置气密性构造十四;
所述的气密性构造十四包括第一防水透汽膜十四,所述的第一防水透汽膜十四设置在室外一侧;所述的第一防水透汽膜十四一端粘贴在所述的外墙上,另一端粘贴在所述的型材底面,两端粘贴宽度不小于40mm;所述的气密性构造十四还包括第二防水隔汽膜十四,所述的第二防水隔汽膜十四沿所述的保温层十四内侧延伸并粘贴到所述的型材上;
所述的气密性构造十四还包括附加防水隔汽膜十四,所述的附加防水隔汽膜十四设置在临近窗框处,所述的附加防水隔汽膜十四一端粘贴在所述的型材底面,另一端与所述的保温层十四内侧满铺的第二防水隔汽膜十四搭接,两端粘贴宽度不小于40mm。
进一步地,所述的被动式外窗的上口和侧口采用角钢固定于所述的外墙上,所述的角钢与所述的外墙之间设置隔热垫片;
所述的外墙设有保温层十五,所述的保温层十五包括内层保温层和外层保温层,所述的内层保温层贴紧窗框型材,所述的外层保温层覆盖所述的窗框,所述的窗框的外露宽度不大于15mm;
在所述的窗框与所述的外墙的接缝处设置气密性构造十六;
所述的气密性构造十六包括防水透汽膜十六,所述的防水透汽膜十六设置在室外一侧,所述的防水透汽膜十六一端粘贴在所述的外墙上,另一端粘贴在所述的窗框型材上,两端粘贴宽度均不小于40mm;
所述的内层保温层室内一侧满铺防水隔汽膜十七,所述的防水隔汽膜十七沿内层保温层延伸并粘贴到所述的窗框型材上;
所述的气密性构造十六还包括附加防水隔汽膜十六,所述的附加防水隔汽膜十六设置在临近所述的窗框处,所述的附加防水隔汽膜十六一端粘贴在所述的窗框型材上,另一端与内层保温层满铺的防水隔汽膜十七搭接,两端粘贴宽度不小于40mm。
进一步地,所述的外墙为钢筋混凝土墙体或者砌块墙体;
所述的粘结层采用胶粘剂;
所述的防水隔汽膜的sd值大于等于外墙墙体的sd值;
在铺设所述的防水隔汽膜前,找平层、粘结层以及两层保温层之间的粘结砂浆完全干燥。
本专利的有益效果为:使得新建房屋以及通过对既有建筑的改造,使其符合被动式低能耗建筑的室内环境要求和建筑气密性要求,使建筑的年采暖+制冷需求不超过30kWh/(m2·a),年总一次能源需求(包括采暖、制冷、通风、生活热水、照明和家用电器一次能源需求)不超过120kWh/(m2·a),相比改造前建筑的能耗降低90%以上。
附图说明
图1外墙内保温系统墙体剖面节点
图2外墙内保温系统阴角节点
图3外墙内保温系统阳角节点
图4外墙内保温系统保温板立面排板
图5外墙内保温系统保温板阳角排板
图6外墙内保温系统保温板门窗洞口排板
图7屋面内保温系统节点
图8屋面与外墙交接处内保温系统节点
图9地面与外墙交接处内保温系统节点
图10外墙与楼板交接处内保温系统节点
图11外墙与室内隔墙交接处内保温系统节点
图12管道穿外墙处内保温系统节点
图13管道穿屋面处内保温系统节点
图14外窗下口安装节点
图15外窗上口安装节点
图16外窗侧口安装节点
附图标记说明:
1——外墙;2——找平层;3——粘结层;4——保温层;402——保温层二;403——保温层三;407——保温层七;408——保温层八;409——保温层九;410——保温层十;411——保温层十一;412——保温层十二;413——保温层十三;414——保温层十四;415——保温层十五;5——断热桥锚栓;6——防水隔汽膜;602——防水隔汽膜二;603——防水隔汽膜三;607——防水隔汽膜七;608——防水隔汽膜八; 609——防水隔汽膜九;610——防水隔汽膜十;611——防水隔汽膜十一;612——防水隔汽膜十二;613 ——防水隔汽膜十三;6131——防水隔汽膜一百三十一;614———第二防水隔汽膜十四;617——防水隔汽膜十七;7——耐碱玻纤网格布;707——耐碱玻纤网格布七;8——抹灰层;807——抹灰层七;808——抹灰层八;9——饰面层;907——饰面层七;10——附加耐碱玻纤网格布;1002——附加耐碱玻纤网格布二;1003——附加耐碱玻纤网格布三;1008——附加耐碱玻纤网格布八;1009——附加耐碱玻纤网格布九; 1010——附加耐碱玻纤网格布十;1011——附加耐碱玻纤网格布十一;11——护角;12——门窗洞口;13 ——屋面;14——地面;15——细石混凝土保护层;16——附加保温层;17——楼板;18——室内隔墙; 19——管道;20——管道保温;2013——管道保温十三;2112——防水透汽膜十二;2114——第一防水透汽膜十四;2116——防水透汽膜十六;22——预压膨胀密封带;2314——附加防水隔汽膜十四;2316——附加防水隔汽膜十六;24——被动式外窗;25——隔热垫条;26——螺栓;27——凹槽;28——隔热垫片; 29——角钢。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步阐释。
