近幾年由于人們對居住環境要求的提高以及建筑能耗的加劇,被動房作為節能建筑發展的一種新探索,受到了國內外建筑行業的廣泛關注。裝配式建筑為目前廣泛推廣的綠色建筑,響應了我國綠色建筑在施工階段的節能要求,對該領域的研究和應用已成為目前建筑行業中的熱點問題。
被動房以較高的節能率、舒適的品質,在政策助推下發展較為迅速。然而,目前被動房的建設方式以傳統的濕作業建造為主,此類做法與綠色建筑全壽命周期內施工過程中的節能要求相矛盾。為此,文章介紹了將裝配式建筑的優點運用于被動房建設中的嘗試。突破了由傳統的濕作業建造被動房的方式,轉為以裝配式建筑的工業化形式來建造。結合建筑設計與施工過程中遇到的問題,從裝配式體系與被動房體系的結合,圍護結構構建,預制構件裝配式吊裝技術,預制構(部)件間縫隙的熱橋和氣密性處理等方面,系統全面地總結了被動式超低能耗建筑的施工技術與施工難題的解決方案,對今后此類工程的施工具有一定的參考價值。
一、裝配式被動房概況·引領未來
1、裝配式技術
模塊化是裝配式建筑技術內工業化的主要形式之一,工業化體系的模塊化包括∶產品設計模塊化,生產過程模塊化,組織結構和產業鏈的模塊化3個方面。建筑工業化的模塊化可概括為預制構部件構成的建筑單層結構體系模塊化與單元房間圍護結構體系模塊化組合形式。普通建筑建設的習慣做法是以層數作為施工過程中的節點,然后,依次建造直至竣工。裝配式建筑也是以每層作為基本單位,每層作為一個模塊化單元。此類型的模塊化是通過焊接鋼片將預制墻的板預埋件與鋼結構框架固定形成基本單元,表現了高裝配率的工業化建設技術在被動房建筑中的運用。
2、被動房技術
被動房是以被動式技術為主,利用可再生能源,建筑內部得熱與新風系統余熱回收等技術,無需采用主動式的采暖設備,即可使建筑達到采暖一次能源消耗量≤15kW/h/(㎡/年),一次能源總消耗量≤120kW/h/(㎡/年)。其關鍵技術體現在∶高效的保溫隔熱無熱橋圍護結構體系;高效被動式門窗系統;優良的氣密性;高效熱回收新風系統;可再生能源。
3、裝配式被動房特征
裝配式被動實驗房涵蓋了高效的保溫系統、無熱橋構造措施與高效的氣密性技術,利用被動式技術使可再生能源太陽能供給能源,并采用可回收新風系統回收的余熱為房屋提供能源。其建造方式采用裝配式體系,由預制鋼結構構件組成結構體系,由預制的墻板、陽臺等構件組成圍護結構體系,使所建建筑整體裝配率達到了95%以上,能夠大幅改善施工過程中出現的噪聲污染、環境污染以及不節能的現象。
二、工程難點及特點·引領未來
1、建造技術缺乏可參考性案例
采用預制裝配式體系建設被動式超低能耗建筑是該領域的一項新措施,在一定程度上加大了建造和施工的難度。產業化轉變后的節點處理難度較大被動房的高品質、低能耗的優良特點需依靠其五大核心技術來支撐,即高效的圍護結構,無熱橋技術、高效的氣密性、良好的門窗系統、可回收的新風系統。為了將被動房構成體系向產業化、標準化的預制構件轉變,應先分析被動房的基本構成,以及將被動房圍護結構的構成元素轉化為產業化構件的可能性。由于預制板拼貼的縫隙根據所在部位的不同,縫隙密封方式也有所區別。
2、預制構件間多樣化的縫隙種類使得氣密性處理難度增大
