剧情简介:有四个控制层在建筑围护结构中,必须设法建造一个耐用和舒适的家:水,空气,蒸汽和温度。控制水是第一优先事项,并涉及创建一个排水平面使用water-resistive障碍在框架外,与闪光集成,以防止水进入墙壁。空气控制通常是护套的工作,它应该尽可能严密地密封一个家,并与blower-door测试.蒸汽控制包括使用蒸汽缓凝剂避免在墙壁上凝结,温度控制是关于隔热墙到特定的r值,从而提高舒适度和能源效率。本文包括关于不同控制层的代码需求的说明,以及控制这四层中的每一层的不同程序集的示例。
我第一次提到“控制层”这个词是在2010年建筑科学公司的一篇文章中完美的墙,由该公司负责人约瑟夫·斯提布拉克(Joseph Lstiburek)撰写。在Lstiburek的完美墙体中,所有的控制层都位于框架的外侧,创造了一个耐用的组件。但这并不是建造墙壁的方式——大多数家庭在墙腔内都有绝缘材料,许多家庭还在室内安装了某种形式的蒸汽缓阻器。
不管控制装置的位置如何,为了设计和建造一个耐用、舒适和高效的家,你必须考虑如何管理水、空气、蒸汽和温度(热运动)。这些是建筑围护结构中的四个主要控制层,它们将住宅的室内条件空间与室外分离开来。
在接下来的几页中,我将描述每个控制层,它的用途,通常用于创建它的材料,以及2018年国际住宅代码(IRC)不得不说。为了使本介绍保持合理的长度,我们将只看木结构墙体组件的控制层。当你阅读时,记住石板和屋顶也需要控制层。这是Lstiburek“完美墙”的一个巧妙之处:躺下,它就成了完美的石板;倾斜的话,它就是完美的屋顶。
最重要的是有一些经过验证的墙体组件我们不需要每次开始一个项目时都重新发明我们的建造方式。然而,有些时候——比如在重新装修时,当试图使用特定的材料时,或者在设计一堵高于标准的高性能墙时——我们需要仔细考虑计划。在这种情况下,问问自己这些问题:我是否尽了一切可能防止渗水?空气屏障在房子的六面都是连续的吗?我是否能保护墙壁不受蒸汽驱动,或者当墙壁变湿时,它们能变干吗?我是否有足够的隔热层使房子既舒适又节能?
如果每个问题的答案都是肯定的,那么您就在建筑围护结构中充分利用了这四个控制层。您可以使用IRC作为指南,但要知道许多构建器都在努力做得更好。
筑墙的方法不止一种
当然可以建造一个房子,其中使用一个单独的产品来创建每个控制层,但许多产品将这些功能中的几个分解为一个膜、涂层或面板。以下是四种常见的壁面组件,说明了有效控制水、空气、蒸汽和温度的不同方法。
这可能是当今美国最常见的墙,控制层很容易识别为独立的元素。水是由机械固定的房屋包装来控制的,空气是由缠绕在护套接头上的胶带来控制的,温度是由玻璃纤维腔绝缘来控制的,蒸汽是由绝缘表面的牛皮纸来控制的,这是一种II级蒸汽缓速器。请注意,这可能是一个2×4墙在温暖的气候或2×6墙在寒冷的气候,以允许更多的r值在壁腔。在较温暖的气候条件下,虽然涂漆的干板墙仍然会产生III类蒸汽缓凝剂,但可以通过使用无面棒来省略内部蒸汽缓凝剂。
许多建筑商喜欢一次性安装水和空气控制的效率,他们使用带有集成WRB的护套,如Zip系统。矿物羊毛球棒的r值比玻璃纤维球棒高,但它们不包括硫酸盐面,所以它们是蒸汽打开的。在护套和壁板之间有一个通风的雨幕间隙,IRC允许使用III级蒸汽缓凝剂,这就像在干墙上涂标准乳胶漆一样简单。不过,在较冷的气候条件下,一些建筑公司更喜欢使用可变热发的蒸汽缓流器,比如sureteed公司的MemBrain或Pro Clima公司的Intello薄膜,它们可以减缓冬季向外的蒸汽驱动,但在夏季可以向内干燥。