一种被动式低能耗技术改造建筑,包括外墙,屋面,地面,楼板,室内隔墙,管道,门窗洞口和被动式外窗,其特征在于:所述的外墙设有外墙内保温系统,所述的外墙内保温系统包括外墙内保温节点,外墙内保温系统阴角节点,外墙内保温系统阳角节点,外墙与屋面交接处内保温系统节点,外墙与地面交接处内保温系统节点,外墙与楼板交接处内保温系统节点,外墙与室内隔墙交接处内保温系统节点,管道穿外墙洞口处内保温系统节点,门窗洞口处内保温系统节点;
在所述的外墙内侧依次设有找平层,粘结层,保温层,防水隔汽膜,耐碱玻纤网格布,抹灰层,饰面层;所述的保温层包括保温板,所述的保温板分两层铺设,每一层保温板的厚度为50-200mm,第一层保温板采用点框粘接的方式粘贴在外墙内侧,胶粘剂粘贴面积不小于保温板面积的40%,第二层保温板采用满粘的方式粘贴在第一层保温板内侧,两层保温板错缝铺设;
所述的保温层同时采用断热桥锚栓固定于外墙上;
所述的保温层的内侧满铺防水隔汽膜。
进一步地,所述的外墙内保温系统阴角节点包括保温层二,防水隔汽膜二和附加耐碱玻纤网格布二,所述的保温层二在阴角位置分层错缝搭接;
所述的防水隔汽膜二在阴角位置断开,并相互叠压,形成可靠搭接;
所述的附加耐碱玻纤网格布二压在抹灰层内,在阴角位置形成加固构造,并与满铺于抹灰层内的耐碱玻纤网格布形成搭接。
进一步地,所述的外墙内保温系统阳角节点包括保温层三,防水隔汽膜三,附加耐碱玻纤网格布三和护角,所述的保温层三在阳角位置分层错缝搭接;
所述的防水隔汽膜三在阳角位置断开,并相互叠压,形成可靠搭接;
所述的附加耐碱玻纤网格布三压在抹灰层内,在阳角位置形成加固构造,并与满铺于抹灰层内的耐碱玻纤网格布形成搭接;
所述的护角设置在阳角位置,位于所述的附加耐碱玻纤网格布三内侧。
进一步地,室所述的保温层包括保温板,所述的保温板分两层错缝铺设,所述的保温板的尺寸为长1200mm×宽600mm;
所述的错缝铺设为第一层保温板的横缝和竖缝与第二层保温板的横缝和竖缝错开,错开的距离不小于 50mm。
进一步地,第一层保温板的阳角接缝要与第二层保温板的阳角接缝错开,不可形成从室内到外墙之间的通缝。
进一步地,所述的门窗洞口的四周的保温板,根据门窗洞口的形状进行整板切割,使其适配门窗洞口的形状。
进一步地,所述的屋面设有屋面内保温系统,
所述的屋面内保温系统包括保温层七,防水隔汽膜七,耐碱玻纤网格布七,抹灰层七和饰面层七;
所述的保温层七铺设于屋面结构板下侧,所述的保温层七与屋面结构板之间采用胶粘剂进行粘贴,所述的保温层七与屋面结构板之间同时采用断热桥锚栓进行锚固;
所述的保温层七包括保温板七,所述的保温板七分两层错缝铺设,避免由于保温板七之间的板缝引起热桥,每一层保温板七的厚度为50-200mm;
在所述的保温层七的室内一侧表面满铺一层防水隔汽膜七,阻止室内水蒸气进入到保温层七的内部;
在所述的防水隔汽膜七的室内一侧设置抹灰层七和饰面层七;
在所述的抹灰层七中间压入一道耐碱玻纤网格布七。
进一步地,所述的外墙与屋面交接处设有内保温系统八;
所述的内保温系统八包括保温层八,防水隔汽膜八,附加耐碱玻纤网格布八,抹灰层八;
所述的保温层八包括外墙内侧保温层和屋面下侧保温层,两者之间错缝搭接;
所述的防水隔汽膜八包括外墙内侧保温层室内一侧的防水隔汽膜八和屋面下侧保温层室内一侧的防水隔汽膜八,两者在阴角位置断开,并相互叠压,形成可靠搭接;
所述的抹灰层八的内部设置一道附加耐碱玻纤网格布八,在阴角位置形成加固构造,并与满铺于抹灰层八内的耐碱玻纤网格布形成搭接。
进一步地,所述的外墙与地面交接处设有内保温系统九;
