跟著菲斯特教授學被動房【三】

《德國被動房基礎理論》課程，共8節(jié)，由德國被動房研究所沃爾夫岡·菲斯特教授講授，沈陽建筑大學夏曉東講述，柴澤賓翻譯，沈陽建筑大學建筑節(jié)能技術研究中心錄制。本課程已獲授權，轉載必究。

第三節(jié)   圍護結構的氣密性

課程PPT及講義

【P1】

上一節(jié)課我們講述了，為什么要做好建筑的保溫隔熱，圍護結構常規(guī)部分是如何計算熱損失的，又通過歐洲的木結構建筑構造介紹了圍護結構的做法以及控濕問題。這節(jié)課我們來講解圍護結構的氣密性。

【P2】

這是上一節(jié)我們講解過這張圖片，我們已經知道了如果氣密層開裂了，空氣會很容易地從縫隙進入圍護結構內部，空氣中的水蒸氣也會大量的進入圍護結構內部。

【P3】

我們?yōu)槭裁匆鰵饷苄阅兀?/span>

第一就是避免濕氣進入圍護結構內部，造成對建筑結構的破壞；

第二，是提高室內外的隔聲效果，因為聲音在空氣中可以傳播；

第三，是避免室外污染的空氣不受控制地進入到室內，這個我們在霧霾天深有體會，室外PM2.5濃度300的時候，氣密性不好的建筑室內也有100多；

第四，可以提高新風系統(tǒng)的功效，這也為有組織地進行機械通風提供條件，是新風設備正常按設計運行；

第五，是節(jié)能和節(jié)省采暖制冷除濕的費用。因為被動房里的新風系統(tǒng)是需要具有熱回收功能的，如果控制不好氣密性，沒有通過新風系統(tǒng)的額外風量就會增加，而這種額外的風就是冷風，沒有熱交換的預熱。

這里可以強調一點，做好氣密性沒有壞處，另一點是做好氣密性并不貴，主要是了解好怎么做。

我們在這里強調一點：在歐洲室內裝修和家具所使用的建材的環(huán)保要求是很高的，對甲醛和VOC的控制非常嚴格，因此在歐洲做好建筑氣密性只有好處，沒有壞處。但是在中國，由于我們對建材的環(huán)保要求并不嚴格，所以大部分的建筑還是使用了不環(huán)保的材料。

對于使用甲醛和VOC超標的室內裝修材料的建筑，過高的氣密性會增加室內污染物濃度，需要增大新風的換氣量來降低污染物濃度，能夠降低到什么程度，取決于室內裝修建材的環(huán)保等級。也就是說，在被動房里面的家具和內裝修材料需要滿足嚴格的環(huán)保要求，否則對健康是有害的。具體有哪些影響，我們后面的通風章節(jié)會具體講到。

【P4】

這是一張氣密性與建筑采暖能耗需求和最大熱負荷之間的關系圖表，是以一棟德國漢諾威的被動房建筑為例的模擬結果，縱軸是采暖熱需求，橫軸是空氣滲透值，也叫氣密性特征值，他的單位是/h，也就是每小時換氣次數(shù)。氣密性檢測的n50就是，室內外氣壓差在50pa的條件下，是當室內外壓差為50Pa的情況下要求每小時換氣次數(shù)不大于0.6次。室外的風壓變化非常大，范圍也很廣，距地面越高風壓會越大，50pa是一個選定的大概平均值。

綠色的線是被動房的能耗標準15kWh/(m2·a)，藍色的實線是建筑采暖能耗需求，紅色的虛線是采暖最大熱負荷，單位是W/m2，這是一個模擬關系圖，我們可以看到隨著建筑氣密性的提高，供暖熱負荷和采暖能耗需求都在下降，如果要達到被動房的標準，需要空氣滲透值在0.042以下。

氣密性對被動房的理論非常重要，如果不做好氣密性，做好了第一節(jié)課講的基本原則中的其他四個，建筑能耗也會較高，因為被動房的能耗理論模型就是基于優(yōu)異的氣密性，所以有些開發(fā)商投入了很多保溫材料，做了復雜的施工工藝，但是建完一看發(fā)現(xiàn)能耗并不像被動房那樣低，最后給建筑做了氣密性檢測，發(fā)現(xiàn)氣密性不達標，但是室內裝修已經做完了，這個時候是很難彌補的了。因此設計師從工程一開始就需要有氣密性設計的意識和常識。

