如果我们展望未来20年,我们将看到一个非常不同的世界。首先,随着我们对外国石油的依赖逐渐独立,化石燃料能源的储量将大大减少,价格也将大幅上涨。最终,我们将生活在一个没有石油的世界。但我们居住的地方的寿命远远超过20年,所以我们现在应该开始考虑如何建造能在后石油经济时代发挥作用的房屋。
为了实现这一目标,大量的资金和人力正在投入工作,以提出有效的解决方案。德国被动房协会及其美国分支机构(美国被动房协会;passivehouse.us)设计的建筑围护标准是基于目前典型住宅设计负荷的15%至20%的能源使用。他们的模型表明,在美国北部,5:10:20:40:60的包络比应该被认为是最小的。换句话说,窗户为R-5,底板为R-10,地下室墙壁或底板周长为R-20,墙壁为R-40,天花板或屋顶为R-60。
幸运的是,您现在可以使用六种高性能墙体系统中的一种来实现这一目标,每种系统都能够达到或超过R-40(不包括壁板,干墙或表面空气层的附加值)。每一个都可以用多种方式解释或改变。虽然还有其他方法需要考虑,但我关注的是目前在美国北部使用(或正在开发)的系统,那里的气候要求结构更有效率。
你想要标准的R-20墙吗?最低标准的墙壁是框架和绝缘的传统,容易发生空气泄漏和热桥。2009年IRC规定,在炎热气候(第5区)的住宅结构必须具有以下r值:窗口:r - 2.8板:R-10地下室墙:R-10木制结构墙: R-20屋顶:R-38 使用R-40可以节省能源进步的建造者和设计师重新定义了建造高效外壳的含义:窗口:R-5板:R-10地下室墙:R-20木制结构墙:R-40屋顶:R-60 |
高效的墙体组件取决于密封性、储湿性和干燥潜力
漏气是墙最大的敌人。在寒冷气候下的高r建筑中,由于高度隔热的墙壁,外部护套在一年中的大部分时间都低于室内空气的露点。如果温暖的室内空气通过墙腔泄漏出去,它所携带的水分将凝结在护套上,并可能导致腐烂和霉菌生长。必须非常小心,以50帕斯卡(1 ACH50)每小时换气量少于1次,或每平方英尺外壳面积的漏风量少于0.1 cfm。这比能源之星密封性标准严格五倍,需要机械通风。
在以下每一个墙体系统的例子中,空气屏障必须完整地延伸,穿过屋顶或天花板,一直延伸到地下室的墙壁或楼板。
高效墙体也不可能出现漏水现象。窗户应安装在全窗台上,并有包裹的门框。如果墙壁被弄湿了,它应该能够储存水分,然后逐渐干燥到内部或外部,并持续数十年。在一年的时间里,一堵墙一定会失去而不是增加水分。当然,最好一开始就不要把墙弄湿。但是把这种恢复能力看作是一种设计和内置的保险,而不是事后购买的保险。
成本是相对的
一个节能的墙体系统应该有助于降低加热和冷却成本。它还应该减少机械系统的能量负荷,以便将更小、更便宜的加热和/或冷却装置集成到房屋中。在某些情况下,可以取消中央供暖系统,而房子可以依靠点源空间加热器。除了减少能源消耗外,精心设计的墙体系统还可以减少气流,保持室内相对湿度,从而提高整体舒适度。
当然,所有这一切都是有代价的,这比按照代码最低要求建立隔离墙要高得多。找到这种平衡使得成本方程式变得困难。即使在图中所示的6个墙系统中,也很难进行有效的成本比较,因为它们取决于承包商的熟悉程度和区域市场。我认为有一件事最终是正确的:在较小的开放式住宅中,这些高性能的墙壁将允许取消中央供暖系统,即使没有惊人的燃料价格上涨,成本溢价也会被收回。
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1.双螺柱墙是久经考验的
![双螺柱墙](https://s3.amazonaws.com/finehomebuilding.s3.tauntoncloud.com/app/uploads/2009/11/25160257/021208068-1.jpg)