所述的内保温系统九包括保温层九,附加保温层,防水隔汽膜九,附加耐碱玻纤网格布九;
所述的保温层九包括外墙内侧保温层和地面上侧保温层,两者之间错缝搭接;
所述的保温层九的阴角位置九设置有附加保温层,所述的附加保温层截面形状为三角形,在阴角位置九处形成坡角,以使防水隔汽膜九不易脱落;
所述的防水隔汽膜九包括外墙内侧保温层室内一侧的防水隔汽膜九和地面上侧保温层室内一侧的防水隔汽膜九,两者在阴角位置断开,并相互叠压,形成可靠搭接;
所述的阴角位置九,采用附加耐碱玻纤网格布九与满铺于外墙内侧保温层室内一侧的耐碱玻纤网格布形成搭接。
进一步地,所述的外墙与楼板交接处设有内保温系统十;
所述的内保温系统十包括保温层十,防水隔汽膜十,附加耐碱玻纤网格布十;
所述的保温层十沿所述的楼板上下两侧分别向室内延伸,延伸长度为1-2m;
所述的保温层十在外墙与楼板交接的阴角位置错缝搭接;
所述的保温层十的室内一侧设有防水隔汽膜十;
所述的防水隔汽膜十沿所述的保温层十内侧表面连续铺设,包覆保温层十沿所述的楼板延伸的端头,并粘贴于所述的楼板上;
所述的防水隔汽膜十,在所述的外墙与楼板交接的第一阴角位置断开,并相互叠压,形成可靠搭接;
所述的防水隔汽膜十,在保温层十沿楼板延伸的端头的第一阳角位置断开,并相互叠压,形成可靠搭接;所述的防水隔汽膜十,在保温层十沿楼板延伸的端头与楼板交接的第二阴角位置断开,并相互叠压,形成可靠搭接;
在所述的第一阴角位置、第一阳角位置和第二阴角位置,均采用附加耐碱玻纤网格布十进行加固处理,并与满铺的耐碱玻纤网格布形成搭接;
在所述的第一阳角位置,设置护角进行阳角保护。
进一步地,所述的外墙与室内隔墙交接处设有内保温系统十一;
所述的内保温系统十一包括保温层十一,防水隔汽膜十一,附加耐碱玻纤网格布十一;
所述的保温层十一沿所述的室内隔墙左右两侧分别向室内延伸,延伸长度为1-2m;
所述的保温层十一在外墙与室内隔墙交接的阴角位置错缝搭接;
所述的保温层十一的室内一侧设有防水隔汽膜十一;
所述的防水隔汽膜十一沿所述的保温层十一内侧表面连续铺设,包覆保温层十一沿所述的室内隔墙延伸的端头,并粘贴于所述的室内隔墙上;
所述的防水隔汽膜十一,在所述的外墙与室内隔墙交接的第三阴角位置断开,并相互叠压,形成可靠搭接;
所述的防水隔汽膜十一,在保温层十一沿室内隔墙延伸的端头的第二阳角位置断开,并相互叠压,形成可靠搭接;
所述的防水隔汽膜十一,在保温层十一沿室内隔墙延伸的端头与室内隔墙交接的第四阴角位置断开,并相互叠压,形成可靠搭接;
在所述的第三阴角位置、第二阳角位置和第四阴角位置,均采用附加耐碱玻纤网格布十一进行加固处理,并与满铺的耐碱玻纤网格布形成搭接;
在所述的第二阳角位置,设置护角进行阳角保护。
进一步地,所述的外墙开设有洞口,所述的管道穿过所述的洞口;
所述的洞口直径与管道直径大致相等;
所述的洞口与管道之间设置气密性构造;
所述的气密性构造包括防水透汽膜十二,所述的防水透汽膜十二一端粘贴在外墙内侧,另一端粘贴在管道壁上;
粘贴在外墙内侧和粘贴在管道壁上的防水透汽膜十二的宽度不小于40mm;
所述的外墙的内侧设有保温层十二,所述的保温层十二开设有孔洞,所述的孔洞大小与管道外径适配;
所述的孔洞与管道之间的缝隙先采用细碎的保温材料填充,再采用聚氨酯发泡剂填充;
所述的气密性构造还包括防水隔汽膜十二,所述的防水隔汽膜十二沿保温层十二内侧延伸粘贴到管道外壁上,所述的防水隔汽膜十二粘贴到管道外壁上的宽度不小于40mm;
所述的管道包覆有管道保温,所述的管道保温与保温层十二无缝相接;
在保温层十二与管道保温相交的阴角位置,采用附加耐碱玻纤网格布进行加固处理;
在所述的外墙的外侧与管道之间的缝隙中填塞有预压膨胀密封带;
所述的预压膨胀密封带沿所述的管道周圈整圈填塞。
进一步地,所述的屋面上开设有洞口十三,所述的管道穿过所述的洞口十三,所述的洞口十三直径与管道直径大致相等;
所述的屋面包括结构屋面板;
所述的洞口十三与管道之间设有气密性构造十三,
所述的气密性构造十三包括防水隔汽膜一百三十一,防水隔汽膜一百三十一一端粘贴在结构屋面板下侧,另一端粘贴在管道壁上;
粘贴在结构屋面板下侧和粘贴在管道壁上的防水隔汽膜一百三十一的宽度不小于40mm;
