坚实、绝缘良好的地基
隔热混凝土形式(ICFs)在房屋底部提供整体泡沫隔热。
每个房子都应该建立在坚实的基础上,食品和卫生局也不例外。事实上,就像项目的其他元素一样,我们希望基础能够展示最佳实践,并作为这个以性能为导向的住宅系统的一部分。
ICF符合要求
倾斜的场地表明,我们将有一个可步行的地下室,根据我的经验,这通常意味着在台阶的基础上浇筑混凝土墙,以保持在霜冻线以下,墙壁的内部或外部都有刚性绝缘,以满足或超过寒冷气候地区的规范要求。通常混凝土保持相对接近等级,其余的墙壁用框架墙建造。
对于FHB住宅,我们使用了一种久经考验的系统,但对我来说是新的:icfs绝缘混凝土形式。而浇筑的基础,通常是8英寸厚,但有时更多(偶尔更少)需要额外的努力来隔热,并且在混凝土混合物中的水有时间完全水化化学反应之前,当形式被剥离时容易开裂,ICFs提供整体泡沫隔热,并通过保持水分使混凝土在很长一段时间内固化-这是我的混凝土书呆子书中的一大优点。最重要的是,它们是一个Mike Guertin可以自己安装的系统,在时间表上提供灵活性,并将分包商的支出降至最低。他不需要购买、储存和使用胶合板或铝板;在大多数情况下,他只需要把icf像大的乐高积木一样堆叠起来,然后让一辆混凝土预拌料卡车填满表格。我们使用Amvic的Amvic+ 3.30产品线。
从坚实的基础开始
好的地基必须建在好的基材上。根据IRC 2012,这是罗德岛州建筑规范的基础:
基础应支撑在未受干扰的天然土壤或工程填充物上。
在基材的顶部是基础,根据情况可以有不同的尺寸范围。基础的主要原因是分散建筑物上的静态和动态载荷,但基础也创造了一个平坦的,水平的表面来放置墙体,当用钢筋与墙壁绑在一起时,基础还可以抵抗向上的载荷,当强风或地震荷载试图将它们推倒时,可能会施加在高大狭窄的建筑物上。基础尺寸取决于建筑荷载和土壤承载力,通常大于荷载和规范要求。
基座经常被展示出来,有时还带有键槽,键槽是在基座上挖出的沟槽,一旦墙被浇筑,键槽就可以“锁入”墙。它们的目的是防止横向移动,但即使在外部有泥土推动,在内部浇筑楼板,并且在冷接缝上有钢筋(混凝土浇筑在已经固化的混凝土上),通常也不需要键槽。
在那里是需要毛细血管断裂,这是一些建筑商仍然滞后的细节之一,因为其优势很难观察到。在一个封闭的房子里,当多孔的混凝土被允许从土壤中吸取水分时,与水分有关的问题就会发生,而这些问题本可以通过添加毛细管裂缝来轻松避免。有几种产品被设计成在基础和上面的墙壁之间的毛细管断裂,以减少或消除从地面向上进入墙壁的水分运动。基础有时包括钢筋,但通常不包括,原因很简单,上面的墙就像一个巨大的梁(特别是如果它包括水平钢筋),所以基础中的钢筋提供的额外加强是不需要的。
基础的混合方法
FHB住宅的一个独特方法是在地下室的步行部分,由于地下水位高,很难达到规范要求的从坡度到基础底部的最小40英寸。Mike Guertin建议我们在那个位置使用霜保护的浅基础细节。迈克和我都有建造防冻浅基础的经验,这种浅基础采用刚性泡沫来捕获地球的热量,并保护冷空气不冻结霜线以上的基础下方的地面。不过,这种方法有两个问题:罗德岛州的建筑规范限制了霜保护浅基础上的建筑高度不得超过一层楼,而且它还限制了霜保护浅基础与其他基础系统的结合。幸运的是,Mike Guertin与当地的代码执行官员关系很好,他有权在适当的时候否决代码。在与我们的工程师,贝克结构工程师的大卫·马科利尼和迈克·格廷交谈后,规范官员允许我们的混合系统。据迈克说,今年7月,罗德岛州将发布一项更新的法规,规定允许像我们这样的基金会成立。
ICF的:自包含的形式
我们选择的Amvic品牌砌块在行业中具有最高的绝缘价值。每边的形式有3¼”泡沫在R-13.67每边;一旦添加了典型墙体的其他组件,整个墙体的额定温度为R-30,超出了规范,与我们上面的框架墙大致相同。(规范要求地下室墙体采用R-15连续保温(或R-19空腔保温),罗德岛气候区的框架墙采用R-20保温。)块是由EPS(发泡聚苯乙烯),最环保的发泡剂的任何硬质泡沫塑料和热阻随时间保持不变。
