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客人的博客

寒冷气候下的木结构房屋-第一部分

一位业主兼建筑商提出了一个计划,将框架包裹在一个节能的外壳中,而不会破坏银行

木结构的外部是绝缘的。一种方法是用结构隔热板包裹框架。另一种是用尺寸木材传统地框架外墙。一位正在科罗拉多州计划建房子的GBA读者想知道哪种方法是最好的。图片由Alison Steele-Myers提供。

罗布·迈尔斯(Rob Myers)正在加拿大安大略省的邦内切尔河(Bonnechere River)上建造一座木结构房屋,距离渥太华以西一个半小时车程。这是博客系列的第一部分。

自从多年前读了Ted Benson的书,我就对木结构建筑很感兴趣,所以当有机会建造一座新房子的时候,我决定是时候试一试了。

我不是专业的建筑工人,所以在准备阶段,我在安大略省珀斯的Gibson Timber Frames学习了一门课程,然后在缅因州的Fox Maple传统建筑学校学习了第二门课程。(强烈推荐这两门课程。)然后,我花了一年半的时间设计木材框架本身,并选择将使用的建筑系统。我的主要目标是学一点,享受这个过程,玩得开心。

木结构是考虑到寿命而建造的,我认为选择的其他系统应该与这一目标一致。我住在气候6区(接近7区),所以气密性和良好的热性能显然很重要。但我也觉得,房子不是一系列抽象的规格和数字,而是一个你居住的地方。它是功能性、美感和心灵之间的平衡。在这个特殊的构建中,我更倾向于心侧。

框架的占地面积约为1250平方英尺,大教堂的天花板高度约为19.1 /2英尺。这篇博客描述了我为一个非常具体的问题找到的解决方案:如何用节能的外壳包围木结构(而不打破银行)。

选择外壳

对于墙壁和屋顶,有许多良好的设计方法可以实现出色的能源性能。这使得选择外壳成为设计中最困难和耗时的方面之一。

木框架本身也让这个决定变得复杂。例如,木结构建筑的本质是拥有高高的大教堂天花板,因此将绝缘材料装入阁楼或桁架系统中是不可取的。另外值得注意的是,对于自建房屋来说,材料成本通常比人工成本更重要。因此,对于业主-建筑商来说,一个简单地减少劳动力的系统可能不是最好的交易。于是我开始了....的选择

填充面板或外部外壳?

我首先必须决定是使用填充系统(在木柱之间建造墙壁)还是使用外部外壳来包围整个框架。填充是一项繁琐的工作,很难密封,也很难添加服务,因为我也想完全暴露建筑内部的框架,所以对我来说最好的选择是一个外壳。

对于外壳,我研究了许多不同的墙体建造系统,然后将选择缩小到四种不同的方法(出于四个完全不同的原因):SIPs,木片/粘土,带有外部泡沫的标准2×6,以及带有密集填充纤维素的Larsen桁架。

最初,我的第一选择是使用sip:它们在木材框架上有使用的历史,许多业内人士告诉我,这是最简单的系统,这可能是真的。施工非常快,而且有可能得到已经安装了干墙的面板。

然而,在设计过程中,我发现了一些问题。材料成本高,需要雇佣一名工作人员和一台起重机来架设面板。当然,你可以自己动手,但这样你就失去了最主要的优势,也就是速度。我也不喜欢依赖于绝对完美的安装技术的系统的想法,特别是因为许多接缝被木材阻塞,使得它很难达到这种完美的水平。

在SIP房屋中运行电气和管道可能更加困难。为了使用冷屋顶设计(我认为在寒冷的气候中是必要的),你仍然必须建造第二个屋顶——这再次抵消了任何速度或成本优势。

我在我的选择之间来回徘徊,不相信有哪一个是理想的。正当我准备再次认真研究SIPs时,我看到了Thorsten Chlupp写的一篇关于他正在使用的REMOTE(“住宅外膜外保温技术”)墙系统的文章。他的设计对我来说完全有意义,对于这个项目,我觉得这是一个完美的墙壁系统。

REMOTE系统

我认为REMOTE系统是在非常寒冷的气候中构建坚固、高性能结构的最优雅的解决方案之一。有几个非常适合远程建筑其中大部分是由索斯滕·奇卢普和阿拉斯加的寒冷气候研究中心发表的。

在许多方面,现在远程墙和远程墙之间几乎没有什么区别高级2×6墙与外部保温这两个体系似乎已经融合了。我认为当从两个不同的方向得到相同的解决方案时,那么它可能是一个好的解决方案。

