跟著菲斯特教授學(xué)被動(dòng)房【二】

《德國(guó)被動(dòng)房基礎(chǔ)理論》課程，共8節(jié)，由德國(guó)被動(dòng)房研究所沃爾夫?qū)し扑固亟淌谥v授，沈陽(yáng)建筑大學(xué)夏曉東講述，柴澤賓翻譯，沈陽(yáng)建筑大學(xué)建筑節(jié)能技術(shù)研究中心錄制。本課程已獲授權(quán)，轉(zhuǎn)載必究。

第二節(jié)   圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱

課程PPT及講義

【P1】

上一節(jié)我們簡(jiǎn)要介紹了德國(guó)被動(dòng)房的概述，強(qiáng)調(diào)了要做好被動(dòng)房的五個(gè)基本規(guī)則，我們來回顧一下，第一是高性能的建筑保溫隔熱；第二是盡可能地避免熱橋；第三是高性能的外門窗；第四是提高建筑的氣密性；第五是帶熱回收的新風(fēng)系統(tǒng)。這一節(jié)我們主要講解不透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱。圍護(hù)結(jié)構(gòu)分為不透明的和透明的，不透明的部分就是外墻、屋面、地面等，透明的部分就是外窗、外門、幕墻等。

【P2】

這是一張簡(jiǎn)化的建筑剖面圖。紅線的部分就是建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，他劃分了建筑的室內(nèi)和室外，室外的環(huán)境是變化較大的，而室內(nèi)我們需要一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的舒適環(huán)境。比如室外溫度很低-10攝氏度，室內(nèi)20攝氏度，熱量會(huì)從高溫一側(cè)穿過圍護(hù)結(jié)構(gòu)向低溫一側(cè)傳遞，為了減少向外損失的熱量，我們就需要提高建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔性能。

【P3】

我們衡量圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱性能通常用“傳熱系數(shù)”這個(gè)概念，國(guó)內(nèi)的符號(hào)是K值，國(guó)外用U值來表示。傳熱系數(shù)的單位是瓦/平方米·開爾文，W/（m2·k），傳熱系數(shù)越小代表圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱性能越好。這是圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)的計(jì)算公式。

【P4】

下面我們對(duì)傳熱系數(shù)的計(jì)算做以簡(jiǎn)單的介紹，這是一個(gè)單一材料的構(gòu)件，Tl和Tr代表左右兩側(cè)的溫度，假設(shè)Tr是室內(nèi)高溫一側(cè)比如20攝氏度，Tl是室外低溫一側(cè)比如-10攝氏度，熱量就會(huì)從室內(nèi)通過構(gòu)件傳向室外。這里要引入導(dǎo)熱系數(shù)λ和傳熱阻R兩個(gè)概念，導(dǎo)熱系數(shù)是一種材料自身的物理性能，它衡量材料傳遞熱量的能力，它的單位是W/m·k，材料導(dǎo)熱系數(shù)越小，材料傳導(dǎo)熱量的能力越就差。

傳熱阻等于材料的厚度d除以λ，也就是R=d/λ，影響傳熱阻R的因素有兩個(gè)，一個(gè)是材料的厚度，另一個(gè)是材料的導(dǎo)熱系數(shù)，相同厚度的材料，導(dǎo)熱系數(shù)越小，材料的傳熱阻就越大；同一導(dǎo)熱系數(shù)的材料，材料厚度越大，傳熱阻就越大。

傳熱阻衡量的是構(gòu)件對(duì)熱流傳導(dǎo)的阻力，阻力越大穿過構(gòu)件的熱流就越小，傳熱阻類似于電阻，中學(xué)物理所學(xué)的電流與電阻的關(guān)系I=U/R，電阻越大，物體傳導(dǎo)的電流就越小。熱量也是如此，構(gòu)件的傳熱阻越大，穿過構(gòu)件的熱流就越小，也就是構(gòu)件的保溫隔熱性能越好。傳熱系數(shù)U=1/R，傳熱阻的倒數(shù)就是傳熱系數(shù)。也就是構(gòu)件的傳熱阻越大，傳熱系數(shù)就越小，構(gòu)件的保溫隔熱性能就越好。

