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能源解决方案

弹性设计:更好的建筑围护结构

弹性住宅是一种高度节能的住宅,即使在停电或供暖燃料中断的情况下也能保持适宜居住的条件

丹·惠特莫尔在西雅图建造的超级绝缘被动屋。这些墙桁架提供了大约一英尺的绝缘空间。
图片来源:丹·惠特莫尔

当大多数人想到恢复力时——例如对风暴的恢复力——他们只想到恢复力该事件。同样重要的,如果不是更重要的话,我相信,是在之后那件事。飓风、冰暴、暴风雪、野火、龙卷风和其他自然灾害不仅会产生直接影响,我们可能无法做好准备,但它们通常会产生更长期的影响,通常会导致长时间停电。

恐怖主义行动也是如此;一些人认为,未来更聪明的恐怖分子可能会以我们的能源基础设施为目标,或侵入电力系统控制系统,造成严重破坏(网络恐怖主义)。

在实现恢复力方面,我认为,我们最重要的一个优先事项是确保在长期停电或供暖燃料中断的情况下,我们的住房仍能保持适宜居住的条件。(我过去常把它称为“被动的生存能力,但我后来意识到,这个词太负面了,听起来太可怕了,不太受欢迎。)

在佛蒙特州,一个有弹性的房子是指在没有补充热量的情况下将温度保持在华氏50度的房子。确保这些宜居条件得以维持的最重要策略是创造高度绝缘的建筑围护结构。我将在本系列的后续博客中介绍其他策略,如被动太阳能热和太阳能电。以下是实现良好能源表现的关键策略。

绝缘性极好

我们曾经认为,相对于r值,用玻璃纤维或纤维素绝缘的2×6墙是完全足够的——甚至将该房屋定义为与标准建筑相比的节能建筑(绝缘2×4墙)。它需要更多的绝缘来达到所需的弹性水平,以确保房屋在不补充热量或电力的情况下保持宜居的条件。

马萨诸塞州韦斯特福德的建筑科学公司建议在寒冷气候条件下(大致定义为梅森-迪克森线以北的房屋)使用10-20-40-60的隔热等级经验法则。这个经验法则指的是R-10用于地下室副板保温,R-20用于基础墙,R-40用于地面以上的墙,R-60用于天花板或屋顶。与目前国内许多地区的典型做法相比,这是大量的绝缘材料,其中可能包括楼板下没有绝缘材料,基础墙上有R-5到R-10,墙壁上有R-19,阁楼上有R-38。

达到这样的绝缘水平并不容易。R-10板绝缘需要2英寸的挤压聚苯乙烯或2.5英寸的膨胀聚苯乙烯。R-20基础墙要求在基础外部有4或5英寸,或在内部有绝缘的2×6墙。

这里有两种实现R-40墙的选择:两堵2×4墙分开足够形成一个10英寸的空腔,并用密集填充的纤维素绝缘;或者用纤维素绝缘2×6螺柱,然后在外部添加3英寸的聚异氰脲酸酯。阁楼地板上的R-60需要大约18英寸的纤维素。

关于绝缘材料的更多信息(更多!),你可能会对我最近发表的报告感兴趣:绝缘材料:产品和实践的建筑绿色指南.可以下载PDF文件,价格为129美元。

安装性能最佳的窗口

这种节能水平要求窗户达到R-5的单位隔热值——这不是玻璃中心的r值,而是整个窗户的平均r值,包括边缘和框架。国家开窗等级委员会(NFRC)的窗户能源性能标签列出了u因子而不是r值。(u系数是r值的倒数。)寻找nfrc评级的u因子为0.20或更低。

要实现如此卓越的能源性能,通常需要三层玻璃(三层玻璃或两层玻璃和悬浮塑料薄膜),以及至少一层(有时是两层)低发射率(low-e)涂层和玻璃层之间的低导电性气体。如今,你可以发现单位u系数低至0.15 (R-6.7)的窗户。这样的窗户并不便宜,但它们越来越多,而且它们在降低能源消耗和确保舒适方面做得很好。

