prefabricated passive house envelope experience in ... · construction system in china ... modular...

石特凡 Stefan Schirmer, 02.11.2018 Fenestration-Bau Beijing

PREFABRICATED PASSIVE HOUSE ENVELOPE

– EXPERIENCE IN DEVELOPMENT OF A

CONSTRUCTION SYSTEM IN CHINA

装配式被动式建筑围护结构-在中国的建筑系统研发经验

2 PREFABRICATED PH ENVELOPE

02.11.2018 FENESTRATION BAU BEIJING

目录 AGENDA

Dena - who are we

1. steel skeleton + concrete panel + ETICS

2. Concrete sandwich panel + innerinsulation

3. Classical Concrete sandwich panel

4. Outer concrete panael + innerinsulation + vapour barrier

5. Metal Sandwich panel

6. Refurbishment with prefabrecatedpanels - Energiesprong

德国能源署介绍

1. 钢结构 + 混凝土板 + 保温层

2. 混凝土夹芯板+ 内保温

3. 传统混凝土夹芯板

4. 承重外挂混凝土板 +内保温 + 防水隔汽膜

5. 轻钢夹芯板

6. 装配式既有建筑改造 –Energiesprong



德国能源署 - 我们引领能源转型我们的四大支柱DENA – WE PROMOTE ENERGY TURN AROUND

OUR FOUR COLUMNS

能效智能能源系统利益相关者流程活动遍及全球

提高能效的智库和推动者

政界、经济界及联邦州之间密切沟通

的桥梁

在国际上推广能源转型、促进可持续

性能源经济

E

能源系统相关问题(相关能源转型的系统一体化及优化) 的

智库

ENERGY

EFFICIENCYINTELLIGENT

ENERGY SYSTEMS

STAKEHOLDER

PROCESSES

INTERNATIONAL

ACTIVITIES

Think tank and

moderator for the

establishment of

the energy

transition

Moderator at the

interface between

politics, commerce

and society

Marketing the

energy transition

abroad

Integration,

optimisation and

think tank



FERTIGBAU装配式建筑

Container 集装箱式/Modulbau 模块式建筑

Holzrahmenbau木框架墙体

Metallsandwich轻钢夹芯墙体

Betonsandwich混凝土夹芯墙体



Tragende Konstruktion

Betonfertigteile Stützen / Decken

Stahlskelett

Mischbauweise Holz / Beton / Stahl

Fassadenelemente

Mit Fenstern luftdicht eingebaut?

Mit Sonnenschutz?

Mit elektrischen Leitungen?

Mit PV / Solarthermie und Leitungen?

Mit Lüftungsleitungen in Dämmebene?

Haustechnikzellen mit Wärmepumpe, Lüftungsanlage, Warmwasserspeicher…

Modul- / Containerbau

装配式建筑 – 预制化程度 FERTIGBAU - Grad der Vorfertigung

承重结构

预制混凝土柱/楼板

钢结构

混合结构木材 / 混凝土 / 重钢

幕墙构件

与窗户交接处是否气密性施工?

是否有遮阳设施?

是否有电路管线?

是否安装光伏 / 太阳能集热装置及相应管路?

在保温层中是否有通风管道?

带热泵，新风系统，热水箱的暖通设备…

模块化- / 集装箱式建筑



1.钢结构 + 混凝土外墙 + 保温层STEEL SKELETON + CONCRETE PANEL + ETICS



1.气密层 – 内侧 / 外侧? AIRTIGHT LAYER INSIDE OROUTSIDE?



承重钢结构与预制混凝土外墙之间是否气密性连接？

1. 内侧气密层? Seal airtight from inside?



1.外侧设置气密层 Seal airtight from inside?

从外侧实施气密性airtight layer outside concrete



2-3. 示范建筑 - 中国建筑工程总公司DEMONSTRATION BUILDING CSCEC

面积: 4610 m2

建筑朝向: 西南 Building orientation : south-west

施工方式: 预制混凝土

供暖需求: ≤5kWh/(m2·a) Space heating demand

制冷需求: ≤40kWh/(m2·a) Space cooling demand

一次能源需求: ≤60kWh/(m2·a) （包括: 供暖，制冷，照明）

Primary energy demand （include : heating, cooling,

lighting）办公楼：框架结构，外墙施工 Office：frame

structure, exterior wall construction

140mm 钢筋混凝土 reinforced concrete

100mm 微孔混凝土 cell concrete

20mm 气凝胶真空绝热板（HVIP）

防水隔汽膜 concrete+ 20mmHVIP+

waterproof vapor-resistant film

公寓：剪力墙结构，外墙施工 Appartment：

shear wall structure, exterior wall

construction

100mm 钢筋混凝土 reinforced concrete

80mm XPS

60mm钢筋混凝土 reinforced concrete



混凝土夹芯外墙 + 内保温 CONCRETE SANDWICHPANEL + INNER INSULATION

钢结构上固定件产生的热桥 thermal bridge metal connection to steelskeleton

微孔混凝土 cell concrete

内保温 VIP-STP inner insulation

内部防水隔汽膜 vapour barrier

Wärmebrücke der Befestigung



传统模式：保温层位于混凝土外页板和内页板之间 insulation between 2 concrete layers

目前中国常见的通常是比较薄的保温层 in China former often thin insulation

重点: 热桥较少的锚固件，比如 Halfen / Schöck thermal bridge free connections posssible

拼缝处材料的传热系数 λ? Gap: water- / airtight? λ?

是否为遮阳预留位置? Integration of shadingsystem?

