三明治墻板在近零能耗建筑中的應用及案例

時間：2024-11-22 16:02:29 作者：GBWindows 來源：行業網站閱讀：464

內容摘要：導讀超低能耗建筑是指適應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結構，采用新風熱回收技術，并利用可再生能源，提供舒適室內環境的建筑。本文主要介紹三明治墻板在近零能耗建筑中的應用，以及北歐等較成熟的零能耗建筑地區的項目案例。超低能耗建筑的設計要點外圍護結構節能超低......

導讀

超低能耗建筑是指適應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結構，采用新風熱回收技術，并利用可再生能源，提供舒適室內環境的建筑。本文主要介紹三明治墻板在近零能耗建筑中的應用，以及北歐等較成熟的零能耗建筑地區的項目案例。

超低能耗建筑的設計要點

外圍護結構節能

超低能耗建筑是指適應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結構，采用新風熱回收技術，并利用可再生能源，提供舒適室內環境的建筑

。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，超低能耗房屋設計要考慮到如下幾點：

表 1 NorthPass, (2012) 超低能耗建筑設計考慮要點

在北歐國家，利用太陽能生產能源效率非常低，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計原則。通過一些基本方法來減少圍護結構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）的材料，較小開洞面積，提升接縫處氣密性等措施來實現。

在建筑中，外圍護結構的熱損耗較大，外圍護結構中墻體又占了很大份額。所以建筑墻體改革與墻體節能技術的發展是建筑節能技術的一個最重要的環節，發展外墻保溫技術及節能材料則是建筑節能的主要實現方式。在圍護結構中，隔熱混凝土復合墻板（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外葉（層），剛性保溫材料中間層，以及內外葉剪力連接件構成。

兼具結構性能和熱力學保溫屬性

這種將不同的材料層或基質組合在一起形成三明治復合材料形式，實現復合性能的做法，最早可以追溯到1960年以前，三明治系統取得最大的突破是在航空航天領域的應用，特別是在第二次世界大戰期間研制的蚊子飛機（Mosquito aircraft）。1960年后，三明治復合材料技術開始在汽車制造、制冷設備、造船和建筑等許多領域被大量使用。

在建筑材料中，三明治夾芯墻板作為一種預制構件，也被稱為預制混凝土夾芯墻板(PCSP)。它被認為是對使用工業化建筑系統(IBS)方法生產的實心板的一種改進，在混凝土層之間創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用。

芬蘭Kauppurienkatu項目保溫厚度200~300mm

相比傳統的建筑墻體，預制混凝土夾芯保溫墻體能夠有效地將結構性能，熱力學保溫屬性，以及建筑裝飾結合在單塊墻板之中，在越來越多的工程應用中獲得青睞。不僅具有良好的防火及耐久性能，而且生產工序簡單，適用于工業化生產，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，采用預制外墻還可以實現無外架施工，可降低施工成本，在建筑部品中受到關注，并逐漸發展為建筑墻體的主流形式。

挪威Alta Vest項目保溫厚度200~300mm

對于嚴寒寒冷地區的夾芯保溫外墻板，通常外葉板保護層厚度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、板縫高氣密性處理技術、外窗無熱橋內嵌式安裝等創新技術，可以實現外墻系統的高性能保溫隔熱、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可以實現超低能耗建筑的熱工要求。在寒冷的北歐地區，幾乎所有的超低能耗建筑都采用桁架式剪力連接件，國內相關項目案例也越來越多。

挪威Wessels-Hus項目保溫厚度200~300mm

關鍵系數 — 保溫材料傳熱,連接件熱冷橋

在夾芯保溫墻體中，通常將連接件設置在內外葉墻板之間，在結構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性能，為了避免在在連接件與墻體連接部位之間出現冷熱橋效應，連接件自身應當具備較低的導熱系數，良好的耐腐蝕性及耐久性，與墻板接近的熱膨脹系數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件連接在一起的桁架本身，所以在連接件設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寒寒冷及夏熱冬冷地區超低能耗建筑的熱工要求，滿足其大規模推廣使用的前提條件。

圖-1 采用桁架式剪力連接件的預制混凝土保溫墻板剖面圖

另外，結構和部件接縫處的氣密性應當從設計初期就應進行特別關注。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行密封。同時佩克PVL®鋼絲繩連接環的采用讓預制墻墻連接變得簡單易行。我國《被動式超低能耗建筑技術手冊（試行）（居住建筑）》也對被動房氣密性做出了要求，目前可以通過鼓風門法對建筑圍護結構氣密性進行測試。

圖-2 墻角部位連接構成

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的影響。

表 2 不同厚度和材質的保溫板傳熱系數

表 3 不同的夾芯板連接件傳熱系數（對傳熱系數的增量影響）

超低能耗建筑項目概況

聲明：本站所有內容，凡注明來源：綠建之窗”或“本站原創”的文字、圖片等，版權均屬本網所有，其他媒體、網站等如需轉載、轉貼，請注明來源為“綠建之窗”。凡注明"來源：XXX"的內容，為本網轉載自其他媒體，轉載目的是傳遞更多信息，并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責。如有侵權，也請第一時間聯系我們。對不遵守聲明或其他違法、惡意使用本網內容者，本站保留追究其法律責任的權利。管理員QQ： 4993067 32533240，緊急聯系方式：13693161205。