结构非常紧密

真正绝缘良好的建筑也应该是密闭的。我们不希望不受控制的漏风将外部空气从墙壁或地下室带进来;我们希望能够通过适当设计的通风系统来控制新鲜空气进入的位置。的被动式房屋认证计划它起源于德国,但在包括美国在内的世界各地都受到了欢迎,它要求在50帕斯卡的压差下,每小时换气0.6次的气密性。(我们使用“鼓风机门”测量气密性,经常报告气密性为50帕斯卡的高压。)我认为新建筑的合理气密性水平是每小时换气1到2次,温度为50帕斯卡——不像被动式房屋标准那样严密。

在停电使通风系统停止工作时,可以打开窗户提供新鲜空气,但大多数时候应开启通风系统,以保证家中良好的空气质量。

新房与二手房

新建筑比现有房屋更容易实现高度绝缘的建筑围护结构。要在现有住宅中实现这样的性能,通常需要进行“深度能源改造”。在以后的博客中会有更多的内容。

_ _ _ _ _

在这个弹性设计系列,我将介绍如何建立具有弹性的家庭和社区,包括帮助我们的家庭在自然灾害中生存下来的策略,以及在任何导致长时间停电、供暖燃料中断或缺水的事件发生后的良好运行。我们将看到,弹性设计是一个生命安全问题,在未来气候不确定和恐怖主义风险无处不在的情况下,它对家庭的安全和福祉至关重要。

Alex是BuildingGreen公司。和执行主编环保建筑资讯.要跟上他最新的文章和思考,你可以注册他的推特账号

5个评论

  1. MPFadR5c6L||# 1

    混凝土与保温
    我的food for thought或thought for food,取决于它是如何解释的,指的是R-40以上等级的经验法则....我的想法是:如何确定包含混凝土/喷浆的墙体系统的R值,例如:

    法斯沃尔砌块ICF(基本上是一个12英寸宽x 24英寸长x 8英寸高的砌块,由胶结切碎的3英寸矿棉镶板制成),核心填充4000psi混凝土,整个外部喷洒喷浆(3-4英寸)作为最终完成。

    我认为矿棉蝙蝠每英寸的R值为3.5,在这种情况下R值为10.5。我很难相信15- 6英寸的墙,3-4英寸的外层喷浆和混凝土填充在形式块可以与2 x 4玻璃纤维蝙蝠填充墙相比。这是不是有点像风寒因素,感觉外面是零下12华氏度,但实际上是27华氏度?我的R-12墙真的像R-35墙吗?我该如何看待这个问题?

  2. GBA编辑器
    马丁Holladay||#2

    对Deniz Bilge的回应
    Deniz,
    我从未见过独立实验室的报告显示法斯沃尔墙的测量r值。虽然该公司声称他们的墙壁是R-21,但其他人估计r值更接近R-11。墙壁包括混凝土和热桥,这两者都没有帮助,而且绝缘插入不是连续的。

    3到4英寸的Gunite的r值更容易计算:它将在R-0.2和R-0.3之间。几乎没有。

  3. albertrooks||# 3

    Faswall
    Martin & Deniz,说得更具体一点

    法斯沃尔-由俄勒冈州Philomath的Shelterworks制造,使用了来自Thermafibre的6或8磅密度的矿物棉。我不记得是哪个了,但肯定不是低密度的电池材料。在6磅或8磅的密度下,它大约是R 4.5/英寸。

    此外,Faswall砌块的真正机会是外部绝缘。最近,我和公司老板坐在西北生态建筑协会的静修会上(Alex Wilson在会上介绍了弹性设计),我们讨论了他们对制定在Faswall结构中添加外部矿棉的规范计划的兴趣。

    我个人认为这是“弹性设计”的一个很好的选择:

    -结构防弹。
    -内部有大量的热量储存。
    -很容易就能在外面接收10英寸的矿棉,从而在保温层上获得高达r45的墙壁。
    -空气密封是可能的与今天的膜和粘合剂。

