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德国最先进的绿色低碳住宅(从设计到建造完成的全过程)

2015-01-20 10:10:34 HIT:491

低碳住宅,是指在住宅的设计、施工等各个环节方面,都能考虑怎样减少石化能源的使用,想方设法提高住宅的能源效率,最终达到能降低二氧化碳气体排放量的目的。

“低碳住宅”,也可以认为是二氧化碳排放量低的住宅,是高能效、低能耗、低污染、低排放的住宅。

所谓的“低碳住宅”,与“零碳住宅”“被动式住宅”以及“绿色住宅”等概念一样,其内涵实质上都是相同的,都是在追求“健康、舒适、节能、环保”的未来住宅的建造目标。



建造原理

被动式住宅的源起及工作原理

被动式住宅起源于20世纪90年代的德国著名金融中心城市法兰克福。这类住宅使用超厚的绝热材料复杂的门窗,主要通过住宅本身的构造做法达到高效的保温隔热性能,并利用太阳能和家电设备的散热为居室提供热源,减少或不适用主动供应的能源,即便是需要提供其他能源,也尽量采用清洁的可再生能源。

建筑师为房子设计了密封的外壳,所以房屋几乎没有任何热量散失,也没有任何冷风吹进来。“被动式房屋”不仅能够通过阳光加热,甚至可以利用家电或居住者身体释放的热量保温

在德国,“被动式房屋”的建筑成本仅比传统房屋高出5%-7%。新型设计采用了精巧的中央通风系统,进气管和排气管并排安置,温暖空气排出去的同时,清洁的冷空气引进来,热交换效率可达90%

低碳住宅案例


汉堡之家

“汉堡之家”的设计构思是通过一棵三维的、贯穿“汉堡之家”各个楼层的“愿望树”展现汉堡居民对未来城市生活的愿望以及汉堡针对这些愿望做出的回应。

“愿望树”这一创新的展览概念形象地体现汉堡城市的特点,即生机勃勃、日益壮大与沟通紧密

“汉堡之家”将通过高隔热隔音密封性强的建筑外墙可再生的能源实现每年每平方米消耗50千瓦,相当于普通办公楼四分之一的平均能源消耗量。



瑞典马尔默市被动式住宅

瑞典公司KjellgrenKaminsky Architecture赢得了瑞典马尔默市的被动房屋比赛第一名,该建筑有多项新措施:

生态可持续性:所有家庭都将配备太阳能电池板。每户都有外部百叶帘。这将使冬阳进入建筑中减少夏季的阳光花箱、草坪、绿色的墙壁和绿化屋顶使之成为一个绿洲区;环保建材将被广泛使用,例如所有木材是FSC(森林管理委员会)认证,所有的设备是A级最低的能源消耗,所有的水龙头设计的将是用水量最小的,为居民提供绿色电力。



洛杉矶被动式太阳能住宅

这个占地167平米的混凝土和木材被动式太阳能住宅,位于洛杉矶附近的一座山坡上。该住宅通过其透明的全玻璃式的南立面对该地和整个城市呼应。该住宅周围有一株巨大的芩树,为住宅本身构建了一种小气候环境。设计采用被动式设计和其他一些低技术处理方法,对气候进行调控,开放的南立面可以俯视整个洛杉矶盆地。



德国被动式节能住宅的四大要素

要素1——讲究朝向

被动式节能的房子在设计上会尽可能减少外墙面积,因此房屋南北朝向也很重要,这关系到能否更好地利用太阳能;东西向很少开窗,如果想大面积开窗,必须有相应的自然或人工遮阳设施(树木、百页、遮阳篷)。

要素2—墙体密封性强

被动式节能住宅是不需要暖气设备的。要保持室内温度,首先依靠很好的保温层和房子的密封性:尽量避开热桥,这从地下室开始到屋顶结束;为了对房子进行高效保温,还需要对门、窗进行特殊保温隔热处理

要素3—通风性好

由于房子的密封性高,所以被动式节能住宅的通风显得更为重要,以防止霉变。但是通风会损失大部分能量,所以出现新一代的通风设备:新鲜空气首先进入主卧和起居等房间,污浊空气从卫生间和厨房排出,同时通过热循环交换器,使新风被旧风加热,尽可能减少通风热损失。

要素4—低水耗

为了减少水消耗,雨水被收集起来用于冲刷厕所、花园和冲洗其他。水通过屋顶太阳能加热器被加热,如果热水需求较高,会补充天然气加热。在这个消耗量上,传统房子一年需要天然气1500~2500升,而被动式节能住宅只需150~250升。

节点构造模型

德国被动式低碳节能住宅节点构造实物模型


模型1


外侧,为非承重围护性砌块墙体;中间,黑色的,为防水隔潮卷材层;里侧,为承重木结构框架墙体部分。

木结构框架的外侧,钉设一层合成木板;木结构框架的中间,填充纤维材质的保温隔热材料;木结构框架的里侧,钉设单方向透潮薄膜;木结构框架的最表面,钉设木搁栅层;后续可能再钉设纸面石膏板饰面。

模型2



外侧,为非承重围护性砌块墙体;中间,黑色的,为防水隔潮卷材层;里侧,为承重木结构框架墙体部分。

木结构框架的外侧,钉设一层OSB向刨花板;木结构框架的中间,填充纤维材质的保温隔热材料;木结构框架的里侧,钉设单方向透潮薄膜。




室外地坪面,室内混凝土地面,外墙下部,节点位置,构造情况。

(1)外墙部分的构造

外侧,为非承重围护性砌块墙体;中间,黑色的,为防水隔潮卷材层;里侧,为承重木结构框架墙体部分。

木结构框架的外侧,钉设一层OSB向刨花板;木结构框架的中间,填充纤维材质的保温隔热材料;木结构框架的里侧,钉设单方向透潮薄膜。

(2)室内混凝土地面的构造(从上到下)