我们的意图是使用框架墙代替ICF的地下室墙壁的上层部分,这将使它更容易框出窗户和门的开口,并尽量减少使用能源密集型混凝土和泡沫。然而,我们的结构工程师计算出,为了抵抗来自上坡的土压力,我们需要制作大部分的全高ICF基础。我们对这个细节进行了争论,因为许多基础都有部分高的混凝土墙,但最终工程师只批准了南墙框架的一小部分的图纸。土壤中的静水压力会产生巨大的压力,而且在110英里/小时的风速范围内,两层楼的结构位于基础上方,工程师不愿意忽略支撑基础墙的部分。他还指定了一个相当严格的钢筋时间表,它提供了一个张力元件,与混凝土的抗压强度一起工作,以创建一个坚固的基础墙。
虽然我们不需要入口门廊和车库基础的Amvic表格的绝缘方面,但使用相同的系统是有意义的,这样迈克和他的工作人员可以同时完成工作,而不必引入分包商。
防水和收尾工作
在以后的文章中,我会写我们如何处理地基的外部,以及如何处理雨水和地下水管理。
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icf的使用被大大高估了。一半的绝缘材料在一堵很厚的墙的外面。当房主回家(并提高恒温器)时,需要花费数小时来加热ICF封闭空间(地下室),因为混凝土也要升温。
从能源效率的角度来看,为什么房主想要加热大量的混凝土?
这可以通过在地下室墙壁内部增加进一步的绝缘来克服,但这不是ICFs的使用方式。
它们最好在温带气候中使用,在那里人们可以利用热质量对自己有利。不幸的是,我在加拿大“近北部”的季节性住宅中看到过它们的使用。——周五晚上到达,周六晚上终于暖和了。
在郊区,如果你依靠热质量来调节家里的温度波动,从能源使用的角度来看,只对地基的外部隔热是明智的。
然而,在一个漏风水平非常低的房子里(我们的目标是1.0-1.5 ACH50)和相当数量的隔热(我们在5区有R-30的墙壁和R-60的屋顶),热质量和恒温器的挫折不会像在一个隔热不良、通风不良的房子里那样有同样的效果。有了良好的建筑围护结构和高效的设备,房子将能够在不需要热质量来弥补热损失的情况下“滑行”数小时。混凝土是一种很好的热导体(又名一个很差的绝缘体),所以热质量的影响并不像大多数人想象的那么大;你建议的裸露的混凝土墙可能会在6-10小时后与室内空气达到平衡,之后你必须以某种方式再次给它们加热,如果它们得到阳光直射,这很容易,但大多数基础墙没有阳光直射,所以它们需要调节空气(以另一种方式加热)来发挥热飞轮的作用。事实上,ProHOME地下室可能会在某个时候完工,这甚至会使空调空气难以加热混凝土。
混凝土在隔热泡沫层之间受到保护,因此从本质上讲,它既不会增加也不会减少房屋的热性能。我们也能够保持混凝土只有6英寸厚;浇筑基础,我们需要至少8英寸的墙壁。制造混凝土是非常耗能的(他们燃烧石灰石来获得波特兰水泥),所以我们可以使用的越少越好。
在我看来,热质量最适合在非常炎热的气候和凉爽的夜晚使用,比如新墨西哥州,它可以帮助缓和白天的温度波动。然而,在大多数气候条件下,建造一个具有足够隔热、低漏风率和精心设计的窗户的围护结构更有意义,以获得一些(但不是太多)被动的太阳能热量。
伟大的基础细节!我能不能问一下,你打算用什么来做基脚和ICFs之间的毛细管断裂?我正准备破土动工在ZNE家这个月,并已仔细审查这个细节相当一段时间。过去,我用过Thoroseal的胶凝产品。它基本上是一个现成的混合产品,从一个袋子,是铲在基础之前,墙形式的安置。这似乎是一种不错的产品,但事实上,它也是水泥基的,应该阻止水分的输送,这似乎违反了直觉。但是,嘿,我有什么资格质疑实验室里的人的研究成果呢?
