
“被动门”是这几年比较火的一个词,然而接触到的很多人对其认识还比较模糊。
“被动门”是啥,有哪些技术指标要求,技术路线有哪些,如何优化设计、测试,如何安装?一文让你不再“被动”!01啥是“被动门”?“被动门”是随着“被动房”发展而兴起的产品。
“被动房”是从德国传入的一种建筑设计理念,通过高效的围护结构保温技术、无热桥设计、良好的气密性和热回收新风系统,使得北方严寒、寒冷地区建筑物冬季不再需要安装传统的供热管网和供暖设备,仍可保证室内温度保持在人体舒适区间,从而实现大幅节约供暖和空调能耗的一种建筑形式。
随着相关理念和技术发展,国内逐渐形成超低能耗建筑、近零能耗建筑等更为科学、系统的建筑技术体系,标志为GB/T 51350-2019《近零能耗建筑技术标准》的颁布。
该标准对超低能耗建筑、近零能耗建筑和零能耗建筑给出了科学的界定。
因此,准确地说,“被动门”是适用于超低能耗建筑、近零能耗建筑和零能耗建筑指标要求的门。
为便于表述,以下均采用“被动门”说法。
02“被动门”指标要求?说起指标要求,首先要看GB/T 51350-2019《近零能耗建筑技术标准》了,整理如下:注:为表述方便,传热系数K值单位W/(m2·K)和热阻单位(m2·K)/W均省略。
这里的户门指分隔供暖空间与非供暖空间的户门。
外门、户门的其它性能,如抗风压性能、水密性能、隔声性能、防盗性能、防火性能应按所处位置建筑设计要求确定。
这里提一下河北省地方标准DB 13(J)/T 8359-2020《被动式超低能耗居住建筑节能设计标准》,作为2015年国内首个被动式超低能耗建筑设计地方标准,经历了2015版、2018版,目前已迭代至2020版。
来看看对门的相关规定吧。
可见,外门和户门的传热系数K值与GB/T 51350-2019保持一致,气密性能要求有提高,对水密性能、隔声性能、抗风压性能提出了要求。
笔者有幸参与GB/T 51350-2019《近零能耗建筑技术标准》的编制讨论,与外窗相比,外门和户门有以下特殊考虑:1 相比外窗,门占据围护结构面积较小,对建筑能耗影响相对有限;2 门为人员进出通道,频繁开启带来了大量的冷风侵入,占据能耗相当比例,而这很难避免;3 门一般还需兼具防盗或防火功能,会牺牲部分保温性能;4 户门多分隔室内空间与户外公共楼梯间,虽然严寒寒冷地区户外公共楼梯间冬季气温较低,但也大大高于室外空气温度。
鉴于以上原因,“被动门”的传热系数、气密性能要求不宜与外窗相同,进行了适当放宽。
03“被动门”技术方案有哪些?“被动门”最主要的技术要求为保温性能,指标为传热系数K值,主流要求为K值低于1.2 或1.3 ,气密性能6级以上。
那么常见的技术方案有哪些呢?根据笔者参与的产品研发和工程经验,总结如下:1 木-金属复合“被动门”以木质框架为龙骨,钢板、铝板、铜板、木板为面板,填充保温防火填料,实现保温和防火性能。
2 钢质“被动门”采用经断热处理的钢型材为龙骨,填充保温、防火材料,实现保温和防火性能。
3 铝合金“被动门”采用铝合金型材为龙骨,填充填充保温、防火材料,实现保温和防火性能。
4 玻璃“被动门”采用铝合金、塑料、木、钢等门窗型材和高性能玻璃,实现保温性能,多用于幕墙入口处。
当然,以上仅为部分产品。
“被动门”主要技术路线有:1 采用低导热系数的非金属不燃/难燃材料替代金属框架,如采用木龙骨,降低热桥;2 填充不燃/难燃高效保温材料,实现更高保温性能;3 采用多道密封和多点锁闭,实现高气密性能;4 采用金属面板作为贴面,保证安全性和质感;5 采用被动窗型材和高性能玻璃,实现高效保温性能。
04“被动门”如何优化设计?“被动门”产品优化设计离不开理论计算的支撑。
从面板角度,“被动门”面板多为填充保温防火材料的金属面板,可按传热学理论计算其传热系数。
