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干货 | 被动房常犯错误解析

来源:被动房网作者:张小玲

随着被动式低能耗建筑在良好的室内环境、极低的能源消耗和长久的使用寿命等良好品质逐渐被人们认知,被动式低能耗房屋的建造已呈蓄势待发之势。


从事被动房建造的建设者大多意识到:被动式低能耗房屋的建造同以往工程不同,必须按高标准建造,但是存在于传统建筑的一些陋习或是一些习惯一时很难改变。为了吸取教训,这里为大家分析一些常犯错误。



1 盲目限制增量成本,房屋寿命打折

自2013年10月,秦皇岛“在水一方”C15#楼成为中国首例成功实施的被动式低能耗建筑示范项目后,行业中出现了追求更低成本建造被动房的现象。甚至市场上出现了这样的承包公司:承诺以400-500元的增量成本完成从普通节能房屋到被动房的升级,并保气密性测试通过。

这种承包模式的后果十分严重。它导致的直接结果是选最廉价的材料,简化掉必要的材料和工序。虽然它能通过气密性测试,但是一定是一个伪劣的被动房。它很可能在很短的时间出现工程质量问题,而一个合格的被动式低能耗房屋第一次大修的时间应该是在四十之后。举几个省钱的方法:

1)用劣质锚栓。

劣质锚栓(图1)是合格锚栓(图2)十分之一的价格。这种劣质锚栓圆盘使用的是再生塑料,没有防热桥的结构构造。用劣质锚栓每平米外墙外保温系统可节省几十元的材料费。使用劣质锚栓会产生非常严重的热桥(见图3)并且严重影响保温系统的使用年限。

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图1 劣质锚栓

   

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图2 合格锚栓


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图3 红外线照相下的劣质锚栓所形成的热桥


2)外墙外保温系统不使用配件。

上个世纪引入到我国的外墙外保温系统直到今天,绝大多数工程是不使用配件(见图4)的。这种现象一直沿续到中国被动房的出现。更多被动房技术,请登录被动房之家网站

我国在外墙外保温系统出现在我国二十多年的历史里,没有配件产品性能标准要求。如果省掉这部分配件,外墙外保温系统每平方米又将节省几十元钱。但这些标准配件的使用对于工程质量和外墙外保温系统的寿命起了至关重要的作用。

一个刚竣工不久的项目中的雨蓬没有使用滴水线角(见图5),已经呈现出污渍。

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图4 外墙外保温系统配件


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图5 雨蓬内侧出现污渍

3)使用劣质保温材料。

劣质的保温材料比正常的材料便宜很多。图6中的石墨聚苯板的容重不到正常产品的一半,发泡棵粒粘接强度低,极易剥落。一旦上墙,外墙外保温系统极易产生开裂,脱落现象。图7是劣质岩棉,内部出现开裂。这种岩棉上墙后极易吸水和剥落。


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图6 劣质的石墨聚苯板

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图7 劣质岩棉

4)使用廉价外窗。

外窗的性能由多方面因素决定。型材、五金、玻璃、胶条、加工精度等等。可以找出很多省钱的途径:一樘窗好的五金件与次的五金件相差百元以上;高质量耐久性能好的玻璃与普通玻璃每平米可相差300元以上;外窗所需要的三道抗紫外线完全闭合的密封条如用劣质材料替代,也可省多百元以上。

加工精度不好的外窗会产生严重的漏风现象(图8、图9)。某些项目气密性测试就会通不过。即使气密性测试通过了,窗后期需要频繁的维护也会给业主带来困扰。

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图8 窗框拼缝过大

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图9 密封条有断缝

5)使用劣质防水卷材。

我国的防水卷材质量和屋面防水系统与德国相比相差甚远。中国防水协会2014年全国建筑渗漏状况调查项目报告表明:中国屋面样本渗漏率达95.33%,地下样本渗漏率达57.51%。

造成这种情况基本原因有两点:一是防水材料本身性能太差,二是防水构造错误。在两个因素的影响下,屋面漏水就成了一个必然现象。

钢筋混凝土屋面非常适合选用SBS高聚物改性沥青卷材。这种材料是由橡胶与沥青共混而成,兼聚橡胶优越的防水性能和沥青易施工的性能两者的优点,而德国的SBS的橡胶含量达到12%。SBS改性沥青在显微镜下的状态应如图10所示。

而我国市场上大部分的SBS改性沥青卷材橡胶含量非常低,甚至用废旧轮胎打成的胶粉代替原生胶(见图11)。这种卷材的耐久性非常差。合格的SBS高聚物改性沥青防水卷材合理的价格至少是我国市场上普通防水卷材价格的3倍以上。


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图10 SBS高聚物改性沥青卷材


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图11 劣质的胶粉改性沥青卷材

使用低价的劣质卷材给我国建筑工程造成的损失是巨大的。房屋漏水不仅仅需要更换防水材料,还要更换整个屋面保温系统,有时漏水还会对房屋结构和室内材产造成破坏。它唯一的好处就是带来房屋初始投资的降低。我国屋面防水质保期是五年。现实情况是房屋竣工后五年,房屋必漏雨的现象很常见。

