應(yīng)對可持續(xù)的、可負(fù)擔(dān)的速建建筑尤其是住宅的要求,在澳大利亞和世界范圍內(nèi)越來越迫切的問題的是預(yù)飾面夾層板被用作可占用建筑物的墻壁和屋頂?shù)囊徊糠帧?/p>
夾層板是具有兩個表層和夾在表層之間的連續(xù)絕緣層的建筑板,絕緣層通常是硬泡沫材料。表層可以被預(yù)涂飾成如外墻,表層可以是預(yù)涂漆鋼或其它防水且適合外墻的材料。通常,夾層板在兩側(cè)未被飾面,而是將需要在一側(cè)或兩側(cè)包覆或加襯(其可能需要進一步加框架)、抹灰、打底、涂漆等。
夾層板是有益的,因為它們節(jié)省施工時間并提供連續(xù)絕緣。這與傳統(tǒng)施工方法形成對比,傳統(tǒng)施工方法更耗時,因為它們通常需要架設(shè)框架、立柱墻、內(nèi)襯、外皮,隨后人工安放絕緣材料。傳統(tǒng)絕緣方法是不完善的,因為絕緣并不連續(xù),而是被分為分?jǐn)嗖慷危蝗斯ぐ仓迷诳蚣懿考g。
夾層板可以是結(jié)構(gòu)的或非結(jié)構(gòu)的。結(jié)構(gòu)夾層板是不需要單獨結(jié)構(gòu)框架的夾層板,因為它們在結(jié)構(gòu)上自支承到一點且能承受施加在其上的一定載荷。
在施工中使用夾層板的一個問題是需要暗藏所需的接線和其它供給設(shè)施,包括電氣導(dǎo)管、電線、用于電器或互聯(lián)網(wǎng)或計算機或傳真或衛(wèi)星電視或電話連接的電纜、天然氣管道或可能的管道(接線)。這導(dǎo)致在設(shè)計、施工、改裝和維護中的額外成本和時間。就是說,暗藏接線的需要使建筑物更復(fù)雜且就近景和遠(yuǎn)景來看可能不太負(fù)擔(dān)得起。
非結(jié)構(gòu)夾層板需要支承用結(jié)構(gòu)框架且通常就在板內(nèi)容納接線或供給設(shè)施來說不夠堅固。在非結(jié)構(gòu)板本身中切割出布線用空間將會影響絕緣性能并潛在影響到板的結(jié)構(gòu)完整性,可能損壞表層,并且將是混亂和不切實際的。因此,接線需要鋪設(shè)在面向建筑物內(nèi)部的板表層頂部上,然后被內(nèi)層覆蓋,例如石膏和油漆,以暗藏接線。內(nèi)層通常需要被附接至結(jié)構(gòu)框架(通常需要附加框架以支撐內(nèi)層)。內(nèi)層還以傳統(tǒng)方式覆蓋任何內(nèi)部結(jié)構(gòu)或支撐框架,因為框架通常不被設(shè)計成是外露的,包括支撐內(nèi)層所需的額外的通常是雜亂的立柱墻框架。
附加內(nèi)層連同附加框架要求增加建造成本和時間。這與夾層板的節(jié)省施工成本和時間的目的相悖。此外,涂漆的石膏飾面需要定期重新涂漆,這是在建筑使用壽命中持續(xù)的維護成本。
結(jié)構(gòu)板可以沒有單獨框架且接線須通過板中的預(yù)切割通道供送,否則又需要單獨的內(nèi)層如石膏和油漆,包括用于石膏的支撐螺柱框架,以暗藏接線(這產(chǎn)生與非結(jié)構(gòu)夾層板相同的問題)。雖然可以穿過板內(nèi)部地供送接線,但這種方法在施工中或后施工期間并非最佳。暗藏板接線有以下問題:
a.連續(xù)的絕緣擋隔受損;
b.接線方法須仔細(xì)預(yù)先計劃(設(shè)計時間和成本;不靈活)
c.接線方法繁瑣,需要特殊技能,并可能需要電工花費更多時間來裝配;
d.接線必須在工廠中預(yù)安裝,或者如果在鋪設(shè)板的同時現(xiàn)場完成,則在施工期間電工進行接線是耗時且昂貴的;
e.如果可能,進一步改裝接線到板是困難的;
f.在施工后的任何階段如果接線需要固定、修正或其它作業(yè),則可能需要付出巨大成支出來移除房屋的整個墻,由此使房屋暴露在元件下。
當(dāng)高導(dǎo)電材料或非絕緣材料與其它材料或空間接觸時會發(fā)生熱橋,允許熱量流過產(chǎn)生最小熱阻的路徑。當(dāng)間隙或框架部件在絕緣中形成斷口時常出現(xiàn)這種情況,在內(nèi)部空間和外部環(huán)境之間形成橋接,通過該橋接可能發(fā)生不期望的熱損和增益。
此外,熱橋因產(chǎn)生絕緣不良的且引起冷凝和霉菌的接合部而促成差的建筑物性能。
在施工中使用夾層板的情況下,如果夾層板以鋼或其它金屬覆面,則可能產(chǎn)生熱橋,該鋼或其它金屬從由這種夾層板形成的圍護結(jié)構(gòu)的內(nèi)部穿到外部。因此,在需要能量效率的建筑中使用鋼面夾層板存在著問題,且盡管在建筑施工中有其它益處,但由于這個原因而可能要避開夾層板。
在圍護結(jié)構(gòu)的部件接合或連接的情況下,它們可以形成接頭。在這樣的接頭處,可以在圍護結(jié)構(gòu)中形成間隙,空氣和蒸汽可行經(jīng)該間隙??諝庹羝g隙對建筑物性能是有害的,因為它們產(chǎn)生低效的圍護結(jié)構(gòu),因為調(diào)節(jié)空氣通過該圍護結(jié)構(gòu)逃逸,而未調(diào)節(jié)空氣以不可控方式進入建筑物,且蒸汽傳送不受控制。這樣是低效的,因為如果空氣和蒸汽不可控地進入和離開建筑物,則用于調(diào)節(jié)空氣或控制濕度的能量被浪費。
如果建筑物在框架或圍護結(jié)構(gòu)中使用鋼和一些其它硬材料或致密材料,則空氣和蒸汽運動問題可能比使用非鋼材料或更柔軟材料時更糟糕,因為硬質(zhì)材料可能難以相互連接,且因為當(dāng)周圍空氣中的溫度和水分含量變化時鋼彎曲或脹縮。
提供氣密的蒸汽密封圍護結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)形式傾向于使用膜來提供氣密擋隔;膠帶覆蓋所有關(guān)鍵連接處例如墻與地、墻與屋頂、墻與墻、窗與門的連接處;和密封劑如丁基密封。這些方法常被用于被動房(由國際被動房研究所標(biāo)準(zhǔn)指定)。然后,這些材料通過在氣密材料頂部上的石膏墻的傳統(tǒng)使用被暗藏。實現(xiàn)氣密的蒸汽密封擋隔的方法是可見的且凌亂的,并且未能使建筑物明顯適于占用,并且需要通過附加內(nèi)襯(例如石膏)隱藏起來。
這些提供氣密的蒸汽密封圍護結(jié)構(gòu)的方法不適合鋼連接,因為膜、密封劑和膠帶可能太硬而不能隨溫度濕度波動適應(yīng)金屬和接頭的脹縮和彎曲。此外,在板表層是鋼或其它氣密材料和防水材料的情況下,膜和膠帶不具有這些性能且多余地是麻煩的。它們也無用,除非膜和膠帶能夠被諸如石膏的材料覆蓋或隱藏。
在任何情況下,即使在常規(guī)建筑中,通過使用這些傳統(tǒng)氣密方法如膜、膠帶和密封劑獲得氣密性通常是困難的。在常規(guī)建筑中獲得氣密性時的問題的一個原因是建筑物各層是復(fù)雜的,且圍護結(jié)構(gòu)中的穿孔在用于供給設(shè)施如電器和管道的整個建造過程中始終存在。
可以通過使用“鼓風(fēng)門測試”來測試建筑氣密性,以測量建筑物的空氣泄漏速率。在常規(guī)建筑中,鼓風(fēng)門測試可能需要執(zhí)行三次,因為當(dāng)供給設(shè)施的各層被添加到建筑時施工過程可能產(chǎn)生孔或氣隙。就是說,建筑可能在早期階段是氣密的,但隨著建造過程的繼續(xù),建筑可能變得有滲漏。
因此,在考慮節(jié)能建筑設(shè)計和施工時,由于氣密性的固有問題,還可能避免在建筑物中使用金屬部件,包括鋼框架部件和具有金屬表層的夾層板。
