一種建筑結(jié)構(gòu)與設(shè)備一體化被動(dòng)房及其建造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于建筑節(jié)能領(lǐng)域，國(guó)際IPC分類號(hào)為E04H14/00或E04B5/16,尤其涉及一 種建筑結(jié)構(gòu)與設(shè)備一體化被動(dòng)房。
【背景技術(shù)】
[0002] 在全球氣候變暖、能源短缺的背景下，以高能效、低排放為核心的建筑節(jié)能正為實(shí) 現(xiàn)國(guó)家的能源安全和可持續(xù)發(fā)展起到至關(guān)重要的作用。發(fā)展并普及被動(dòng)房，將自然通風(fēng)、自 然采光、太陽(yáng)能輻射得熱和室內(nèi)非供暖熱源得熱等各種被動(dòng)式節(jié)能手段與建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)高 效節(jié)能技術(shù)相結(jié)合，在保證室內(nèi)環(huán)境舒適性的前提下，通過大幅度降低建筑熱/冷負(fù)荷，最 大限度地?cái)[脫對(duì)主動(dòng)式機(jī)械采暖和制冷系統(tǒng)的依賴，進(jìn)而降低建筑采暖和制冷能耗，同時(shí) 充分利用可再生能源從而擺脫對(duì)傳統(tǒng)化石能源的依賴，已成為國(guó)際建筑節(jié)能技術(shù)領(lǐng)先國(guó)家 節(jié)能減排的重要手段。
[0003] 被動(dòng)房應(yīng)用的主要關(guān)鍵技術(shù)包括：1.無(wú)熱橋的高效外保溫系統(tǒng)：屋面、外墻、地面 或不采暖地下室頂板的傳熱系數(shù)K彡0. 15WAm2 ·Κ) ;2.雙Low-E高性能保溫隔熱外窗：玻 璃的太陽(yáng)能總透射比g彡〇. 35、玻璃選擇性系數(shù)S彡1. 25、整窗傳熱系數(shù)K彡1. OWAm2 ·Κ); 3. 高效熱回收新風(fēng)系統(tǒng)：熱回收率R彡75%、通風(fēng)電力需求ev< 0. 45Wh/m3、漏風(fēng)率彡1%; 4. 房屋良好的氣密性措施：房屋漏風(fēng)率< 1%的整體氣密層的設(shè)置技術(shù)、窗與墻體的密封 構(gòu)造的設(shè)置技術(shù)、各類洞口管道的密封構(gòu)造設(shè)置技術(shù)；5.防熱橋構(gòu)造：將厚度多250mm的保 溫材料連接到承重墻的錨固技術(shù)、陽(yáng)臺(tái)與主體結(jié)構(gòu)無(wú)熱橋的連結(jié)技術(shù)、關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)構(gòu)造的處 理技術(shù)；6.高厚度外墻外保溫防火技術(shù)：防火材料導(dǎo)熱系數(shù)λ彡〇. 〇45W/(m ·Κ)、遇火不蔓 延、不滴落、不釋放有毒氣體、水平環(huán)繞型防火隔離帶或門窗洞口三側(cè)防火隔離帶的設(shè)置技 術(shù)；7.防潮防水技術(shù)：8.噪聲防護(hù)措施。
[0004] 被動(dòng)房的節(jié)能機(jī)制為：通過無(wú)熱橋的保溫隔熱性能優(yōu)越的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)降低建筑室 內(nèi)外的溫差傳熱，通過外窗玻璃的Low-E鍍膜技術(shù)及有效的外遮陽(yáng)設(shè)施調(diào)節(jié)建筑物的太陽(yáng) 輻射得熱，通過房屋良好的氣密性措施和高效熱回收的新風(fēng)系統(tǒng)降低建筑室內(nèi)外的通風(fēng)滲 透?jìng)鳠?，同時(shí)有效利用室內(nèi)人員、照明、設(shè)備等的非供暖熱源散熱，使建筑物能夠在極低的 輔助采暖、制冷負(fù)荷/能耗下就能維持適宜的室內(nèi)熱舒適度。