6)使用便宜的管材。

我国市场上很难看到优质的雨落管系统材料。工程上常用塑料管,其质量参差不齐。有塑料管在房屋刚竣工不久就破裂了(见图12)。更多被动房技术,请登录被动房之家网站

这种管材与我国只有几十年寿命的建筑匹配,但完全不适合有长久寿命的被动式房屋。而国外优质的雨落管(见图13)会有非常长久的使用寿命,或许建设者考虑到房屋会有几百年以上的使用寿命。


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图12 国内常见PVC管材


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图13 国外优质落水管

以上举的几个常见节省成本的方法或许与我国行业存在的低价中标市场环境有关。这里希望被动房的建设者不要急功近利,还是要按照党中央的要求“永远把人民对美好生活的向往做为奋斗目标”。


2 热工与能耗计算不准确

被动式低能耗建筑热工计算和能耗计算非常重要,是设计一个完美被动房的基础,被动式低能耗建筑的无热桥和良好的气密性的特性使建筑的失热得热可以准确地计算出来。

中国三个最早建成的被动式低能耗建筑表明其计算结果与实际能耗计算非常吻合。我中心主编的《河北省低能耗居住建筑设计标准》、《黑龙江低能耗居住建筑设计标准》和《北京市超低能耗农宅的设计导则》提供了完整计算方法和相应的数据库。

被动式低能耗建筑热工计算应按现行国家标准《民用建筑热工规范》GB 50176进行内表面温度、结露和隔热等热工性能是否满足要求;以及按《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 59736规定的方法进行采暖负荷、采暖需求、制冷负荷、制冷需求、采暖一次能源需求、制冷一次能源需求以及总一次能源需求计算。

计算可以帮助设计师正确选择建筑构造、决定窗的性能与保温材料的厚度,设备选型等等。

计算结果准确取决于以下三个因素:一是计算方法正确;二是使用的数据正确,这里的数据库包括温度、太阳、湿度和材料性能等近四十多个数据库;三是使用工况参数设置正确。图中例出了住房和城乡建设部科技与产业化发展中心对被动房某项目所做的参数设定和部分能耗计算结果。

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图14 冷负荷分析


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图15 失热得热分析


项目

冬季

夏季

室内设计温度,°C

20

26

空气调节室外计算温度,°C

-13

29

最高/最低室外计算温度,°C

-7.7

28.2

极端温度,°C

-18.8

35.3

室外空气密度,kg/m3

1.3019

1.1625

最大冻土深度,cm

90

--

计算日期,月/

10/20-4/30


采暖/制冷计算天数,d

193


计算方式

采暖、制冷期连续计算热、冷需求


设备工作时间,h

24

24

通风系数回收率,%

75

0

通风系统换气次数,h-1

0.1

0.1

换气体积,m3

2475

2475

小时人流量,次/h

10

10

开启外门进入空气,m3/

4.75

4.75

套内人数,人/

4,女4

4,女4

人体显热散热量,W

男:90;女:76.50

男:61;女:51.85

人体潜热散热量,W

男:47;女:39.95

男:73;女:62.05

灯光照明密度,W/m2

7(同时使用系数0.5

7(同时使用系数0.5

设备散热密度,W/m2

1

1

图16 计算参数设定


使用市场上一些计算软件出错主要是因为所用数据库或是计算参数设定不准确造成的。


3 构造错误

被动式建筑构造的基本思路是要满足无热桥,气密性和耐久性要求,与我国建筑构造发生最大变化的是外门窗安装构造和屋面防水构造。

1)外门窗安装构造。

很多人已经知道被动式低能耗房屋窗基本上外挂的。它与墙体及外窗的联接方式,如图17所示。金属窗台板两侧端头应上翻,并嵌入进窗侧口的外墙外保温层中20-30mm.金属窗台板两侧的上翻端头与外墙保温层的接缝处,应采用预压膨胀密封带密封。这种构造方式会让外门窗系统在暴风雨时阻止雨水入侵墙体内部。而我们的实际工程会出现图18和图19的情况。


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图17 外窗洞口的构造点

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图18 预压密封带安装错误


窗洞口的预压膨胀密封带在一定的膨胀状态下可以起到阻止雨水侵入的作用。而图18中的预压膨胀密封带呈完全膨胀状态,成了吸水海绵。

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图19 窗台板构造错误

图19中的窗台板构造的错误在于窗台板里侧与窗底部交接形成缝隙会将雨水直接灌入保温层内部。

2)屋面防水系统构造。

被动低能耗建筑屋面防水保温系统追求的是在50年之内不需要维修。图20是正确的屋面防水保温构造系统。它的特点是构造简单。紧贴屋面板设置一道防水隔汽层,使用无水胶粘材料铺设保温层,保温层上部设置两道高性能防水卷材。

女儿墙保温层与屋顶保温层用防水材料隔出不同区域。这种防水构造非常耐久牢靠。图21分别是施工中的防水隔汽卷材、保温层和防水卷材。我国防水卷材的质量很难达到图中防水卷材的质量,带有铝萡的防水隔汽卷材更是很少有工程采用。