在像这样的快速填充组件中,薄层的闭孔喷雾泡沫提供空气、蒸汽和一些温度控制。吹入纤维绝缘体,如纤维素,是一个很好的选择,因为它是具有成本效益的,将填补固化泡沫的不规则表面比蝙蝠绝缘可以更好。任何汽开式WRB都可以安装在护套外面。虽然这种墙不需要任何内部蒸汽控制超出通常的油漆干墙,重要的是安装足够的闭孔喷雾泡沫对护套,以防止凝结发生在墙上。这些r值取决于您的气候,并在IRC中指定。
连续外保温的优点是它减轻了热桥,增加了整墙的r值。虽然也可以使用其他类型的绝缘材料,但硬质泡沫是最常见的选择。一些刚性绝缘产品符合IRC标准,可作为WRB使用,并可详细作为空气屏障,但许多建筑商选择在泡沫后面安装可排水的房屋包装,作为腰带和背带的方法。如果外部绝缘具有足够的r值,IRC允许这些墙壁具有III级内部蒸汽阻流器-如果所选的绝缘将限制外部干燥,这是一个好主意。要做到这一点,腔体绝缘必须是蒸汽打开的。
控制水资源始终是首要任务
T他的第一个控制层是针对散装水或液态水,同义术语用来明确区分水和水蒸气,这是第三个控制层。水控制层通常被称为“排水平面”。
建筑师Steve Baczek告诉我,水是第一个也是最重要的控制因素,其次是空气、蒸汽和温度。巴切克并不是唯一表达这种观点的专业人士。Lstiburek说,他的一位导师Gus Handegord曾说过,建筑有三个问题:“雨,雨,还是雨。”代码专家和教育家Glenn Mathewson是这样说的:“如果你不带伞,谁会在乎你穿了毛衣呢?”
墙壁的水控制层总是位于框架的外部,包括壁板、门窗和闪光。然而在壁板下面,大部分墙体表面都覆盖着一种负责控制层工作的单一产品——防水屏障(WRB)。它必须与闪光装置适当地结合在一起,以防止雨水和融雪进入墙壁。
机械固定的家用保鲜膜,如Tyvek HomeWrap,是许多家庭的主要防水层。其他常见的wrb包括集成面板,如ZIP系统护套。有像Benjamin Obdyke的HydroGap这样的可排水wrb,有像Henry Blueskin这样的自粘附wrb,还有像Prosoco Cat 5这样的液体应用wrb;一些硬质泡沫绝缘材料被批准用作WRB(见下文“WRB上的IRC”)。
在安装过程中,WRB与窗户、门和其他穿透处的闪光装置集成在一起,以完成水控制层。除了最干燥的气候,大多数专家都认为,当建筑组件包括一个通风的雨屏或WRB与壁板之间的间隙时,WRB在防止水进入墙壁方面是最成功的。
wrb的IRC
关于水的控制,IRC说:“外墙围护结构的设计和建造方式应通过在外墙包层后面提供防水屏障,防止水在外墙组件内积聚……并将渗透外墙包层的水排到外部。”WRB可以是15号沥青毡或其他“批准”的产品。根据马修森的说法,“批准”意味着“当地建筑官员可以接受”。虽然IRC描述了第15号毛毡的安装,但对于其他批准的产品,制造商的安装说明成为了规范要求——而且,正如编辑顾问迈克·格汀最近提请我注意的那样,建筑检查员可以要求建筑商在他们的工地上安装说明。
要控制空气的连续性
一个高性能住宅的建筑师和建筑商一致认为,我们应该尽可能地密封我们的房子,并通过鼓风机门测试来验证这一点。这种方式的好处是很多的。紧凑的房屋节约能源,为房主省钱,而且住得更舒服。在密闭的房子里,我们可以控制湿度和通风,过滤进入的空气,使室内空气质量更好。我们可以用热回收呼吸机或能量回收呼吸机有效地提供新鲜空气。此外,一个密封的组件允许其他系统工作。例如,常见的屋顶通风依赖于堆叠效应,从山脊通风口排出空气,并通过拱腹通风口吸入空气。漏水的天花板会使这个系统短路,因为它会把空气从房子的空调环境中抽出来。