通過上面的介紹呢，我們可以得出，要想建筑減小傳熱損失，就要降低圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)，也就是要增大圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱阻。要實(shí)現(xiàn)增大圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱阻，要從三個(gè)方面考慮，一是選用導(dǎo)熱系數(shù)小的材料，比如我們使用的聚苯板等保溫材料；二是增加圍護(hù)結(jié)構(gòu)的厚度，比如以前傳統(tǒng)的用黏土磚建房子，在北京用240墻，在沈陽(yáng)用370墻，在哈爾濱用490墻，通過增加單一材料的厚度可以增大構(gòu)件的傳熱阻，從而提高保溫性能；

三是將以上兩個(gè)方法結(jié)合，也就是復(fù)合保溫，那么就引出了兩種或多種材料復(fù)合在一起的圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件，這也是我們目前建筑領(lǐng)域普遍采用的方式，內(nèi)保溫、外保溫、夾芯保溫等都是這種方式。也就是即選擇導(dǎo)熱系數(shù)小的材料，又增加保溫層厚度的做法。

【P5】

這張圖是兩種材料復(fù)合在一起的構(gòu)件，我們需要分別單獨(dú)計(jì)算每一層材料的傳熱阻，然后將兩層材料的傳熱阻加和，Rsi和Rse是構(gòu)件內(nèi)外表面空氣層的傳熱阻，是一個(gè)定值，這樣就可以得出構(gòu)件的傳熱系數(shù)U值或K值。

那么，通過構(gòu)件的熱量Q的計(jì)算就是，構(gòu)件面積m2×構(gòu)件的U值×室內(nèi)外兩側(cè)的溫差ΔT。它的單位就是W。

【P6】

這是在PHPP建筑能耗計(jì)算軟件中關(guān)于傳熱系數(shù)計(jì)算的部分，有一個(gè)專門的表格用來計(jì)算圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)，也就是U值，按照圍護(hù)結(jié)構(gòu)的材料與構(gòu)造層次、材料的導(dǎo)熱系數(shù)與厚度，分別填入相應(yīng)的表格中，軟件將自動(dòng)計(jì)算出圍護(hù)結(jié)構(gòu)的U值。

【P7】

通過計(jì)算出的U值，我們就可以計(jì)算出通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)常規(guī)部分的熱傳導(dǎo)的損失量Qges，建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中有幾種構(gòu)造，就計(jì)算幾種U值，乘以相應(yīng)的面積，再乘以室內(nèi)外溫差，從而得出建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)常規(guī)部分的熱傳導(dǎo)的損失量。比如建筑外墻、外窗、屋頂、地面分別是不同的構(gòu)造，那么我們就需要計(jì)算四種構(gòu)造的U值，乘以相應(yīng)的面積，再乘以室內(nèi)外溫差，這樣就得出了建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱傳導(dǎo)的熱量損失。HT,e 實(shí)際上是所有構(gòu)件傳熱系數(shù)乘以相應(yīng)面積之和，通過這個(gè)公式我們可以看到，HT,e = Qges/Δθ 它的單位是W/K，實(shí)際上當(dāng)室內(nèi)外溫差是定值的時(shí)候，HT,e值越小通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)的熱量Qges就越小。

【P8】

我們來看一張曲線圖，這張圖的橫軸就是這個(gè)HT,e值，縱軸是建筑的采暖能耗，單位是KWh/m2·a，我們可以看到這條紅色的曲線，隨著HT,e值的減小，建筑的采暖能耗量也在降低，兩者接近于線性的關(guān)系。