氣密性是影響被動房建筑能耗與品質的關鍵因素之一,鑒于采用預制裝配式技術建造的被動式超低能耗建筑的建造體系,需由多塊預制墻板拼貼組裝成墻體,以及其他構部件與建筑結構通過安裝與焊接來固定。因此,拼貼組裝后會形成諸多的節點及縫隙。而形成的諸多縫隙是影響房屋氣密性的關鍵,為避免施工后期節點縫隙處理的不可控性,在裝配式被動房建筑施工圖設計時,應綜合考慮各節點的連接方式,減少板縫數量與穿墻洞口數量,以便于后期氣密層的密封施工和故障維修的處理。
3、構件安裝精度要求高,技術人員欠缺
被動房的優良品質不僅需要良好的建筑設計方案為前提,更需要施工建造過程中的精準技術做保障。鑒于預制構件自身尺寸大小、所在位置以及各項工序的進度不同。施工過程中,應合理安排運送預制構件到施工現場時間,根據施工進度安排相應材料進入施工現場,并做好標記。為確保被動房建設的高質量,整個建設過程需由接受過被動房施工培訓的技術人員來建造。然而,目前掌握被動房建設的專業技術人員較少,而了解裝配式體系建造被動房的技術人員更為欠缺,需要逐步研究,逐步實施。因此,為該類型建筑的施工增加了難度。
4、預制構件間縫隙多,氣密性處理難度大
氣密性是影響被動房品質的關鍵因素之一。而采用裝配式體系的建筑圍護結構是由多塊預制墻板和預制陽臺、樓梯等預制構件組合而成,預制構件安裝拼貼后會形成諸多不同類型的縫隙,它們為后期氣密性的處理提出了挑戰。因此,采用裝配式體系建造被動房的關鍵在于處理好諸多節點縫隙的密封問題。
三、裝配式被動房建造關鍵技術·引領未來
1、結構組裝技術
充分發揮產業化優勢,采用鋼結構體系,現場采用螺栓鉸接形式固定,部分節點采用鋼片輔助焊接方式固定,并逐層安裝,以形成鋼結構體系。而鋼結構與生俱來的弱點為抗火性能較差,需采取一定的防火措施,具體做法是采用噴漆槍噴打混合砂漿至鋼結構表面,并使其全覆蓋,然后,用防火石膏板將結構體系的柱、梁進行全包裹。
2、圍護結構施工技術
(1)基礎。為確保結構強度,獨立基礎采用現澆形式,形成完整閉合的鋼筋混凝土結構框架,并在基礎梁內插入豎向鋼筋。混凝土凝固前,對預埋鋼筋進行視覺找平處理,使其垂直向上,以備與預制墻板預留套筒相結合,進行預制墻板的安裝。
(2)墻體。受目前國內預制墻板生產廠家制作模具尺寸以及運輸設備的限制,還無法用1塊單獨的預制墻板來完成建筑某一個完整的立面建設,需要由幾塊預制墻板根據設計尺寸拼貼而成。吊裝前,應先檢查基礎框架梁平整度,確保預埋鋼筋垂直向上,再由技術人員輔助起重機起吊墻板,確保預制墻板的預留套筒與基礎梁的預埋鋼筋結合,預制墻板上部用鋼片將預留鋼筋與鋼結構框架焊接固定。
3、可再生能源利用
根據Ecotec環境分析軟件,計算出該項目所在地理位置太陽能接受的最佳入射角度為32°,按照該角度安裝太陽能集熱器,能夠做到最大化地利用太陽能進行集熱。并采用光熱與光伏一體化技術,安裝了太陽能熱水系統和太陽能光伏發電系統,能夠有效補充和降低建筑對一次能源的需求。
4、可回收通風系統
安裝余熱回收系統,通過新風處理機組配置轉輪式空氣全熱交換器,在新風傳送和污風排出過程中回收排風中的熱能,其余熱回收率達到了78%。
四、結束語·引領未來
綜上,針對此類建筑建造過程中出現的問題,提出了相應的安裝與密封措施。對比分析了普通被動房的施工與裝配式技術建造被動房的區別,明確了工業化方式建造被動房在節能、減排、降噪和快速施工方面的優點。能夠為我國被動式超低能耗綠色建筑的建造方式向標準化和產業化轉型提供參考。