因此,期望本發(fā)明的優(yōu)選實施例至少部分消除其中部分上述問題或提供替代解決方案。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
根據(jù)本發(fā)明的第一方面,提供一種建筑物,包括建筑物的結(jié)構(gòu)框架、由該框架支撐并基本與該框架對齊的至少一個窗或門以及由至少一個絕緣夾層板形成的外墻,該外墻中的(多個)板由所述框架支撐且從所述框架向外偏移,其中所述框架暴露在完工建筑物內(nèi)部的至少一部分中,且所述建筑物的內(nèi)部接線的至少一部分在框架上和/或框架中穿過建筑物內(nèi)部。
其它供給設(shè)施如煤氣或管道也可以穿過建筑物內(nèi)部。因此,不需要使用由石膏和油漆構(gòu)成的內(nèi)墻或?qū)觼戆挡亟泳€或供給設(shè)施,這顯著減少施工中的時間和潛在成本。此外,在施工之后固定或改動接線或供給設(shè)施也更容易、更快且更便宜。
優(yōu)選地,外墻可以包括位于夾層板之間的或在夾層板與其它建筑物部件如窗、門、屋頂、地板和框架之間的接合處或空間處的密封裝置,以便基本減少或消除穿過該接合處或空間的熱流。更優(yōu)選地,外墻還包括位于夾層板之間或在夾層板與其它建筑物部件如窗、門、屋頂、地板和框架之間的接合處或空間處的密封裝置,以便基本減少或消除穿過該接合處或空間的氣流。密封裝置可以是絕緣的、防水的或氣密的部件。
建筑物可包括用于位于夾層板之間或位于夾層板與其它建筑部件如窗、門、屋頂、地板和框架之間的接合處或空間中的供給設(shè)施或接線的進入點。進入點可位于密封裝置與接合處或空間之間,以便基本減少或消除經(jīng)過進入點的氣流。接線或供給設(shè)施可以在框架內(nèi)部從所述進入點到接入點或在接入點之間橫穿,接入點在建筑物內(nèi)部。
有利地,該建筑物在通道或?qū)Ч苤刑峁╇[藏且安全的線路或其它供給設(shè)施的合并,所述通道或?qū)Ч苁抢缭诳蚣苌匣蚩蚣軆?nèi)的管或管道,即電氣導(dǎo)管、電線、用于電器或互聯(lián)網(wǎng)或計算機或傳真或衛(wèi)星電視或電話連接的電纜、天然氣管道或可能的管道導(dǎo)管,使得建筑物可以容易、快速和可能便宜地設(shè)計和構(gòu)造,同時保持絕緣板的簡單性和絕緣值。
結(jié)構(gòu)框架最好是預(yù)涂飾的。至少一個絕緣夾層板更好是預(yù)涂飾的。
該建筑物還可包括用于支撐建筑物的底層地板結(jié)構(gòu);所述結(jié)構(gòu)框架還包括多個框架構(gòu)件,所述框架構(gòu)件包括支柱、梁、托梁和至包括板或殘余基腳的底層地板結(jié)構(gòu)的連接件;和多個絕緣夾層板和絕緣材料,其中所述框架在一個或多個支撐接頭處連接到所述底層地板結(jié)構(gòu),且所述多個絕緣夾層板和絕緣材料在所述框架外被固定,使得所述絕緣夾層板或絕緣材料延伸經(jīng)過(多個)支撐接頭,從而基本上整個框架與外部環(huán)境絕緣且與絕緣層外部的框架或支撐接頭的任何部分熱隔離。
優(yōu)選地,本來外露的任何框架部分設(shè)有附加絕緣材料以明顯減少或消除穿過該框架部分的熱流。結(jié)構(gòu)框架可基本上由金屬制成。
至少一個板的表面可以由金屬形成。
根據(jù)本發(fā)明的例子,提供一種建筑物,包括:建筑物的結(jié)構(gòu)框架、包括固定到框架并由框架支撐的至少一個絕緣夾層板的外墻、由金屬制成的至少一個板的表面,其中所述至少一個板布置在所述框架外。
表面的一部分(由金屬制成)可鄰接建筑物的另一個部件,該部分包括至少一個通道,所述通道被布置成使所述至少一個通道在橫向于所述至少一個通道的方向上破壞沿所述板部分的熱傳導(dǎo)。該部分優(yōu)選包括兩個相鄰的大致平行的通道。這些特征也適用于使用絕緣夾層板的其它形式的建筑結(jié)構(gòu)。
因此,本發(fā)明的另一個例子提供一種建筑物,包括:建筑物的結(jié)構(gòu)框架;外墻,其包括固定到所述框架并由框架支撐的至少一個絕緣夾層板,由金屬制造的所述至少一個板的表面,以及鄰接所述建筑物的另一個部件的表面的一部分;其中所述部分包括至少一個通道,所述通道被布置成使所述至少一個通道在橫向于所述至少一個通道的方向上破壞沿所述板部分的熱傳導(dǎo)。
優(yōu)選地,所述部分包括兩個相鄰的大致平行的通道。
(多個)通道在沿可能發(fā)生熱橋的板表面局部的熱傳導(dǎo)中產(chǎn)生中斷,例如在鋼面或其它金屬面的絕緣夾層板從絕緣圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)部連續(xù)延伸到外部的情況下,無論是穿墻還是穿過屋頂或地板,從而這種中斷減少源自建筑物板和另一部件之間接合處的熱損和受熱,同時產(chǎn)生對板結(jié)構(gòu)強度的最小破壞。
至少一個通道優(yōu)選設(shè)置在金屬面面板從絕緣圍護結(jié)構(gòu)的內(nèi)部延伸到外部的任何地方。至少一個通道可以位于板表面上,使得其被任何鄰接的絕緣層中的絕緣體覆蓋,絕緣層例如是任何絕緣夾層板。更優(yōu)選地,所述至少一個通道位于絕緣圍護結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面和外表面之間。因此,至少一個通道可布置在建筑物的絕緣圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)部。通過允許在建筑物中使用絕熱夾層板,同時盡量減小或避免因使用這種板而可能引起的任何熱橋,從而最大化金屬面夾層板的優(yōu)點,這導(dǎo)致能效更高的建筑圍護結(jié)構(gòu)。
軟件程序可用于建模建筑部件中的熱傳導(dǎo)且進一步計算熱橋值。當(dāng)每個寬度約為2mm至4mm的并且相鄰且大致彼此平行的兩個窄通道被建模為位于連接建筑物內(nèi)外的板的內(nèi)表面中時,已驚訝地發(fā)現(xiàn)計算熱橋值為零。換句話說,在建筑物內(nèi)外之間沒有通過板表面的熱傳導(dǎo)。因此,軟件程序預(yù)計兩個通道非常有效地在板金屬表面的部分中提供熱障,其可以充當(dāng)建筑物內(nèi)外之間的熱橋。
帶有金屬面的夾層板具有結(jié)構(gòu)完整性,如果去除金屬表層,則可能損害結(jié)構(gòu)完整性。因此,通過去除金屬的部段或通道來破壞熱傳導(dǎo)會導(dǎo)致板變得更弱且可能不可用,并可能導(dǎo)致需要附加材料來加強已去除金屬的板。因此,在不破壞或不損害板強度情況下難以去除由面向夾層板金屬引入的熱橋。
優(yōu)選地,每個通道或至少一個通道的寬度在1mm和12mm之間。在板表面的部分包括單通道的情況下,該通道可具有8mm至12mm之間的寬度。
在所述部分包括兩個或更多通道的情況下,通道可以更窄。更優(yōu)選地,每個通道或至少一個通道在1mm和5mm之間,因此具有一定寬度,使得一個或多個通道僅輕微損害板的完整性或強度,因此在該板部分和建筑物的另一個部件或板通道部分之間的接合處可能不需要加強。或者,如果加強是優(yōu)選的,則接合處可被加強,只要這樣做不引入額外的熱橋。板接合處可以通過在屋頂?shù)綁Ρ诮雍锨闆r下通過在屋檐中提供穿過外部防雨板的支撐來加強;或板通道部分可以通過穿過束帶或帶提供對板的額外支撐來加強,該束帶或帶是絕緣材料如PVC或甚至是可能用于金屬板的合適連接的強固帶。兩個窄通道比一個大通道侵入板更小,因此可能更容易加強這種接合。