右上方的紅色區(qū)域是歐洲的低能耗建筑和中國(guó)目前正在執(zhí)行的大部分節(jié)能建筑的水平，因?yàn)闊醾鲗?dǎo)損失HT,e值比較大，所以建筑的采暖能耗是較高的，平均的采暖能耗值在55-60KWh/m2·a之間；綠色的區(qū)域是被動(dòng)房或近零能耗建筑的能耗水平，HT,e值在30-70之間，建筑采暖能耗在10-20之間，他的平均值在15KWh/m2·a，被動(dòng)房的能耗與HT,e值也是基本呈線性關(guān)系。嚴(yán)格意義上來講，被動(dòng)房也并不是最完美的，因?yàn)樵俳档涂梢詫?shí)現(xiàn)零采暖能耗的建筑，也就是紫色的區(qū)域。

隨著HT,e值的逐漸降低我們可以看到紅色的曲線與綠色的線性關(guān)系曲線發(fā)生了偏離，如果按照理論上應(yīng)該是沿著綠色線HT,e值降到30左右，就可以實(shí)現(xiàn)零采暖能耗的建筑了，但事實(shí)上并不是這么簡(jiǎn)單，我們發(fā)現(xiàn)紅色的線逐漸以曲線的方式接近與零，對(duì)應(yīng)的HT,e值降到了10左右，這個(gè)時(shí)候我們就需要考慮做零采暖能耗建筑的可實(shí)施性了，因?yàn)樾枰獙T,e值做到10的投入是巨大的，以沈陽(yáng)地區(qū)為例，做到被動(dòng)房需要250厚左右的保溫隔熱層，HT,e值在25左右，如果要達(dá)到10，保溫隔熱層的厚度要增加到1米以上，由此可以看出，想要做成一個(gè)絕對(duì)意義的零采暖能耗的建筑是非常困難的。相比較而言，做到被動(dòng)房這個(gè)水平是可行的，也就是說15KWh/m2·a這樣一個(gè)能耗水平，為實(shí)現(xiàn)用適量的和經(jīng)濟(jì)的可再生能源給建筑供能成為了可能。這也就是為什么被動(dòng)房的能耗標(biāo)準(zhǔn)被定義在這個(gè)范圍的原因。

這里需要補(bǔ)充一點(diǎn)，就是可再生能源的經(jīng)濟(jì)性問題，建筑采暖能耗在50KWh/m2·a的建筑依然可以實(shí)現(xiàn)用可再生能源為建筑供暖，比如太陽(yáng)能熱水采暖，但這就需要設(shè)計(jì)較大面積的集熱器和儲(chǔ)熱水箱，因?yàn)榻ㄖ哪芎妮^高，就不得不加大可再生能源設(shè)備的選型來保證建筑的熱需求，這樣就增加了可再生能源設(shè)備的投資。上節(jié)課我們也提到過，與建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)相比，設(shè)備的壽命是短暫的，中國(guó)普通民用建筑的壽命是50年以上，而設(shè)備的使用壽命很難達(dá)到50年，而且隨著設(shè)備使用運(yùn)行過程中設(shè)備的老化，系統(tǒng)能效的降低，需要不斷的維修更換等投入。因此，一次性把建筑做好的投入，比不斷地維修和更換設(shè)備的投入要?jiǎng)澦愕枚唷?/span>

【P9】

我們來看這張圖片，我們通常說的保溫層，在夏季的時(shí)候也是非常好的隔熱層，夏季與冬季相反，室外是高溫40攝氏度，室內(nèi)是26攝氏度，熱量會(huì)由室外穿過圍護(hù)結(jié)構(gòu)向室內(nèi)傳遞，優(yōu)良的保溫隔熱性能會(huì)阻止熱量的傳遞。舉個(gè)例子，我們小的時(shí)候看到在街上推車賣雪糕的，推的是一個(gè)泡沫箱子，里面裹著棉被，把雪糕放在里面在太陽(yáng)下面走一個(gè)下午雪糕也不融化，就是這個(gè)道理。

這里重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)一下，很多人認(rèn)為保溫隔熱只有在北方嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)有用，在南方不需要保溫隔熱層，這是一個(gè)誤解，實(shí)際上保溫層在英文翻譯里叫做“絕熱層”，他主要是阻止高溫一側(cè)向低溫一側(cè)傳遞熱量，無論溫度在哪一側(cè)高。那么順便說一句，一個(gè)地區(qū)的保溫隔熱層的厚度到底是根據(jù)什么確定的？答案是受室內(nèi)外兩側(cè)溫差的影響決定的。