我不是专家,但对我来说,这两种系统之间的主要区别是空气/水控制层的位置和外部绝缘的使用量。在REMOTE墙中,空气控制层被放置在墙的中间,尽管这看起来是一个很小的变化,但它在施工的便利性和建筑系统的未来完整性方面产生了很大的不同。在我看来,REMOTE系统的主要优点之一是可以轻松地对外壳进行气封。一旦你完成了,以后的工作(如管道、电气或石膏板工作)就不会有破坏所有仔细的空气密封的危险。

REMOTE系统还采用了连续控制层的思想,避免了墙顶连接处密封的问题。

我的项目的基本步骤是:在木框架周围建造一个盒子,空气/水密封,然后添加外部绝缘,完全覆盖盒子。屋檐和耙子悬垂然后“漂浮”在泡沫的顶部,导致零热桥接。最后,在壁腔中添加绝缘材料。以我为例,最终的结果是一个非常紧凑的建筑,有R-42的墙壁和R-61的屋顶。

厚边板

浮板是标准的加厚边缘设计,下面有3英寸30 psi的XPS泡沫。

该遗址是一个石灰岩露头,向三个方向排水。(基本上是在基岩上。)房子和商店的区域被清理和平整,然后铺上6英寸3/4英寸的碎石,平整并压实。场地的建筑形式简单地设置在砾石上。(我后来重新使用了表格中的材料。)

最大的问题是试图锚定形式,因为赌注不能被推得很深,如果有的话。我尽了最大的努力,他们的表现还算不错。在倒的过程中,两边实际上略有上升(这是没有预料到的),所以当形式被删除,我不得不删除和重新连接刚性泡沫在某些地区。

管道排水管安装在三层:楼板下面、楼板里面和楼板上面。这张照片(右)显示了在楼板和隔热层下面运行的主要排水管。

石板在这里并不常见,有一件事我似乎找不到相关信息,那就是如何设置马桶法兰。一个简单的解决方案是安装一个4英寸的管道,并使用4×3厕所法兰,它的外部可以方便地安装在4英寸的管道内部。混凝土放置后,管道与混凝土(或成品地板)齐平切割,然后简单地粘住法兰。这可能是许多水管工的常识(但不是我)。

在右边的照片中,3英寸厚的硬质泡沫已经安装在砾石底座上,并设置了管道和服务管道。清晰的1/2英寸减去碎石被用来形成厚板的边缘,并设置中心区域的厚度。碎石用3英寸的升降机压实。

基础加厚边缘部分底部加2道5/8英寸钢筋,顶部用6个″x6个″钢丝网加固。用于辐射热量的PEX管被绑在网格的顶部,然后使用2英寸的塑料椅将网格抬高。(因此PEX接近5″厚板的中间。)

我不期望使用辐射加热系统,但添加PEX管很便宜,如果我需要它,管道就在那里。在边缘可见的2 ×木条在混凝土中形成一个壁架,这样外部门的窗台就可以与木板表面平齐。(这也有助于密封窗台防止水侵入)。

完成的地板将是酸渍混凝土,所以混凝土是实际完成的地板高度。

混凝土是相当永久的。理想情况下,斟酒时一切都会按计划进行。不幸的是,在我们的工作中有几次令人兴奋的时刻,包括计划的延误,非常寒冷的天气,混凝土泵的迟到(以及随之而来的几辆焦急的混凝土卡车,满载着加热的,加速的混凝土),从泵中输送混凝土过快,几乎把模型吹散,最后,在完成过程中设备故障。然而,我们有一个熟练的工作人员,一切都解决了。

板坯一完成,我就在表面铺上干草,大约4英寸厚,然后用黑色聚物覆盖它(希望白天我们可以从太阳那里获得热量)。晚上的温度低于冰点,第二天下起了大雪。但当塑料在春天被移除时,石板完好无损。有趣的是,干草在混凝土表面留下了美丽的线条图案;我希望当使用酸性染色剂时,这些线条仍然可见。

平板周边的垂直硬泡沫

对于板的边缘,我使用了高密度型刚性泡沫,在混凝土浇筑之前垂直插入模板内部。当模板被移除时,坚硬的泡沫倾向于粘在混凝土上,而且泡沫更容易剥离模板。

在移除模板后,我在每块刚性泡沫的中心钻了16英寸的洞,并进入混凝土,并使用5英寸的tapcon式紧固件与风魔塑料垫圈将泡沫固定在混凝土上。(最终,泡沫也由回填物固定)。

