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客人的博客

寒冷气候下的木结构房屋-第一部分

一位业主建筑师提出了一个计划,在不花大价钱的情况下,将框架包裹在一个节能的外壳里

木框架的隔热层在外面。一种方法是用结构绝缘板包裹框架。另一种方法是用常规尺寸的木材建造外墙。一位想在科罗拉多建房子的GBA读者想知道哪种方法最好。照片由艾莉森·斯蒂尔-迈尔斯提供。

罗伯·迈尔斯(Rob Myers)正在加拿大安大略省(Ontario)建造一座木结构房屋,地点位于渥太华以西一个半小时车程的Bonnechere河上。这是一个博客系列的第一部分。

自从多年前阅读了Ted Benson的一本书后,我就对木结构建筑产生了兴趣,所以当建造新房子的机会出现时,我决定是时候试试了。

我不是专业的建设者,所以在准备我参加了佩特里奥·安大略省的吉布森木材框架的课程,然后是缅因州福克斯枫树传统建筑的第二课程。(这两个课程都强烈推荐。)然后我花了明年花了一半的设计木材框架本身并选择将使用的建筑系统。我的主要目标是学习一点,享受这个过程,玩得开心。

木材框架以寿命为基础,我觉得所选择的其他系统应该与这个目标一致。我住在气候区6(毗邻7),显然是气密性和良好的热性能都很重要。但我也觉得一个房子不是一系列抽象规范和数字,而是一个你住的地方。它是功能,美容和心脏之间的平衡。在这个特殊的构建中,我倾向于心脏边。

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19.5英尺。这个博客描述了我找到的一个非常具体的问题的解决方案:如何用一个节能的外壳包围木材框架(而不破坏银行)。

选择壳

有许多很好的墙体和屋顶设计方法可以实现卓越的能源性能。这使得选择外壳成为设计中最困难和耗时的方面之一。

木框架本身也使这个决定变得复杂。例如,木结构建筑的本质是有很高的教堂天花板,所以在阁楼或桁架系统中包装绝缘材料是不可能的。同样值得注意的是,对于业主建造的房屋来说,材料成本通常比劳动力成本更重要。因此,对于业主-建造者来说,一个简单地将劳动力最小化的系统可能不是最好的交易。所以我就在....上搜索了一下

填充板还是外壳?

我首先必须决定是使用填充系统(在木柱之间建造墙壁)还是一个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,因为我也想充分暴露建筑内部的框架,对我来说最好的选择是一个外部外壳。

对于外壳,在将选择范围缩小到四种不同的方法之前,我查看了许多不同的墙体建造系统(出于四个完全不同的原因):SIPs、木屑/粘土、带有外部泡沫的标准2×6,以及含有致密纤维素的拉森桁架。

最初,我的第一选择是使用SIPs:它们有使用木结构框架的历史,许多业内人士告诉我,这是最容易使用的系统,这可能是真的。施工速度非常快,可以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,而且需要雇佣一名工作人员和一台起重机来安装面板。当然,你可以自己做这项工作,但这样你就失去了最主要的优势,那就是速度。我也不喜欢系统依赖于绝对完美的安装技术的想法,特别是因为许多接缝被木材堵塞,使它相当难以达到这种水平的完美。

在SIP住户中,电气和管道的运行可能会更加困难。为了使用冷屋顶设计(我认为这在寒冷的气候中是必要的),你仍然需要建造第二个屋顶——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摇摆,不相信任何一个是理想的。当我准备再次认真研究SIPs时,我看到了Thorsten Chlupp关于REMOTE(“住宅外膜外保温技术”)墙体系统的一篇文章。他的设计对我来说完全有意义,对于这个项目来说,我觉得这是完美的墙壁系统。

远程系统

我认为REMOTE系统是在非常寒冷的气候中构建健壮、高性能结构的最优雅的解决方案之一。有几个非常好的远程构建参考,其中大部分由托尔斯滕·克拉普(Thorsten Chlupp)和阿拉斯加寒冷气候研究中心(The Cold Climate Research Center)发表。

