建筑舒适节能看阳台 | 阳台的连接与隔热

October, 30, 2020

阳台保温为什么值得关注

阳台间的结构热隔断(thermal breaks)被越来越多地用于建筑节能,有助于防止出现地板冷(coldfloors)、凝结(condensation)和霉菌生长(mold growth)。

阳台结构应该足够坚固,以承受由其自身使用产生的荷载。它还必须能抵抗不断变化的天气条件,这就是为什么对阳台采取适当的隔热保温非常重要。

当非均匀隔板上或表面与材料连接处的热流增加(increased heat flow)时,就会发生热桥现象(thermal bridge)。阳台板与吊顶系梁(ceiling tie beam)、窗棂(window lintel)和门框(door sill)的组合事实上构成了热桥的堆积。在一些现有建筑中,在阳台门区域经常出现潮气。原因可能是存在热桥或者没有正确设置防潮材料。

当建筑构件(如阳台、楼板边缘或是女儿墙)的高导热材料(如混凝土或钢筋)穿过建筑的外部保温层时,热桥就产生了:允许热量从建筑内部迅速传导到外部。建筑师和工程师采用了一些策略,如改善后的隔热层、三层玻璃窗、密封的建筑围护结构等措施来提高建筑的热能表现,但是突出的结构元素(protruding structural elements),如混凝土阳台,为室内热量提供了一座高传导性的热桥,将热量散发到较冷的外部环境中。

如果缺乏必要的处理措施,混凝土阳台将冷却室内楼板,导致阳台附近的室内表面温度降至露点温度(dew point)以下,导致冷凝、发霉和材料变质。混凝土阳台退化一直是世界各国高层住宅楼面临的一个严峻问题。传热速率主要取决于热桥上的温差、外伸材料(protruding materials)的导热性和热传导的横截面积。

 

研究发现:解决阳台区域热桥的一种趋势

目前,北美的建筑规范或能源标准中很少有明确指出应如何减轻阳台的热桥接,但这种情况正在改变:一些阳台能耗的研究已经进行,并且北美规范委员会正在考虑修改建筑规范,以专门解决阳台和其他突出结构元素的热桥问题。开发商也在独立考虑改善他们的建设措施以提升项目投资价值。

RDH建筑科学(RDH Building Science)进行了一项阳台热桥的研究:“楼板边缘和阳台热桥的重要性”(发表于2013年9月24日)。该研究的结论是:“在建筑设计中考虑当楼板边缘(slab edges)或阳台时,如果不使用某种类型的楼板边缘热断裂措施时(slab edge thermal break),几乎不可能达到规范中的规定的热力学要求(prescriptive compliance)。”阳台热隔断可以显著提高建筑整体的R值。

 

阳台保温隔热的一些新发现

RDH研究比较了减少混凝土阳台引起热桥的四种不同方法,其中包括特制的混凝土板热隔断(manufactured purpose-built concrete slab thermal breaks)。它得出的结论是,“该模型表明,与板的热隔断(manufactured slab thermal breaks)相比,结构板切割(structural slab cut-outs)、集中板内配筋(concentrated slab reinforcement)和全阳台保温包裹(full balcony insulation wraps)的热-成本效益相对较差,因此在研究中没有进一步研究。”总的来说,阳台板边热挡板(balcony slab-edge)系统为建筑师提供了建筑自由,同时保持了建筑的热力学性能,以减少建筑能耗,提高热舒适性,并满足日益严格的建筑规范要求。”

 

佩克阳台连接方案

提高建筑能源效率的高需求要求在项目规划阶段就做出正确的设计决定,这将保证减少热桥的数量,同时将允许实际实施。

佩克的EBEA®阳台连接件主要用于消除连接悬臂阳台板和内部楼板间的热桥。阳台连接件由保温材料、抗弯钢筋、带锚杆的剪力板及附件组成(见图6)。EBEA®阳台连接件是与楼板和阳台板一起浇铸,或者可以与预制阳台板一同预制并连接到现浇板或预制叠合板上。下面的插图显示了EBEA阳台连接件可以改善和减少热量传递。

EBEA®可适用于60mm-120mm 不同厚度的保温板材,并且已通过REI 120耐火测试标准以及实现21分贝的降噪效果。整个设计安装过程在超低能耗建筑中应用中简单,快捷,高效,经济。

对于楼板配筋复杂程度不高的情况下使用EBEA®阳台连接件是相当简单的。下图10为浇筑混凝土前的连接件布置示意图,两侧的主要配筋已经绑扎完毕后,配筋将EBEA®阳台连接件也固定在正确的位置. 同时, EBEA®阳台连接件的补充配筋也已经安装完毕。

由于隔热组件的底部是高强度的压缩模块,这意味着隔热材料不承受任何显著的荷载。为了支持隔热材料底部的受压荷载,在板的边缘需要配置了额外的加强配筋。顶部的杆处于受拉状态,连接底部的压缩模块与相邻的板边缘相互作用。对于较小尺寸的阳台,不需要配置太多额外的边缘配筋;但如果阳台本身带来较大的悬臂,我们要确保板边缘足够的刚度来支撑板底部的组件。

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