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木建冷知识:为什么屋顶和外墙中的空气流通层很重要

发布时间:2021-12-30 浏览:135次

独立住宅(house)的3大围护区域:屋顶(roof)、外墙(wall)和地板/底板(slab)

传统意义上,房屋住宅的基本功能是:“挡风遮雨,避暑御寒”。

现代意义上,房屋住宅应该满足下面这些基本原则“坚固可靠,冬暖夏凉,健康舒适,节能环保,绿色低碳,设施齐全,智能安全,使用方便,运行经济,等等”。

人类自古至今,建造围护住宅的基本建筑材料,一般有:自然土壤,秸秆茅草,木材竹材,天然石材,人造砖块,人造钢材,人造混凝土材料,人造复合材料,等等。

根据人类总结的热学知识可以知道:钢材的导热性能最大,其次是石材,再次是混凝土材料,再次是砖块,最后是木材。

从人类的生活常识和经验可以了解到:完全使用钢材围护的住宅,在炎热的夏季,室内的温度肯定会是最高的,其次是石材,再次是混凝土材料,再次是砖块,最后是木材;完全使用钢材围护的住宅,在寒冷的冬季,室内的温度肯定会是最低的,其次是石材,再次是混凝土材料,再次是砖块,最后是木材。

人类科技发展到现在,为了极大地减少夏季太阳的辐射热对房屋住宅的严重影响,除了加强房屋住宅自身的“保温隔热”、“防水隔潮”构造力度之外,现代的人们,还创造出了在屋顶以及外墙中设置“空气流通层”这一构造做法。

以坡屋顶为例,通过分析可以知道:在炎热的夏季,太阳的辐射热,首先是照射在“空气流通层”外侧的围护材料上的,这层围护材料,受热以后,根据“热的传导”原理,会通过围护材料本身,将受热获得的大部分热量传递给下面的空气层。“空气流通层”里面的空气,受热以后,会沿着倾斜设置的顺畅通道,从下往上流动起来,即,从下部的进气口吸入空气,会沿着倾斜构造通道上升,最终从上部的出气口流出。这样,围护材料受太阳辐射获得的热量,将会通过围护材料下面的空气流通层带走大部分,只有少部分热量,会继续经过下面的屋顶构造部分,传递到室内。

同样的道理,外墙的情况,跟屋顶的情况,是一样的。

无论是南方夏季房屋住宅的隔热方面,还是北方冬季房屋住宅的保温方面,保温和隔热,应该是房屋住宅应该同时具备的基本功能之一。

当然,大自然中太阳的辐射热,最好是人类能加以利用或者是能储存起来为最好。比如,在建筑上的应用会有:加热水体产生热水、太阳能发电,等等。

第二部分

现代超级保温隔热、防水隔潮技术支持下的独立住宅的围护组成:屋顶、外墙和地板(底板)

1、坡屋面上,安装“Solar-thermal collector”(太阳能集热系统),(optional)(可选的)

2、独立住宅的3大围护区域:屋顶、外墙、底板,采用“超级保温隔热”(Super insulation)构造处理,外墙上安装的窗户(多层中空低辐射镀膜玻璃断热桥窗框保温窗户),采用具有保温构造特点的节能构造——三窗格双层低辐射玻璃(triple pane double low-e glazing)。

3、独立住宅内部,通风换气方面,安装“能量回收通风系统”(ventilation system with heat recovery-带热量回收的通风系统),对进入室内的室外空气——“进气”,和室内已经使用过的废气的排出——“排气”,进行统一管理,比如,在冬季,在“能量回收通风系统”的“主机”的位置,对“进气”进行“预热”处理,对“排气”不是直接排放到室外,而是“提取废气里面蓄含的热量”之后,再排放到室外。

另外,所有室外新鲜空气,集中统一使用一段“地埋管道”,首先与地表土壤,进行“能量交换”(ground heat exchanger-地面换热器),吸收里面的热量,对室外空气进行第1次“预热”处理之后,再送入“能量回收通风系统”的“主机”位置,进行第2次“预热”处理,然后再通过管道输送到室内各个房间中。