前面講過一個(gè)公式Q = A·U·ΔT，這是通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件熱量的計(jì)算公式，如果假設(shè)熱損失Q是定值，那么當(dāng)面積A一定，室內(nèi)外溫差ΔT越大，就需要越小的傳熱系數(shù)U值與其平衡，才能保證Q不增大。因此，越嚴(yán)寒或越炎熱的地區(qū)都需要較大厚度的保溫隔熱層，這是與我們傳統(tǒng)認(rèn)為“南方建筑不需要保溫”的觀念完全不同的。當(dāng)然，在南方高濕地區(qū)，需要另外解決除濕的問題，但這并不影響建筑需要做保溫隔熱層。說個(gè)簡(jiǎn)單的例子，沙漠里的狐貍也不是裸奔的，也是有厚厚的絨毛作為隔熱層，就是這個(gè)道理。

【P10】

我們來看這樣一張節(jié)點(diǎn)圖，這是一個(gè)典型的歐洲木結(jié)構(gòu)建筑，坡屋面的簡(jiǎn)化節(jié)點(diǎn)圖，這里不只有保溫隔熱層，還有其他的一些材料和構(gòu)件，我們來看一看：屋面的覆蓋物，比如各類瓦，瓦的下面會(huì)有掛瓦條、順?biāo)畻l、防水層、木望板等層次，然后下面是保溫隔熱層，在歐洲木結(jié)構(gòu)建筑系統(tǒng)里，主要使用巖棉作為保溫隔熱材料，保溫隔熱層靠近室內(nèi)一側(cè)需要有氣密層，這是一種典型的不透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造，每一層都有功能。屋面瓦的主要功能就是排水，保溫隔熱層的作用是冬夏季的保溫隔熱，室內(nèi)的氣密層是防止室外的空氣從圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件及縫隙滲透進(jìn)室內(nèi)，同時(shí)氣密層對(duì)保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)的干燥也有很大作用。

【P11】

使建筑保持干燥是延長(zhǎng)建筑壽命和保證建筑性能的關(guān)鍵因素，如果建筑結(jié)構(gòu)或圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部含濕量過大，會(huì)對(duì)保溫材料甚至結(jié)構(gòu)材料起到破壞的作用，尤其是在濕冷凍融等條件下的破壞更為嚴(yán)重，我們使用的保溫隔熱材料通常都是多孔材料，實(shí)際上是用孔隙內(nèi)的干空氣來保溫，因?yàn)楦煽諝獾膶?dǎo)熱系數(shù)很小0.023-0.026，保溫材料大多都會(huì)吸濕，如果保溫材料受潮或進(jìn)水，導(dǎo)熱系數(shù)會(huì)明顯上升，因?yàn)樗膶?dǎo)熱系數(shù)比較大0.6，如果濕汽或水在保溫材料內(nèi)結(jié)冰，那么保溫材料將喪失保溫能力，冰的導(dǎo)熱系數(shù)非常大。

對(duì)于控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)的濕有三個(gè)措施，干燥的英文單詞是“dry”，干燥的設(shè)計(jì)、干燥的施工和保持運(yùn)行的干燥。簡(jiǎn)稱三個(gè)D原則。

【P12】

現(xiàn)在我們來看一看有哪些會(huì)影響建筑的濕。第一個(gè)就是降雨，80-90%的雨量會(huì)沿著瓦屋面排走，但是依靠瓦屋面解決100%的雨水是很困難的，因?yàn)橥吲c瓦之間存在縫隙，并且并沒有密封。

