工业化住宅节能技术体系研究

工业化住宅节能技术体系研究

1工业化住宅围护结构节能体系

1.1墙体围护结构

墙体作为住宅节能体系中的重要组成部分以及住宅部品体系中的重要内容在整个住宅的节能效益上发挥着至关重要的作用。有关资料显示,外墙造成的能耗约占建筑总能耗的50%。工业化住宅的墙体围护结构采用工厂化部品式精细化生成方式,能很好地提高我国住宅建筑墙体的保温隔热性能和科技含量。

1.1.1墙体材料

工业化住宅墙体的特性取决于其所用的材料,不仅应该满足传统性能要求的保温、隔热、防火、耐久、稳定及强度等物理特性,且要考虑到对废弃材料的回收利用以及墙体材料的回收再利用等生态性要求。工业化住宅的利废墙体材料包括工业废渣、农业废弃物和沉砂淤泥等。通过机械化的方式生产出来的新型墙体不仅保证了质量而且节约了成本。工业化住宅墙体最突出的特点是以工业化机械生产方式精密组装加工结构墙体、保护层、保温层等各部分。目前节能型墙体材料种类繁多,相比于传统的施工方式,工业化的生产方式将其与墙体结构紧密衔接能够更好地发挥其保温隔热性能。

1.1.2墙体构造

工业化住宅的墙体要求实现墙体结构自身与保温层的工厂一体化生产。按照技术特点墙体保温隔热构造可分为自保温、外保温、内保温以及夹心保温四种。墙体保温板材均由保温材料复合而成,而保温材料又可分为无机和有机材料。无机材料有硅酸钙、岩(矿)棉等,本身不可燃,但普遍强度较低、整体性差、吸水率高、耐冻融性差。工业化住宅墙体保温板材中应用较多的是有机墙体保温材料,主要有聚苯乙稀泡沫板(EPS)、挤塑聚苯乙稀泡沫板(XPS)、聚氨酯(PU)等,但材料本身防火性能较差,故工业化住宅墙体生产技术提倡保温装饰一体化,将EPS、XPS、PU等保温材料与金属装饰板材或无机预涂装饰板有机复合,形成性能、价格都相对优越的工业化节能型墙体。墙体外保温技术节能效果较好,应用较多,在墙体外侧添加保温隔热层实现节能设计。典型的外墙外保温板有BT型外保温隔热板、水泥聚苯外保温板等外保温隔热体系。外墙外保温系统是一种先进、科学的保温节能技术,在各方面均优势明显:①技术含量高,适用范围广;②延长建筑物寿命;③基本消除“热桥”现象,保温节能效果好;④利于稳定室内温度;⑤提升防水性和气密性;⑥便于节能改造;⑦利于室内装修。墙体内保温系统在一定时期和范围内起到保温节能作用,优势是对于饰面和保温材料的耐候性要求较低,易于施工,但存在不少质量通病:①墙体结构有热桥现象,造成保温效果下降,易出现结露;②墙体内外受热不均产生的温度应力使内保温层出现裂缝,造成保温效果下降;③保温层占用室内空间;④不利用节能改造。墙体夹芯保温系统是将保温材料至于墙体内外两面之间,一般保温层内侧墙体承重,而外侧由半砖墙或其它板材构成。墙体夹芯保温优缺点都较明显,优点是能系统有效地保护保温材料、对施工条件要求不高,技术简单;缺点是墙体偏厚,构造较复杂、存在热桥现象、不适合高层建筑。

1.2门窗结构

门窗作为护结构保温隔热体系中最薄弱的一个环节,通常的热损失率占整个围护结构体系较高比重。采用工业化设计手法使墙体和门窗设计集成化,大大提高了门窗的气密性。工业化生产方式把墙体围护结构、门窗框洞口、保温隔热层及饰面层在工厂一体化加工制作,形成完整的住宅墙体部品系统,既保证了住宅墙体的物理力学性能,又能提高整个围护结构的节能环保性能。

1.3屋面结构

工业化住宅屋面保温设计主要有外保温式和倒置式两种。外保温屋顶将屋面保温材料置于屋面与防水层间的屋顶构造形式,能防止屋面内侧的冷凝和冻结。倒置式屋面则将防水层设在保温层下面,能保护防水材料不受破坏,耐久性得到增强。屋顶是建筑最先照射到阳光以及阳光辐射最强烈的部位,故还要考虑工业化住宅的屋顶隔热性。屋顶隔热设计是通过屋顶的架空空间,利用压差将顶层热量拔出,达到屋顶自然通风降温的作用。

2工业化住宅装修节能技术体系

工业化住宅装修是在工厂中生产住宅装修材料和部品,再集成式装配的住宅装修模式。工业化住宅装修技术系统门类繁多,从节能角度来说可以分为几大类,包括干墙技术、双层贴面墙技术、架空地面技术、天花吊顶技术、分水器给水技术、同层排水技术、厨房系统、整体卫浴等。

2.1干墙技术

干墙系统用于非直接外墙、分户墙、梯间墙、户内隔墙等,主要有ALC(轻质砂加气砼预制墙板)与LGS(轻钢龙骨石膏板墙体)。ALC板隔墙有高强低密度、保温隔热、抗渗防水、隔音、耐火性能好等特点。LGS板材即轻钢龙骨隔墙具有轻质高强、耐火性强,通用易安装的特性,此外还有防尘、隔音、保温的功效。