自早期的超级隔热房屋以来,双层墙就一直在建造。它们通常由一个传统的框架2×4外墙和1/2英寸。结构板。第二个非承重2×4柱墙建在内部。半英寸或3/4英寸。胶合板盒子横跨门窗内外框架之间的粗糙开口。11-3/4英寸。深切(从4英尺长切下的经济切)。面板),这些盒子确定了墙的确切宽度,这留下了一个4-1/4英寸。在墙的中心有一个厚的不间断的绝缘区域。
在以前的项目中,我的公司在电气粗加工完成后在腔内使用了密集的纤维素。(加入高性能玻璃纤维会增加r值。)虽然电线预计将在空腔内,但我们将所有暖通空调管道都置于外墙之外。
将纤维素绝缘材料吹入这些深腔需要一些计划。我们要么在内外螺柱之间安装垂直网,以确定每个隔舱并分别填充,要么采用两阶段工艺,即用较小直径的软管进行整体吹扫,以达到均匀的3.5 pcf(磅/立方英尺)密度。除内漆外,不使用缓蒸汽剂。
2.拉尔森桁架创造了一个外骨骼
![拉尔森桁架墙](https://s3.amazonaws.com/finehomebuilding.s3.tauntoncloud.com/app/uploads/2009/11/25160259/021208068-2.jpg)
像双柱墙一样,拉森桁架墙创造了一个空间。一个承重2×4框架墙是1/2-in。胶合板或OSB。一个8。-深外骨骼框架附着在承重墙上,并支撑在宽基础墙上。楼板和承重墙被固定在基础墙的内半部。两者都经过了隔热改造。桁架外部无基础支撑,采用胶合板底板密封。塑料空气屏障和阻汽膜包裹在整个护套2×4框架的外部,并密封在基板上或直接密封在混凝土基础墙上。该组件被制成干燥到外部和内部。外部Larsen桁架墙通常在现场制作,形成一个不间断的腔体,充满密集的纤维素。 The insulation is blown through holes in a second exterior layer of sheathing.
因为双壁系统更容易空气密封,我们主要使用Larsen桁架作为改造选择。和双壁系统一样,1/2英寸。-或3/4-in。-深胶合板盒子被制作成跨越粗糙的开口,在这里,它们也为外骨骼框架提供了额外的刚度措施。空气屏障内的2×4墙可以用公用设施穿透,而不会影响房屋的气密性。
3.受被动式房屋的启发,墙壁由工程木材制成
![克林根贝格被动式房屋墙壁](https://s3.amazonaws.com/finehomebuilding.s3.tauntoncloud.com/app/uploads/2009/11/25160302/021208068-3.jpg)
这个系统被Katrin Klingenberg用来向美国介绍德国的被动式房屋项目。克林根贝格的墙壁是用12英寸的。-宽工字梁作为螺柱。工字梁的内侧包裹着OSB,作为主要的空气屏障。工字托梁的外部包裹着结构纤维板,这种纤维板具有透气性,可以使墙腔干燥到外部。这些护套也使工字梁墙具有盒梁式的结构完整性。指定窗户的位置和宽度是有好处的,这样粗略的开口就落在规则的螺柱间距之间。墙由混凝土板支撑着。
墙壁可以现场建造成面板,并在起重机的帮助下倾斜。然而,Klingenberg更喜欢预制约8英尺宽的双层面板,并用高效吹制玻璃纤维(R-4.5每英寸)填充壁腔。(也可以使用纤维素。)面板连接设计有重叠,粘接,然后胶带,以确保外壳保持气密,因为它是组装。
如果你追求的是被动式房屋的标准,在墙板的内部建一面2×3墙,用防潮喷雾纤维素隔热,可以支撑二楼的托梁,并将电气和管道安置在空气屏障内。阻汽OSB护套与内墙表面稍微绝缘有助于在冷却季节消除湿气问题。
4.这栋房子用泡沫喷雾外壳包裹着
![喷泡沫壳壁](https://s3.amazonaws.com/finehomebuilding.s3.tauntoncloud.com/app/uploads/2009/11/25160304/021208068-4.jpg)
这种方法特别适合于深层能源改造。该系统由安大略省滑铁卢的建筑科学家和建筑顾问约翰·斯特劳布(John Straube)开发,该系统由垂直的2×3覆盖层组成,这些覆盖层与现有的外墙隔开,然后用闭孔喷雾泡沫安装到位。根据Straube的说法,furing只需要最小的附着强度和刚度。