作為優(yōu)選實施例,通道之間的距離在2mm至46mm范圍內(nèi)。
優(yōu)選地,所述至少一個板固定或布置在框架外,使得接線可進入建筑物但不刺穿所述至少一個板。當(dāng)至少一個絕緣夾層板未被刺穿時,保持所述至少一個板的絕緣和結(jié)構(gòu)性能。具有由這種板形成的外墻的建筑物,其中板的絕緣性能不會因為接線或供給設(shè)施的安裝而受損,確保外壁具有相應(yīng)的高絕緣性能。此外,板表面能夠保持作為涂飾墻面。
建筑物可以包括用于接線和/或供給設(shè)施的至少一個進入點。所述進入點可以穿過地板或在外墻外表面內(nèi)。進入點可以鄰近或在形成于兩個或更多部件如絕緣夾層板、框架和板之間的或在至少兩個部件的拐角處的、在框架和頂部之間、在框架和地板之間的、在框架和窗和/或門之間的、在框架構(gòu)件如柱或梁之間的接頭或接合處。進入點可以是框架、地板或屋頂中的孔,或者在兩個或更多部件的接頭或接合處或附近。
至少一個窗或門優(yōu)選被附接至框架且與框架基本對齊。
外墻可以在外面相對于框架、窗和門偏移。相對于外墻偏移窗和門是國際被動房研究所通常所避免的配置形式,國際被動房研究所通常規(guī)定外墻的絕緣平面應(yīng)盡可能與窗對齊。實際上,這樣的配置被認(rèn)為可能不符合國際被動房標(biāo)準(zhǔn)。但在測試時發(fā)現(xiàn)窗戶遠(yuǎn)離圍護結(jié)構(gòu)的錯移或偏移是符合國際被動房標(biāo)準(zhǔn)的配置。
建筑物的部件可以是框架、窗戶、門、地板或天花板的至少一部分。
建筑物還可以包括內(nèi)墻,其可以由絕緣夾層板構(gòu)成或可以不由絕緣夾層板構(gòu)成。
優(yōu)選提供圍繞框架、連接處、邊緣和非絕緣材料的絕緣,以在絕緣夾層板之間、板和窗之間、板和門之間并且在外部氣候保證的情況下在地板下方且在墻壁和地板之間的間隙中使絕緣外墻連續(xù)。
連續(xù)絕緣是可持續(xù)性特征,因為它使房屋/建筑免受外部溫度變化,減輕加熱和冷卻需求或負(fù)載。這又減少了用于調(diào)節(jié)建筑內(nèi)部溫度的能量,且通過投資公共和私人基礎(chǔ)設(shè)施來降低能耗成本、降低對環(huán)境的影響以及降低房主或操作者加熱和冷卻房屋/建筑的成本。以最嚴(yán)格的絕緣標(biāo)準(zhǔn)為例,我們轉(zhuǎn)向被動房設(shè)計原則(即由Wolfgang Feist博士領(lǐng)導(dǎo)的國際被動房研究所發(fā)布,1990年在德國達(dá)姆施塔特市開設(shè)的被動房)。
在一些實施例中提供用于在每個窗或門及其相應(yīng)孔洞和空氣或濕氣可以行經(jīng)或泄漏的其它接合處之間形成基本氣密連接的密封裝置。
外墻優(yōu)選包括覆蓋夾層板之間和夾層板與包括窗和框架的其它元件之間的相應(yīng)接合處或空間的一個或多個防水板或絕緣防水的氣密部件,并且用于供給設(shè)施的所述至少一個進入點可以鄰近所述接合處或空間之一設(shè)置,位于防水板或該氣密部件的后面。
有利地,建筑物還包括在一個或多個支撐接頭處將框架聯(lián)接至其上的地基,其中外墻和/或地板至少部分沿它們之間的連接處與地基密封。
地基可以包括底層地板結(jié)構(gòu),其上可安裝絕緣層和底層地板表面。
絕緣夾層板最好向下延伸而與任何地板絕緣層重疊,且在多層建筑情況下可繼續(xù)穿過任何上層中的地板到下面的地板,從而在墻中提供連續(xù)絕緣。板還可以沿著地基外側(cè)向下延伸到支撐接合處下方的點。如果建筑物在殘余基腳上,則在地板中或下方的任何絕緣層或絕緣板優(yōu)選在基腳上方的連續(xù)線中水平延伸,在絕緣圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)的結(jié)構(gòu)與基腳之間的連接處具有最小熱橋。
結(jié)構(gòu)框架還可以包括支柱和梁并可在建筑內(nèi)的連接點處提供附加絕緣材料,使得任何框架部分不外露于建筑物外,且消除或盡量減小熱橋。
該結(jié)構(gòu)框架優(yōu)選被連接至底層地板結(jié)構(gòu),提供建筑物的墻壁、屋頂、窗和門所需的任何結(jié)構(gòu)、風(fēng)荷載和其它支撐。此外,可在框架、連接件、邊緣和非絕緣材料周圍提供絕緣材料,使整個框架和任何其它潛在的熱橋與包括地面的外部環(huán)境絕緣;可使框架在內(nèi)部露出且可暗藏接線和其它供給設(shè)施。
結(jié)構(gòu)框架優(yōu)選是預(yù)飾面框架。預(yù)飾面框架可用至少內(nèi)側(cè)預(yù)飾面的絕緣夾層板包覆,使預(yù)飾面框架在絕緣夾層板內(nèi)部;由此,建筑物接線可穿過或鄰近內(nèi)部預(yù)飾面框架而不干擾夾層板中的絕緣,并可在建筑物中的連接點處提供附加絕緣材料,使任何框架部分不外露于建筑物且熱橋被消除或最小化。
有利地,超出夾層板表面的任何附加絕緣材料的大部分或全部無法從建筑物內(nèi)部看見。
優(yōu)選地,通過將照明部件附接到框架或附接到框架的固定臂或活動臂或從框架懸掛的電纜來安裝照明部件,而不刺穿板。這確保了絕緣是連續(xù)的,還確保通過安裝照明器材、電源點和開關(guān)不產(chǎn)生空氣間隙。它還允許安裝照明部件和電源的接線,而不需要空心墻或石膏。
建筑物的元件之間以及建筑物內(nèi)外之間的連接和間隙優(yōu)選被良好密封以防止空氣和蒸汽進入或離開建筑物。
可能構(gòu)成或產(chǎn)生空氣和蒸汽從建筑物泄漏或進入建筑物的氣隙的建筑物的連接處和接頭可以先通過使用柔性膨脹泡沫帶被制造成是氣密的,該柔性膨脹泡沫帶例如是或其設(shè)計用于連接硬質(zhì)材料如鋼或鋼和混凝土,或用于連接窗至框架或建筑物的其它部分。需要使用膨脹泡沫膠帶的連接處是空氣在此可從建筑物內(nèi)部泄漏到外部的連接處,并且包括:其中板以90度角聯(lián)接或連接,其中板聯(lián)接到地板或地基;其中窗或門框聯(lián)接到內(nèi)框架或地板;且板聯(lián)接到內(nèi)框架。使用膨脹泡沫膠帶在板接頭之間進行密封也是有益的。
膜和帶作為實現(xiàn)氣密性的主要方法是無效的,因為建筑物優(yōu)選實施例的墻不需要安裝待完成的石膏。膜和帶將需要安裝石膏或其它形式的鑲板或粉飾以覆蓋它們,這是本發(fā)明優(yōu)選實施例試圖避免的費用和時間。此外,過去用于氣密性的帶可能不耐受建筑物部件特別是鋼制件中的運動。
作為附加氣密層,也可以施加帶或密封劑如丁基密封或填縫,優(yōu)選在建筑居住者看不到或從外面看不到的地方。帶最好是膨脹泡沫帶。這可能在諸如窗或門連接或墻角的接頭處周圍安裝絕緣層和防水板之前發(fā)生。如果需要,還可以在接頭中例如在板之間、或者在地板和墻壁之間、或者在窗戶和框架之間、或者在框架和墻板之間的接頭中,在建筑物的外部或內(nèi)部施加附加密封劑或者填縫。
此外,在至少兩個部件形成建筑物拐角的情況下,可以提供呈泡沫板或膨脹泡沫材料形式的絕緣填充物,以在這些部件的端部之間延伸,從而使拐角絕緣并提供氣密層。這些部件可以包括結(jié)構(gòu)框架、子框架或地基的一部分,包括支柱、梁、基腳、梁及墻、板、窗或門。可以應(yīng)用額外的填縫、密封、膜或防水板以增加額外的氣密性和/或防水性。
