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        木建冷知識:為什么屋頂和外墻中的空氣流通層很重要

        發布時間:2021-12-30 瀏覽:135次

        獨立住宅(house)的3大圍護區域:屋頂(roof)、外墻(wall)和地板/底板(slab)

        傳統意義上,房屋住宅的基本功能是:“擋風遮雨,避暑御寒”。

        現代意義上,房屋住宅應該滿足下面這些基本原則“堅固可靠,冬暖夏涼,健康舒適,節能環保,綠色低碳,設施齊全,智能安全,使用方便,運行經濟,等等”。

        人類自古至今,建造圍護住宅的基本建筑材料,一般有:自然土壤,秸稈茅草,木材竹材,天然石材,人造磚塊,人造鋼材,人造混凝土材料,人造復合材料,等等。

        根據人類總結的熱學知識可以知道:鋼材的導熱性能最大,其次是石材,再次是混凝土材料,再次是磚塊,最后是木材。

        從人類的生活常識和經驗可以了解到:完全使用鋼材圍護的住宅,在炎熱的夏季,室內的溫度肯定會是最高的,其次是石材,再次是混凝土材料,再次是磚塊,最后是木材;完全使用鋼材圍護的住宅,在寒冷的冬季,室內的溫度肯定會是最低的,其次是石材,再次是混凝土材料,再次是磚塊,最后是木材。

        人類科技發展到現在,為了極大地減少夏季太陽的輻射熱對房屋住宅的嚴重影響,除了加強房屋住宅自身的“保溫隔熱”、“防水隔潮”構造力度之外,現代的人們,還創造出了在屋頂以及外墻中設置“空氣流通層”這一構造做法。

        以坡屋頂為例,通過分析可以知道:在炎熱的夏季,太陽的輻射熱,首先是照射在“空氣流通層”外側的圍護材料上的,這層圍護材料,受熱以后,根據“熱的傳導”原理,會通過圍護材料本身,將受熱獲得的大部分熱量傳遞給下面的空氣層。“空氣流通層”里面的空氣,受熱以后,會沿著傾斜設置的順暢通道,從下往上流動起來,即,從下部的進氣口吸入空氣,會沿著傾斜構造通道上升,最終從上部的出氣口流出。這樣,圍護材料受太陽輻射獲得的熱量,將會通過圍護材料下面的空氣流通層帶走大部分,只有少部分熱量,會繼續經過下面的屋頂構造部分,傳遞到室內。

        同樣的道理,外墻的情況,跟屋頂的情況,是一樣的。

        無論是南方夏季房屋住宅的隔熱方面,還是北方冬季房屋住宅的保溫方面,保溫和隔熱,應該是房屋住宅應該同時具備的基本功能之一。

        當然,大自然中太陽的輻射熱,最好是人類能加以利用或者是能儲存起來為最好。比如,在建筑上的應用會有:加熱水體產生熱水、太陽能發電,等等。

        第二部分

        現代超級保溫隔熱、防水隔潮技術支持下的獨立住宅的圍護組成:屋頂、外墻和地板(底板)

        1、坡屋面上,安裝“Solar-thermal collector”(太陽能集熱系統),(optional)(可選的)

        2、獨立住宅的3大圍護區域:屋頂、外墻、底板,采用“超級保溫隔熱”(Super insulation)構造處理,外墻上安裝的窗戶(多層中空低輻射鍍膜玻璃斷熱橋窗框保溫窗戶),采用具有保溫構造特點的節能構造——三窗格雙層低輻射玻璃(triple pane double low-e glazing)。

        3、獨立住宅內部,通風換氣方面,安裝“能量回收通風系統”(ventilation system with heat recovery-帶熱量回收的通風系統),對進入室內的室外空氣——“進氣”,和室內已經使用過的廢氣的排出——“排氣”,進行統一管理,比如,在冬季,在“能量回收通風系統”的“主機”的位置,對“進氣”進行“預熱”處理,對“排氣”不是直接排放到室外,而是“提取廢氣里面蓄含的熱量”之后,再排放到室外。

        另外,所有室外新鮮空氣,集中統一使用一段“地埋管道”,首先與地表土壤,進行“能量交換”(ground heat exchanger-地面換熱器),吸收里面的熱量,對室外空氣進行第1次“預熱”處理之后,再送入“能量回收通風系統”的“主機”位置,進行第2次“預熱”處理,然后再通過管道輸送到室內各個房間中。