屋顶：并非是预制的保温层和防水层 Roof: not prefabrecated

3. 混凝土夹芯外墙 CLASSICALCONCRETE SANDWICH PANEL



3. 混凝土夹芯外墙BETONSANDWICHPLATTEN



解决方案: solution:

承重的混凝土板外墙 supportingconcrete panel

断热桥构件+ 保温 Thermal insulation element + insulation

防水隔汽膜: vapour barrier

带保温的设备管道夹层 innerinsulation layer

4. 承重的混凝土外墙 + 内保温 +防水隔汽膜 OUTERCONCRETE PANAEL + INNER INSULATION + VAPOUR BARRIER

Quelle: HPP-Architekten

承重的混凝土板外部

SUPPORTINGCONCRETE

PANEL



混凝土夹芯外墙质量 QUALITY OF CONCRETE?

拼缝宽度 / 钢筋外露 / 外墙板制作时混凝土渗入保温层 – 存在热桥 / … gaps / open steelreinforcement / thermal bridge of concreteon insulation



5. 轻钢夹芯外墙 METAL SANDWICH PANELS适用于被动房吗? Not suitable for Passive House?



5. 轻钢夹芯外墙 METAL SANDWICH PANELS和PHI和Fraunhofer Institute共同合作 product development with PHI and Fraunhofer Institute



中间填充性能良好的保温材料insulation layer 200-300mm

热桥 thermal bridge 外侧防水 outside watertight

内侧气密层inside airtight

Dena –Productdevelopment –detailed design 德国能源署研发的产品节点

5. 轻钢夹芯外墙 METAL SANDWICH PANELS



德国能源署 – 产品研发 – 深化设计 Dena – Productdevelopment – detailed design

德国Fraunhofer物理研究所 - 德国能源署: 研究水蒸气在材料中的扩散形式 Fraunhofer IBP - dena: material examination to waterdiffusion

被动房研究所 - 德国能源署: 计算热桥PHI-dena: calculationthermal bridge

被动房研究所 - 德国能源署: 产品认证PHI-dena: certification




夹芯外墙: 内侧 layers frominside

内部轻钢框架 innermetal frame

EPS-保温层 insulation

岩棉保温层 rockwoolinsulation

锚栓 anchors

抹灰层 plaster




6. 装配式既有建筑改造 REFURBISHMENT WITHPREFABRICATED SANDWICH PANELS

ENERGIESPRONG 德国装配式既有建筑节能改造

NETZERO 基于舒适与节能的既有建筑改造方案 REFURBISHMENT CONCEPT FOR

COMFORTABLE HOUSES USING PREFABRICATION



质量有保障30 年近零能耗

30 years garantee energy performance netzero

经济上能承受暖租收入可抵投资

cost effective: gross warm rent

量身定制可实现个性化设计元素

high living comfort -look & feel

6. 优势突出的新型节能改造模式a new refurbishment product

改造时间短一周内完成 sort construction



6. 预制墙体生产过程prefabricated wall - production in factory



6. 预制墙体生产过程prefabricated wall - production in

factory



6. 德国装配式节能改造案例 Wollenberg学校, 黑森州example: refurbishment of school in Germany

应用被动房元素进行了深度节能改造，共安装了3.315 m² 预制外墙模块。改造后供暖需求仅为17 kWh/(m²a) 。Energy efficient total renovation with passive house components – timber frame prefabricated panels with 3.315m², heating demand17kWh/m²a

使用面积为12.029m²的学校建筑 heted area 12.029m²m2



6. Energiesprong 创新模式: 数字化+标准化的流程Der Neue Bauprozess – Innovation als Schlüssel

现场安装工厂内预制

构件

Design

评估优化运行监测

CAD/CAM 建模

近零能耗建筑

3d-扫描设计

Modular prefabrication

Netzero: energyneutral house



6. 装配式建筑节能改造 - 暖通设备模块化Energiesprong building services Modul – prefabricated!

Incl. ventilation system, heat pump, hot water storage – PV-roof



6.装配式建筑改造过程Ständige Weiterentwicklung der Gebäude

>100.000 € 90.000 € 70.000 €

改造成本Baukosten / Wohneinheit 每户

改造时间Bauzeit / Wohneinheit 每户



>100.000 € 90.000 € 70.000 €

第一代 2 weeks 第二代 1 week 第三代 1 day2013年5月 2014年10月 2015年4月

6. 技术和成本不断优化 permanent system improvement

shorter construction time 更短的建造时间

lower costs更低的建造成本



6.装配式建筑节能改造 – 可以进行改造的建筑EnergieSprong – possible prototype buildings



装配式建筑 – 兼顾建筑美学? PREFABRICATION – BEAUTIFUL ARCHITECTURE?



总结

提高预制化程度

混凝土夹芯板：热桥较小的锚固件

穿透保温层的较少热桥的锚固件

混凝土夹芯板：拼缝的防水 / 气密性导热系数λ-/水蒸汽渗透系数µ-值

对工人进行培训，提高施工质量

Higher level of prefabrication

Thermal bridge free anchors for sandwichpanels ( concrete / metal)

Thermal bridge free connections throughinsulation layer

Sandwich panels: watertight & vapourtight gaps λ-/ µ-values

High quality construction work trainingof workers

THANK YOU FOR

YOUR ATTENTION.石特凡 Stefan Schirmer高级建筑师

德国能源署Deutsche Energie-Agentur GmbH (dena)Chausseestraße 128 a, 10115 BerlinTel: +49(0)30 72 61 65-767Fax: +49(0)30 72 61 65-699E-Mail: [email protected]: www.dena.de

谢谢！

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