另外,您计划如何改变ICFs的顶部过程以允许更厚的混凝土。在塑料网之间刻出EPS ?当将混凝土泵入ICFs时,您是否会添加额外的百叶窗和支撑以避免井喷?我的ZNE项目的工程师对ICF基金会也有类似的细节。我正试图让他们提供其他细节,但愿如此。这似乎是很多额外的工作,我理解为什么他们想要它来转移负载,但是……这也是我在icf的任何制造商网站上都找不到的细节。
我期待更多关于ProHome的文章和更新!我赞扬FHB和专业人士做的工作,因为他们有勇气去做这样一个雄心勃勃的事业。
谢谢你的评论。我以前使用过Thoroseal产品,但不是用于毛细血管断裂。我所熟悉的Thoroseal产品的主要成分是二氧化硅和波特兰水泥,还会添加一些其他矿物质,有时还会添加聚合物。它在防水方面非常有效,但我不确定它在防止水的毛细血管运动方面是否同样有效,水从较大的毛孔流向较小的毛孔
我们将使用Cosella-Dorken的产品Delta立脚屏障:http://www.cosella-dorken.com/bvf-ca-en/products/foundation_residential/footing_barriers/products/footing_barrier.php.它基本上是一层聚乙烯,两面都有特殊涂层,然后用铲子铲到新浇筑的地基上。我知道很多人喜欢液体薄膜和各种各样的控制层,但我个人认为在可能的情况下,使用薄板和胶带更容易。\ \ P P
我们使用的Amvic品牌ICF为墙壁顶部提供“锥形顶部”形式,以及其他各种情况下的形状。你可以在这里看到他们的CAD细节:http://www.amvicsystem.com/icf/cad/.我自己没有使用过ICF,也无法评论Mike Guertin在浇筑过程中如何支撑表格,但他有使用ICF的经验,我相信他会在博客上谈论浇筑墙壁。
迈克,
在寒冷的气候下,混凝土墙外面的泡沫几乎是无用的,除非有人想浪费钱加热混凝土。ICF可能通常有2英寸的泡沫-内部只有R10,承包商根据R20(包括外部泡沫)的错误营销数据简单地在其上干墙。
如果外部温度是-20摄氏度,那么混凝土温度将是相当均匀的0摄氏度(在部分暴露的地下室墙上),地下室内部温度将是+20摄氏度。为什么会有人想把巨大的混凝土加热到0摄氏度呢?
我们的地下室墙壁的最低建筑规范是R12——作为成品空间使用时完全不令人满意,但仍然超过ICFs。
是的,在昼暖夜凉或气候温和的地方,ICF很好,但在其他地方,它们需要额外的内部绝缘。
我不在乎家里换气的次数有多少。这不会影响人们必须将大块混凝土加热到20摄氏度的事实。
在只有周末才会去的娱乐场所安装ICF,更是疯狂。(在你离开前几个小时,天气终于暖和了。)
退休前,我是一名专业工程师和工程学教授。我知道我在说什么。不要喝营销的冷饮。
郊区,你并没有将混凝土加热到20°C,你是在保持20°C的室内空气温度,并且隔热系数为13.7 (h•ft²•°F/Btu),以防止热量流失到比室外空气温度高得多的表面(混凝土)。与空气相比,混凝土的导电性更高,这在一定程度上抵消了这种影响,但这一点仍然是有效的,这也是低水平的空气泄漏确实重要的部分原因。
我同意,在内部增加更多的绝缘材料是很棒的,如果我们使用更传统的ICF(或浇筑的混凝土墙),我们就会这样做。你可能会发现,有趣的是,我交谈过的大多数工程师都坚持认为,在寒冷的气候下,外墙隔热总是更好的,尽管我不这么认为。你可能会喜欢阅读这份来自建筑科学公司的报告:http://buildingscience.com/sites/default/files/migrate/pdf/BA-1003_BA_HighR_Foundations_Report.pdf.