该系统强度的关键是密封孔聚氨酯泡沫喷涂在furring周围。固化泡沫的密度足以稳定覆层并承受覆层的载荷。事实上,除了稳定furff外,泡沫还在建筑物周围提供了连续的绝缘毯和空气屏障。
喷洒的泡沫被安装在现有墙壁的顶板上,密封在天花板干墙的顶部,形成空气屏障。Straube不提倡任何外部雨幕或排水平面。搭接壁板直接附着在实质上嵌入泡沫的毛坯上。反过来,泡沫被应用,使其固化的表面是凹进1/2英寸。到3/4英寸。在furring的下面,在侧壁后面留下一个空间,这是通风口的顶部和底部。
5.双层刚性泡沫板覆盖了外部
![双层刚性泡沫板](https://s3.amazonaws.com/finehomebuilding.s3.tauntoncloud.com/app/uploads/2009/11/25160306/021208068-5.jpg)
从概念上讲,这是六个系统中最简单的,这种技术特别适合于改造或增强传统框架的新建筑。在建筑科学公司的建筑师Betsy Pettit开发的一种方法中,双层2英寸。聚异氰脲酸盐绝缘直接应用到螺柱上,并与垂直的1x4s螺钉固定在框架上。
在这种系统中,排水平面和空气屏障可以在刚性绝缘体的前面或后面。这个决定在很大程度上取决于窗户,特别是在翻新时,是保留还是更换。如果保留现有的窗户,则在应用隔热材料之前,应在现有护套的外部安装排水平面(以及气障膜)。这个细节消除了绝缘板连接处的胶带的需要。
对于新建筑(或涉及更换窗户的改造),窗户最好位于应用1×4 furring的平面上。排水平面是通过胶粘在绝缘板接头上形成的。空气屏障可以建立在外部,也可以留在隔热层后面,作为密封膜或作为墙护套的胶带接头。
6.结构绝缘板(sip)
![结构隔热板](https://s3.amazonaws.com/finehomebuilding.s3.tauntoncloud.com/app/uploads/2009/11/25160308/021208068-6.jpg)
该墙板系统由夹在两个7/16英寸外皮之间的硬泡沫隔热材料组成。厚的OSB。性能最好的泡沫芯是聚异氰脲酸酯。从人类和环境健康的角度来看,聚苯乙烯(EPS和XPS)中的化学添加剂,特别是溴化阻燃剂hbc,使聚苯乙烯成为更好的选择。Polyiso泡沫也是一个更明智的选择。面板通常是在定制的基础上建造的,粗糙的开口被封锁,这减少了现场切割的空白XPS芯板所产生的浪费。
OSB表面特别容易退化,如果他们被湿了。因此,在施工过程中,SIPs需要特别注意保持干燥。用SIP胶带密封面板连接处也非常重要,以防止充满水分的内部空气到达外部皮肤。
Joe Lstiburek说:“处理sip有限(几乎不存在)的储湿能力的最好方法是使外部覆盖层通风,并在屋顶上增加通风。’加上这两项,sip就变得坚不可摧了。”
Bruce Coldham是Coldham & Hartman建筑事务所(www.coldhamandhartman.com),位于马萨诸塞州阿默斯特。
来自Fine Homebuilding #208
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在安大略省北部使用再生屋顶泡沫,4“墙6”屋顶,1/2“层,2x6钉和2”闭孔泡沫完成了#5。简单,紧。我还没搬进来,但我喜欢它的内部结构。
我认为#4有一个错误,因为4.5英寸的外部闭孔泡沫和2x6填充将产生超过R40,如果你计算每英寸6.5卢比的闭孔泡沫,R50组装。
在第5点-外部硬质泡沫应用于外部-排水平面怎么可能在泡沫后面?如果绝缘层与护套紧密相连,任何进入的湿气几乎都不会去任何地方。它将无法运行的表面封闭细胞泡沫紧紧压在它。当我们把隔板或木瓦钉到包裹在护墙板上时,湿气也很难顺着墙面流下来,但通过壁板本身也有一些干燥的可能性。有了泡沫,水就无处可去了。这样可以吗?