    我认为在风暴生存能力和缺乏服务的后果方面,这里有足够的资源来开发一个非常有弹性的结构。我很喜欢它,尽管我是个十足的“木头头”。

  4. AndrewInChelseaQC||# 4

    热质量
    我强烈质疑热质量对法斯沃尔或Durisol的好处?我还没有读到任何东西表明12英寸厚的R20 Faswall/Durisol墙的热质量效益比R40 Remote或Persist墙的努力和投资回报更好(你可以像Thorsten Schlupp那样用2x4来建造它们)。

    用过Durisol后,我想我会再用它做基础,但不会用在地上的墙壁上。使用其他木框架方法更容易获得高墙体r值。我仍然认为这些方法很有弹性。

  5. MPFadR5c6L||# 5

    当我们在法斯沃尔系统的时候
    我目前在我的家里使用Faswall积木,在有机会从第一手经验中权衡积木的优点和缺点后(个人安装在两层楼以上),我不能说我会再次使用这个系统。

    首先,我同意马丁的观点(对我的项目来说很不幸),因为缺乏连续的绝缘真的违背了这种半绝缘混凝土形式的目的。我以为我节省了一步,因为在把墙竖起来之后,我不得不把它隔离起来,但实际上并不是这样。如果我想在房子外面放10英寸的Roxul,我可以用大约1/3的成本(包括人工)和一半的时间(与声称相反)建造一个更坚固的CMU墙(填充固体),并单独购买绝缘材料,这仍然会使我的成本不到一半。

    其次,这种材料(85%碎木,15%硅酸盐水泥)虽然是回收托盘的好方法,但并不像它所呈现的那样容易使用。当然,它可以像木头一样拧进和切割,而且接缝之间不需要砂浆,这是一个优点,但是:有些块比其他块更精致,这意味着在切割窗户和门的开口时,较弱的块要么开裂,要么断裂,要么两者兼而有之。裂缝块的问题是,你看不到裂缝,直到混凝土炸开了一些核心的后半墙(当然,不低于16英尺)。

    其次,水泥不能穿透木材。换句话说,在切割后,有新鲜的木头暴露出来,我不止一次在上面发现了几个虫洞。此外,虽然螺丝可能会吸进一个方块,但它们不会咬到其他方块(这就是你可以用任何东西换取一个拧进CMU的Tapcon)。所有这些加起来都是王室的痛处。

    最后的关键(没有双关语)是所有的支撑,主要是角落和门窗。我相信,与传统的CMU相比,在安装无砂浆法斯wall块的劳动中节省的任何时间和金钱都超过了在寻找螺钉抓住的地方,然后调平,支撑和安装临时窗/门扣,以及所有额外的水平和垂直钢筋. .....的劳动密集型工作中所弥补的尽管法斯沃尔建议说,在墙竖起后,每隔一段距离就把垂直部分放下来是可以的,但我一生中从未见过钢筋以这种方式安装——在我的书中,不应该有12英尺高的混凝土柱没有钢筋。此外,钢筋应始终捆绑,以促进混凝土在浇筑时的适当振动,并随着时间的推移获得最强的性能......的bottom line is that the time saved using Faswall vs. CMU is much less than the time spent with all the extra prep work that a successful Faswall system requires.

    最后,我要问安德鲁一个问题。我不明白你为什么要用低于等级的透气icf。Faswall/ Durisol区块的重点在于其蒸汽渗透性属性。显然,在低年级时,这就不再重要了。还有一些其他的事情:

    首先,有一个额外的步骤,在准备接受防水处理的块与泡沫icf块-粗糙表面vs光滑-。一个好的聚钢泡沫ICF(带钢带和固体填充特征)将是一个更一致,更强的解决方案,为伟大的地下基础墙,而且便宜。这是我为我的房子做的。多么棒的产品啊。快速组合在一起(为了1560平方英尺的墙,我花了3天时间),就像乐高积木一样,完全用混凝土填充(没有核心),并且不需要担心任何有机材料。

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