【P13】

隨著我們自然環(huán)境的不斷變化，極端天氣在增加，狂風(fēng)驟雨時(shí)有發(fā)生，那么就會(huì)有一部分的水透過瓦屋面滲透到下面，那么下面的第二道防水層就發(fā)揮了作用，此外在瓦屋面與防水層之間是由掛瓦條和順?biāo)畻l支撐的空腔，通風(fēng)可以帶走這之間的滲下來的水份，這就是通風(fēng)屋面的好處。這個(gè)通風(fēng)屋面是比較重要的。

【P14】

還有一個(gè)原因是冷凝水，比如秋季夜間瓦屋面溫度較低時(shí)，空氣中的水蒸氣會(huì)在瓦屋面上形成凝結(jié)水，也就是結(jié)露現(xiàn)象，空腔中的自然通風(fēng)也可以帶走這之間的水份。

【P15】

那么第二道防水如果有滲漏，下面的保溫隔熱層中需要通風(fēng)嗎？關(guān)于這個(gè)問題產(chǎn)生過很多的爭(zhēng)論，最后被Helmut Künzel這位德國(guó)弗勞恩霍夫研究所的研究者終止了爭(zhēng)論。他的結(jié)論是，只要滲入的水份可以從外層擴(kuò)散出去，且圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)是高氣密性的，那么保溫隔熱層中就不需要通風(fēng)了。

圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)的蒸氣擴(kuò)散是要向建筑外部擴(kuò)散的。這也遵循了建筑物理中圍護(hù)結(jié)構(gòu)控濕的原則，“進(jìn)難出易”原則，水蒸氣由室內(nèi)進(jìn)入圍護(hù)結(jié)構(gòu)要非常難，一旦圍護(hù)結(jié)構(gòu)有濕氣進(jìn)入，要從外側(cè)容易排出去。

這個(gè)屋面的構(gòu)造呢，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)它沒有隔汽層，在國(guó)內(nèi)的屋面構(gòu)造做法中，通常在保溫層的下面要做隔汽層，然后做保溫隔熱層，保溫層的上面是找坡找平，然后做防水層。隔汽層的作用就是防止室內(nèi)的水蒸氣滲透進(jìn)入保溫層，因?yàn)檫M(jìn)入了保溫層后上面是防水層，水蒸氣無法向外滲透了，都會(huì)悶在防水層下面，形成凝結(jié)水，導(dǎo)致保溫層的性能下降。

【P16】

那么室內(nèi)高氣密性的構(gòu)造，可以使蒸汽滲透量保持在5g/m2/天這樣一個(gè)程度，這個(gè)量是非常少的，通過通風(fēng)間層可以有效的帶走這部分水蒸氣，這樣從長(zhǎng)期來看，保溫層內(nèi)是相對(duì)比較干燥的，這也是我們推薦的通風(fēng)屋面的構(gòu)造做法。在這里呢，室內(nèi)的高氣密性措施是非常重要的，他可以有效地減少進(jìn)入圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)的水蒸氣量。

這里我們區(qū)分一下氣密性和水密性，氣密性意味著空氣不可以通過，水密性代表水蒸氣不能通過。比如我們常見的A4紙，它具有氣密性，因?yàn)楦煽諝馐遣荒芡高^A4紙的，但是它不具有水密性，如果你把一張A4紙蓋在一個(gè)盛滿水的杯子上，還是會(huì)有水蒸氣透過A4紙，但是它的透過量很少，大約5g/m2/天這樣一個(gè)程度。

【P17】

那么我們?cè)賮磉M(jìn)一步看氣密層，如果在建筑中用A4紙作為氣密層會(huì)怎么樣呢，大家知道A4紙很容易撕裂，建筑在使用過程中，會(huì)受到各種各樣的外力影響，那么如果氣密層開裂了，會(huì)有怎樣的結(jié)果呢？空氣會(huì)很容易地從縫隙進(jìn)入圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部，空氣中的水蒸氣也會(huì)大量的進(jìn)入圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部。

實(shí)驗(yàn)表明，1mm寬，1m長(zhǎng)的縫隙，每天通過它的水蒸氣量是360g水。大約相當(dāng)于一小瓶礦泉水的量，那么這么多的水進(jìn)入圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的影響，因?yàn)闅W美國(guó)家木結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)體系非常普遍，濕環(huán)境會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的耐久性產(chǎn)生較大的影響。

