发泡混凝土剪力墙被动房热工性能研究

摘要

在建筑行业逐步向绿色、节能方向转型的大趋势下，发泡混凝土和被动房由于各自的特点，得到了国内外广泛的研究与应用。本文提出的发泡混凝土剪力墙被动房，力图将自主研发的高强高热阻发泡混凝土与被动房结合起来，该体系具有自保温、自气密、自防水、整体性好、受力性能优良、施工简单、价格低、应用广泛等优点。本文将安徽黄山陶行知学舍作为研究对象，以气候分析及设计策略为指导，以被动房施工工艺及工序为保障，以后期实测与能耗模拟为检验标尺，从三方面对发泡混凝土多层剪力墙体系被动房热工性能进行了研究，主要开展了以下工作： 通过气候特点研究及设计策略分析，得出安徽黄山地区主要气候特点为季风明显、四季分明，气候温和、雨量适中，春温多变、秋高气爽，梅雨显著、夏雨集中，夏季炎热、冬季寒冷，雨热同季。通过Ecotect软件分析，得出在黄山地区采用被动式设计策略组合，可提高建筑物室内各个月的舒适度百分比，其中效果最明显的是被动式太阳能采暖、自然通风和夜间通风以及增加围护结构的蓄热能力四个策略。国内外相关规范均认为被动房不宜开窗通风，而夏热冬冷区居民常利用穿堂风降低室内温度，本文依据舒适度理论，提出夏热冬冷区被动房在过渡季仅需通过自然通风便能满足室内住户的舒适度要求，无需开启采暖、供冷设备及新风系统，以降低建筑能耗。 在施工工艺及工序方面，外墙采用课题组发明的高强度高热阻发泡混凝土材料，设计成自保温剪力墙，省去了传统被动房外保温层的敷设，可节约建设成本，缩短施工工期；由于发泡混凝土材料本身的气密性，无需再做气密层，也无需被动房专用插座；由于发泡混凝土的高热阻，基础与墙体间无需断冷热桥；外窗采用国际领先的国产透明钢化真空玻璃，外窗太阳得热系数SHCC冬季为0.40，夏季为0.15，外窗满足良好的气密、水密及抗风压性能。 通过PKPM软件模拟设置参照建筑，再对比规范限制，由于建筑的体形系数偏大，导致能耗节能率不能进一步提升；建筑体量过小，采用的小型空调系统工作效率太低，导致空调耗能非常高。通过研究被动房在各气候区的适宜性，得出被动房应该在适宜的地区，采用适宜的技术，才能达到预期的节能效果，行为节能仍是居住建筑的关键，要发展与之适应的节能技术和产品。采用DeST软件，通过在过渡季将自然通风引入建筑进行热环境分析，为江苏及其他夏热冬冷区被动房利用自然通风降低建筑能耗提供参考。从高效新风系统、外遮阳两方面对陶行知学舍进行优化。