在边缘使用高密度硬质泡沫绝对是过度的,它产生了一些问题。在拧螺丝的时候,我无法将泡沫压到足以使洗衣机下沉的程度(在不破坏混凝土螺丝或使洗衣机变形的情况下),所以我不得不用钻孔锯切出1/8英寸深的圆环,使洗衣机可以沉下去。我在洗衣机形成的凹陷处喷洒低膨胀泡沫,固化后,用带泡沫切割刀片(基本上是宽剃须刀型刀片)的振荡工具将其平切。

我在切割后轻砂,但这不是一个好主意,尝试砂没有先切割泡沫冲洗-喷雾泡沫太软,是不可能砂平。此外,尽管任何泡沫风格的杯垫圈将工作,风魔鬼的优点是,螺丝头是凹陷的洗衣机和当泡沫应用,然后允许一个小的热打破螺丝头。

泡沫的外部是用EIFS防水材料完成的(我用的是杜蕾斯Ectoflex),它被卷到刚性泡沫上的尼龙网上。该系统易于使用(根据需要混合,通过干燥来凝固,并具有几个小时的锅寿命),而且它看起来相当坚韧——用钢头工作靴狠狠踢它不会留下痕迹,但它会导致脚踝疼痛。(不要问我是怎么知道的,但这不是一个推荐的测试涂层的方法)。如果需要的话,可以涂一层彩色的面漆,但我没有这么做。

安装窗台

我认为石板和窗台之间的空气密封将是有问题的,但有一个简单的解决方案:我只是使用三元乙丙橡胶垫圈从保护技术.一旦垫片被窗台板压缩,它就是水密和气密的。事实上,密封非常好,以至于在施工过程中出现了问题。我提前安装了窗台板,以防止脚手架在架设木架时从石板上滚下来,而且密封得很紧,每次下雨时石板上都充满了水。最后,我不得不切断并抬起窗台的一部分,让石板排水。

我喜欢使用冗余系统,所以窗台板也是空气和水密封的,使用金属闪光,在闪光设置时将防虫块泡沫应用到窗台上。这确保了墙的水控制层引导水通过外层板保温。闪灯还可以保护悬在隔热板上的墙体泡沫的底部。

我使用Simpson Titen HD螺栓将压力处理的门槛板固定在混凝土板上,因为这样更容易完成混凝土。(倾倒时螺栓不能卡住。)这也使窗台更容易安装准确,因为他们可以精确地铺设到位,然后钻孔。

正如后来解释的那样,为了以后安装干墙,窗台必须与木框架间隔5/8英寸,所以精度很重要。附注:虽然钻混凝土的说明经常使用术语“锤钻”和“旋转锤钻”互换,但它们根本不是同一种野兽。你可以通过租用或购买旋转锤钻来节省大量的时间和麻烦。(我找到了一款较小的博世(Bosch)旋转锤钻,售价不到100加元。)

罗伯·迈尔斯(Rob Myers)曾做过分析化学家、高科技经理和辛辣食物的供应商,所有这些都支持了他一生对木工和建筑的热爱(更不用说一个邪恶的工具习惯了)。他目前正在(可能是永久的)休假,暂时不做任何真正的工作,他正在安大略省伊甘维尔(Eganville)附近建造一座远离电网的木结构住宅。

9日评论

  1. ethant||# 1

    辐射备份
    我很好奇你可能不用的Pex。你安装它只是为了防止你低估了你的供暖需求?

  2. 罗伯•迈尔斯||#2

    辐射备份
    伊桑,
    我之前在自己建造的商店里安装了一个辐射系统,我真的很喜欢它。在这个特殊的房子里,我们用的是一个高效的木头炉子,它可以很容易地提供足够的热量,但任何用木头加热的人都知道,热量不一定在正确的地方。我从来没有住过混凝土地板的房子,我很担心卧室的舒适度。
    房子的设计是为了通过自然对流进行热循环,但我觉得为了几英尺的pex和一天的工作,在石板上安装一个辐射系统是值得的。如果卧室的地板在零下30度的时候感觉很冷,有一个简单的方法来处理它会很好。pex是分区的,这样我就可以在必要时只给客卧/浴室或主卧/浴室添加补充热量。

  3. Irishjake||# 3

    绝缘的方法
    抢劫

    您提到REMOTE策略是您正在使用的策略,但我感到困惑,因为您描述的系统实际上听起来更像PERSIST方法。它的优点是简单的空气,气封在屋顶和墙壁的交汇处。如果我说错了,请纠正我,但我相信REMOTE系统使用了一个凸起的脚后跟桁架来隔离屋顶(外部护套的内部绝缘)。对于木框架,这是不可能的,但是PERSIST方法可以。(它(PERSIST)恰好是我目前在我的构建NH (Zone 6A)上使用的策略。)

    你能详细说明一下你是如何在你的木架上使用REMOTE策略的吗?你有其他的照片,细节等,你可以通过电子邮件分享给我吗?