在许多方面,REMOTE墙和一个先进的2×6外保温墙这两种体系似乎已融合在一起了。我认为,当从两个不同的方向得到相同的解决方案时,这可能是一个很好的解决方案。

我不是专家,但对我来说,这两个系统的主要区别是空气/水控制层的位置和外部保温层的使用量。在REMOTE墙中,空气控制层被放置在墙的中间,尽管这似乎是一个微小的变化,但它在建造的便利性和建筑系统的未来完整性方面有很大的不同。在我看来,REMOTE系统的主要优点之一是可以很容易地对外壳进行气密封。一旦你完成了,就不会有未来工作(如管道、电气或石膏板工作)会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理念,避免了密封墙顶连接处的问题。

我的项目的基本步骤是:在木框周围建造一个盒子,空气/水密封它,然后添加外部绝缘材料来完全覆盖盒子。屋檐和悬架然后“漂浮”在泡沫的顶部,导致零热桥。最后,对墙腔进行保温。在我的例子中,最终的结果是一个非常紧凑的建筑,有R-42墙和R-61屋顶。

thickened-edge板

浮板采用了标准的加厚边缘设计,下面是3英寸30 psi的XPS泡沫。

这个地方是一个石灰岩露头,向三个方向排水。(基本上是基岩。)建房子和商店的地方被清理干净并夷为平地,然后6英寸3/4英寸的碎石被铺开、夷为平地并压实。场地的建筑形式简单地设置在碎石的顶部。(后来我重新使用了表格中的材料。)

最大的问题是如何锚定这些表格,因为即使有赌注,也不可能压得太深。我尽了最大努力,他们保持得相当好。在倒的过程中,侧面实际上略有上升(这是没有预料到的),所以当形式被删除时,我必须删除和重新连接刚性泡沫在一些区域。

排水管道被安装在三层:在楼板下,在楼板上,在楼板上。这张照片(右)显示的是在楼板和隔热层下面的主要排水管。

石板在这里并不常见,我似乎找不到关于如何设置马桶法兰的信息。一个简单的解决方案是运行一根4英寸的管道,使用4×3马桶法兰,法兰的外部可以方便地插入4英寸的管道。混凝土放置后,将管道与混凝土(或成品地板)齐平,然后简单地粘在法兰上。这可能是许多水管工的常识(但不是我)。

在右边的照片中,3英寸厚的硬泡沫已经安装在砾石地基上,管道和服务管道也已经安装好。清晰的1/2英寸减去粉碎的石头被用来形成厚板的边缘和设置中心区域的厚度。这些砾石是用3英寸的升降机压实的。

基础加厚边部底部加2道5/8寸钢筋,顶部用6″x6″钢丝加固。用于散热的PEX管被绑在网的顶部,然后用2英寸的塑料椅子将网抬起。(PEX因此接近5″厚板的中间。)

我不希望使用辐射加热系统,但是增加PEX管是不贵的,如果我需要,管就在那里。在边缘可见的2乘木条在混凝土中形成一个窗台,这样外门框就可以与板表面平齐。(这也有助于密封窗台防止水的入侵)。

完成的地板将是酸染混凝土,所以混凝土是实际完成的地板高度。

混凝土是相当持久的。理想情况下,一切都将按计划进行。不幸的是,有几个兴奋的时刻在我们的工作,包括延迟调度、很冷的天气,迟到的混凝土泵(和随后的几个焦虑具体卡车负载加热,加速混凝土),喂养混凝土泵的太快,几乎吹出形式,最后,加工过程中的设备故障。然而,我们有一个熟练的船员,一切都解决了。

一旦平板完成,我将干草铺在表面大约4英寸厚,然后用黑色聚脂覆盖它(希望我们可以在白天从太阳那里获得热量)。晚上的温度低于冰点,第二天下了大雪。但当塑料在春天被移除时,平板就没问题了。有趣的是,干草在混凝土表面留下了美丽的线条图案;我希望当酸性染色时,这些线仍然可见。