比如我們看到的北京故宮木建筑，木材用大漆防水，并且定期維護(hù)，可以保持幾百年上千年，而把木材放在濕環(huán)境中，幾年時(shí)間就會(huì)出現(xiàn)變形開裂等問題。這就是為什么我們強(qiáng)調(diào)在室內(nèi)這一側(cè)需要有氣密層的原因。

【P18】

那么我們?cè)賮砜匆豢礇]有通風(fēng)的屋面。前面我們提及過我國(guó)的平屋面構(gòu)造，在沒有通風(fēng)間層的屋面構(gòu)造中，需要在室外側(cè)有致密的防水層，保溫隔熱層內(nèi)側(cè)需要有隔汽層，隔汽層實(shí)際上是保證水密性。如果保溫隔熱層里面有水份，那么他的干燥能力大概是72g水/m2·a，主要是通過材料的蒸汽滲透，這個(gè)數(shù)值是非常小的，因?yàn)楸夭牧蟽蓚?cè)都是水密性材料，這樣一個(gè)構(gòu)造，首先要保證封閉外側(cè)防水層施工時(shí)保溫隔熱層是絕對(duì)干燥的，這里有個(gè)在干燥的時(shí)期施工的條件，比如在春、秋、冬季相對(duì)來講都是比較干燥的時(shí)期。

【P19】

室內(nèi)的濕氣是怎么來的呢，我們來看這樣一張建筑簡(jiǎn)圖。在采暖的冬季，室外溫度4攝氏度，室內(nèi)溫度為20攝氏度的環(huán)境。我們?cè)谑覂?nèi)的生活帶來了大量的水蒸氣，比如燒水、烹飪、空氣加濕等等。那么在室內(nèi)垂直方向上，大概會(huì)有3Pa的壓差，水蒸氣分壓力最大可以達(dá)到20Pa的壓差。

【P20】

那么我們來看一下采暖期建筑的濕傳遞情況，它有幾個(gè)規(guī)律。第一，蒸汽滲透的過程總是由室內(nèi)向室外遷移的；第二，室內(nèi)的水蒸氣含量總是高于室外的，這將導(dǎo)致濕氣將滲透進(jìn)入圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部；第三，在嚴(yán)寒寒冷地區(qū)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部將會(huì)產(chǎn)生冷凝；第四，與蒸汽滲透相比，會(huì)產(chǎn)生高濕的氣流的情況。

【P21】

下面我們來看一張圖片，這是一個(gè)木結(jié)構(gòu)屋面構(gòu)造，它是沒有通風(fēng)間層的屋面，它的構(gòu)造層次自下而上依次是：室內(nèi)石膏板、氣密層（防水隔汽膜）、OSB板（定向刨花板，也叫歐松板）、I型桁架內(nèi)填保溫、OSB板、防水層、卵石保護(hù)層、種植屋面；我們?cè)谶@個(gè)屋面的橫斷面上放置了五個(gè)溫濕度傳感器，用來觀測(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的溫濕度變化情況。

【P22】

這是監(jiān)測(cè)了一個(gè)月的數(shù)據(jù)記錄，紅色的是室內(nèi)空氣的濕度（30-50%之間），橘紅色的是氣密層上面的OSB板的相對(duì)濕度（30-50%之間），黃色和綠色的是保溫層內(nèi)的相對(duì)濕度，黃色的（40-65%之間），綠色的（70-80%之間），藍(lán)色的細(xì)實(shí)線是屋面防水層下面OSB板的相對(duì)濕度（沒有超過91%，對(duì)應(yīng)的含水量在13.7%左右），黃綠色的點(diǎn)狀虛線是模擬的濕度曲線，那么總體看這個(gè)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，內(nèi)部的濕環(huán)境保持的很好，重要的因素是這個(gè)氣密層（防水隔氣），做好氣密層才能保持這樣的效果。