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图20 正确的防水保温构造


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图21 施工中的防水

我们国家的常用的防水保温构造如图22所示。图中的正置式屋面防水保温构造存在的问题是:防水卷材与隔汽层之间水蒸汽不易排出,会引起屋面防水卷材起鼓开裂。图中的倒置式屋面保温层会在雨水长期侵入后保温失效。


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图22 中国目前普遍采用的防水保温构造

3)雨落管系统构造。

雨水经雨落管妥善排出室外不得对建筑造成破坏是最基本常识,但在实际工程雨水排出系统的处理存在较严重的问题。一些工程的建筑好象根本不考虑雨水会对建筑造成的危害。

图23中的落水口雨水直冲下层屋面,导致外墙外保温系统损坏造成室内一侧结露发霉(图24)。国内很多建筑的雨落管排水方式如图23和图25所示,这种排水方式会让雨水管排出雨水直接冲刷下部外墙结构。

正确的排水方式如图26和27所示:或是将雨水导入排水槽或是将雨水排入地下排水系统。


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图23 雨水直排屋面

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图24 墙体结露发霉

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图25 易侵蚀外墙的雨水管排水方式


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图26 雨水落入排水沟

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图27雨水导入地下水井


4 以多用设备为荣耀

被动式低能耗建筑的诞生的目的是提高建筑本体的性能保持室内环境的舒适性,最初是为了取消采暖系统。

被动式低能耗建筑因本体性能大大优于普通建筑,其配备的暖通空调设施应大幅度减少。而一些被动式低能耗建筑却以多用设备为荣耀,而不考虑技术的实用性。

被动低能耗建筑的设计对每项技术不但要进行投入产出分析,还要考虑它的负面影响。

在建筑中应用可再生能源是件荣耀的事。但在被动式低能耗建筑中可再生能源要考虑两个问题:一是该不该用;二是用了之后有没有负面影响。更多被动房技术,请登录被动房之家网站。

有一个寒冷地区的项目,原本只需安装一个空气源热泵下就可以满足全年的冷热需求,但该项目为了满足某些标识认证的需要,同时配备了地道风、地源热泵、太阳能热水溴化锂机组,同时还安装了空气源热泵。该项目用在新风空调的投资超过1200元/m2,是普通项目的三倍以上。

同时,过多产品的使用给房屋使用带来了负面影响。一是屋面太阳能热水系统占用了使用面积。该项目屋面设计是屋顶花园。由于屋顶太阳能热水系统占据了三分之二以上的屋顶面积(见),使原本可利用的300m2休闲使用空间,剩下不到100m2;二是室内机组运行发热给夏季带来了负面影响。

楼内的机组设施有些部位烫手,增加了夏季的负荷;三是带来了维护成本的提升。设备用的越多,维护工作越繁重,成本也越高;四是运行成本的大幅度上升。空调系统的使用年限一般在15年左右,太阳能热水系统10-15年。

将设备投资折合进使用费用中就能够判断出减少建筑用能所付出的代价。这种代价绝不同于我们将普通建筑的使用寿命从几十年延长到几百年的增量成本。前者是每隔10-15年就要投入一次,而后者仅是初始成本的一次性投入。


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图28 屋顶太阳能热水系统占据了屋顶大部分面积



5 材料和产品没有必要的保护措施

被动式低能耗建筑要求精细化施工,但某些工程施工管理粗放。这种粗放式施工会造成比较严重的后果。没有对材料和产品采取必要的保护措施是一些工地常见现象。

一些工程门窗在施工中没有必要的保护措施,往往工程还没验收,窗户已遭到严重的破坏。譬如,密封条脱落(见图29);真空玻璃已经损坏(见图30),真空玻璃室内表面结露表明真空度下降,良好的保温性能已不复存在。在这种工程中,原本漂亮的外门窗在工程还没有交付使用时就已经变成旧的了。

一些工程中没有对保温材料采取有效的保护措施。譬如,岩棉材料不能淋雨,而图31中的堆积在室外的岩棉没有良好的防雨措施。一场暴风雨就会让这些岩棉报废。

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图29 密封材料在施工中被损坏


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图30   玻璃保温性能下降

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图31 岩棉没有采取防雨措施


6 错用材料

工程中经常会出现使用不该使用材料的现象,被动房的工地也出现了这种情况。屋顶保温材料错用了XPS板(图32)。

这种XPS板极易变形,一旦用于屋顶,极易将屋面保温系统破坏。屋顶错用了保温浆料(图33);保温浆料应严禁使用,原因是保温浆料含有水份不但保温性能没有保证,保湿材料所产生的水蒸汽会破坏防水层。

外窗使用了没有弹性的隔汽膜(见图34),如果隔汽膜没有变形能力,外窗在温度应力变形有拉破隔汽膜从而破坏房屋的气密性。

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图32   屋顶错用XPS板


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图33 屋顶错用资料


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图34 防水隔汽膜无弹性