结构屋面板下侧设有保温层十三,所述的保温层十三开设有洞口十三,所述的洞口十三大小与管道外径适配;
所述的洞口十三与管道之间的缝隙先采用细碎的保温材料填充,再采用聚氨酯发泡剂填充;
所述的气密性构造十三还包括防水隔汽膜十三,所述的防水隔汽膜十三沿保温层十三延伸粘贴到管道外壁上,所述的防水隔汽膜十三粘贴到管道外壁上的宽度不小于40mm;
所述的管道包覆有管道保温十三,所述的管道保温十三应与保温层十三无缝相接;
保温层十三与管道保温十三相交的阴角位置,采用附加耐碱玻纤网格布进行加固处理。
进一步地,还包括被动式外窗,所述的被动式外窗包括窗框,所述的窗框包括型材;
所述的被动式外窗采用内挂式安装方式;
所述的被动式外窗的外侧表面与外墙的内侧表面处于同一垂直平面;
所述的被动式外窗下口采用隔热垫条支承,所述的隔热垫条为通长的,且与所述的被动式外窗同宽;
所述的隔热垫条与所述的外墙采用螺栓固定,所述的隔热垫条上设有凹槽,所述的螺栓的螺栓头不突出于隔热垫条;
所述的外墙设有保温层十四,所述的保温层十四向上贴紧所述的窗框下侧铺设;
在所述的窗框与所述的外墙的接缝处设置气密性构造十四;
所述的气密性构造十四包括第一防水透汽膜十四,所述的第一防水透汽膜十四设置在室外一侧;所述的第一防水透汽膜十四一端粘贴在所述的外墙上,另一端粘贴在所述的型材底面,两端粘贴宽度不小于40mm;
所述的气密性构造十四还包括第二防水隔汽膜十四,所述的第二防水隔汽膜十四沿所述的保温层十四内侧延伸并粘贴到所述的型材上;
所述的气密性构造十四还包括附加防水隔汽膜十四,所述的附加防水隔汽膜十四设置在临近窗框处,所述的附加防水隔汽膜十四一端粘贴在所述的型材底面,另一端与所述的保温层十四内侧满铺的第二防水隔汽膜十四搭接,两端粘贴宽度不小于40mm。
进一步地,所述的被动式外窗的上口和侧口采用角钢固定于所述的外墙上,所述的角钢与所述的外墙之间设置隔热垫片;
所述的外墙设有保温层十五,所述的保温层十五包括内层保温层和外层保温层,所述的内层保温层贴紧窗框型材,所述的外层保温层覆盖所述的窗框,所述的窗框的外露宽度不大于15mm;
在所述的窗框与所述的外墙的接缝处设置气密性构造十六;
所述的气密性构造十六包括防水透汽膜十六,所述的防水透汽膜十六设置在室外一侧,所述的防水透汽膜十六一端粘贴在所述的外墙上,另一端粘贴在所述的窗框型材上,两端粘贴宽度均不小于40mm;
所述的内层保温层室内一侧满铺防水隔汽膜十七,所述的防水隔汽膜十七沿内层保温层延伸并粘贴到所述的窗框型材上;
所述的气密性构造十六还包括附加防水隔汽膜十六,所述的附加防水隔汽膜十六设置在临近所述的窗框处,所述的附加防水隔汽膜十六一端粘贴在所述的窗框型材上,另一端与内层保温层满铺的防水隔汽膜十七搭接,两端粘贴宽度不小于40mm。
进一步地,所述的外墙为钢筋混凝土墙体或者砌块墙体;
所述的粘结层采用胶粘剂;
所述的防水隔汽膜的sd值大于等于外墙墙体的sd值;
在铺设所述的防水隔汽膜前,找平层、粘结层以及两层保温层之间的粘结砂浆完全干燥。
具体应用方案如下:
以某办公建筑为例,项目所在地为北京(寒冷地区),地上5层,地下1层,建筑高度19.70m(室外地坪至屋面面层高度),总建筑面积为1305.37m2,其中地上建筑面积1090.12m2,地下建筑面积215.25m2。结构形式为钢筋混凝土框架结构,加气混凝土砌块作为填充墙体。由于该建筑外立面为干挂石材幕墙系统,无法拆除石材幕墙,从外侧对该项目采用外墙外保温系统进行改造,故对其采用本专利所述的内保温系统的被动式低能耗建筑技术方式进行改造。具体改造方案为:
(1)建筑气密性方案
该项目被动式低能耗建筑区域范围为地下1层至地上5层。建筑气密性方案为,整栋建筑具有包绕整个采暖体积的、连续完整的气密层。被动区范围边界上,保温层室内一侧均设置防水隔汽膜,外墙保温、屋面保温、地面保温室内一侧的防水隔汽膜连续包绕,在交接位置形成可靠搭接,形成闭合的气密层;被动区范围边界上的门窗均为符合气密性要求的被动窗、被动门,且安装方式符合气密性要求;在外墙、屋面开洞的位置,需要采用符合气密性要求的施工方法进行处理。
(2)高效的非透明外围护结构保温系统方案