通風(fēng)單元可用于提供新鮮空氣和控制空氣溫度,并且如果建筑物是氣密的或基本氣密的,則將需要通風(fēng)單元。
根據(jù)本發(fā)明的另一個例子,提供一種用于建筑物的夾層板,所述夾層板包括至少一個金屬表面和被配置為鄰接建筑物的另一個部件的表面的一部分;所述部分包括至少一個通道,且所述部分包括至少一個通道,所述通道被布置成使所述通道在橫向于所述通道的方向上破壞沿所述板部分的熱傳導(dǎo)。優(yōu)選地,所述部分包括兩個相鄰的大致平行的通道。
有利的是,根據(jù)被動房規(guī)劃包(PHPP)電子表格或另一建筑物物理建模程序中的被動房研究所計算值,設(shè)計窗洞和門洞的定位和尺寸及遮陽措施。
有利的是,用于構(gòu)建根據(jù)本發(fā)明任一實施例的建筑物的預(yù)先設(shè)計的系統(tǒng)使用PHPP或其它建筑物理電子表格或程序來建模所建議的建筑性能,以便靈活響應(yīng)于氣候、尺寸、形狀或其它相關(guān)因素,且通過改變諸如板厚、玻璃規(guī)格或窗位置和尺寸等元素來適應(yīng)建筑設(shè)計,使建筑符合被動房原則。
絕緣夾層板優(yōu)選是非結(jié)構(gòu)的。非結(jié)構(gòu)板將使多層建筑物更易建造,并在墻壁上提供連續(xù)絕緣,同時避免可能在每個樓層引入熱橋。
建筑內(nèi)的連接點可在各種框架、板、窗、門、地板和底層地板元件之間。
框架優(yōu)選由中空型鋼制成并有利地被適當(dāng)預(yù)飾面,使框架可在完工建筑物中內(nèi)側(cè)外露。或者框架可由木材制成。建筑系統(tǒng)的優(yōu)選實施例排除或避免熱橋以滿足連續(xù)絕緣的高標(biāo)準(zhǔn)并能有利地滿足被動房在這方面的要求。
接線可以在梁上方或下方延伸,或者可以被穿過梁內(nèi)的通道或管道。導(dǎo)管可就位于梁的頂部或底面以容納電線。通常,至少一個梁將超過頭部高度,使人無法輕易看到所述至少一個梁的頂部。電線可穿過支柱內(nèi)的通道或管道。支柱優(yōu)選預(yù)切割有一系列孔,使得接線從孔中被抽出以連接至電源點、開關(guān)、計算機連接、燈等??卓砷_設(shè)在地板中,使得電線可穿地板供送。電線可能潛在地通過支柱的開口下端被向上供送。當(dāng)框架被構(gòu)造時,優(yōu)選在指定位置預(yù)鉆設(shè)一系列孔以供接線橫穿或被抽出。梁和柱可在現(xiàn)場容易地鉆孔以在期望位置拉出電線,但當(dāng)框架是預(yù)的時優(yōu)選預(yù)切割出孔,使得框架可以在運送到現(xiàn)場前被涂漆或涂飾。
絕緣板優(yōu)選在內(nèi)外都被預(yù)飾面,使得不需要附加層來修飾建筑物。外層優(yōu)選是涂覆鋼,通常涂覆有涂料和/或鋅/鋁合金。內(nèi)層優(yōu)選也是涂覆鋼,通常涂覆有涂料和/或鋅/鋁合金。在內(nèi)層和外層之間是絕緣材料,最優(yōu)選剛性熱固性塑料泡沫材料如閉孔聚異氰脲酸酯,其在板的寬度和高度上不間斷以提供連續(xù)絕緣。板彼此鄰接,使得通過將框架完全保持在建筑物內(nèi)部而盡量減小或避免熱橋??蚣苡欣刈湓诘匕逑虏拷Y(jié)構(gòu)或基板的頂部上,其中墻板通過與任何地板絕緣層重疊而形成連續(xù)絕緣層,位于地板或地板下部結(jié)構(gòu)或基板的外部。優(yōu)選地,具有高抗壓強度的絕緣材料或熱障材料如或可附接在框架之間,特別是框架柱和下部結(jié)構(gòu)或基板上。如果建筑物在殘余基腳上,則地板下部結(jié)構(gòu)可由托梁組成,如果不需要板或地板絕緣,則可在托梁下放置氣密層以便能實現(xiàn)至地板絕緣層下方的基腳的最少熱橋連接。如果托梁在地板絕緣層下方,則在托梁和內(nèi)框架之間可以包括熱障,例如或
板優(yōu)選向下延伸經(jīng)過地板中的任何絕緣層的最低點,以使框架和建筑物的整個內(nèi)部絕緣,并防止任何熱橋。
內(nèi)框架優(yōu)選為窗和/或門提供支撐,從而形成窗和/或門所在的框架。因此有利的是,窗與框架構(gòu)件對齊,使得它們位于與基板邊緣對齊的地板下部結(jié)構(gòu)或基板的頂部,其中板布置在窗/門和地板下部結(jié)構(gòu)或基板的外部。
圍繞連接處的絕緣板和附加絕緣材料在建筑孔洞之間的窗/門周圍提供連續(xù)絕緣層。
對于多層建筑,可鋪設(shè)板以在穿過建筑的所有層的外墻中提供連續(xù)絕緣。
絕緣板也優(yōu)選用于屋頂,同樣避免任何熱橋,使得它們位于內(nèi)框架頂部。
根據(jù)一些實施例,盡管能可選地在內(nèi)部或外部添加附加層,但不需要在所有墻上使用其來暗藏接線,因為接線被集成到框架中和圍繞框架。
優(yōu)選呈絕緣泡沫板或膨脹泡沫材料形式的附加絕緣被用于隔離板邊緣、任何暴露的框架以及建筑物的外角和任何窗或門邊緣上的任何間隙。附加的防水板和邊飾可被用于防水和裝飾建筑物并改善外觀。這種絕緣、邊飾和防水板可容易移動或移除以改變或維護窗/門,或者提供穿過建筑物拐角的附加改進接線的通路。然后,暴露區(qū)域可容易被重新絕緣且重新安裝防水板。
根據(jù)一些實施例,可以將實心絕緣件或低導(dǎo)熱性材料添加到窗框或結(jié)構(gòu)框架的外部,同時避免熱橋,以為外部遮蔽裝置和框架提供結(jié)構(gòu)支撐。
建筑物部件之間及建筑物內(nèi)外之間的連接和間隙可被良好密封,以防止空氣和蒸汽進入或離開建筑物。建筑物密封材料將最好無法從建筑物內(nèi)部看見,且將不需要石膏或其它材料來隱蔽建筑物。
根據(jù)一個實施例,框架外邊緣和地板或底層地板的邊緣將有效地用合適材料包裹,例如柔性條或帶,或施加的柔性密封劑,以密封建筑物內(nèi)部。某些材料可能在安裝板之前被安裝。其中的一些材料可在安裝板之后以及在安裝窗和門前后被安裝,使得所有潛在的空氣和蒸汽間隙被密封。
在較小建筑中,框架優(yōu)選包括連接在一起而形成較大建筑的一系列“艙房”或“艙框”。如果需要原始建筑的延伸,則可以在稍后階段添加額外的“艙房”或建筑部分。
每個艙房可通過走廊被分隔,絕緣板或其它材料可以用作艙房之間的內(nèi)墻,由此走廊在艙房之間提供聲音阻尼。
有利地存在可以就位于跨所有框架系統(tǒng)的設(shè)定高度的內(nèi)梁。該梁優(yōu)選用于集成接線。該梁優(yōu)選距地平面約2.4米。或者該梁可距地面不到2.4米。
距地面2.4米的梁高與諸如膠合板或石膏的房間襯板的標(biāo)準(zhǔn)高度一致,從而盡量減少切割時間和勞動并減少來自這種板的浪費。
有利地,電照明系統(tǒng)可被連接到在梁和柱上的線路或連接到沿著梁和柱延伸的線路,但不刺穿板。根據(jù)一些實施例,照明部件包括在梁頂面或梁底面或在梁旁邊或在柱旁邊的管狀照明部件、附接到梁內(nèi)的孔或從梁內(nèi)的孔懸掛的電纜的棚頂燈或吊燈、以及附接到連接至梁或柱的固定臂或活動臂的燈具的任何組合。
根據(jù)一些實施例,采用氣密的蒸汽密封擋隔且安裝熱回收單元或通風(fēng)單元,以最大化建筑能量效率并滿足國際被動房標(biāo)準(zhǔn)。
根據(jù)一些實施例,提供遮陽機構(gòu)以避免或盡量減小在炎熱時期中的過熱,包括通過外裝框架法,以滿足被動房標(biāo)準(zhǔn)而不產(chǎn)生熱橋。
建筑物可以是被動房建筑,且建筑物內(nèi)部是基本氣密的并與外部隔熱。