压实整平的地基基层+素混凝土垫层+薄泡沫保温板层+防水隔潮卷材层+厚泡沫保温层+钢筋混凝土面层。

(3)外墙洞口位置构造情况

屋顶构造情况,从外到里:

屋面瓦块层+挂瓦木条+顺水木搁条+防水卷材层+结构屋面木板层+木结构屋架框架(框架中间填充纤维保温材料)+单方向透潮薄膜层+木搁栅层(填充薄层保温材料)+后续可能钉设一层纸面石膏板板材饰面

保温屋顶构造、保温外墙构造,三维立体示意图

被动式低碳节能住宅,屋顶、外墙、地面,构造剖面示意图。

节点详细情况

1、预制木材盒填充玻璃纤维保温材料

2、空腔区域

3、平板硬质保温板,避免热桥,使用胶带密封所有开口


德国低碳住宅建造过程


建造基础部分

所使用的泡沫保温材料已经运进施工现场

地基土壤处理完毕之后,使用碎石铺设下部基底。


压实整平碎石垫层,铺设一层红色的防水隔潮卷材层,上面铺设一层细碎石。

开始在碎石垫层上安置基础部分的泡沫保温材料。

基础部分保温构造施工进行之中。


超级保温隔热基础系统,热阻值U值为0.10 w/sqk,保温材料的厚度为300mm


独立住宅,首层室内地板,低温热水辐射采暖,管线布线,施工现场局部。

泡沫保温板的上方垫支钢筋网,准备现场浇注混凝土。

基础保温构造施工现场,局部特写。

现场浇注板式基础的混凝土。

吊装预制木结构框架墙体大板

当住宅下部的板式基础,混凝土凝结硬化养护完毕之后,开始吊装就位,预制木结构框架墙体大板。

木结构框架墙体大板,木框架外侧,钉设一层OSB定向刨花板板材,OSB板的表面钉设一层黑色的防水隔潮卷材层。

二楼承重楼层结构部分

独立住宅。二楼承重楼层结构部分,为工字形木龙骨框架结构形式(或者叫工字形木搁栅结构形式)。

工字形木搁栅结构形式

独立住宅,工字形木搁栅结构形式,二楼承重楼层,施工现场。

二层预制木结构墙体大板

独立住宅,二层预制木结构墙体大板,吊装就位,拼装搭建完成。图为山墙外侧局部

木结构屋架框架的顶面,铺设一层泡沫保温板

木结构屋架框架的顶面,铺设一层德国巴斯夫公司生产的BASF Styropor EPS泡沫保温板。浅色保温隔热Styro EPS保温板的上方,钉设一层通气层木搁条。

EPS保温板的上方铺设一层防水透潮薄膜

EPS保温板的上方,通气层木搁条的顶面,铺设一层Pro Clima SOLITEX PLUS牌防水透潮薄膜。

顺水、通气层构造示意图

外墙粘贴EPS泡沫保温板

屋顶施工的同时,正在准备进行外墙粘贴EPS泡沫保温板的施工。

屋顶施工现场局部

屋面构造层次局部特写

外墙EPS泡沫保温板的粘贴施工

羊毛纤维保温材料

羊毛纤维保温材料运进施工现场,准备填充到室内木结构框架的中间。

羊毛保温材料的外侧,钉设一层透气薄膜,薄膜的外侧,钉设通气层木搁条。图片中央位置,为室内壁炉的砌筑施工现场。

纤维素保温材料

成品纤维素保温材料,准备借助专用泵送设备,填充到木结构屋架的框架中间。

车载专用泵送设备,正在将纤维素保温材料,填充到屋顶木结构屋架的框架中间。

二楼室内,屋架下方,填充纤维素保温材料的作业现场。

独立住宅内部,保温材料填充完毕,外侧封闭之后,利用专用仪器,进行住宅气密性测试。

室内墙体表面

室内墙体表面,钉贴一层纸面石膏板,并进行批灰粉刷处理。地面清理干净之后,铺设一层泡沫保温材料,准备后续的地暖系统的施工。

地暖系统管线布设

在室内地面泡沫保温板的上方,铺设一层黑色的防水隔潮塑料薄膜之后,开始布设地暖系统的管线。

地暖管线的上方,现场浇注轻质砂浆,等砂浆层凝结硬化之后,铺设瓷砖面层。图为室内墙角位置,地暖系统中的疏水配水控制单元。

科技系统设备

设备间内部,地源热泵系统等设施。

图中左边露出较少的深颜色设备为中央吸尘设备的主机。

新鲜空气会由机械通气余热回收系统 (MVHR) 提供能量回收系统,能够将准备排出室内的废气中所蓄含的热量留住,来加热吸入的新鲜空气,然后送入各个室内房间,达到室内热量损失较小。

设备间内部,热水存储罐,施工现场。

独立住宅外部,外墙表面抹灰,施工现场局部。

独立住宅外部,外墙屋顶落水管,安装施工现场。

室外地面下方安装的屋顶雨水收集净化存储罐示意图,德国政府有雨水利用的法规。

室外地面下方,屋顶雨水收集净化存储罐,安装施工现场。

两层结构独立住宅施工现场外观

内部空间

声明:

出自施工技术杂志社。