【P23】

這是這個(gè)屋面的構(gòu)造照片，左側(cè)圖片中，左右兩邊的是I型桁架，上面是OSB板，下面是木龍骨和OSB板，中間空腔填充的是保溫材料，這個(gè)保溫材料是現(xiàn)場(chǎng)用設(shè)備吹進(jìn)去的，右側(cè)的圖片是鋪設(shè)室內(nèi)側(cè)的防水隔汽膜，接縫處用氣密性膠帶粘結(jié)牢固。

【P24】

這是德國(guó)對(duì)木質(zhì)建材含水率的要求，是不能超過18%的，那么前面我們提到的加了防水隔氣膜之后的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部含水率沒有超過13.7%，是保持得很好的。

【P25】

這是幾種典型的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)詳圖，左側(cè)的圖是預(yù)制木結(jié)構(gòu)屋面的屋檐部位節(jié)點(diǎn)，中間的圖片是坡屋面的構(gòu)造，上面的圖是在屋架椽條上方做保溫隔熱層的做法，下面的圖是在屋架椽條下方做保溫隔熱層的做法，右側(cè)的圖片是鋼筋混凝土屋面外保溫的做法。也就是說每種技術(shù)體系經(jīng)過科學(xué)合理的構(gòu)造設(shè)計(jì)之后，都可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的保溫隔熱效果。

這里我們想補(bǔ)充的是，每種體系都有最適合的建筑類型，比如鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)適合中高層和高層，輕鋼結(jié)構(gòu)、輕木結(jié)構(gòu)等適合低多層，選擇技術(shù)體系還是要根據(jù)實(shí)際情況論證。

【P26】

下面我們以幾種木結(jié)構(gòu)體系來闡述一下造價(jià)問題，這張圖表橫軸是保溫層的厚度，縱軸是造價(jià)，單位是歐元/m2，縱軸的基準(zhǔn)線不是從零開始的，而是從50開始，也就是正常做建筑的結(jié)構(gòu)需要的造價(jià)就是50歐元/m2。

在德國(guó)很多的老建筑是采用這種木龍骨的形式，每根木龍骨的截面尺寸是100寬，160高，龍骨間距630mm，在龍骨兩側(cè)鋪釘OSB板，中間空腔填充保溫材料，那么這樣一個(gè)構(gòu)造，他的傳熱系數(shù)U值在0.25左右，它的造價(jià)在80歐左右，當(dāng)然這個(gè)造價(jià)會(huì)有一定的浮動(dòng)空間，圖表中的豎線就是浮動(dòng)的空間；

隨著對(duì)建筑技術(shù)研究的深入，一些設(shè)計(jì)師提出了更好的解決優(yōu)化方案，典型的一種辦法就是將木龍骨的截面變窄變高，變成60mm寬，260mm高，龍骨增高后抗彎性能提高，因此龍骨之間的間距也可以增大至1m，這樣保溫隔熱材料的厚度也增加了，他的U值大概在0.14左右，而他的造價(jià)依然在80多歐元左右，這就是通過科學(xué)合理的設(shè)計(jì)優(yōu)化了部分結(jié)構(gòu)投入，使結(jié)構(gòu)投入減少了，增加了保溫隔熱的投入，從而使整個(gè)系統(tǒng)的造價(jià)并沒有大幅增加，這也是歐洲目前比較常見的構(gòu)造形式。

【P27】

如果我們繼續(xù)優(yōu)化木結(jié)構(gòu)本身，就產(chǎn)生了這種I型龍骨的形式，它相當(dāng)于將單根龍骨變成了桁架，這是根據(jù)桁架的受力和建筑熱工的綜合考量后設(shè)計(jì)出來的，做成I型的桁架既能保證結(jié)構(gòu)受力，又可以降低木骨架的傳熱，因?yàn)榻孛嫘问较裼⑽淖帜窱，所以就叫做I型龍骨。