附圖說明
為了更容易理解本發(fā)明,現(xiàn)在將參照附圖僅通過非限制性例子來描述其優(yōu)選實施例,其中:
圖1是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例構(gòu)造的建筑物的外部的透視圖;
圖2是框架的透視俯視圖;
圖3是所建的建筑物的拐角的內(nèi)部視圖;
圖4是穿過建筑物的橫剖側(cè)視圖;
圖5是穿過建筑物的另一個橫剖側(cè)視圖;
圖6A和圖6B是圖4中的箱A的墻壁和屋頂接頭的橫剖側(cè)視圖,其中圖6B包括絕緣泡沫膠帶的應(yīng)用;
圖7是圖4中的框B的窗的側(cè)面的橫剖視圖;
圖8A是圖5中的框C的窗的側(cè)面的橫剖側(cè)視圖;
圖8B是墻板和基板之間的接頭的橫剖視圖,包括絕緣泡沫膠帶的應(yīng)用;
圖9A和9B是建筑物拐角的橫剖俯視圖,其中圖9B包括絕緣泡沫膠帶的應(yīng)用;
圖10A是圖5中的箱D的窗的頂部的橫剖側(cè)視圖;
圖10B是板、梁和窗之間的連接的橫剖視圖;
圖11是根據(jù)一個實施例的具有接線的框架的前視圖;
圖12是根據(jù)另一個優(yōu)選實施例的具有接線的框架的前視圖;
圖13是根據(jù)另一個優(yōu)選實施例的具有接線的框架的前視圖;
圖14是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的使用艙框架構(gòu)造的建筑物的平面圖;
圖15是根據(jù)另一個實施例的被構(gòu)建成具有電接線和照明部件的建筑物拐角的內(nèi)部視圖;
圖16是根據(jù)另一個實施例的窗的側(cè)面的另一個橫剖俯視圖;
圖17是根據(jù)另一個實施例的建筑物的拐角的另一個橫剖俯視圖;
圖18是根據(jù)另一個實施例的窗的頂部的另一個橫剖側(cè)視圖;
圖19是墻壁和屋頂接頭以及墻壁和地板接頭中的絕緣夾層板之間的接頭的橫剖側(cè)視圖,示出壁板中的(多個)通道以防止熱橋;
圖20是屋頂板與墻板相接合的分解圖,示出了屋頂板中的通道以防止熱橋;和
圖21是墻板與地板相接處的分解圖,示出了墻板中的通道以防止熱橋。
具體實施方式
現(xiàn)在參見圖1至圖18B,提供本發(fā)明優(yōu)選實施例的多幅視圖。圖1示出建筑物10的視圖。建筑物10通過產(chǎn)生與建筑物10的內(nèi)部尺寸匹配的地基或底層地板結(jié)構(gòu)(如混凝土基板12)建造??蚣?8的支柱16位于底層地板上并包括用于例如通過螺栓固定或焊接至底板(未示出)被連接至底層地板結(jié)構(gòu)的基腳17??蚣?8通過在現(xiàn)場連接柱和梁或通過使用一系列預(yù)制框架部段20(見圖11、圖12和圖13)構(gòu)建,所述預(yù)制框架部段包括具有梁22、24的支柱16。當(dāng)立起預(yù)制框架時,豎直框架部段20在基板12頂部被連接,與基板邊緣28對齊,形成支撐接合處29。
建筑物10包括一系列標(biāo)準(zhǔn)框架部段20以產(chǎn)生可重復(fù)的艙房30。如圖2和圖14所示,建筑物10由三個艙房30構(gòu)成,每個艙房30通過走廊32與下一個隔開。一旦豎直框架部段20被定位,內(nèi)部頂梁34或預(yù)制屋頂框架部段20就被連接在豎直框架部段20之間。豎直框架部段20包括用于門和/或窗的孔洞19。
框架18外覆有絕緣夾層板36。板36覆蓋框架18外表面,形成圍護結(jié)構(gòu)。板36比支柱16的基腳17向下延伸得更遠(yuǎn),越過接合處29。如圖4、圖5和圖8A所示,板36的底部37向下延伸越過地板68下方的絕緣層67,連接到基板12并覆蓋基板12的暴露部分的一部分或全部。圍護結(jié)構(gòu)由地板68或地基基板12封閉,如圖8B所示,絕緣泡沫膠帶78圍繞地板68或地基基板12周邊,墻板36與地板68或基板12在此處相交。
絕緣夾層板36形成墻的一部分并在其底部被連接至混凝土基板邊緣28或地板68。地板68可進一步包括第二基板或其它地板材料。在該連接點處施加絕緣泡沫膠帶78以填充夾層板36和基板邊緣28或地板68之間間隙并提供氣密的蒸汽密封擋隔,該氣密的蒸汽密封擋隔是柔性的以容許在夾層板36中移動。這也在圖8B中被示出。
框架18是預(yù)飾面的,從而它如圖3所示可在建筑物10內(nèi)部保持露出??蚣?8由鋼制中空型材制成并被預(yù)焊接,孔52被預(yù)切割,并在工廠被預(yù)涂漆,或在安裝板36之前被現(xiàn)場涂漆。或者,框架可由木材制成。絕緣板36在內(nèi)外側(cè)都被預(yù)涂飾,使得完工的建筑物10不需要附加的裝飾或包層,但可根據(jù)用戶決定這樣做。板36的外表面40通常是涂覆鋼的且可涂覆有漆、搪瓷、鋅/鋁合金或其它防水涂飾;內(nèi)表面42優(yōu)選也是涂覆鋼的,其也可以是預(yù)涂的或以其它方式涂飾的。外表面40和內(nèi)表面42由絕緣層44隔開,絕緣層44在夾層板情況下通常是剛性熱固性塑料泡沫材料,例如閉孔聚異氰脲酸酯(PIR)。絕緣層44的厚度在50mm至100mm之間,但根據(jù)絕緣層所需的性能和建筑物所處位置的氣候可以更厚。
假定傳導(dǎo)性材料如鋼是可行的,任何框架18必須完全在內(nèi)部,因為這保持連續(xù)的外絕緣層,避免了熱橋并提高了圍護結(jié)構(gòu)的熱性能。此外,借此避免或盡量減小熱橋能使符合被動房標(biāo)準(zhǔn)的建筑物結(jié)構(gòu)更節(jié)能,從而可以估計和測量建筑物熱性能以便最小化或根除傳統(tǒng)的加熱和冷卻系統(tǒng)。
絕緣夾層板35、36被用于構(gòu)建徹底完工的墻壁和屋頂,而內(nèi)部(或者在外預(yù)飾面板情況下在外部)不需要額外的層,但作為選項,可在內(nèi)部或外部添加額外的層,但沒有更不靈便、復(fù)雜和昂貴的傳統(tǒng)板接線系統(tǒng)。
框架18允許布設(shè)和暗藏供給設(shè)施如接線46(即電纜、電線、用于電器或互聯(lián)網(wǎng)或計算機或傳真或衛(wèi)星電視或電話連接的布線)。用于建筑物10的接線46穿過或鄰近內(nèi)框架18構(gòu)件,而不干擾板36中的絕緣層44。梁22、24允許接線46通過通道48(見圖12)在內(nèi)部延伸或坐落在梁22、24頂部(見圖11、圖13和圖15)。附圖標(biāo)記a、b、d、e和f表示孔52設(shè)置在梁和支柱中的位置。出于美學(xué)原因,當(dāng)梁處于一定高度以上時,接線46布置在梁頂部上以減小電線外露性。接線46可容納在導(dǎo)管或通道(未示出)內(nèi)以便接線46集束。內(nèi)框架18暗藏并允許連續(xù)接線46圍繞房間或艙房周邊布置。
至少支柱16包括垂直通道50且是中空橫截面的柱,因而接線46在柱16內(nèi)延伸。從孔52中取出接線46,或者如果柱和梁不是中空的,通過在可能的情況下預(yù)先切割的通道,在適當(dāng)?shù)目赡苡幸?guī)律的多個位置取出接線以連接至電源點和開關(guān)54、計算機連接、燈等。孔52設(shè)置在梁24的底面上(見圖13),使得照明部件74、75可被安裝在梁24的底面或連接梁34中。
接線46可以被引導(dǎo)穿過地板(無論是基板或框架地板)中的孔,包括支柱16是中空的情況,以避免干擾主絕緣板墻36。在支柱16不是中空的地方,接線可以穿過垂直通道(未示出)鋪設(shè),所述垂直通道被切割到柱中或者通過附接到支柱的飾板創(chuàng)建。