【P5】

那么我們來看一下如何做氣密性設計，當我們拿到一張建筑的平剖面的草圖時，我們先找到他的圍護結構層，在圍護結構內側用一條連續(xù)且閉合的紅顏色線繪出氣密層，在建筑構件間連接的地方，例如：外墻與內墻的交接部位，外墻與外墻的交接部位，外墻與屋面的交接部位等等，都需要保證氣密層的連續(xù)性，而且氣密層的材料和做法應該是與建筑同等壽命的。

氣密層需要連續(xù)不間斷，當某處氣密層斷開不連續(xù)了，再在外側加多少層附加層都不具備氣密性效果，就像吹氣球一樣，氣球就是氣密層。再比如這個例子，我們有一個水桶，它漏水，我們給他套一個還是漏的桶，但水依然還是會漏。氣密層只需要連續(xù)不間斷的一層。這個構造設計問題是建筑師的責任，也就是建筑專業(yè)負責，因為建筑專業(yè)出建筑施工圖。

【P6】

那么我們來看一下做氣密層的常用材料有哪些，氣密性材料需要本身不透氣，而且堅韌不易撕裂，并且耐久性要好。那么我們來具體的看一下，第一種是木板材類，定向刨花板OSB、稻草板OSSB等等，這種板材常用于輕鋼、輕木結構體系作為結構蒙皮板用；第二種是聚乙烯類的膜，可以有自粘型的，也可以選用膠粘的，可以用于處理一些縫隙，但一定是選用認證過的；

第三種混凝土，振搗密實的混凝土是天然的氣密材料，砂漿砌筑的砌塊墻體氣密性不高，只有表面抹灰后的砌筑墻體才有較好的氣密性，但是建筑砂漿一般都是脆性材料，抹灰層一般2-3cm厚，他很薄，難以保證在建筑使用過程中不出現(xiàn)裂縫，這樣一來呢抹灰砂漿的氣密性會受到一定削弱，這也是第四種氣密性材料。

以上材料基本處理原則都是在其表面處理氣密層，木板材之間的縫隙通常用粘貼氣密性膠帶來處理。結構混凝土與結構混凝土之間的縫隙，比如建筑變形縫的部位，為了保證建筑結構的變形能力，通常也會選用氣密性膠帶。

【P7】

下面我們來了解一下常用的一些建筑材料的透氣性能，這是一張圖表，橫軸是透氣性，測試條件是在50pa的壓差下，每小時每平方米材料，透過多少m3的空氣，所以它的單位是m3/（m2·h），縱軸是各種材料，深藍色是某一種材料檢測出的最低值，淺藍色是最高值，我們可以看到最低的是巖棉等材料，達到了100，軟木板達到了7，那么中間有一條紅色的豎線，在0.1m3/（m2·h）的位置，是材料選用的分界線，也就是說在選用氣密性材料時應該選用透氣性小于0.1的材料。

那么這個時候問題就出現(xiàn)了，有些材料呢最低值低于0.1，最高值高于0.1，比如OSB板，加氣的混凝土條板，那么怎么選用呢，這些材料有的用到一定厚度才有可靠的氣密性，有的是達到一定容重才具有可靠的氣密性，這就是我們說選用氣密性材料應該選用認證過的產品的原因。

沒有認證過的產品是難以保證他有優(yōu)異的性能的，這就是為什么兩個工程同樣的構造做法，選用材料的性能參數(shù)不同會出現(xiàn)不同的氣密性效果的原因。

【P8】

下面我們以石膏板為例來看一下使用過程中會出現(xiàn)哪些問題，這是一張被動房的照片，左上角部分是屋頂?shù)氖喟?，右下角是墻面的石膏板，在生活中你會發(fā)現(xiàn)經常會出現(xiàn)這樣的縫隙，這是因為屋面與墻面發(fā)生了不同的變形和位移，這個解決辦法就是采用認證過的氣密性膠帶把它粘上，但是膠帶不能直接貼在外裝飾面上，外露膠帶太難看，因此需要粘在下面的基層上。

這張照片人們可能會感覺奇怪，怎么被動房還有裂縫呢，這棟建筑的氣密膜就是粘貼在了石膏板下面的OSB板上的，我們看到的石膏板層是防火保護層和裝飾層，看這張照片呢，是要說明建筑的相對位移和變形是較大的，尤其是在柔性結構體系的建筑中，氣密層必須具有柔韌性，否則是難以抵抗建筑的變形的。

【P9】

下面這是一個外墻和屋面的轉角處構造圖，墻體是砌筑墻體外側做保溫，內側做抹灰氣密層，屋面是I型木桁架，兩側OSB蒙皮板，內填巖棉保溫材料，OSB板內側做氣密層，然后做龍骨，掛石膏板內飾面板。