        朝向太陽的“被動式太陽房”坐落設計,屋頂安裝太陽能集熱器,太陽能光伏太陽能發電系統,房屋四周采取保溫隔熱構造處理,進氣總管地埋,室內安裝熱回收通風系統HRV(Heat Recovery Ventilation),安裝微型備用加熱器TBH(Tiny Backup Heater),被動式住宅,能耗僅相當于一臺電熱吹風機的功耗。

        第三部分

        在獨立住宅的屋頂、外墻構造組成中設置空氣流通層的意義

        從外到內,從上到下,屋面的構造組成為:屋面瓦片+掛瓦木擱條+順水木擱條(屋面空氣流通層)+防水隔潮薄膜卷材+屋面板+木結構屋架框架+木結構框架之間填充固定無機物材質的不燃型玻璃纖維保溫氈毯+防水隔潮塑料薄膜+木擱條+填充固定較薄的無機物材質的不燃型玻璃纖維保溫氈毯+塑料薄膜封堵+防火石膏板+室內粉刷

        外層:非承重圍護性實心/空心粘土磚墻;中間:空腔——空氣流通層+無機物材質的不燃型玻璃纖維氈毯;里層:承重蒸壓加氣混凝土砌塊墻體。里層墻與外層墻之間,使用鍍鋅或者不銹鋼鋼制拉接筋,進行連接。

        屋面構造,施工現場的外觀。

        木結構屋架框架的外側,鋪設一層綠色的防水保護薄膜,保護膜的外側,釘設一道順水木擱條,順水條的上方,垂直釘設一層掛瓦木擱條,后續將進行屋面瓦片的安裝施工。

        雙層結構中間夾芯保溫層墻體,開始進行外層部分的施工。

        墻體里層:灰白色的蒸壓加氣混凝土砌塊承重墻體;墻體中間:空腔空氣流通層+淺黃色的無機物材質的不燃型玻璃纖維保溫氈毯;墻體外層:紅色燒結粘土磚非承重墻體。為了增強外層圍護墻體的豎向穩定性能,預先埋置了鍍鋅鋼制拉接筋,穿透中間保溫層,將里層墻體與外層墻體進行連接。

        該日式木結構獨立住宅,在“屋頂”、“外墻”、“基礎”3大區域,大量使用“現場噴涂發泡聚氨酯泡沫保溫材料”;在“屋頂”、“外墻”、“基礎”3大區域,設置“空氣流通層”、“單方向透潮、防水、熱反射層”;“外墻”上的窗戶為“雙層中空低輻射鍍膜玻璃斷熱橋窗框保溫窗戶”。

        屋頂和外墻2大位置,均設置“保溫隔熱層”、“防水隔潮層”、“空氣流通層”,以及充分利用基礎下部土壤中的能量,綜合調節室內溫度和濕度,示意圖。

        第四部分

        獨立住宅的最下部設置“地下架空層基礎”的好處

        現代日本獨立住宅的典型建造做法——下部是整體結構的全現澆鋼筋混凝土地下架空層基礎,上部是現代木結構框架承重體系。這種建造方式 “腳重頭輕”,防風抗震效果比較明顯。

        夏天,在獨立住宅3大區域上(屋頂、外墻、基礎),制造空氣流通,可以有效降低室內的空氣溫度,降低室內空氣的潮濕程度。

        獨立住宅,圍護表面的空氣持續流動,會將一部分容易滲透進室內的熱量和濕氣帶走。

        獨立住宅,首先采取“高氣密、高斷熱”的比較夸張的“保溫隔熱”構造處理,然后再在“屋頂”以及“外墻”上,設置“空氣流通層”和“熱反射層”,炎熱的夏季,室內溫度就會比較低一些,同時,還能夠節約能源。

        圖中,最下部灰色的部分,指的是“整體結構的全現澆鋼筋混凝土地下架空層基礎”,1樓、2樓外墻軀體以及2樓天棚位置的淡綠色部分,指的是“保溫隔熱、密封圍護”材料。

        夏は涼しく(夏天涼爽)、冬は暖かい(冬天溫暖)、通気工法システム(通氣工法系統/空氣流通施工方法系統)、棟換気システム(屋頂通風換氣系統)、窓はすベでペアガラス(雙層玻璃窗)

         

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