垂直刚性泡沫在板的周长

在混凝土浇筑之前,我使用了高密度的硬质泡沫塑料,将其垂直插入模板内部。当模板被拆除时,坚硬的泡沫容易粘在混凝土上,泡沫使模板更容易被拆除。

移除模板后,我在每块硬泡沫塑料中间钻了16英寸的孔,将其插入混凝土中,并使用5英寸的tapcon式紧固件和Wind-Devil塑料垫圈将泡沫固定在混凝土上。(最终,泡沫也会被回填物固定住)。

在边缘使用高密度的硬质泡沫绝对是过度的,它造成了一些问题。在拧螺丝时,我无法压缩足够的泡沫来下沉垫圈(在不剥离混凝土螺丝或扭曲垫圈的情况下),所以我不得不使用钻孔锯切割1/8英寸深的环,以便让垫圈沉下去。我把低膨胀泡沫喷到垫圈形成的凹陷处,在它固化后,用带有泡沫切割刀片(基本上是宽刀片)的振动工具将它切割平整。

我在切割后轻轻打磨,但这不是一个好主意,尝试在没有首先切割泡沫冲洗的情况下打磨——喷沫太软了,不可能磨平。此外,尽管任何泡沫风格的杯子垫圈将工作,风魔鬼的优势是螺丝头是凹陷入垫圈,当泡沫应用它,然后允许一个小的热断裂超过螺丝头。

泡沫的外部是用EIFS防水材料(我用的是杜蕾斯Ectoflex)完成的,这种材料卷在尼龙网上,粘在坚硬的泡沫上。这个系统很容易使用(根据需要混合,通过干燥来设置,有几个小时的使用时间),而且它看起来很坚固——用钢头工作靴进行强力踢踢不会留下痕迹,但会造成脚踝疼痛。(不要问我是怎么知道的,但这不是测试涂层的推荐方法)。如果需要的话,可以涂一层彩色的外套,但我没有麻烦。

安装窗台上

我认为板和窗台之间的空气密封会有问题,但有一个简单的解决方案:我只是使用了EPDM垫片保护技术.一旦垫圈被窗台板压缩,它是水密和气密的。事实上,密封性太好了,以至于在施工过程中产生了问题。我提前安装了窗台板,以防止脚手架在搭建木架时从平板上滚下来,而且密封得非常紧,每次下雨时平板都充满了水。最后,我不得不切割和抬起部分窗台,让平板排水。

我喜欢使用冗余系统,所以窗台板也是空气和水密封的,使用金属闪光和防虫泡沫应用在窗台上,因为闪光设置。这确保了墙的水控制层引导水通过外板保温。挡板也用于保护悬挂在保温板上的墙体泡沫的底面。

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,因为这使混凝土更容易完成。(倒酒时没有螺栓翘起。)它还使井架更容易准确安装,因为它们可以准确地放置在合适的位置,然后钻孔。

正如后来解释的那样,为了以后安装干墙,窗台必须与木框隔开5/8英寸,因此准确性很重要。附注:尽管在混凝土钻井说明书中经常交替使用“冲击钻”和“旋转冲击钻”这两个术语,但它们根本不是同一种钻头。你可以通过租或买一个旋转凿岩机来节省大量的时间和烦恼。(我发现一个更小的博世旋转锤钻机售价低于100加元)。

罗伯·迈尔斯曾做过分析化学家、高科技经理和辛辣食物供应商,所有这些工作都支持了他一生对木工和建筑的热爱(更不用说他的坏工具习惯了)。目前,他正在安大略Eganville附近建造一座离网的木结构房屋,期间正在休假(可能是永久休假)。

9日评论

  1. 伊森;5A气候带;~ 6000硬盘||#1

    辐射备份
    我对你不能用的Pex很好奇。你只是安装它以防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,我非常喜欢它。在这个特殊的房子里,我们用高效的木炉子取暖,它可以很容易地提供足够的热量,但任何用木材取暖的人都知道,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,我担心卧室的舒适度。
    房子是为自然对流的热量循环而设计的,但我觉得,考虑到几英尺的pex成本和一天的工作,在平板上安装一个辐射系统是值得的。如果在零下30度的时候,卧室的地板感觉很冷,有一个简单的方法来处理它将是很好的。pex是分区的,所以我可以添加额外的热量,只有客房/浴室或主卧室/浴室,如果必要的话。