外墙、接触土壤的地下室外墙、分隔采暖与非采暖空间的隔墙、屋面、地下室地面等外围护结构的保温措施、保温材料的导热系数、围护结构的传热系数,以及热惰性指标D值等详见下表。
表6 非透明外围护结构保温方案
(3)高性能的外门窗系统方案
本项目外窗采用铝木复合型材,三玻两腔中空填充氩气耐火玻璃,并采用耐久性良好的暖边间隔条。外窗整窗传热系数K≤1.0W/(m2·K),型材传热系数K≤1.3W/(m2·K),玻璃传热系数K≤0.8W/(m2·K),玻璃的太阳能总透射比g=0.35,玻璃选择性系数LSG≥1.25。外窗气密性8级,水密性6级,空气声隔声性能3级。耐火完整性不低于0.50h。
首层入口门整门传热系数K≤1.0W/(m2·K),采用三道耐久性良好的密封材料密封,气密性8级,水密性等级不低于4级。
外门窗采用内挂式安装方式,外窗框与结构墙体之间形成无热桥构造,并做好气密性和水密性处理。
(4)无热桥设计方案
本项目的断热桥处理方案为,被动区范围边界上,外墙、屋面、地面的保温层连续包绕,不产生断点;有内隔墙或者楼板打断外墙的内保温铺设时,外墙的内保温层沿内隔墙或者楼板向室内延伸1m以上;外门窗按照无热桥的安装方式安装;管道穿外墙、管道穿屋面洞口位置,按照无热桥方式处理。
(5)高效热回收装置的通风系统方案
通过上述提高建筑本体性能的技术措施,同时考虑辐射、室内人员、照明、家电散热等“被动式”得热,建筑对于额外能源的需求得到极大降低,采用一套带有高效热回收装置的通风系统能够进一步降低建筑的通风热损失,再利用空调系统导入稍许热量或冷量,即可带动整栋建筑的运营。
本项目采用空调系统+新风系统设计,含有完善的自控措施,可以根据室内机的负荷变频调节压缩机的转速,以自动调节室外机的能量输出,保证系统安全可靠、便捷、节能的运行。
本项目空调系统采用全直流变频智能多联式空调负担室内冷热负荷。新风系统采用3台新风量为 1200m3/h的全热交换新风机组,新风机组全热交换效率77%,潜热交换效率68%。
室外新风经进风管进入新风机组,经过处理(热交换、除霾等)后的新风经过送风管送入各个房间,对室内CO2进行稀释,然后通过房间门缝或导风槽溢流到卫生间,经过卫生间的回风口进入设备的热交换机芯,与室外新风进行热交换,然后经过排风管排到室外。
采用以上技术方案后,对建筑的采暖、制冷的负荷和能耗进行计算。计算条件如下:
表7 建筑面积、高度、建筑体积统计
建筑面积,m<sup>2</sup> | 层高,m | 建筑体积,m<sup>3</sup> | |
地下1层 | 215.25 | 3.9 | 839.48 |
1层 | 223.20 | 3.9 | 870.48 |
2层 | 219.93 | 3.3 | 725.77 |
3层 | 219.93 | 4.5 | 989.69 |
4层 | 219.93 | 4.1 | 901.71 |
5层 | 207.13 | 3.9 | 807.81 |
总计 | 1305.37 | 5134.93 |
表8 建筑能耗计算参数
表9 人员数量及停留时间参数
时间段 | 总人数 | 在室率 |
01:00-02:00 | 61 | 0.00 |
02:00-03:00 | 61 | 0.00 |
03:00-04:00 | 61 | 0.00 |
04:00-05:00 | 61 | 0.00 |
05:00-06:00 | 61 | 0.00 |
06:00-07:00 | 61 | 0.00 |
07:00-08:00 | 61 | 0.20 |
08:00-09:00 | 61 | 1.00 |
09:00-10:00 | 61 | 1.00 |
10:00-11:00 | 61 | 1.00 |
11:00-12:00 | 61 | 1.00 |
12:00-13:00 | 61 | 0.50 |
13:00-14:00 | 61 | 1.00 |
14:00-15:00 | 61 | 1.00 |
15:00-16:00 | 61 | 1.00 |
16:00-17:00 | 61 | 1.00 |
17:00-18:00 | 61 | 0.20 |
18:00-19:00 | 61 | 0.00 |