這個(gè)I型龍骨中間的豎，是由OSB板等材料制作而成的，也可以用一些高強(qiáng)度的稻草板，他的截面高度達(dá)到了350mm。這樣做之后進(jìn)一步增大了墻體的厚度，可以使用更大厚度的保溫隔熱材料，從而提高了圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能，他的U值大概在0.11左右，他的造價(jià)在85-95歐元左右，也并沒有太大幅的增加。

【P28】

那么總體看來，他的增量成本的規(guī)律是每增加1cm的保溫造價(jià)增加0.5歐元，當(dāng)然，新事物需要一個(gè)被接受的過程，當(dāng)技術(shù)被大眾接受，可以量產(chǎn)的時(shí)候它的造價(jià)就不會(huì)那么高了。

【P29】

那么我們?cè)賮砜匆幌卤馗魺釋拥脑黾訉?duì)建筑能耗的影響，這張圖表水平橫軸是保溫層厚度，單位是cm，左側(cè)縱軸，紅色的，是能耗和投資凈現(xiàn)值，右側(cè)縱軸，也就是綠色的，是建筑建造和運(yùn)行的能耗，單位是kWh/m2·a，一次能源消耗量。我們可以看到，隨著保溫層厚度的增加紅色的曲線先大幅下降，然后在25cm處趨于平緩，保溫的厚度從25-57cm是最經(jīng)濟(jì)的區(qū)域，而看建造到運(yùn)行的總能耗，綠色的曲線卻還在繼續(xù)下降，也就是生態(tài)環(huán)境的最優(yōu)厚度在45-100cm之間?？傮w來講建筑保溫隔熱的投入在0.69€/cm/m2。

【P30】

上面是歐洲典型的坡屋面建筑構(gòu)造圖，如果不想把墻體做的太厚，還想要提高保溫隔熱性能，就需要采用一些特殊的絕熱材料，比如真空層，真空層可以有效地降低圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)，而且不需要很厚，但是真空是不容易永久保持的，比如說我們用的暖瓶是真空的，他的絕熱性能非常好，但是暖瓶的真空壽命并不是很長(zhǎng)，因此在建筑中采用需要慎重。同樣，氣密層是布置在圍護(hù)結(jié)構(gòu)的室內(nèi)側(cè)的。

【P31】

上面是歐洲典型的平屋面建筑構(gòu)造圖，左側(cè)的圖片是木結(jié)構(gòu)的屋面，沒有通風(fēng)間層的屋面，保溫隔熱層的上面需要防水層，下面是需要隔汽層的，而且必須要密閉才能保持圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的干燥；

第二個(gè)圖是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的外保溫，而且?guī)в型L(fēng)間層的屋面，這種屋面需要較高的通風(fēng)間層，才能把濕氣通過通風(fēng)帶走，相對(duì)來講這種屋面技術(shù)體系有點(diǎn)貴；第三個(gè)圖片是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)外保溫屋面，是倒置式屋面，傳統(tǒng)做法是防水層在保溫層上方，而倒置屋面是防水層在保溫層的下面，在保溫層上方做防水透氣層，因?yàn)楸貙拥谋馗魺嵝阅軙?huì)受到自然環(huán)境的影響，尤其是在干燥程度上，這種技術(shù)在被動(dòng)房里面應(yīng)用不太多；

最后一張圖片是將倒置屋面與傳統(tǒng)屋面保溫做法相結(jié)合的方式，先做完鋼筋混凝土屋面板，然后做隔氣層，鋪保溫隔熱層，再做防水層，在防水層的上方又做了保溫層，其上做防水透氣層，然后是屋面保護(hù)層，這種做法比較復(fù)雜，也更貴。

【P32】

上面是典型的幾種歐洲建筑墻體構(gòu)造做法，第一張是復(fù)合砌塊，第二張是EPS模塊，左下方兩張是復(fù)合木結(jié)構(gòu)墻體，右邊的圖片是各個(gè)生產(chǎn)商的幾種建筑墻腳部位構(gòu)造圖，這幾種都是外保溫體系的做法。

好，這節(jié)課就講述到這里。謝謝大家！

【注：灰色文字為夏曉東增補(bǔ)解釋內(nèi)容】

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