如今,许多建筑商在墙壁上使用护套作为主要的空气控制层或空气屏障。使用嵌缝、胶带、液体密封胶和其他空气密封产品,普通胶合板和OSB护套可以详细地作为空气屏障。一些wrb还可以兼作空气屏障。集成面板产品、全粘接wrb和液体应用wrb可以很好地作为空气屏障。像Tyvek HomeWrap这样机械紧固的wrb作为空气控制层的一部分更难以工作。
无论材料是什么,空气屏障都必须是连续的。许多建筑师使用“红笔测试”来确保空气控制层的连续性。他们在房屋剖面图上用红笔在空气屏障周围描摹,并确保没有需要提笔的地方。因为图纸包括过渡,他们使用这个测试来确保他们已经考虑了像窗台板这样的区域,那里的空气屏障可能是填充物或胶带;门窗,其中空气屏障可能是空气密封胶带、填充物或罐装喷雾泡沫;还有顶板,他们通常必须决定如何从外部空气屏障过渡到内部空气屏障。
IRC要求对空气控制层进行测试。在气候区1和2,家庭必须以每小时5次或更少的空气变化在50帕斯卡(ACH50)进行测试。在所有其他气候区,结果必须达到或超过3 ACH50。高性能构建器通常远远超过这一要求。
在谈到蒸汽控制之前,重要的是要注意,漏水的墙壁比密封的墙壁更有可能出现冷凝相关的问题。这是空气密封所有六面壁腔的部分论点。换句话说,即使你有一个完美的外部空气屏障,它是有利的密封穿透在墙壁的底部和顶部板,并详细说明你的内部蒸汽缓阻器或干墙,以防止内部空气进入墙壁。
用鼓风机门检查气密性
高性能的建造者通常在一个项目中进行多个吹风机门测试,并且达到的数字远远低于IRC的要求。密苏里州哥伦比亚市Aarow大厦的杰克·布鲁顿(Jake Bruton)在每个项目中都要进行三次吹风机门测试。第一次测试发生在围护结构完成后,但在窗户和门的开口被切开之前,在绝缘装置安装之前。第二种情况发生在门窗安装好之后。最后的测试是在房子完工时进行的。这样,在用干墙和饰面覆盖之前,就可以发现并修复空气屏障中的漏洞。
布鲁顿说:“我们不费多大力气就能达到极低的数字。”“我们正在建造一个2600平方英尺的房子。目前,我们在这栋房子里只有不到8个小时的工作时间来密封空气,而我们达到了0.3 ACH50。”
布鲁顿同时用鼓风机门给房子加压和减压,并对测试结果求平均。“如果你有平开窗,你给房子减压,你把所有东西都吸进去了,窗户的性能就更好了,”他说。“但如果你有双挂窗,当房子降压时,窗户的性能会更差。”
蒸汽控制防止湿润和促进干燥
wrb和空气屏障旨在完全阻止液态水和空气进入建筑围护结构。蒸汽控制更加微妙。水蒸气可以通过扩散通过许多建筑材料,从高蒸汽压区域扩散到低蒸汽压区域,从较高的温度扩散到较低的温度。蒸汽缓凝剂用于防止水蒸气扩散到壁面组件。
所有建筑材料都有渗透等级,以烫发形式给出。数值越低,水蒸气越不容易通过材料。你经常会发现四大类材料的渗透性,但IRC定义了三类蒸汽缓阻剂。
IRC要求在气候区5、6、7、8和海洋4的墙体框架内部安装I类或II类蒸汽缓速器。该规范还概述了允许建筑商使用III类蒸汽阻流剂的两种情况:当使用通风包层(雨屏组件)时,或在每个气候区使用具有指定r值的连续外部绝缘时。
半渗透材料(III类蒸汽缓凝剂)包括大多数固化乳胶漆、胶合板和OS B,其烫发等级大于1,最高可达10。 |
Vaporpermeable材料包括许多现代wrb的烫发等级都大于10。 |
这两种情况有不同的效果。外部绝缘使护套保持在露点以上,减少了墙壁因凝结而变湿的机会。雨幕间隙允许蒸汽开启组件工作,而不会使壁板处于危险之中。Lstiburek表示:“这种间隙可以控制静流体压力,提供毛细管断裂,并增加流经总成中壁板的寿命。”许多高性能构建器两者都做。