[0005] 以上節(jié)能機(jī)制中，熱工性能優(yōu)越的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)、有效的外遮陽(yáng)設(shè)施和良好的氣密 性措施屬于建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)，帶有高效熱回收功能的新風(fēng)系統(tǒng)屬于設(shè)備節(jié)能技術(shù)。 由此可見，被動(dòng)房的高能效運(yùn)行是建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)與通風(fēng)設(shè)備共同協(xié)調(diào)工作的結(jié)果。在這 種運(yùn)行機(jī)制下，被動(dòng)房的年采暖需求不超過15kWh/(m2 -a)，是普通節(jié)能建筑的1/10至1/4， 年總一次能源需求（包括采暖、制冷、通風(fēng)、生活熱水、照明和家用電器一次能源需求）不超 過120kWh/(m2 · a)。在被動(dòng)房的基礎(chǔ)上，再進(jìn)一步利用可再生能源就有可能建造零能耗建 造甚至產(chǎn)能房。
[0006] 國(guó)內(nèi)外的研究者對(duì)被動(dòng)房都進(jìn)行眾多研究，如中國(guó)發(fā)明專利CN104456699A公開 了一種面向被動(dòng)房的空氣式太陽(yáng)能熱水新風(fēng)系統(tǒng)，包括太陽(yáng)能集熱器、熱水箱、水箱進(jìn)風(fēng) 管、水箱出風(fēng)管、第一換熱盤管、第二換熱盤管、第一室內(nèi)進(jìn)風(fēng)管、第二室內(nèi)進(jìn)風(fēng)管和全熱交 換器；其中，太陽(yáng)能集熱器的輸出端通過水箱進(jìn)風(fēng)管連接熱水箱的氣體輸入端；熱水箱的 氣體輸出端通過水箱出風(fēng)管連接太陽(yáng)能集熱器的輸入端；熱水箱的液體輸出端連接第一換 熱盤管的輸入端和第二換熱盤管的輸入端，第一換熱盤管的輸出端和第二換熱盤管的輸出 端連接熱水箱的液體輸入端；第一換熱盤管設(shè)置在第一室內(nèi)進(jìn)風(fēng)管中，第二換熱盤管設(shè)置 在第二室內(nèi)進(jìn)風(fēng)管中；第一室內(nèi)進(jìn)風(fēng)管通過全熱交換器連接第二室內(nèi)進(jìn)風(fēng)管；本發(fā)明采用 換熱盤管對(duì)新風(fēng)進(jìn)行預(yù)熱，最大限度的保證進(jìn)入室內(nèi)空氣的潔凈無(wú)污染。又如歐洲發(fā)明專 利EP2226445A2和R0127967A1分別公開了有關(guān)被動(dòng)房的管道布置方式。
[0007] 但上述發(fā)明僅對(duì)被動(dòng)房的局部構(gòu)件，如新風(fēng)系統(tǒng)或管道布置進(jìn)行改進(jìn)，未能對(duì)被 動(dòng)房整體進(jìn)行考量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種適應(yīng)于我國(guó)的，尤 其是適應(yīng)于我國(guó)廣大農(nóng)村地區(qū)的建筑結(jié)構(gòu)與設(shè)備一體化被動(dòng)房。
[0009] -種建筑結(jié)構(gòu)與設(shè)備一體化被動(dòng)房，包括外窗，所述的外窗采用Low-E鍍膜的外 窗玻璃、外遮陽(yáng)設(shè)備，還包括承重外墻墻板、樓板、屋面板、通風(fēng)系統(tǒng)管道、進(jìn)風(fēng)口、送風(fēng)口、 回風(fēng)口、止逆閥、出風(fēng)口、無(wú)動(dòng)力風(fēng)帽、C02濃度傳感器、儲(chǔ)水罐和閥門，所述的承重外墻墻 板、樓板和屋面板采用CS板式結(jié)構(gòu)，所述的通風(fēng)系統(tǒng)管道嵌設(shè)于CS板式結(jié)構(gòu)之中的部分定 義為嵌入式通風(fēng)系統(tǒng)管道，所述的通風(fēng)系統(tǒng)管道包括新風(fēng)管道和回風(fēng)管道，所述的嵌入式 通風(fēng)系統(tǒng)管道包括嵌入式新風(fēng)管道和嵌入式回風(fēng)管道。