木屋面和墻體交接位置放了一道木梁，屋面的氣密層延伸下來到了墻面，與墻面的抹灰層要形成可靠連接，在交界處需要做增強處理，也就是在氣密層上附加一層金屬網(wǎng)格布，使氣密層與抹灰層可靠連接，這是兩種不同材料間的連接處理。這些都是建筑師的工作，首先建筑師需要明白這樣的做法，然后指導施工人員現(xiàn)場施工，這些材料并不貴。

【P10】

當然處理方法還有很多種，比如可以在屋面氣密層延伸至墻面抹灰后，在外側通過墊有橡膠墊的木壓條或線腳，用自攻釘固定在木梁上，同樣也可以實現(xiàn)可靠連接的效果。

【P11】

這張照片就是上面我們講到的外墻和屋面的轉角處的氣密性連接處理的照片。

【P12】

下面我們介紹一下門窗與墻體的連接。首先需要介紹一下門窗的氣密層，門窗的內側表面是門窗的氣密層，墻體的氣密層是抹灰層，經過多年的實踐經驗，我們發(fā)現(xiàn)有兩種保證氣密性的構造方式，一種是把氣密膜的一端粘貼在窗框周邊，把氣密膜的另一端粘貼在墻體上，之后再抹灰，為了增強抹灰的可靠性，還可以鋪設網(wǎng)格布。

另外一種方式是在窗框與墻體抹灰層的交接位置放一個塑料收邊條，并且與窗框留有一定距離，然后在收邊條與窗框之間打密封膠。這兩種方式都能夠有效地保證窗和洞口之間縫隙的氣密性。

【P13】

這是OSB板與OSB板之間的氣密性構造照片，板與板之間的縫隙用認證過的氣密性膠帶粘貼，藍色的膠帶是封堵保溫材料灌注孔的，因為前面提到過保溫材料是吹進空腔內的，需要將灌注孔密封。

【P14】

我們一直強調認證過的膠帶，那么什么是認證過的，市場上有很多膠帶，最重要的是看膠帶的抗拉抗撕裂和耐久性能。那么我們經常會在快遞包裹箱子上看到這樣的膠帶，這就是一個典型的抗撕裂的檢驗方法，兩側粘貼好后，使兩側產生相對位移大于1cm的錯動，我們可以記錄這樣錯動的力，再看氣密性膠帶是否開裂，如果沒有開裂就是合格的產品。

【P15】

這是檢測后的拉伸效果，我們可以看到把膠帶上的字體已經拉變形了，但是膠帶沒有開裂，這就是合格產品。

【P16】

這是一些典型的氣密性構造處理節(jié)點，首先應該強調的是，盡量減少穿過氣密層的位置的數(shù)量，氣密層斷開或開孔的處理比較費事。這是屋頂?shù)臒艟€，他穿越了屋面下方的OSB板，這些地方是需要用PE氣密膜粘貼牢固的，也就是紅色圓圈的這兩個位置就是貫穿點。

【P17】

這是剛才說過的這個例子，當我們發(fā)現(xiàn)他做完之后還有這么大的一個孔，在氣密性檢測時，這個點將是非常大的漏氣點，后來在內側進行了氣密膜的粘貼。

【P18】

這是一些與穿線管或穿墻管相配套的氣密性配件，管與橡膠套管緊密連接，橡膠套管又能與墻體或屋面氣密層很好的連接，這種產品使用起來非常方便，在歐洲有一些廠商已經開始生產這類產品了。

【P19】

下面我們來看一下氣密性的檢測，氣密性檢測是有國際標準的，EN 13829 Thermal Performance of Buildings - Determination of Air Permeability of Buildings - Fan Pressurization Method，他的中文翻譯大概是：建筑熱工性能-建筑透氣性檢測-風扇增壓法。我們叫做鼓風門法。

他的檢測原理是用風機把室內外的壓差達到50pa之后，然后看漏氣量。最后折算成每小時的換氣次數(shù)。通俗的說一遍，就是在建筑的外門上扣一個帶風機的罩，風機可以向室內增壓送風，也可以向室外排風，送風或排風使建筑內部與外部達到50pa壓力差時，通過儀器設備檢測空氣滲透量，計算得出氣密性。