19:00-20:00 | 61 | 0.00 |
20:00-21:00 | 61 | 0.00 |
21:00-22:00 | 61 | 0.00 |
22:00-23:00 | 61 | 0.00 |
23:00-24:00 | 61 | 0.00 |
24:00-01:00 | 61 | 0.00 |
表10 照明参数统计
表11 设备参数统计
时间段 | 设备散热密度,W/m<sup>2</sup> | 同时使用系数 |
01:00-02:00 | 20.33 | 0.08 |
02:00-03:00 | 20.33 | 0.08 |
03:00-04:00 | 20.33 | 0.08 |
04:00-05:00 | 20.33 | 0.08 |
05:00-06:00 | 20.33 | 0.08 |
06:00-07:00 | 20.33 | 0.08 |
07:00-08:00 | 20.33 | 0.08 |
08:00-09:00 | 20.33 | 0.59 |
09:00-10:00 | 20.33 | 0.49 |
10:00-11:00 | 20.33 | 0.45 |
11:00-12:00 | 20.33 | 0.45 |
12:00-13:00 | 20.33 | 0.28 |
13:00-14:00 | 20.33 | 0.41 |
14:00-15:00 | 20.33 | 0.41 |
15:00-16:00 | 20.33 | 0.41 |
16:00-17:00 | 20.33 | 0.41 |
17:00-18:00 | 20.33 | 0.08 |
18:00-19:00 | 20.33 | 0.08 |
19:00-20:00 | 20.33 | 0.08 |
20:00-21:00 | 20.33 | 0.08 |
21:00-22:00 | 20.33 | 0.08 |
22:00-23:00 | 20.33 | 0.08 |
23:00-24:00 | 20.33 | 0.08 |
24:00-00:00 | 20.33 | 0.08 |
建筑采暖的负荷及需求,以及建筑制冷的负荷及需求计算结果如下:
表12 建筑采暖、制冷负荷和需求计算结果总结
项目 | 计算值 |
热负荷,W/m<sup>2</sup> | 12.16 |
冷负荷,W/m<sup>2</sup> | 29.91 |
热需求,kWh/(m<sup>2</sup>a) | 3.62 |
冷需求,kWh/(m<sup>2</sup>a) | 15.74 |
表13 建筑采暖负荷计算结果
表14 建筑制冷负荷计算结果
表15 建筑采暖需求计算结果
表16 建筑制冷需求计算结果
该建筑改造后,采用空调系统进行采暖和制冷。空调系统的COP为2.6。那么该建筑的终端能耗、一次能源消耗、二氧化碳排放量计算结果见下表。
表17 建筑终端能耗、一次能源消耗、二氧化碳排放量计算结果总结
项目 | 终端能耗,kWh/(m<sup>2</sup>a) | 一次能源消耗,kWh/(m<sup>2</sup>a) | 二氧化碳排放量,kg/(m<sup>2</sup>a) |
采暖 | 1.39 | 4.18 | 1.39 |
制冷 | 6.05 | 18.16 | 6.04 |
通风 | 3.35 | 10.05 | 3.34 |
生活热水 | 0 | 0 | 0 |
照明 | 1.22 | 3.66 | 1.22 |
电器 | 26.92 | 80.75 | 26.84 |
总计 | 38.93 | 116.80 | 38.83 |
从以上计算结果可以看出,本项目经过被动式低能耗建筑技术改造后,建筑采暖能耗为3.62kWh/(m2a),建筑制冷能耗为15.74kWh/(m2a),符合年采暖+制冷能耗小于等于30kWh/(m2a)的要求;建筑年总一次能源需求(包括采暖、制冷、通风、生活热水、照明和家用电器一次能源需求)为116.80kWh/(m2a),符合年总一次能源消耗量小于等于120kWh/(m2a)的要求。
该建筑在被动式低能耗建筑技术改造前,围护结构参数如下:
表18 改造前外围护结构参数
项目 | K,W/(m<sup>2</sup>K) | 围护材料 |
外墙 | 0.69 | 50mm厚岩棉板,λ=0.040W/(mK) |
接触土壤的地下室外墙 | 3.27 | 无 |
分隔采暖与非采暖的隔墙 | 3.27 | 无 |
屋顶 | 0.49 | 50mm厚XPS,λ=0.030W/(mK) |
地下室地面 | 2.45 | 无 |
外门窗 | 2.5 | 双玻铝合金门窗 |
在上述改造前围护结构参数的情况下,该建筑在改造前的采暖和制冷的负荷及需求见下表。同时表中对比了该建筑在改造前后的负荷和需求变化情况。
表19 建筑采暖、制冷负荷和能耗改造前后对比
项目 | 改造前 | 改造后 | 改造后降低百分比 |
热负荷,W/m<sup>2</sup> | 109.39 | 12.16 | 88.88% |
冷负荷,W/m<sup>2</sup> | 61.15 | 29.91 | 51.09% |
热需求,kWh/(m<sup>2</sup>a) | 84.93 | 3.62 | 95.74% |
冷需求,kWh/(m<sup>2</sup>a) | 25.69 | 15.74 | 38.73% |
该建筑改造前,采暖采用集中供热方式,锅炉效率为0.9,管网效率为0.85;制冷采用空调系统,空调系统的COP为2.6。那么,该建筑改造前后,采暖和制冷的能耗对比情况见下表。
表20 建筑终端能耗改造前后对比
项目 | 改造前 | 改造后 | 改造后降低百分比 |
采暖能耗,kWh/(m<sup>2</sup>a) | 111.02 | 1.39 | 98.75% |
制冷能耗,kWh/(m<sup>2</sup>a) | 9.88 | 6.05 | 38.73% |
总计,kWh/(m<sup>2</sup>a) | 120.90 | 7.45 | 93.84% |
从表中可见,该建筑在被动式低能耗技术改造后,建筑全年的采暖和制冷能耗的总和,相比改造之前降低了93.84%。改造的节能效果显著。
Claims (10)
1.一种被动式低能耗技术改造建筑,包括外墙,屋面,地面,楼板,室内隔墙,管道,门窗洞口和被动式外窗,其特征在于:所述的外墙设有外墙内保温系统,所述的外墙内保温系统包括外墙内保温节点,外墙内保温系统阴角节点,外墙内保温系统阳角节点,外墙与屋面交接处内保温系统节点,外墙与地面交接处内保温系统节点,外墙与楼板交接处内保温系统节点,外墙与室内隔墙交接处内保温系统节点,管道穿外墙洞口处内保温系统节点,门窗洞口处内保温系统节点;
在所述的外墙内侧依次设有找平层,粘结层,保温层,防水隔汽膜,耐碱玻纤网格布,抹灰层,饰面层;
所述的保温层包括保温板,所述的保温板分两层铺设,每一层保温板的厚度为50-200mm,第一层保温板采用点框粘接的方式粘贴在外墙内侧,胶粘剂粘贴面积不小于保温板面积的40%,第二层保温板采用满粘的方式粘贴在第一层保温板内侧,两层保温板错缝铺设;
所述的保温层同时采用断热桥锚栓固定于外墙上;
所述的保温层的内侧满铺防水隔汽膜。
2.根据权利要求1所述的一种被动式低能耗技术改造建筑,其特征在于:所述的外墙内保温系统阴角节点包括保温层二,防水隔汽膜二和附加耐碱玻纤网格布二,
所述的保温层二在阴角位置分层错缝搭接;
所述的防水隔汽膜二在阴角位置断开,并相互叠压,形成可靠搭接;
所述的附加耐碱玻纤网格布二压在抹灰层内,在阴角位置形成加固构造,并与满铺于抹灰层内的耐碱玻纤网格布形成搭接。
3.根据权利要求1或2所述的一种被动式低能耗技术改造建筑,其特征在于:所述的外墙内保温系统阳角节点包括保温层三,防水隔汽膜三,附加耐碱玻纤网格布三和护角,
所述的保温层三在阳角位置分层错缝搭接;
所述的防水隔汽膜三在阳角位置断开,并相互叠压,形成可靠搭接;
所述的附加耐碱玻纤网格布三压在抹灰层内,在阳角位置形成加固构造,并与满铺于抹灰层内的耐碱玻纤网格布形成搭接;
所述的护角设置在阳角位置,位于所述的附加耐碱玻纤网格布三内侧。
4.根据权利要求3所述的一种被动式低能耗技术改造建筑,其特征在于:所述的保温层包括保温板,所述的保温板分两层错缝铺设,所述的保温板的尺寸为长1200mm×宽600mm;