郊区-我建了一个2200平方英尺的单层ICF房子,现在已经住了3年了(中央PA)。根据我的经验,我认为应该更多地使用ICFs。他们提供卓越的强度,稳定性和绝缘。不仅在r值方面不是特别高,而且与浇注墙的超密闭性相结合,它们确实具有特殊的保温能力。在冬天,我平均每天下午用一台Tarm Solo Innova木材锅炉给房子供暖3-4个小时。很多时候,我只是不运行锅炉——不需要,因为温度保持舒适。我建了一个1000加仑的储热系统,我从来没有使用过,因为房子就像一个巨大的散热器。尽管温度非常低,温度波动很大,但内部温度非常稳定。也不需要空调——夏天的时候,室外比室内要热15-20度。我小心翼翼地把房子布置得很好,正面有朝南的大窗户,房子的后面部分埋在山上(大约3英尺)。 This is a great system! Considering all the damage from hurricanes and floods in certain areas in this country I think ICFs should be used much more.
迈克和亨里克,
迈克,
我没有说混凝土被加热到20摄氏度。我说它被加热了20摄氏度。你还没有回答我的问题,为什么有人会花钱把混凝土加热20摄氏度(在我的-20摄氏度/0摄氏度/+20摄氏度的问题中)。你同意我关于额外绝缘的看法。R13.7刚刚超过加拿大的最低建筑标准,只有质量最低的房屋才会按照这个标准建造。建筑科学公司是一家美国公司。总的来说,你们的气候和加拿大的气候大不相同。
就像在任何职业中都有相当不称职的从业者一样,所以我(也许还有你)对你交谈过的人认为绝缘应该在外面并不感到惊讶。也请阅读我对亨里克的回应。
亨瑞克,
宾州中部离加拿大北部不远。卡车被开到湖边运送建筑材料等。你知道当湖上结了几英尺厚的冰有多冷吗?完全不同的气候,每个周末从45华氏度开始加热你的度假屋(或者完全不加热),这与你上班或睡觉时把温度调回几度是不一样的。根据您的气候和情况,请使用ICF。(你仍然在不必要地加热混凝土,但这是你的钱。)
请大家读读我写的东西。
我的朋友在他新建的度假屋中使用了ICFs,造成了灾难性的后果,这就是为什么我如此疯狂地宣传ICFs的问题。使用它们,但要知道缺点。
事实是,每个情况都是独特的,有不同的因素驱动决策。加拿大的房子只在周末供暖,显然与宾夕法尼亚州中部的满屋是不一样的。我设计和/或建造了最低标准的房屋,墙壁为R-58,屋顶为R-140的被动式房屋,以及介于两者之间的一切。热质量有影响,但它很难量化,因为它取决于许多变量。从被动式房屋的角度来看,每天运行3-4小时的木材锅炉听起来并不特别有效,但我们需要知道Btu输出才能做出明智的判断。对于ProHOME的情况,包括气候、房屋设计、场地条件和其他建筑现实,Amvic 3.30街区是一个不错的选择。
好的设计
这些评论读起来很有趣;不同的意见孕育出好主意。40年前,我有一所房子,地下室没有地下室隔热层,这是个坏主意。我把阁楼改成了16英寸的隔板。第二所房子也差不多。在这两种情况下,我在春季、夏季和秋季都全天候使用除湿机。
这是我的第四个房子。造它的人在控制湿度方面有强迫症。基础的外面涂上了热焦油,上面覆盖着某种网状材料,然后覆盖上一层厚厚的东西,然后覆盖上4英寸厚的硬质泡沫。当我买下这所房子的时候,我能闻到地下室里未加工混凝土的味道,里面满是灰尘。在墙壁上涂了两层Ulra Drylok,然后在地板上涂了两层SW高反射漆和两层SW混凝土搪瓷。第三个冬天,地基浇上了砖砌的混凝土,所以我什么也没做。这里一年四季都很温暖,从不潮湿,也不会有灰尘,所以地板上的羊毛地毯很好。至于取暖(我有脊髓灰质炎后综合症,所以我必须保持温暖),我不知道真正的成本。但是在5/6区,暖气、热水、做饭和洗衣的总费用很少达到每月60美元。明年我将在吹入的绝缘材料上加8英寸的隔板。 I hate that stuff - looks good when it is first done and then it settles.
我想建造一座房子,可能会过度建造地基和墙壁,两面防潮,并在内部钉出6英寸或8英寸的Roxsul。矿棉已经存在了至少70年,我不相信ICF的粉底能经受住时间的考验。对于脚排水,我希望他们运行到白天,虽然在俄亥俄州的污水池是代码。这在我上一所房子1800平方英尺的地下室被洪水淹没时非常有用。在17分钟内达到2分!一个小的垃圾泵和我的污水泵,我在7小时内“干”。排水管又流了两天左右。