也可通過包含在圍護結(jié)構(gòu)外表面如建筑物角部內(nèi)或圍繞窗框的進入點將接線46送入建筑物10,而不干擾主絕緣板壁36。該建筑物保證絕緣板36離拐角不遠(yuǎn)停止并離窗框連接處不遠(yuǎn)停止,因此絕緣板36可快速鋪設(shè)且露出拐角,同時接線46被鋪設(shè)在拐角支柱16后面,(見圖7和圖9A)此時接線46通過支柱16中的孔或通道進入或以其它方式進入建筑物10的內(nèi)部43。這也允許容易隨后翻新或改裝,而不會干擾絕緣板墻36。然后,施加防水板62以覆蓋接線46和板36之間的空間以及任何進入點。
緊固件70在圖6A、圖6B、圖7、圖9A、圖9B、圖10A、圖10B、圖16、圖17、圖18A和圖18B中被示出。緊固件70的頭部在建筑物41外未露出,而是被覆蓋以提供熱隔斷(未示出)。圖9A和圖9B示出角部,其中,板端部56沿著支柱16的相應(yīng)壁對準(zhǔn),使得緊固件70將板36固定至柱16。然后,用絕緣填充材料60覆蓋該角部以避免熱橋。填充材料60是硬的PIR泡沫材料或罐泡沫材料或其組合。然后,將防水板62放置在填充材料60上以防水并裝飾拐角。接線46可沿柱16外部設(shè)置并通過開口或孔52插入框架18,在此,孔52被密封,如上所述。防水板62和填充材料60是可移除的,以允許安裝附加接線,更換填充材料60,之后重新裝上防水板62。
圖1、圖6B、圖9B、圖10B和圖18B示出通過使用絕緣泡沫膠帶78的氣密的蒸汽密封接頭,當(dāng)建筑部件脹縮時,由于其組成部是柔性的,故絕緣泡沫膠帶78保持氣密和不透蒸汽。在地板68或基板12的情況下,絕緣泡沫膠帶78也提供防水擋隔。
接線46需要相對少的預(yù)計劃。一旦框架18和板36由電工安置就位,就布置接線46。這比在安裝板36時鋪設(shè)接線46更省時間,這是在接線46穿過或穿入板36時所需要的。
空心的或待有切制通道及預(yù)切割孔的所外顯的或所暴露的內(nèi)框架18連同用于墻壁和屋頂?shù)念A(yù)飾面夾層板36一起使得大部分建筑物10的構(gòu)造對相對不熟練的工人而言是簡單的且可接近的,盡量減少熟練勞力和其它勞力以及交易和材料的使用,節(jié)省時間。
因此,內(nèi)框架18是預(yù)先設(shè)計和預(yù)制的,以減少或消除對容納接線46的任何額外工作努力的需要。接線46被放置在整個框架18范圍或其后面或頂部,并依建筑者/所有者的期望被抽出使用,這允許在任何時候都能容易地靈活修改、改變和添加。
此外,在堅固框架18內(nèi)或在結(jié)構(gòu)梁34上的頭部高度之上保證接線46支持在維護方面的將來可負(fù)擔(dān)性,因為接線46被保護。由于接線46布置在拐角和窗口邊緣處,而不干擾板36,故將來的維護、修理或翻新也容易,而不損壞或移除板36。這與在石膏墻后面接線的方法形成對比,因為石膏的損壞或破壞會露出接線并導(dǎo)致?lián)p壞、安全和維護問題。這在偏遠(yuǎn)地區(qū)和惡劣氣候中尤其成問題。此外,在石膏墻后面改造接線需要粉刷工和油漆工修理墻壁的額外花費。而且,這與在結(jié)構(gòu)板系統(tǒng)中使用預(yù)鋪設(shè)的接線不同,其在不移除或損壞板的情況下不容易改變或根本無法改變。
這意味著包括這種高性能圍護結(jié)構(gòu)的建筑物可以非??焖俚亟ㄔ觳⑶铱赡苁墙?jīng)濟實惠的,并非僅作為一個外殼,而是作為一個完整的建筑物。同時,該建筑物允許建筑物內(nèi)部或外部的層的無限變化。如果需要石膏和油漆或其它傳統(tǒng)或不常見的表面層,可以隨時添加。
屋頂由絕緣板35構(gòu)成,如圖6A和圖6B所示。板35位于框架18頂部,由梁22和連接梁34支撐,填充物60密封任何間隙,且防水板62提供防水和粉飾。絕緣膨脹泡沫膠帶78的應(yīng)用產(chǎn)生氣密的蒸汽密封擋隔。
在絕熱屋頂板35和絕緣墻板36之間的接頭處施加絕緣泡沫膠帶78,以填充屋頂板35的夾層板邊緣和夾層板端部56之間的間隙。絕緣膨脹泡沫膠帶78一直施加在夾層板壁端部56的頂部上或施加在一個邊緣或兩個邊緣處,以提供氣密的蒸汽密封擋隔。
還可以在鋼柱和地基或底層地板結(jié)構(gòu)之間的接頭處提供附加絕緣材料如實心絕緣塊。
內(nèi)框架18包含三個方面:結(jié)構(gòu)、風(fēng)荷載和非結(jié)構(gòu)支撐。支柱16適于支撐窗和門并提供足夠的風(fēng)荷載。
窗64、65和門66位于基板12頂部且位于支柱16之間,與基板12的邊緣28和相關(guān)地板68對齊,如圖8A所示。窗64、65從建筑物外表回縮。板36放置在基板邊緣28外,在外部偏離框架18、窗64和門66,以促成具有連續(xù)絕緣的多層建筑物和在建筑物10外部的連續(xù)精裝的外表面40。
窗框64由絕緣材料制造或具有熱隔斷設(shè)計。窗玻璃65是具有玻璃規(guī)格和玻璃板之間間隙的雙層或三層玻璃,以提供高性能絕緣(或低“U”值)并避免通過窗64、65的任何熱橋。與建筑物10拐角一樣,在窗洞處,板36的板端部56用緊固件70被固定到支柱16,緊固件70又被覆蓋以提供熱隔斷(未示出)。絕緣填充物60然后由根據(jù)需要的硬質(zhì)PIR泡沫材料與罐泡沫材料提供,填充物在板36的端部56和窗框64之間延伸,提供密封布置,從而在每個門/窗64、65、66和孔洞19之間形成基本氣密連接。這完全包圍內(nèi)框架18,避免任何熱橋。防水板62位于填充物60上方以防水并完成連接。
在窗64根處(見圖8A)提供附加的填充物60和防水板62,其從窗框64延伸到鄰近基板邊緣28的窗64下方的板36。從圖8A、圖10A和圖10B中可以看出,窗64、65的全長從地板68延伸到梁24。板36放置在與圍護結(jié)構(gòu)相接的窗64、65的下方和上方。
如圖7、圖8A、圖10A、圖10B、圖16和圖18A所示,窗64、65與框架18對齊設(shè)置且偏離由板36形成的圍護結(jié)構(gòu)平面。通常避免這樣的配置,因為被動房研究所認(rèn)為它是不合格的,被動房物研究所通常規(guī)定外墻絕緣平面應(yīng)盡可能與窗對齊。然而,如圖7、圖8A、圖10A、圖10B、圖16和圖18A的優(yōu)選實施例中所示舉例,在測試時將窗錯開或偏移離開圍護結(jié)構(gòu)已被發(fā)現(xiàn)是符合國際被動房標(biāo)準(zhǔn)的。
外部卷簾、平開窗或百葉窗72(見圖1)和/或固定檐或其它遮陽物(未示出)在炎熱天氣中提供遮蔽,并且可以是被動房的在一些氣候中依賴某些墻壁的主體部,可被固定到窗框64或板36的外表面40,或通過單獨構(gòu)造且不連接到建筑物(未示出)內(nèi)部90的外框架來連接。
實心絕緣材料77被連接至窗框或結(jié)構(gòu)框架以在盡量減小或避免熱橋的同時為遮陽裝置或其它外框架提供結(jié)構(gòu)支撐(見圖7、圖8A和圖10A)。
與在澳大利亞(其中大窗戶盡可能朝北)所青睞的“被動太陽”設(shè)計相反,這種建筑物遵循被動房研究所的原則,其不依賴相對于太陽的取向。也不依賴熱物質(zhì)(通常在混凝土基板中提供)以通過利用太陽光獲得自然熱增益。這又使得建筑物讓更多的人更易接近,因為其地塊可能無法自然適合于朝北取向(例如,視角、相鄰房屋可命令窗口朝向另一個方向)。重要的是,這種建筑物允許最佳的熱建筑性能,并且如果需要,可以符合被動房標(biāo)準(zhǔn),這是一個可量度的國際領(lǐng)先的性能標(biāo)準(zhǔn)。