  3. 布拉德难的||# 3

    绝缘的方法
    抢劫

    您提到您正在使用的是REMOTE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。(它的好处是简单的空气,蒸汽密封在屋顶/墙壁的交叉点。如果我错了,请纠正我,但我相信REMOTE系统使用了一个凸起的后跟桁架来绝缘屋顶(绝缘在外部护套的内部)。这是不可能的木材框架,但坚持方法是。(它(PERSIST)恰好是我目前在构建NH (Zone 6A)中使用的策略。)

    你能详细说明一下你是如何在木框架上使用REMOTE策略的吗?你有其他的图片,细节等,你可以通过邮件分享给我吗?

    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,但你说的建筑类似于坚持是正确的。我使用的方法与Cold Climate Research Institute 2部分视频中描述的方法最接近,设计的大部分参考都来自Thorsten Chlupp的作品,所以我使用了他们的缩写。REMOTE当然是基于PERSIST的,主要的区别似乎是PERSIST使用不透水的膜,通常不使用内部绝缘。也许有更多知识的人可以评论,但似乎早期REMOTE建筑更接近于PERSIST,然后(如REMOTE手册中所描述的)后来使用了凸起的后跟桁架,并转换为密集包装纤维素。正如你所指出的,我不能使用一个凸起的脚跟桁架,所以我修改了设计(基于REMOTE设计原则),这样做可能会使建筑更接近于持久。现在我觉得自己被首字母缩写了....
    构建方法将在以后的博客中更详细地描述,但如果你有任何具体的问题,我会很高兴回答他们,如果我可以。谢谢你对这个项目的夸奖。

  5. Ven奏鸣曲||# 5

    到目前为止还好。
    我很期待你的能源计划报告因为这房子没有电网。顺便说一下,Thorsten Chlupp也使用绝缘的百叶窗。(我也是)。有什么计划吗?如果做得好,就会产生巨大的影响。

  6. 布拉德难的||#6

    绝缘的方法
    抢劫

    谢谢你的回复。我也不是专家!

    我费力地做了许多相同的决定,并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、研究和手册都很出色,特别是他们在墙上做的10年研究/发现。结合我对PERSIST的了解,CCRC数据和信息只是加强了我所采用的方法。

    我有一个暴露的屋顶和椽子,需要找到一个类似于木结构框架的方法(就像你,我想暴露结构)&(就像你,劳动力/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,以及接头的弱点。我就知道一定有更好的办法。

    不用说,你的故事和我的非常相似。我期待通过你的博客听到更多。谢谢你把笔写得如此雄辩!

  7. 罗伯•迈尔斯||# 7

    到目前为止还好
    Ven,
    我并没有打算张贴关于能源系统的文章——它们并不是什么稀奇古怪的东西。主要动力是6.2 KW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度来说有点新,但欢迎评论)。关于热水系统我还没有决定——我想使用太阳能,但我可能会安装一个临时的丙烷系统,直到我有时间研究东西。我真的还没有决定(但我已经在商店和房子之间设置了几个3”管道,以提供更多的灵活性)。
    百叶窗是个好主意,设计和建造都很有趣。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。我认为你在之前的论坛帖子中描述了你的百叶窗,所以我会查一下。谢谢你的评论。

  8. 西蒙柏丽||#8

    伟大的工作
    抢劫
    我已经关注这个网站好几年了,很少看到来自这个地区的帖子(我住在Lake Clear,离你只有很短的车程)。我真的很想看看你的浮板设计,因为这里很少有这样的房子。虽然我的房子建于70年代,但它碰巧是少数建在平板上的房子之一。我很期待你的其他帖子,特别是关于屋顶隔热,因为我要重建我的屋顶,也许我可以借一些想法!

    西蒙

  9. 艾伦•弗格森||#9

    罗伯,我多次访问你的木框架博客来寻求灵感。非常好的工作。混凝土加厚的边缘尺寸是多少?

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