正确的墙系统:比较五种常见的墙体系统的新建筑
由马库斯·雷纳
你想建造一所既节能又不花大钱的房子吗?这可能比你想象的要容易。今天的大多数房屋都是用一种叫做西方平台框架的方法建造的;你可能知道它是2乘4或木棍框架。棍棒框架是一种既省时又经济的建造房屋的方法，但它绝不是唯一的方法。在过去的半个世纪里，其他比我们目前的建筑形式有相当优势的墙体系统已经被开发和测试。这些系统也被国家大部分地区的建筑规范官员所接受。
首先，让我们来谈谈棍棒框架以及如何使它更节能。研究建筑科学的工程师们创造了一个被称为最优价值工程(OVE)的系统。这种想法通常被称为“高级框架”，它重新构造了木棒框架墙的建造方式。木材数量最小化，保温空间最大化，提高了建筑围护结构的整体效率(参见下一页高级框架检查表)。
平台框架是美国最常见的房屋建筑形式，但也有其他发展出来的方法，许多都有很大的优点。虽然一个家可以被设计得很好，但我们必须明白，我们作为消费者，经常把成本和数量(面积)置于质量之上。这往往导致房屋的建造达到最低建筑规范标准。想象一下，你的家人坐在一辆符合最低高速公路安全标准的汽车里，然后去度暑假。你会这么做吗?这就是我们许多人生活的地方，一个按照最低健康和安全标准建造的家园。
进入工程墙体系统。这些墙体系统是为了提高质量、效率、耐久性，有时甚至是成本而设计的。正如我们下面将看到的，它们经常将绝缘和结构结合到一个系统中。与有框架的房屋不同，该产品的结构、绝缘和密封质量是由同一个人同时开发的。虽然这些系统可能看起来更昂贵，但我们必须确保苹果和苹果进行比较。
首先，要记住，一所房子的墙壁通常只占到房子总成本的12%。其次，许多这些墙系统包含不止一个阶段的建设。例如，有框架的墙只提供建筑的墙结构。绝缘仍然需要增加。以结构板为例，它既有结构又有绝缘。两者都是为最佳性能而设计的。我们将在下面看到更多的例子。让我们回顾一些常见的工程墙体类型。
结构保温板(SIPS)是继棍棒框架之后最受欢迎的建筑形式。它们由泡沫绝缘材料夹在定向刨花板(OSB)的“表皮”之间组成。泡沫和木材一起创造了一个坚固的墙壁部分，提供了一个连续的隔热层。很少(如果有的话)结构构件划分绝缘。两侧的OSB层也为石膏板和壁板提供了连续的钉钉表面。
在木材层之间有两种不同类型的泡沫保温材料;最受欢迎和最便宜的是挤压聚苯乙烯(EPS)。你知道它是珠板或品牌名称泡沫聚苯乙烯。当我们观察所有类型的绝缘材料时，我们使用r值测量。材料的“R”是它对传热的阻力。r值越高，一种材料将更好地绝缘的家庭从热或冷。粘合在OSB上的EPS泡沫塑料的r值约为每英寸3.5。单个面板可以根据图纸的规格进行工厂切割，也可以在现场切割。一座普通的房子可以在几天内建成，这在我们多雨的气候中是一个优势。
聚氨酯泡沫SIPS有绝缘泡沫注射到一个模具，粘附在OSB泡沫。泡沫会变硬，r值约为每英寸7。虽然它们的绝缘价值随着时间的推移略有下降，聚氨酯板是更好的绝缘体。由于更强，不需要像EPS SIPS那样的面板结构木材。这就在住宅的外围形成了一个完整的绝缘层。SIPS住宅是一些绿色建筑商的最爱，因为它们绝缘良好，创造了优越的空气密封，并在施工期间提供快速的“干燥”时间。
另一种常见的工程墙体形式是绝缘混凝土形式(ICF)建筑。ICF墙是一种以固体混凝土为基础的墙体建筑形式，使用泡沫块创建混凝土浇筑的形式。与传统的混凝土工作不同，形式保持在原地，在墙的两侧提供了一层隔热层。这种有趣的结构创造了一层热质量，本质上成为能量存储层，因为它的两边都是绝缘的。ICF家庭可以在家庭生活中节省50%的能源，比普通的棍棒结构的家庭安静得多。混凝土墙也使房子更坚固，使它能更好地抵御严重的风暴和地震
目前有50多家生产ICF成型系统的厂家。大多数建筑都使用EPS泡沫来创建模板墙，并使用塑料来分隔泡沫，为混凝土创造空间。积木就像乐高积木[R]一样堆叠起来，用钢筋加固，然后填充混凝土。一些icf是由回收材料制成的，如矿化木屑和回收的EPS泡沫和水泥。
一种越来越受欢迎的工程墙体系统是预制混凝土墙。预制混凝土主要用于土方护堤的地下室和较低的楼层，尽管它们可以堆叠三层楼高。