此外,還須考慮在建筑物壽命期間對接線的持續(xù)維護和對電氣和數(shù)據(jù)電纜的保護以及在接線的改變和固定情況下的可接近性,以確保建筑物持續(xù)壽命中的可負(fù)擔(dān)性。就是說,在將接線嵌入夾層板中的情況下,持續(xù)維護將是困難且昂貴的。
拐角和窗沿的絕緣包含最小厚度和R值的連續(xù)絕緣且被應(yīng)用以盡量減小或避免熱橋,如為了遵照國際被動房標(biāo)準(zhǔn)所預(yù)期的那樣。拐角和窗和門連接的絕緣如此實現(xiàn):使板36彼此鄰接(見圖17),使板持續(xù)經(jīng)過結(jié)構(gòu)框架元件、窗或門框架元件(見圖16、圖18A和圖18B)或?qū)?6在其預(yù)制邊緣56處或旁邊固定到結(jié)構(gòu)框架18,且在安裝防水板62之前用絕緣泡沫材料60和/或結(jié)構(gòu)絕緣件填充絕緣圍護結(jié)構(gòu)的余部(見圖7、圖9A、圖9B、圖10A和10B)。
密封建筑物10以使其實際氣密且蒸汽密封連同作為這種建筑物10一部分的機械通風(fēng)單元及氣密的建筑物圍護結(jié)構(gòu)一起也足以符合能源效率標(biāo)準(zhǔn)如被動房標(biāo)準(zhǔn)。這使得消費者能接近預(yù)先設(shè)計成滿足高熱絕緣標(biāo)準(zhǔn)的可重現(xiàn)的建筑物10。
建筑物10可包括具有標(biāo)準(zhǔn)尺寸和形狀的“艙房”的建筑物,使得工程和設(shè)計被簡化。這樣,人們可購買針對單艙房屋或6艙房屋或10艙房屋的設(shè)計,而不需要大量的重新設(shè)計或工程。艙房由提供緩沖區(qū)的走廊分開。見圖14。
如上所述被部分預(yù)先設(shè)計的建筑物10可應(yīng)用于或適用于眾多建筑物,從而節(jié)省設(shè)計時間和成本。建筑物10可以是多層建筑,特別是通過使用本文所述的框架、板、門、窗和接線。
建筑物10可適應(yīng)于并被用于較小住宅建筑,通常為單棟住宅或多于一組居住者的建筑(雙重占用)且通常高達(dá)三層高度。
建筑物10能被應(yīng)用于不能承擔(dān)昂貴住房的團體或家庭的住房,或適用于老年人或病人的住房,他們將尤其從具有舒適溫度和新鮮空氣的高效、低能量住房中受益。
通過重復(fù)的預(yù)先設(shè)計的結(jié)構(gòu)框架降低設(shè)計和施工成本?!芭摲俊苯ㄖ试S在建造初始建筑后容易添加。它允許不同的區(qū)域靈活的家庭和社區(qū)生活安排??墒褂脢A層板36或在艙房30的框架18之間的其它壁系統(tǒng)增加壁的走廊32改善了聲音阻尼。見圖14。
為了輔助裝配,至少一個內(nèi)梁24設(shè)置在離地面2.4米處。這允許包括通常長為2.4米的襯板(如膠合板、石膏等)或壁紙、幕簾軌道、圖片軌道、懸掛櫥柜/架子的可能性,由房主自行決定并根據(jù)他們的預(yù)算。
對建筑物10的另一項添加是在內(nèi)框架18中具有內(nèi)“艙房”的選項,內(nèi)框架18具有在約2.4米高處的內(nèi)部單獨天花板。這允許供給設(shè)施運行或放置或定位在2.4米艙房天花板和建筑物天花板之間的間隙中,在一些實施例中,其通常以某一角度坐落在大約2.8米和3.3米的高度之間。
通過將燈連接至框架18或附接至框架18的無論是固定臂還是活動臂76或附接至從框架18或框架18內(nèi)的孔52伸出的電纜,安裝燈和照明系統(tǒng)73、74和75。照明部件包括可連接的管燈73、固定燈74和棚頂燈或吊燈75,其中電纜或接線從框架18內(nèi)的固定臂或活動臂76或孔52懸伸出(見圖15)。
穿過絕緣層44內(nèi)或絕緣層44附近的接合處和連接處,為建筑物提供氣密的蒸汽密封擋隔。絕緣泡沫膠帶78被用在各種接頭中,包括墻與墻板42的內(nèi)表面頂部上的屋頂之間的或墻與墻板40的外表面頂部上的屋頂之間的或兩者,并在絕緣層44內(nèi)的接頭,如圖3所示。
在墻板42內(nèi)表面上的夾層板36之間、在它們與框架18內(nèi)的支柱16接合的地方,施加絕緣泡沫膠帶78以提供氣密的蒸汽密封擋隔,如圖9B所示。
在墻板42的內(nèi)表面上的夾層板36之間、在它們與框架18接合的地方,無論是需要支柱16還是梁24還是板立面中的開口都用于將門或窗附接到支柱16或梁24,絕緣泡沫膠帶78被施加在夾層板36和框架18、柱16或梁24之間,以提供氣密的蒸汽密封擋隔,如圖10B和圖18B所示。
在窗或門被連接至框架18局部的地方且無論是支柱16或梁24,如圖10B和圖18B所示,絕緣泡沫膠帶78被施加在窗或門和框架18之間。
這種建筑物能被用于任何可占用的建筑物。它可以堆疊成多層公寓或用于支撐住處或大空間,從而框架和/或艙房的形狀可改變,但窗連接細(xì)節(jié)和所有其它功能仍然有效。
通過使用這些元件,被動房或建筑物可針對特定地點來設(shè)計和構(gòu)造:板、框架構(gòu)件、窗和門、連接細(xì)節(jié)、連續(xù)絕緣、避免或最小化熱橋、氣密性和通風(fēng)單元。這些元件的特性或性能以及將元件集成到建筑系統(tǒng)中能通過使用PHPP或其它建筑物理電子表格或程序來預(yù)評估,以提供用于快建被動房屋圍護結(jié)構(gòu)的基本模型。使用這樣的電子表格或程序,特定計劃建筑物的獨特性,包括建筑物的位置、取向、氣候、環(huán)境、尺寸和形狀,可以預(yù)測建筑物能耗且可以優(yōu)化和調(diào)整設(shè)計以在施工后使其能耗最小化。
具有針對絕熱性能被預(yù)先評估的部件和連接細(xì)節(jié)的設(shè)計可在其細(xì)節(jié)上做出調(diào)整和改變,同時保持每種材料的元件和在那些材料中的變化的規(guī)格,但不改變連接方法且不需要內(nèi)部石膏或其它層或襯里。變化可包括板深度、窗玻璃構(gòu)造以及窗位置和尺寸。適應(yīng)和變化可通過使用被動房設(shè)計者或顧問使用的PHPP或被設(shè)計為預(yù)測或建模建筑物的能耗性能的其它建筑物理電子表格或程序?qū)崿F(xiàn)。這樣的電子表格或程序?qū)⒂嬎悛毺刈兞康挠绊?,如建筑物的位置、氣候、方向、大小和形狀,并促進建筑設(shè)計和建造適應(yīng)性,以優(yōu)化被動房標(biāo)準(zhǔn)的性能。此設(shè)計系統(tǒng)通過使用可快速應(yīng)用于每棟具體建筑的獨特工程解決方案使得速建的、高性能且低能耗的建筑允許每個單獨地點得到。
此外,還必須考慮在建筑壽命期間對接線的持續(xù)維護和對電氣和數(shù)據(jù)電纜的保護以及在接線的改變和固定的情況下的可接近性,以確保在房屋持續(xù)壽命中的可負(fù)擔(dān)性。就是說,在將接線嵌入夾層板的情況下,持續(xù)維護將是困難且昂貴的。
現(xiàn)在參見圖19至圖21,示出了屋頂和墻板80、82之間以及墻和地板面板80、84之間的接頭,且板80、82、84的表面94由金屬制成。圖19至圖21示出設(shè)有兩個通道86的夾層板內(nèi)表面94部分。每個通道86可以是相對狹窄的,寬度為2mm,但寬度例如可以在1mm至5mm之間。