2.2双层贴面墙技术

双层贴面墙指在承重墙表面用脂螺栓或木龙骨,外面贴石膏板。中间的架空部分安装电气管线设备,保温隔热效果良好。

2.3架空地面技术

架空地面技术指地板下依靠树脂或金属地脚螺栓支撑,架空空间内可铺设排水管线。架空地面技术采用的地板硬度小,且有一定弹性,能对人体摔倒起到保护作用,且架空地面较干燥、温度和湿度适宜。

2.4天花吊顶技术

天花吊顶技术是利用轻钢龙骨技术实现双层天棚,架空层内可实现管线设备的安装。天花吊顶技术手段不仅利于管线的维护,且能减少对建筑空间的占用。

2.5分水器给水技术

冷热水分水器的技术采用高性能可弯曲管道,只有两端有连接点,大大减小了漏水概率,提高了安全性能。

2.6同层排水技术

传统施工大多采用的是板下排水,一旦发生漏水或需要修理时都会影响下一层住户,且传统排水技术会产生噪音污染。工业化住宅使用的同层排水技术将部分楼面板降板以达到板上排水效果。管道井内的排水集合管同时与两户排水横管相连,大大节省了材料用量。

2.7厨房系统

工业化住宅的集成式厨房模块系统是将厨房内部的设备部件按相关规范要求、人体工学原理及操作便利性需求进行的合理化布局与组合,满足厨房部品体系的技术集成和一体化需要。集成式厨房模块系统集美观与实用性于一体,还能融入对住户的个性化需求,通过材料、生产、安装的优化达到节能减排、舒适人文的效果。

2.8整体卫浴

工业化住宅整体卫浴是指将卫生间作为住宅的一个完整部件来进行一体化设计、生产、施工。整体卫浴的设计生产设计到建筑、结构、水电、暖通等多个学科门类,需要考虑的因素包括平面布局、设备设施的应用、接口技术等。工业化整体卫浴能提高卫生间的防水性,并且采用的装配式施工更方便,使用舒适性能也得到提升。

3工业化住宅新型能源技术体系

工业化住宅新型能源技术充分发挥了现代科技所带来的多种新型能源节能技术,包括太阳能应用技术、地源(水源)热泵应用技术、再生水回用技术、有机垃圾生化处理技术等。

3.1太阳能应用技术

太阳能应用技术分为主动和被动式两种,主动式包括太阳能热水器技术和光伏发电技术,被动式技术主要是被动式采暖通风技术。太阳能热水器把太阳能转换为热能再传递给水箱,使水箱内水得以加热。光伏发电技术利用了太阳能电池直接将太阳能转换为电能。被动式采暖通风技术则由透光玻璃外罩与蓄热墙体组成,中间设空气间层。太阳能被动式采暖通风技术不需要任何特殊装置,而是依靠住宅本身的设计利用太阳辐射、对流和传导实现住宅的采暖和制冷。被动式太阳能技术分制冷和制热技术。

3.2地源热泵应用技术

地热能指地球内部的可再生能源(土壤、地层、地下水)。利用地热能作为热源的热泵称为地源热泵,它通过埋设于地下的管线提取地下热量来供暖或提供生活热水。冬季地源热泵传递低位热源中的热量至需要处,夏季地源热泵向地下放热以保证室内的温度降低,且所存储的热量可在冬季使用。地源热泵还可以用来提供室内生活用水。由于地源热泵应用技术会受到水文地质条件的限制,因此该技术还不够普及。

3.3再生水回用技术

再生水回用技术即污水、废水经深度处理后用于冲厕、景观绿化用水等。工业化住宅再生水回用技术包括中水回用和雨水回用两大技术体系。中水回用技术一般引入市政中水回用系统将污水处理达到国家杂用水水质标准后用于冲厕、绿化浇灌、道路冲洗等。雨水收集技术即通过雨水的收集达到雨水再利用的目的,实现节约水资源和环境保护。

3.4有机垃圾生化处理技术

工业化住宅大量地利用了工厂化生产的住宅部品部件,再到施工现场装配,工业化住宅的建造方式所带来的建筑垃圾大大减少。工业化住宅的有机垃圾生化处理技术主要用于使用阶段所产生的生活垃圾,其原理是通过微生物菌群来处理有机垃圾,使得垃圾处理达到减量化和无害化目标。

4结论

工业化住宅在我国经过十多年的发展已经取得了很大突破,相应的技术体系也日益成熟。本文分别从围护结构节能体系、装修节能技术体系以及新能源技术体系对工业化住宅节能技术体系进行了全面探讨,得出工业化住宅以集成化、部品化的预制生产方式保证了墙体、门窗及屋面等围护结构的施工精度,提高了施工质量,提升了围护结构的整体性能及保温隔热性能,通过利废墙体材料的回收利用延长了材料的使用周期。工业化住宅装修节能技术体系及新能源技术体系通过多种创新技术提高了住宅的使用性能和节能效果。

作者:吴鑫亮 于凤光 单位:南京工业大学