任何在老房子上工作过的人都知道,潮湿的墙壁通常只有在无法干燥的情况下才会成为问题。因此,我们不仅要考虑不让水蒸气进入组件,还要考虑当墙壁变湿时让水蒸气从组件中释放出来。
例如,在寒冷气候下,一种常见的能源改造策略是在墙壁护套上添加箔面绝缘。这种方法提高了热性能,最大限度地减少了热桥,可以收紧泄漏的组件,并保持护套温暖,以防止管壁内发生冷凝。但是铝箔是不透气的。这面墙再也干不透了。如果墙体内部有I类缓蒸汽器,墙体不能向任何方向干燥。
建筑师、被动式房屋顾问、475 High Performance Building Supply的销售顾问奥利弗·克莱因(Oliver Klein)建议,墙壁既要向外干燥,也要向内干燥。“其中一个问题是,”他说,“我们使用了大量的胶合板和OSB作为外护套,而这些都不是很容易被蒸汽打开的材料。”
出于这个原因,他更喜欢胶合板而不是OSB护套。虽然两者都是阻蒸汽剂,但胶合板在受潮时渗透性更强。对于室内蒸汽缓凝器,克莱因建议使用可变烫发产品。他的公司销售Pro Clima的Intello膜。sureteed的MemBrain是另一个选择。
温度控制关乎舒适和效率
WSteve Baczek说,如果其他三种控制方法都解决了,“热控制就很简单了。”“这关乎舒适。”当然,这是关于能源效率的。您将在下面找到r值的IRC要求,但在考虑选项之前,有必要花时间了解热桥接的重要性。
与绝缘材料相比,螺栓、板、头件和其他框架构件是传热的高速公路。一个2×6螺柱的绝缘值大约是R-7,一个普通的木结构房屋的墙壁是25%到30%的框架木材。假设你正在建造一个相对方形的殖民地风格的房子。你永远不会接受四面墙中的一面墙只对R-7绝缘。那么,你为什么要接受任何墙壁上热桥的惩罚呢?
许多建筑商通过连续的外部保温来缓解热桥。一些建筑商提高交错螺柱或双螺柱墙,这是为了打破热桥内的墙腔。其他建筑商在螺柱的内表面垫上坚硬的泡沫绝缘材料,这也创造了一个更深的绝缘腔。现在甚至有一个制造商提供热破钉,称为Tstuds。
在选择保温材料的时候,做足功课是很重要的。每种材料每英寸有不同的r值。绝缘材料,和/或它的表面,可以创建一个蒸汽缓速器,你可能想要或不想要在你的墙壁上。一些绝缘材料可以形成空气屏障,一些可以细化成空气屏障,还有一些是透气性的。有些安装必须交给训练有素的分包商,有些更适合房主,还有一些根本就很难安装好。最后,绝缘成本差异很大,不同绝缘材料的全球变暖潜能值也是如此。
r值达到峰值了吗?
如果您一直在关注过去几十年的代码变化,您可能想知道IRC的作者是如何确定木结构墙绝缘的r值的,以及为什么这些r值最近增加了这么多。根据马修森的说法,这是在忠实于法典的目的和满足联邦政府之间的平衡。
马修森说:“美国能源部向建筑规范行业发出了最后通牒:要么提高建筑的能源效率,要么我们将制定联邦立法,取代你们的控制。”“在这些守则的目的声明中,目标是保持可负担性。代码行业显然不希望联邦政府介入,所以我们看到了增长。现在,我认为我们正处于这样一个阶段,人们意识到投资回报,特别是增加绝缘r值,已经不复存在。”
数字绝缘
在气候区1和气候区2中,空腔绝缘的最小r值为R-13。连续的外部保温没有最低要求,因此建筑商可以随意添加。
在气候区3,4,5和海洋4,对空腔绝缘的最低要求是R-20,或者您可以通过安装R-13空腔绝缘加上R-5连续绝缘来满足规范。
在气候区6、7和8,必须包括连续绝缘以满足IRC要求。该表提供了两种选择- r -20空腔绝缘加R-5连续绝缘,或R-13空腔绝缘加R-10连续绝缘。
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