所述的错缝铺设为第一层保温板的横缝和竖缝与第二层保温板的横缝和竖缝错开,错开的距离不小于50mm。
5.根据权利要求4所述的一种被动式低能耗技术改造建筑,其特征在于:第一层保温板的阳角接缝要与第二层保温板的阳角接缝错开,不可形成从室内到外墙之间的通缝。
6.根据权利要求5所述的一种被动式低能耗技术改造建筑,其特征在于:所述的门窗洞口的四周的保温板,根据门窗洞口的形状进行整板切割,使其适配门窗洞口的形状。
7.根据权利要求6所述的一种被动式低能耗技术改造建筑,其特征在于:所述的屋面设有屋面内保温系统,
所述的屋面内保温系统包括保温层七,防水隔汽膜七,耐碱玻纤网格布七,抹灰层七和饰面层七;
所述的保温层七铺设于屋面结构板下侧,所述的保温层七与屋面结构板之间采用胶粘剂进行粘贴,所述的保温层七与屋面结构板之间同时采用断热桥锚栓进行锚固;
所述的保温层七包括保温板七,所述的保温板七分两层错缝铺设,避免由于保温板七之间的板缝引起热桥,每一层保温板七的厚度为50-200mm;
在所述的保温层七的室内一侧表面满铺一层防水隔汽膜七,阻止室内水蒸气进入到保温层七的内部;
在所述的防水隔汽膜七的室内一侧设置抹灰层七和饰面层七;
在所述的抹灰层七中间压入一道耐碱玻纤网格布七。
8.根据权利要求7所述的一种被动式低能耗技术改造建筑,其特征在于:所述的外墙与屋面交接处设有内保温系统八;
所述的内保温系统八包括保温层八,防水隔汽膜八,附加耐碱玻纤网格布八,抹灰层八;
所述的保温层八包括外墙内侧保温层和屋面下侧保温层,两者之间错缝搭接;
所述的防水隔汽膜八包括外墙内侧保温层室内一侧的防水隔汽膜八和屋面下侧保温层室内一侧的防水隔汽膜八,两者在阴角位置断开,并相互叠压,形成可靠搭接;
所述的抹灰层八的内部设置一道附加耐碱玻纤网格布八,在阴角位置形成加固构造,并与满铺于抹灰层八内的耐碱玻纤网格布形成搭接。
9.根据权利要求8所述的一种被动式低能耗技术改造建筑,其特征在于:所述的外墙与地面交接处设有内保温系统九;
所述的内保温系统九包括保温层九,附加保温层,防水隔汽膜九,附加耐碱玻纤网格布九;
所述的保温层九包括外墙内侧保温层和地面上侧保温层,两者之间错缝搭接;
所述的保温层九的阴角位置九设置有附加保温层,所述的附加保温层截面形状为三角形,在阴角位置九处形成坡角,以使防水隔汽膜九不易脱落;
所述的防水隔汽膜九包括外墙内侧保温层室内一侧的防水隔汽膜九和地面上侧保温层室内一侧的防水隔汽膜九,两者在阴角位置断开,并相互叠压,形成可靠搭接;
所述的阴角位置九,采用附加耐碱玻纤网格布九与满铺于外墙内侧保温层室内一侧的耐碱玻纤网格布形成搭接。
10.根据权利要求9所述的一种被动式低能耗技术改造建筑,其特征在于:
所述的外墙与楼板交接处设有内保温系统十;
所述的内保温系统十包括保温层十,防水隔汽膜十,附加耐碱玻纤网格布十;
所述的保温层十沿所述的楼板上下两侧分别向室内延伸,延伸长度为1-2m;
所述的保温层十在外墙与楼板交接的阴角位置错缝搭接;
所述的保温层十的室内一侧设有防水隔汽膜十;
所述的防水隔汽膜十沿所述的保温层十内侧表面连续铺设,包覆保温层十沿所述的楼板延伸的端头,并粘贴于所述的楼板上;
所述的防水隔汽膜十,在所述的外墙与楼板交接的第一阴角位置断开,并相互叠压,形成可靠搭接;
所述的防水隔汽膜十,在保温层十沿楼板延伸的端头的第一阳角位置断开,并相互叠压,形成可靠搭接;
所述的防水隔汽膜十,在保温层十沿楼板延伸的端头与楼板交接的第二阴角位置断开,并相互叠压,形成可靠搭接;
在所述的第一阴角位置、第一阳角位置和第二阴角位置,均采用附加耐碱玻纤网格布十进行加固处理,并与满铺的耐碱玻纤网格布形成搭接;
在所述的第一阳角位置,设置护角进行阳角保护。
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李景轩;潘玉珀;房海波;许前江;孙鹏程;: "大型公共建筑被动式房屋无热桥设计与施工", 绿色建筑, no. 04, 20 July 2019 (2019-07-20) * |
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