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装配式被动房建造关键技术

 

发布时间:2024-01-04    字号:【

 近几年由于人们对居住环境要求的提高以及建筑能耗的加剧,被动房作为节能建筑发展的一种新探索,受到了国内外建筑行业的广泛关注。装配式建筑为目前广泛推广的绿色建筑,响应了我国绿色建筑在施工阶段的节能要求,对该领域的研究和应用已成为目前建筑行业中的热点问题。被动房以较高的节能率、舒适的品质,在政策助推下发展较为迅速。然而,目前被动房的建设方式以传统的湿作业建造为主,此类做法与绿色建筑全寿命周期内施工过程中的节能要求相矛盾。

 

 

 

 

 

被动房以较高的节能率、舒适的品质,在政策助推下发展较为迅速。然而,目前被动房的建设方式以传统的湿作业建造为主,此类做法与绿色建筑全寿命周期内施工过程中的节能要求相矛盾。为此,文章先容了将装配式建筑的优点运用于被动房建设中的尝试。突破了由传统的湿作业建造被动房的方式,转为以装配式建筑的工业化形式来建造。结合建筑设计与施工过程中遇到的问题,从装配式体系与被动房体系的结合,围护结构构建,预制构件装配式吊装技术,预制构(部)件间缝隙的热桥和气密性处理等方面,系统全面地总结了被动式超低能耗建筑的施工技术与施工难题的解决方案,对今后此类工程的施工具有一定的参考价值。

 

一、装配式被动房概述


1.装配式技术

模块化是装配式建筑技术内工业化的主要形式之一,工业化体系的模块化包括∶产品设计模块化,生产过程模块化,组织结构和产业链的模块化3个方面。建筑工业化的模块化可概括为预制构部件构成的建筑单层结构体系模块化与单元房间围护结构体系模块化组合形式。普通建筑建设的习惯做法是以层数作为施工过程中的节点,然后,依次建造直至竣工。装配式建筑也是以每层作为基本单位,每层作为一个模块化单元。此类型的模块化是通过焊接钢片将预制墙的板预埋件与钢结构框架固定形成基本单元,表现了高装配率的工业化建设技术在被动房建筑中的运用。

 

2.被动房技术

被动房是以被动式技术为主,利用可再生能源,建筑内部得热与新风系统余热回收等技术,无需采用主动式的采暖设备,即可使建筑达到采暖一次能源消耗量≤15kW/h/(㎡/年),一次能源总消耗量≤120kW/h/(㎡/年)。其关键技术体现在∶高效的保温隔热无热桥围护结构体系;高效被动式门窗系统;优良的气密性;高效热回收新风系统;可再生能源。

 

3.装配式被动房特征

装配式被动实验房涵盖了高效的保温系统、无热桥构造措施与高效的气密性技术,利用被动式技术使可再生能源太阳能供给能源,并采用可回收新风系统回收的余热为房屋提供能源。其建造方式采用装配式体系,由预制钢结构构件组成结构体系,由预制的墙板、阳台等构件组成围护结构体系,使所建建筑整体装配率达到了95%以上,能够大幅改善施工过程中出现的噪声污染、环境污染以及不节能的现象。

 

二、工程难点及特点


1.建造技术缺乏可参考性案例

采用预制装配式体系建设被动式超低能耗建筑是该领域的一项新措施,在一定程度上加大了建造和施工的难度。产业化转变后的节点处理难度较大被动房的高品质、低能耗的优良特点需依靠其五大核心技术来支撑,即高效的围护结构,无热桥技术、高效的气密性、良好的门窗系统、可回收的新风系统。为了将被动房构成体系向产业化、标准化的预制构件转变,应先分析被动房的基本构成,以及将被动房围护结构的构成元素转化为产业化构件的可能性。由于预制板拼贴的缝隙根据所在部位的不同,缝隙密封方式也有所区别。

 

