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科技馆如何建成被动房?

 

五方科技馆介绍

五方科技馆被动房位于郑州市二七区西岗建筑艺术体验园内,共二层,局部二层挑空,总建筑面积共1515.7m2。一层为多功能厅和几个接待室,二层大厅上方通高挑空,周边为办公和客房,屋顶层局部是设备用房。如图1~图3所示。


1五方科技馆被动房室外全景照片

2五方科技馆被动房平面图

3五方科技馆被动房室内实景照片

五方科技馆被动房建筑构造关键技术

围护结构保温及热桥处理

五方科技馆的外墙保温选择150mm厚的石墨聚苯保温板,分二层错缝铺贴;屋顶采用150厚的挤塑聚苯板分二层错缝铺贴。保温作为建筑节能最常用的技术措施之一,也是被动房最重要的技术。良好的保温在冬季可以降低建筑的能耗损失,进而降低建筑的供暖需求和供暖负荷。除了保温厚度,被动房对保温的做法以及断热桥处理也有非常高的要求。由于被动房的保温较厚,其做法通常要比普通建筑更难,对材料的要求也更高。

在北方以及寒冷气候区,被动房对热桥的要求是,建筑需要达到无热桥设计。对于郑州这样处于寒冷气候区的建筑,尤其是小体量建筑,热桥对能耗的影响很大。如果热桥过大,除了影响能耗,室内表面温度过低,会导致结露发霉。所以对热桥的处理,很大程度上影响了建筑的节能效果。五方科技馆被动房建筑为了确保外保温系统不被外挑构件打断、增加热桥面积,尽可能的减少混凝土出挑,如雨棚做独立的柱式与主体结构脱开。本建筑的热桥部位主要存在于框架梁及管道穿墙穿屋面等处,建筑师针对不同的部位给出了对应的处理节点。框架梁柱部分不突出外墙的,主要靠外墙的外保温解决,如图4。

 

4- 五方科技馆被动房墙身保温热桥处理构造图

    出墙面、屋面的管道也是主要的热桥部位,构造处理,如图5所示。


 

5- 五方科技馆被动房管道出墙面、屋面构造图

门窗保温隔热做法

五方科技馆被动房门窗保温隔热主要针对门、窗、外遮阳的安装和与外墙的缝隙部位进行保温隔热设计处理。本文只以窗户为例做详细分析。窗户分为窗框和玻璃两部分,窗框同保温相似,也为非透明围护结构,由于窗户安装时的方式不同,其对应的安装热桥值也不同。玻璃在被动房设计中有着至关重要的作用,因为玻璃不仅是能耗损失的构件,同样也是被动房得热的构件,建筑的太阳能得热绝大部分通过玻璃进入到建筑内,从而影响建筑的能耗平衡。在被动房设计中需要尽可能地提高玻璃的面积占比,一方面可以提高建筑的得热,另一方面由于玻璃比窗框有着更好的热工性能。提高建筑的得热对冬季供暖有利,但是对于夏季有着副作用,这部分需要采用活动外遮阳来弥补。被动房门窗的安装一般采用外挂式安装,此种安装方法可以最大程度降低安装热桥,一方面降低热桥对能耗的影响,另一方面也可以防止安装位置热桥引起的室内表面温度过低,而导致结露发霉。对于活动外遮阳其安装也需要同时考虑断热桥。对于采用外挂安装的外墙要求,外墙不一定非得是剪力墙,但窗洞口两侧宜做构造柱,洞口上侧为过梁, 下侧为窗台压顶。如此锚固件有足够条件生根。此方式为被动房外窗洞口的推荐做法, 也可以将整个洞口以剪力墙从上顶板浇筑到下顶板,亦可以在洞口四周空心砌块中灌浆, 以便膨胀螺栓可以固定在其中。以上三种均为可实现的做法,可以根据每栋建筑的不同受力计算选择合适的做法。门窗保温隔热设计示意图,如图6所示。

6- 门窗保温隔热设计示意图

气密性处理

    

被动房对气密性要求很高,最终建筑的气密性测试值作为判断是否为被动房的一个标准之一,属于强制性标准,必须达到。被动房对气密性的要求为在50Pa的压差下, 建筑的换气次数小于0.6次。被动房气密性处 理需要注意以下几方面内容:1)所有不同材 料的连接处需要用气密胶带连接;2)窗户和 门需要单独进行气密性处理;3)尽量不要在 外围护结构的墙体中打孔;4)对于必须要打 孔的地方做好处理;5)气密层要连续不能中 断;6)在项目过程中进行风门测试同时进行气密性检测,发现问题及时补救。 如图7所示。 气密性对能耗的影响很大,能耗变化相比之前保温的改变要大很多,同时气密性的做法也是性价比最高的被动房技术。相比保温和门窗,气密性这一块的增量成本很小。 虽然气密性胶带价格不低,但是带来的能耗节约量很可观。 气密性的做法,通常和断热桥一起出现,此处列举出建筑常见气密性的处理方法,针对实际建筑要做到,只要不同的建筑材料的交界处一定需要气密性处理的原则即可,如图8所示。


 


7- 被动房的气密层必须连续(红色为气密层,黄色为外保温)

8- 防水隔气材料粘贴示意图——  “一”字型


来源:《中外建筑》 2019年(08)期

 

 

 

 

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