朝向太阳的“被动式太阳房”坐落设计,屋顶安装太阳能集热器,太阳能光伏太阳能发电系统,房屋四周采取保温隔热构造处理,进气总管地埋,室内安装热回收通风系统HRV(Heat Recovery Ventilation),安装微型备用加热器TBH(Tiny Backup Heater),被动式住宅,能耗仅相当于一台电热吹风机的功耗。

第三部分

在独立住宅的屋顶、外墙构造组成中设置空气流通层的意义

从外到内,从上到下,屋面的构造组成为:屋面瓦片+挂瓦木搁条+顺水木搁条(屋面空气流通层)+防水隔潮薄膜卷材+屋面板+木结构屋架框架+木结构框架之间填充固定无机物材质的不燃型玻璃纤维保温毡毯+防水隔潮塑料薄膜+木搁条+填充固定较薄的无机物材质的不燃型玻璃纤维保温毡毯+塑料薄膜封堵+防火石膏板+室内粉刷

外层:非承重围护性实心/空心粘土砖墙;中间:空腔——空气流通层+无机物材质的不燃型玻璃纤维毡毯;里层:承重蒸压加气混凝土砌块墙体。里层墙与外层墙之间,使用镀锌或者不锈钢钢制拉接筋,进行连接。

屋面构造,施工现场的外观。

木结构屋架框架的外侧,铺设一层绿色的防水保护薄膜,保护膜的外侧,钉设一道顺水木搁条,顺水条的上方,垂直钉设一层挂瓦木搁条,后续将进行屋面瓦片的安装施工。

双层结构中间夹芯保温层墙体,开始进行外层部分的施工。

墙体里层:灰白色的蒸压加气混凝土砌块承重墙体;墙体中间:空腔空气流通层+浅黄色的无机物材质的不燃型玻璃纤维保温毡毯;墙体外层:红色烧结粘土砖非承重墙体。为了增强外层围护墙体的竖向稳定性能,预先埋置了镀锌钢制拉接筋,穿透中间保温层,将里层墙体与外层墙体进行连接。

该日式木结构独立住宅,在“屋顶”、“外墙”、“基础”3大区域,大量使用“现场喷涂发泡聚氨酯泡沫保温材料”;在“屋顶”、“外墙”、“基础”3大区域,设置“空气流通层”、“单方向透潮、防水、热反射层”;“外墙”上的窗户为“双层中空低辐射镀膜玻璃断热桥窗框保温窗户”。

屋顶和外墙2大位置,均设置“保温隔热层”、“防水隔潮层”、“空气流通层”,以及充分利用基础下部土壤中的能量,综合调节室内温度和湿度,示意图。

第四部分

独立住宅的最下部设置“地下架空层基础”的好处

现代日本独立住宅的典型建造做法——下部是整体结构的全现浇钢筋混凝土地下架空层基础,上部是现代木结构框架承重体系。这种建造方式 “脚重头轻”,防风抗震效果比较明显。

夏天,在独立住宅3大区域上(屋顶、外墙、基础),制造空气流通,可以有效降低室内的空气温度,降低室内空气的潮湿程度。

独立住宅,围护表面的空气持续流动,会将一部分容易渗透进室内的热量和湿气带走。

独立住宅,首先采取“高气密、高断热”的比较夸张的“保温隔热”构造处理,然后再在“屋顶”以及“外墙”上,设置“空气流通层”和“热反射层”,炎热的夏季,室内温度就会比较低一些,同时,还能够节约能源。

图中,最下部灰色的部分,指的是“整体结构的全现浇钢筋混凝土地下架空层基础”,1楼、2楼外墙躯体以及2楼天棚位置的淡绿色部分,指的是“保温隔热、密封围护”材料。

夏は涼しく(夏天凉爽)、冬は暖かい(冬天温暖)、通気工法システム(通气工法系统/空气流通施工方法系统)、棟換気システム(屋顶通风换气系统)、窓はすベでペアガラス(双层玻璃窗)

 

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