2.预制构件间多样化的缝隙种类使得气密性处理难度增大

气密性是影响被动房建筑能耗与品质的关键因素之一,鉴于采用预制装配式技术建造的被动式超低能耗建筑的建造体系,需由多块预制墙板拼贴组装成墙体,以及其他构部件与建筑结构通过安装与焊接来固定。因此,拼贴组装后会形成诸多的节点及缝隙。而形成的诸多缝隙是影响房屋气密性的关键,为避免施工后期节点缝隙处理的不可控性,在装配式被动房建筑施工图设计时,应综合考虑各节点的连接方式,减少板缝数量与穿墙洞口数量,以便于后期气密层的密封施工和故障维修的处理。

 

3.构件安装精度要求高,技术人员欠缺

被动房的优良品质不仅需要良好的建筑设计方案为前提,更需要施工建造过程中的精准技术做保障。鉴于预制构件自身尺寸大小、所在位置以及各项工序的进度不同。施工过程中,应合理安排运送预制构件到施工现场时间,根据施工进度安排相应材料进入施工现场,并做好标记。为确保被动房建设的高质量,整个建设过程需由接受过被动房施工培训的技术人员来建造。然而,目前掌握被动房建设的专业技术人员较少,而了解装配式体系建造被动房的技术人员更为欠缺,需要逐步研究,逐步实施。因此,为该类型建筑的施工增加了难度。

 

4.预制构件间缝隙多,气密性处理难度大

气密性是影响被动房品质的关键因素之一。而采用装配式体系的建筑围护结构是由多块预制墙板和预制阳台、楼梯等预制构件组合而成,预制构件安装拼贴后会形成诸多不同类型的缝隙,它们为后期气密性的处理提出了挑战。因此,采用装配式体系建造被动房的关键在于处理好诸多节点缝隙的密封问题。

 

三、装配式被动房建造关键技术


1.结构组装技术

充分发挥产业化优势,采用钢结构体系,现场采用螺栓铰接形式固定,部分节点采用钢片辅助焊接方式固定,并逐层安装,以形成钢结构体系。而钢结构与生俱来的弱点为抗火性能较差,需采取一定的防火措施,具体做法是采用喷漆枪喷打混合砂浆至钢结构表面,并使其全覆盖,然后,用防火石膏板将结构体系的柱、梁进行全包裹。

 

2.围护结构施工技术

(1)基础。为确保结构强度,独立基础采用现浇形式,形成完整闭合的钢筋混凝土结构框架,并在基础梁内插入竖向钢筋。混凝土凝固前,对预埋钢筋进行视觉找平处理,使其垂直向上,以备与预制墙板预留套筒相结合,进行预制墙板的安装。(2)墙体。受目前国内预制墙板生产厂家制作模具尺寸以及运输设备的限制,还无法用1块单独的预制墙板来完成建筑某一个完整的立面建设,需要由几块预制墙板根据设计尺寸拼贴而成。吊装前,应先检查基础框架梁平整度,确保预埋钢筋垂直向上,再由技术人员辅助起重机起吊墙板,确保预制墙板的预留套筒与基础梁的预埋钢筋结合,预制墙板上部用钢片将预留钢筋与钢结构框架焊接固定。

 

3.可再生能源利用

根据Ecotec环境分析App,计算出该项目所在地理位置太阳能接受的最佳入射角度为32°,按照该角度安装太阳能集热器,能够做到最大化地利用太阳能进行集热。并采用光热与光伏一体化技术,安装了太阳能热水系统和太阳能光伏发电系统,能够有效补充和降低建筑对一次能源的需求。

 

4.可回收通风系统

安装余热回收系统,通过新风处理机组配置转轮式空气全热交换器,在新风传送和污风排出过程中回收排风中的热能,其余热回收率达到了78%。

 

四、结束语

 

综上,针对此类建筑建造过程中出现的问题,提出了相应的安装与密封措施。对比分析了普通被动房的施工与装配式技术建造被动房的区别,明确了工业化方式建造被动房在节能、减排、降噪和快速施工方面的优点。能够为我国被动式超低能耗绿色建筑的建造方式向标准化和产业化转型提供参考。

 

 

来源:《建筑细部》2021年第5期

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