[0010] 進(jìn)一步地，所述的承重外墻墻板中配置鋼筋，所述的承重外墻墻板還包括外墻外 保溫層、外側(cè)混凝土面層、夾芯層、內(nèi)側(cè)混凝土面層、鍍鋅鋼絲網(wǎng)架以及包覆嵌入式通風(fēng)系 統(tǒng)管道的保溫層，所述的鍍鋅鋼絲網(wǎng)架為焊接制成，所述的夾芯層為內(nèi)部填充阻燃型石墨 聚苯材料或巖棉的夾芯板，所述的外側(cè)混凝土面層和內(nèi)側(cè)混凝土面層為細(xì)石混凝土面層， 所述的嵌入式新風(fēng)管道和嵌入式回風(fēng)管道設(shè)置于夾芯層中。
[0011] 進(jìn)一步地，所述的鍍鋅鋼絲網(wǎng)架、所述的夾芯層及所述的嵌入式通風(fēng)系統(tǒng)管道為 預(yù)制而成的一體構(gòu)件，所述的細(xì)石混凝土面層采用現(xiàn)場(chǎng)噴射或現(xiàn)場(chǎng)澆筑制成。
[0012] 進(jìn)一步地，所述的新風(fēng)管道一端連接進(jìn)風(fēng)口，另一端在承重外墻墻板內(nèi)部向下延 伸至地下，所述的新風(fēng)管道設(shè)置于地下部分包括垂直新風(fēng)管道和曲線新風(fēng)管道，所述的曲 線新風(fēng)管道位于同一平面，所述的曲線新風(fēng)管道在所述的平面內(nèi)呈S狀布置，所述的平面 與水平面夾角角度為5°~10° :所述的回風(fēng)管道一端連接回風(fēng)口，另一端在承重外墻墻板 內(nèi)部向上延伸至屋面板外端與出風(fēng)口連通。
[0013] 進(jìn)一步地，所述的曲線新風(fēng)管道最低點(diǎn)設(shè)置儲(chǔ)水罐，所述的儲(chǔ)水罐上設(shè)置閥門，根 據(jù)權(quán)利要求6所述的一種建筑結(jié)構(gòu)與設(shè)備一體化被動(dòng)房，其特征在于：穿透外側(cè)混凝土面 層部分的嵌入式通風(fēng)系統(tǒng)管道用保溫材料進(jìn)行包覆，根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種建筑結(jié)構(gòu) 與設(shè)備一體化被動(dòng)房，其特征在于：所述的通風(fēng)系統(tǒng)管道與所述的進(jìn)風(fēng)口、送風(fēng)口、回風(fēng)口、 止逆閥、出風(fēng)口之間連接均采用氣密性處理。
[0014] 進(jìn)一步地，所述的被動(dòng)房建筑總面積為186m2,地上二層，層高均為3m，所述的CS 板式結(jié)構(gòu)厚度為180mm，其中所述的夾芯層厚度為100mm，所述的外側(cè)混凝土面層和內(nèi)側(cè)混 凝土面層厚度均為40mm，所述的承重外墻墻板、樓板和屋面板的傳熱系數(shù)為0. 6WAm2 · K)， 所述的外墻外保溫層均采用200mm厚的保溫材料進(jìn)行全包式敷設(shè)，所述的保溫材料導(dǎo)熱系 數(shù)為0. 032WAmK)，所述的外窗整窗傳熱系數(shù)K = 0. 8WAm2 · K)，所述的外窗玻璃的太陽(yáng)能 總透射比g = 0. 43,所述的進(jìn)風(fēng)口為200mmX 200mm的矩形，設(shè)置于距離室外地坪5m高度 處，所述的進(jìn)風(fēng)口外部設(shè)有柵格網(wǎng)，所述的送風(fēng)口為600mmX 150mm的矩形，所述的送風(fēng)口 個(gè)數(shù)為2個(gè)，分別置于二層中距離樓板2. 6m高度處；所述的回風(fēng)口為直徑100mm的圓形， 所述的回風(fēng)口個(gè)數(shù)為2個(gè)，分別置于二層中距離樓板0. 2m高度處，所述的送風(fēng)口和回風(fēng)口 分別設(shè)置于房間相對(duì)的兩面墻上，所述的出風(fēng)口為直徑300mm的圓形，置于屋頂上；所述的 包覆嵌入式通風(fēng)系統(tǒng)管道的保溫材料為保溫材料，導(dǎo)熱系數(shù)為〇. 〇32WAmK)，包覆厚度為 100mm〇
[0015] 進(jìn)一步地，所述的設(shè)置于地下的垂直新風(fēng)管道長(zhǎng)度為6m。
[0016] 進(jìn)一步地，所述的新風(fēng)管道和回風(fēng)管道的管徑均為100_。
[0017] 進(jìn)一步地，所述的設(shè)置于地下的曲線新風(fēng)管道長(zhǎng)度為150m。
[0018] -種建造建筑結(jié)構(gòu)與設(shè)備一體化被動(dòng)房的方法，包括如下