混凝土墙通常为2 - 3英寸厚，墙的内部采用r值为12.5的刚性保温材料。预制墙通常不像大多数低于等级的墙那样需要混凝土脚(确保在预算中注明)。所需要的就是一条砂石沟渠，让水排出。地板浇筑，石膏板可以很容易地连接到内部的特殊肋板上。外观完成后看起来有点像灰泥(或其他选择)，可以粉刷。这种墙体系统可以在不到一天的时间内安装完成，并提供了一种使用少量混凝土的绝缘混凝土墙。
一种真正将绝缘和结构结合在一起的产品是蒸压加气混凝土(AAC)。该产品使用水泥制造一种充满微小气泡的轻质材料，一种描述称之为“泡沫水泥”。材料是预先切割成块或面板。对于住宅建筑，8到12英寸厚的砖块用于墙壁。AAC兼具结构和绝缘功能;一款同时做到这两点的产品!任何类型的内部和外部装修都可以使用，但石膏和灰泥是最简单和最受欢迎的。
AAC建设是快速和容易的。常用木工工具均可使用，工艺学习迅速。这种材料很容易雕刻，建筑细节可以用胶状砂浆粘在任何地方。AAC墙壁也非常隔音，因为微小的气泡起到了隔热和隔音的作用。然而，AAC被发现在需要更多冷却而不是加热的气候中表现最好;您的位置和块的配置可能会影响墙的性能。
这些是一些最受欢迎的墙系统形式。每一种都有优点和缺点，在决定使用它们之前，建造者都应该研究和了解它们。记住，房子是由许多其他系统组成的系统。需要采取一个整体的方法来理解所有这些系统是如何相互作用的。密封良好的框架墙和精心建造的工程墙体系统本质上提供了一个更紧密的建筑，我们必须让住宅通过精心设计的被动或机械通风方案呼吸，以避免水分积聚在建筑内部，并提供新鲜空气。
今天的墙体系统可以设计为提供更多的绝缘，更紧密的建筑围护结构，和更强的墙比最低建筑规范的棒状框架建筑过去。通过使用这些产品和方法，我们既省钱又环保，同时又舒适。
先进的框架
由马库斯·雷纳
尽管存在争议，但木结构建筑是美国的一项伟大创新。150年前发展起来的木结构建筑(也称为柱状结构或西方平台结构)现在占我们房屋的90%。
与所有技术一样，几十年的使用促进了创新。框架结构的最新创新之一现在被称为高级框架。先进的框架技术在速度、成本、材料和能源等方面都能提高效率。消除多余木材，简化布局，增加保温——少木材，多保温。
高级框架的优点很多。通过减少木材和增加绝缘，材料和人工成本降低。不仅构架的建造速度更快，成本更低，而且像电工和水管工这样的工人，钻孔和切割的洞更少，节省了他们的时间。即使是绝缘体也在用更少但更大的绝缘体，这意味着效率的提高。建筑科学公司(Building Science Corporation)的杰出研究员和负责人乔·勒斯蒂布赖克(Joe Lstiburek)为高级框架住宅提供了这些统计数据:它们使用的木材减少了5%到10%，木材块减少了30%，隔热性能提高了60%。先进的框架是一种更便宜、更快的建造房屋的方法，比传统的框架方法节省更多的能源。
高级框架是一项有很多好处的创新。例如，如果我们不创新交通工具，我们可能仍然会骑着马旅行。用旧方法做框架就像骑马旅行——速度慢、成本高、效率低。建筑法规正在慢慢改变，以反映创新，很快所有新住宅的框架都将考虑能源。下马，上混合动力车。在编写代码之前，使用这里列出的部分或全部方法，对您自己和您的客户都有好处。
下面是代码批准的高级框架方法的列表:
◼角由两个螺柱构成，而不是三个
墙角本身承受的结构载荷比墙要小。安装第三个螺柱的唯一原因是为了连接石膏板，但这样做会产生一个无法绝缘的空腔。去掉螺柱，安装石膏板夹或较小的一英寸板来连接石膏板。
◼隔断墙与外墙的梯子支撑
额外的螺柱传统上放置在外墙最后一个内墙螺柱的两侧。这些是用来连接石膏板的。梯子支撑同样坚固，并允许在外墙放置绝缘材料。可以使用小木屑。
◼凸起的脚跟桁架或椽端
在设计桁架时，顶板上方通常没有空间。场地框架住宅的椽子通常位于顶板上，靠近天花板搁栅，也提供了顶板上方的最小空间。隔热层通常被压缩在建筑物的边缘。凸起的鞋跟桁架被设计为允许在顶板之上有足够的空间，因此绝缘可以保持它的绒毛。在框架式屋顶中，账本板可以平放在搁栅的顶端，椽放在账本上。
◼单个联头与外部或绝缘联头齐平
大多数家庭从来没有力量要求双头部。清除内饰板。这将使绝缘体填满头部的空间。石膏板不与较大的木板连接时，不太可能开裂。如果你确实需要安装一个双标头，一定要在建造和安装前将隔热材料填满中心，或者将标头堆在一起，最后放入隔热材料。
◼非承重墙内不得有封头
如果窗户上面没有负载，为什么要放置一个昂贵的头，需要大的板，并损害绝缘?用一个平面的框架打开2×6。无承重开孔通常在山墙端下。
