被動式超低能耗建筑屋面節點優化策略

鄭文濤

摘 要：隨著我國的經濟在快速的發展，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點及關鍵材料種類;某被動式超低能耗建筑項目屋面采用典型屋面節點，根據項目實踐，分析了施工工藝和施工環境對屋面節點設計意圖可達性的影響，并根據節點構造原理和材料特性提出了優化后的屋面節點。

關鍵詞：被動式超低能耗建筑;被動式建筑;低能耗建筑;屋面節點

引言

被動式超低能耗建筑（又稱被動房）是目前倡導的一種全新節能建筑概念，是將多種被動式和可再生能源等技術與建筑融為一體（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建筑相比，在保證較高的室內熱舒適和居住品質外，年供暖、供冷需求量顯著降低。被動式超低能耗建筑的設計、施工及運行是以建筑能耗值為約束目標，將傳統的設計理念、施工方法和運行模式進行轉變。由于被動式超低能耗建筑對設計指標、材料性能、施工質量及運行管理等要求更加的嚴格，而生產過程中，施工工藝、材料性能和運行管理技術層次不齊。被動式超低能耗建筑技術體系引自德國，并在國內呈現迅猛發展。節點構造建立在當前建筑材料和部品件基礎上，國內建筑材料和部品件與德國存在一定差異，照抄德國節點構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的發展，因此，探索適合中國國情的被動式超低能耗建筑節點具有現實意義。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及可靠。

1 被動式超低能耗建筑增量成本分析

與普通的節能建筑相比，被動式超低能耗建筑對建筑材料、設備、施工技術有更高的要求。由于國內高性能的建筑材料、設備較為短缺，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，因此需要結合我國實際情況，將其轉化為本土化的低能耗建筑———經濟型超低能耗建筑。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現，被動式超低能耗建筑的增量成本主要由圍護結構、高效熱回收的新風系統、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構的節能保溫技術及其成本增量進行剖析，在圍護結構的傳熱系數和經濟性兩方面尋求平衡點，確定經濟型超低能耗建筑的技術指標。

2 屋面熱工性能不符合預期主要由以下原因產生

（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，并間接影響到鋪設在隔汽層上的保溫層的平整度。保溫層上找平層現澆作業時，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生擾動，導致保溫板間縫隙擴大，構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，液態水通過保溫層縫隙進入，由于保溫板透濕性差，導致進入保溫板板間縫隙的液態水有效蒸發面積減小，蒸發面積僅相當于板間縫隙面積，進入保溫層的液態水在施工過程中難以干燥。（2）節點構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水長時間難以散發，高濕度環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霉而失效。（3）節點構造中找坡層位于保溫層下，保溫層上濕作業的找平層施工過程中，液態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，施工過程中難以發現，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 屋面節點優化

3.1被動式超低能耗建筑檢測技術標準編制思考

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定，在進行標準方法應用時，應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用的技術出現矛盾時，應綜合考慮建筑整體性能。如遮陽設施在遮擋陽光直接進入室內的同時，也會阻礙窗口的通風;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，以使技術達到最佳“低能耗，高能效”的狀態點。3）在標準編制時應根據氣候區域等因素考慮各性能參數指標的取值范圍，如外窗達到德國被動式超低能耗建筑指標時，在國內某些地區會出現結露等問題，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的被動式超低能耗建筑用窗的傳熱系數指標。

3.2設置隔水層

為解決屋面保溫層上現澆找平層施工的影響，屋面節點中在保溫層上增設一道隔水層以解決找平層施工過程中混凝土和液態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水蒸發形成的水蒸汽;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生熱橋，為解決這一矛盾，伸入保溫層的透汽管內部填塞巖棉，透汽管的作用是為保溫層向室外提供排濕渠道，通過透汽管的介質為水蒸汽而非液態水，巖棉導熱系數低、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。

結語

被動式超低能耗建筑屋面存在濕作業，在節點設計過程中，應充分考慮到施工階段避免液態水和混凝土進入保溫層，特別是避免液態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點在施工過程中不能很好地處理找平層現澆混凝土泌水所產生液態水和混凝土進入保溫板板間縫隙，經過優化節點，通過在保溫層上增加一道隔水構造解決這一問題，通過增加保溫層透汽管實現保溫層排濕。優化后構造具有施工方便，對材料要求低的特點，能夠很好地實現設計意圖，可以為被動式超低能耗建筑屋面節點提供借鑒。

參考文獻

[1]李棟，樊則森，張少彪，等.中國首個鋼結構裝配式被動式建筑實踐探索—山東建筑大學教學實驗綜合樓[J].動感：生態城市與綠色建筑，2017（1）：48-57.

[2]彭夢月.被動式低能耗建筑圍護結構關鍵技術與材料應用[J].新型建筑材料，2015，42（1）：77 -82.

（作者單位：青島國際經濟合作區管理委員會規劃建設局）