    顺便说一下,你的项目看起来很棒!

  4. 罗伯•迈尔斯||# 4

    绝缘的方法
    布拉德,
    正如我所提到的,我不是专家,但你说的建筑与PERSIST相似是正确的。我使用的方法最接近于寒冷气候研究所的一个2部分视频中描述的方法,大多数设计参考都来自Thorsten Chlupp的工作,所以我使用了他们的首字母缩写。REMOTE当然是基于PERSIST的,主要的区别似乎是PERSIST使用蒸汽不渗透膜,通常不使用内部绝缘。也许更有知识的人可以评论,但似乎早期的REMOTE建筑更接近PERSIST,然后(如REMOTE手册中所描述的)后来使用了凸起的后跟桁架,并切换到密集的包装纤维素。正如你所指出的,我不能使用一个凸起的鞋跟桁架,所以我修改了设计(基于REMOTE设计原则),这样做可能使建筑更接近PERSIST。现在我觉得自己被缩写成了一种麻木....
    构建方法将在后面的博客中更详细地描述,但如果你有任何具体的问题,我会很乐意回答他们,如果我可以的话。谢谢你对这个项目的赞扬。

  5. vensonata||# 5

    到目前为止一切顺利。
    我很期待你的能源计划报告因为房子已经断电了。顺便说一下,Thorsten Chlupp也使用隔热百叶窗。(我也是)。有什么计划吗?如果做得好,它们会产生巨大的影响。

  6. Irishjake||# 6

    绝缘的方法
    抢劫

    谢谢你的回复。我也不是专家!

    我艰难地做了许多相同的决定,也花了数百个小时研究各种方法,当我偶然发现一篇描述PERSIST方法的文章时,我立即被它明显的好处所打动。CCRC的视频、研究和手册都非常棒,尤其是他们在墙上做的10年的研究/发现。结合我对PERSIST的了解,CCRC的数据和信息只是加强了我所采取的方法。

    我有一个暴露的屋顶和椽子,需要找到一种类似于木材框架使用的方法(像你一样,我想暴露结构)&(像你一样,速度不是一个因素)。在使用SIPS之前,我已经建造了木材框架,我意识到SIPS带来的许多缺点....特别是空气泄漏和关节的弱点。我就知道一定有更好的办法。

    不用说,你的故事听起来和我的非常相似。我期待从你的博客中听到更多。谢谢你如此雄辩地把笔写在纸上!

  7. 罗伯•迈尔斯||# 7

    到目前为止还不错
    Ven,
    我没有打算发表关于能源系统的文章——它们没什么特别的。主电源是一个6.2千瓦的屋顶阵列,Outback充电控制器/逆变器和FLA电池(新的电池技术对我的舒适水平来说有点太新了,但欢迎提出任何意见)。我还没有决定热水系统——我想用太阳能,但在我有时间研究之前,我可能会安装一个临时的丙烷系统。我真的还没有决定(但我已经在商店和房子之间安装了几个3英寸的管道,以提供很大的灵活性)。
    百叶窗是个好主意,设计和建造起来很有趣。我还需要一段时间才能完成房子的外观,所以我有时间考虑一下。我认为你在这个论坛之前的帖子中描述了你的百叶窗,所以我会去查一下。谢谢你的意见。

  8. sbaillie||# 8

    伟大的工作
    抢劫
    我已经关注这个网站很多年了,很少看到来自这个地区的帖子(我住在克利尔湖,离你只有很短的车程)。我真的很喜欢你的浮板设计,因为这里很少有房子是这样建造的。虽然我的房子建于70年代,但我的房子碰巧是少有的平板建筑之一。我期待着你的其他帖子,特别是关于屋顶隔热的帖子,因为我必须重建我的屋顶,也许我可以借鉴一些想法!

    西蒙

  9. alanferg||# 9

    罗伯,我多次访问你的木结构博客寻找灵感。干得好。你把混凝土加厚的边缘做成了多大的尺寸?

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