◼窗户下没有连接到千斤顶的残废钉
Windows不重。窗户下面的小螺柱要遵循框架布局，但不要在千斤顶或大螺柱处添加额外的木材。
◼头部没有千斤顶
千斤顶顶着头。千斤顶可以用头吊架替换。比木材更便宜，安装更快，头部挂钩允许更多的绝缘在墙上。
◼内联框架
所有的结构元素都排列在一起，增加了强度，减少了木材的使用。楼板托梁、螺柱、吊顶托梁、椽的布置相同。螺柱在楼板托梁的正上方，吊顶托梁堆叠在螺柱的上方，椽架在吊顶托梁的上方。这种更高效、更坚固的建筑方式看起来也更好，让人觉得建筑更坚固，事实也的确如此。
◼单前板
当做内联框时，可以消除双顶板，一个顶板就足够了。隔墙交叉处和顶板对接处可采用金属板或木材拼接连接。虽然这是一种减少木材和增加绝缘的简单方法，但许多规范官员不会批准这种方法，所以一定要咨询他们。
◼2×6外部螺柱墙，中心24英寸
增加螺柱之间的空间，使更多的绝缘。24英寸的圆心(相对于16英寸的圆心)需要更少的木材，即使尺寸增加了。许多建筑商正在取消室内窗和门的装饰，并将石膏板围起来，直到窗框为止。只安装了一个木槛，节省了资金。
◼2×4内墙，中央24英寸
非结构内墙不需要16英寸的间距。木材的减少意味着制宪者和商人的工作减少。
◼地板和屋顶以24英寸为中心
随着四分之三英寸厚的地板的出现，不需要使用16英寸的间距。两英尺中心与四分之三英寸的甲板比其他方法更快，有更低的材料成本。请记住，在运行管道、电力或其他服务时，从业人员也会有更少的木材来切割或钻孔。
◼绝缘护套
虽然不是一种框架方法，但使用刚性绝缘作为外护层是提高住宅效率的一种极好的方法。每安装一根螺柱，框架住宅的隔热层就会出现裂痕。如果墙壁采用R-19级绝缘，由于木材断裂，墙壁的有效r值实际上在R-13左右。作为护套的绝缘实际上会造成热断裂，并增加墙的r值。如果接缝被填缝并用胶带粘住，那么房屋包装就可以被消除，从而省钱。胶带接缝还提供了一个空气密封，停止空气泄漏，No。这是我们家中能量损失的一种形式。对角线加载必须解决，有很多方法可以做到这一点。可以在墙角处安装木护套，也可以在墙上钉上木头或金属的斜撑。
在绿色建筑行业工作了20年后，Marcus Renner成为当地建筑性能承包商Conservation Pros, Inc.的共同所有者。节能专家进行能源审计，使建筑更高效、舒适、健康和耐用。你可以通过电话联系到他marcus@conservationpros.com或828-713-3346．www.conservationpros.com
Hempcrete:创新的墙体系统
Marcus很好地概述了一些比较常见的墙壁系统以及每种系统的优缺点。
另一种获得认可和普及的墙体系统是大麻。这是一个绝缘的整体系统，由工业大麻混合石灰粘合剂的组合组成。Hempcrete在欧洲已经被广泛用于商业住宅和经济适用房项目超过25年。Hempcretes于2009年进入美国市场，就在北卡罗来纳州的阿什维尔。
在美国，由于联邦政府并未批准工业大麻在所有州种植，因此大麻混凝土目前的成本高于普通墙型。基于对目前悬而未决的北卡罗来纳州众议院法案的支持，我们预计在未来两年内，当地将生产工业大麻。本地化生产有望降低材料运输成本，刺激区域经济。
大麻混凝土可以在典型的柱状框架结构周围就地浇筑，也可以以类似结构隔热板(SIPS)的方式作为镶板系统。由于独特的吸湿石灰外加剂的特性，这种墙体系统能够减轻和防止蒸汽在墙体内部凝结，抑制霉菌的生长，使其对化学和霉菌敏感的人特别有吸引力;这是一个明显的优势，特别是在潮湿的亚热带气候地区。典型麻壁的r值为26;通过调整墙体厚度，使墙体的热工性能适应具体项目的要求。
麻crete通常在外部用石灰灰泥完成，尽管也可以使用其他完成材料。内部可以是石灰灰泥或粘土灰泥，这些饰面可以保护系统不受天气影响，并保持系统的蒸汽渗透性……这是其独特的优势之一!麻crete是一种适用于广泛建筑表达的材料，但倾向于自然地赋予自己一种永恒的、旧世界的美学。
Tim Callahan是Alembic Studio, LLC的合伙人;美国首屈一指的大麻设计专家，hempstead .info网站的创始人;麻建知识库实验室。
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