對于50mm厚的板(在具有不同厚度例如80mm或150mm的板的通道之間具有成比例的間隔),通道86通常彼此平行相鄰,通道86之間的典型間隔在2mm至46mm范圍內(nèi)。通常,通道86之間的間隔取決于相鄰板的絕緣層88的厚度,因此所述間隔使通道86的總寬度及其之間的間隔不超過相鄰板的絕緣層的厚度且通道86被兩個板的絕緣層88包圍。例如在圖19中,墻板82的通道86的總寬度小于地板84的絕緣層88的寬度,且通道86夾在墻板82和地板84的絕緣層88內(nèi)。然而,如果板的一個或多個通道86、87不與鄰接的部件或板的絕緣層對齊,則通道可以在外部,但鄰近墻/地板或墻/屋頂接頭。在這種情況下,通過在板的暴露通道上設(shè)置附加絕緣件,通道仍然可以形成熱障。
圖19還示出夾層板80的一部分,其具有設(shè)有單通道87的內(nèi)表面94,單通道87對于夾層板80為10mm寬,但例如可以為5mm至12mm寬。單通道87不限于應(yīng)用于頂板80,而是可應(yīng)用于圖19和圖21的墻板82。
通常,表面94的除了通道86或通道87之外的部分將建筑物內(nèi)部90利用連續(xù)的金屬部段連接到建筑物外部92,從而形成熱橋,在此,熱量可進入或離開建筑物。通道86、87在大致橫向于通道86、87的方向上破壞該表面94部分中的熱傳導(dǎo),從而減少或阻止建筑物的內(nèi)部90和外部92之間的任何熱交換。
在設(shè)計節(jié)能建筑的一個重要系統(tǒng)中,由位于德國達(dá)姆施塔特的國際被動房研究所公布的“被動房標(biāo)準(zhǔn)”可以計算熱橋,并給出基于“單位熱橋長度的每度溫差的熱流率”(www.leedsmet.ac.uk)的值。它被表述為“對于每米厚度一開氏溫度的溫度梯度,每平方米表面積的瓦數(shù)”或W/mK。為了計算建筑能量效率,0.01W/mK的熱橋值被認(rèn)為是可忽略的。如果這是不可能的,則數(shù)字越低越好。
可以使用軟件來建模標(biāo)準(zhǔn)的鋼面夾層板以計算樣品連接局部的熱橋值,這種連接局部可產(chǎn)生0.27或更高的熱橋值,該值太高以至不能為被動房標(biāo)準(zhǔn)能源建筑設(shè)所接受。在夾層板和另一部件之間的接頭中對包括單個窄通道的樣本接頭進行建??山档蜔針蛑怠H欢?,在使用熱橋軟件建模以將計算的熱橋值減小至零時,在包括兩個或更多的按2mm至4mm量級的窄分離通道的板的金屬表面與建筑物的另一個部件之間的樣品接頭產(chǎn)生了令人驚訝的結(jié)果。這是最佳結(jié)果。預(yù)計5mm至12mm量級的相對寬的通道也產(chǎn)生類似的熱導(dǎo)率降低。
包括通道86、87的內(nèi)表面94部分鄰接板如屋頂板、墻板或地板80、82、84的絕緣層88就位。因此,包括通道86、87的表面94部分通過絕緣層88在垂直絕緣夾層板80、82、84之間被包圍。當(dāng)垂直絕緣板80、82、84裝在支架100上時,通道86、87的位置相同。
在頂板80情況下,通道86、87在板94內(nèi)表面上位于絕緣層88內(nèi)在墻板82上方,在垂直板連接在一起時,這些通道86、87設(shè)置在裝上支架100的位置。當(dāng)頂板80安放在墻板82上時,頂板80延伸經(jīng)過絕緣層88到達(dá)建筑物92內(nèi)部,兩個通道86或通道87位于墻板82的內(nèi)表面94和墻板82的外表面96之間。這在圖19和20中被示出。
在墻板82情況下,通道86板82的內(nèi)表面94上位于絕熱層88中,其中墻板82與地板84接合。就是說,墻板82中的兩個通道86須定位成低于絕緣底板84的上邊緣且高于絕緣底板84的下邊緣,以在支架位置100與底板84接合。兩個通道86須就位在底板84的內(nèi)表面94和地板3的外表面96之間。盡管在地板和墻板82、84之間的接頭處設(shè)有兩個通道86,但估計設(shè)置單個通道87可同樣應(yīng)用于該接頭處。
盡管圖19至圖21討論了在板表面中提供兩個通道86或單個通道87以破壞在頂板和墻板80、82與底板和墻板82、84之間接頭處的熱傳導(dǎo)的應(yīng)用,但在板表面部分中提供通道以破壞熱傳導(dǎo)也同樣適用于在板80、82、84的內(nèi)表面94的一部分與建筑物的另一部件之間的接頭或連接處,該另一部件例如是窗、另一個夾層板、門或者板可以與建筑物的部件相接合以形成拐角的位置。
如圖22所示,可選的基腳布置被提供給建筑物10,在絕緣層88內(nèi)有地板結(jié)構(gòu)67、84。絕緣層88可位于絕緣地板層67、86旁邊并與之垂直,所述絕緣地板層可放置在地板中的鋼托梁102下方。鋼托梁102可與焊接或螺栓連接的最小銷或螺栓101連接,并將鋼托梁102與連接至地面的基腳17連接。替代的基腳布置(未示出)被提供給鋼托梁102以放置在絕緣地板層67、84下方,在這種情況下,在絕緣圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)部的鋼托梁102和鋼框架18之間的連接將被絕緣材料熱破壞,且如果需要高抗壓強度,或可附接在絕緣圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)部的鋼框架18和其下面的托梁102之間。
通過這種方式,建筑物10可被升高,且如果適當(dāng)?shù)脑捠强蛇\輸?shù)?。通過地板67、84的熱橋被最小化。
如果建筑物10是可運輸?shù)模瑒t根據(jù)工程計算,內(nèi)鋼框架18的范圍可減小,因為建筑物10可以足夠小以通過將板80、82、84的表面鉚接在一起保持結(jié)構(gòu)強度。這種安排將進一步降低空氣泄漏風(fēng)險并降低成本。
雖然以上已經(jīng)描述了本發(fā)明的各種實施例,但是應(yīng)當(dāng)理解,它們僅以示例方式而不是以限制方式被呈現(xiàn)。對于相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的是,在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以在此進行各種改變、修改和改進。因此,本發(fā)明不應(yīng)受到任何上述實施例的限制。具體地說,雖然本發(fā)明的優(yōu)選實施例討論了設(shè)置在板的一部分中的一個或兩個通道,但是應(yīng)當(dāng)理解,也可以設(shè)置三個或更多通道并且它們的寬度和間距可以變化,以便提供具有低熱橋值的熱傳導(dǎo)中斷,如將被本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的那樣。
在說明書和后附權(quán)利要求書的全文中,除非上下文另有要求,否則詞語“包括”及諸如“包含”和“含有”的變型將被理解為暗示包括所述整數(shù)或步驟或整數(shù)組或步驟組,但不排除任何其它整數(shù)或步驟或整數(shù)組或步驟組。
在本說明書中對任何現(xiàn)有出版物(或從其得到的信息)或?qū)θ魏我阎挛锏囊貌皇乔也粦?yīng)被視為承認(rèn)或認(rèn)可或任何形式地暗示該在先出版物(或來自它的信息)或已知事物形成本說明書涉及領(lǐng)域公知常識的一部分。