以某实木芯板+镀锌钢面板为例,测算如下:钢质面板厚度:0.0015 m木材厚度:0.0727 m木材导热系数:0.18钢材导热系数:58.2内表面换热阻:0.11外表面换热阻:0.04总换热阻:R = 0.554传热系数:K = 1.805即,该面板传热系数为1.805,不考虑边框和热桥,距1.3有较大差距,需要进一步优化。
“被动门”龙骨多为带空腔的异形构造,此时需采用有限元方法模拟计算优化。
以某隔热铝合金龙骨为例,有限元分析见下图。
该龙骨节点传热系数K值为2.86。
某钢木龙骨有限元分析结果见下图。
该龙骨节点传热系数K值为1.54。
某“被动门”方案优化结果如下:方案1:钢木龙骨+实木芯板+钢质面板:1.50方案2:铝合金龙骨+聚氨酯芯板+钢质面板:1.62方案3:钢木龙骨+聚氨酯芯板+钢质面板:0.78优化设计后,将方案3确定为最终方案。
05“被动门”要进行哪些测试?被动门区分为外门、户门,根据不同位置可能的性能要求有:抗风压性能、气密性能、水密性能、保温性能、隔声性能、防盗性能、防火性能等。
抗风压性能、气密性能、水密性能按照GB/T 7106-2019《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能检测方法》进行。
保温性能按照GB/T 8484-2020《建筑外门窗保温性能检测方法》进行。
隔声性能按照GB/T 8485-2008《建筑门窗空气声隔声性能分级及检测方法》进行。
防盗性能按照GB 17565-2007《防盗安全性通用技术条件》相关要求进行。
防火性能按照GB/T 7633-2008《门和卷帘的耐火试验方法》进行。
左右滑动查看更多06“被动门”如何安装?“被动门”的安装应符合GB/T 51350-2019《近零能耗建筑技术标准》中7.1.15的规定:7.1.15 外门窗及其遮阳设施热桥处理应符合下列规定:1 外门窗安装方式应根据墙体的构造方式进行优化设计。
当墙体采用外保温系统时,外门窗可采用整体外挂式安装,门窗框内表面宜与基层墙面外表面齐平,门窗位于外墙外保温层内。
装配式夹心保温外墙,外门窗宜采用内嵌式安装方式。
外门窗与基层墙体的连接件应采用阻断热桥的处理措施。
2 外门窗外表面与基层墙体的连接处宜采用防水透汽材料密封,门窗内表面与基层墙体的连接处应采用气密性材料密封。
显然,“被动门”作为外门安装时也应符合上述要求,归纳起来有三个要点:1 外墙外保温时可采用外挂式安装,夹心保温时宜采用内嵌式安装;2 外门窗与基层墙体连接件应采用阻断热桥的处理措施;3 外侧宜采用防水透汽材料密封,内侧应采用气密性材料密封。
某工程外窗外挂式安装见下图。
最近看到一些地方出台的文件,不管外墙是否采用保温、采用何种保温形式,“一刀切”地要求外门窗采用外挂式安装,这是不妥当的;安装方式应根据外墙保温形式、保温材料厚度确定。
关于防水密封,这里采用GB/T 51350-2019《近零能耗建筑技术标准》的说法,即防水透汽材料和气密性材料,其设置应保证建筑气密性和使用部位的防水透汽性能。
07结论“被动门”是适用于超低、近零和零能耗建筑要求的门,应符合GB/T 51350《近零能耗建筑技术标准》和相关地方标准的要求。
“被动门”最主要的技术要求为保温性能,主流要求K值低于1.2 或1.3,气密性能6级以上。
常见技术方案有:木-金属复合“被动门”、钢质“被动门”、铝合金“被动门”、玻璃“被动门”等。
“被动门”产品可采用传热学理论和有限元模拟计算优化,并根据使用部位要求对抗风压、气密、水密、保温、隔声、防盗、防火等性能进行测试。
“被动门”应根据保温形式优化安装方式;外挂式安装时,与基层墙体连接件应断热处理,且应采用气密性材料和防水透汽材料密封。
“被动门”是啥,有哪些技术指标要求,技术路线有哪些,如何优化设计、测试,如何安装?一文让你不再“被动”!