【P20】

這是氣密性檢測的照片，右側有兩個儀表，上面的就顯示室內外的壓力差為50pa，下面這塊儀表是檢測空氣的滲透量的。

【P21】

這里介紹一下氣密性檢測的大概流程，首先是把建筑的開口部位都關閉了，同時把室內的門都打開，保持室內空氣流通，避免室內房間之間產生壓差；

第二，為了計算測量準確，我們需要計量室內外的空氣溫度；

第三，在圍護結構的外門或外窗上安裝鼓風門，推薦在外窗上檢測氣密性，因為相對于外窗來說，外門更不容易做好氣密性；

第四，檢測室內外自然氣壓值的不同，因為室內外溫度不同或者室外有風都會影響檢測的準確性；

第五，做氣密性檢測不僅僅是拿一個報告或要個結果，而是通過檢測可以尋找到空氣滲漏部位，因為當室內外壓差是50pa時，空氣滲漏位置的氣流會很明顯的被感知到?，F(xiàn)場的檢測是發(fā)現(xiàn)問題的最好途徑，是保證工程質量的有效辦法。

第六，先檢測室內負壓狀態(tài)下的氣密性，再檢測室內正壓狀態(tài)下的氣密性。也就是先將室內空氣抽出去形成負壓，再將室外空氣吹進室內形成正壓。

第七，在設定室內外壓力差測量范圍內，每個測量點的壓力差增量不應大于10Pa。也就是說測量時，在最高壓差點和最小壓差點之間，應取不少于5個壓力等分點。通俗的說就是需要測量10Pa、20Pa、30Pa、40Pa、50Pa、60Pa條件下的空氣滲漏量。

最后，計算出在50帕斯卡的壓差條件下，漏風量和房間體積的比值。這個具體的檢測方法與步驟大家可以參見前面推薦的那部標準。氣密性的檢測必須是一個專業(yè)的團隊，因為氣密性檢測是尋找漏點的關鍵環(huán)節(jié)，并不是單單出一個檢測報告，因此一個專業(yè)的團隊會指出圍護結構氣密層哪里存在缺陷，利于找到滲漏點及時彌補。

【P22】

下面我們來看一個氣密性檢測報告，這里有六行數(shù)值，左側兩列是在負壓條件下，不同的壓差條件下，不同的空氣滲漏量。因為鼓風機可以加很大的壓力，如果壓差太大可能會造成窗戶破裂，所以在檢測時需要控制住壓差。

在圖表中的橫軸就是氣壓差，縱軸是空氣滲漏量，我們可以把這幾個值連起來，形成藍色的這條線；同樣在正壓條件下，形成紅色的這條線，這里我們需要計算房間的體積，也就是430立方米，然后我們用在50pa壓差下的空氣滲漏值除以房間體積，得出1.3h-1，檢測過程中的誤差控制在6%范圍內。案例中的這個氣密性檢測數(shù)值是1.3，但它比普通的建筑還是要好一些，但他還達不到0.6的被動房要求。

【P23】

這里是在德國的氣密性檢測的一個例子，這條紅線是德國的建筑法規(guī)中規(guī)定建筑氣密性的值，是1.5h-1，如果按照這個標準的話，是難以達到超低能耗或近零能耗標準的，大家可以回想一下前面講的氣密性與建筑采暖能耗的關系圖。被動房對氣密性要求是0.6h-1，只要按照前面講到的構造要求去設計和施工，0.6h-1這個值是很容易達到的，下面的若干條豎線是按照德國被動房研究所認證過的被動房氣密性檢測值，平均值在0.37h-1，大部分的建筑都遠低于0.6h-1。

下面我們來總結一下有關建筑氣密性的關鍵點，第一，氣密性一定是從一開始設計階段就明確設計出來的，不能沒有設計把氣密性工作留給施工階段去解決；第二，不同構件之間的連接需要有規(guī)定的方法，不能碰運氣一樣的隨意處理。

【P24】

現(xiàn)在我們來討論一個問題，就是我們檢測完的建筑氣密性結果，能夠保持多少年呢？左邊圖片是我們做的第一棟被動房，他的屋面氣密層是聚乙烯的氣密膜，墻體的氣密層是石膏板，連接處粘貼了氣密性膠帶；中間和右邊的圖片是鋼筋混凝土墻和屋面的石膏板之間的氣密性連接，用抹灰層壓住了氣密膜。

【P25】

這是25年后我們對建筑又測試了一遍氣密性，我們采用一種新的方式，就是在接縫處噴一縷煙，那么煙遇到風肯定就會被吹散的，這樣我們可以很容易的觀測到是否有滲漏的地方。那么我們可以看到這縷煙沒有什么變化，就是沒有受到氣流干擾，證明他的氣密性依然是很好的。

【P26】

這是這棟建筑外窗框和墻體的部分連接部位，連接處的構造做法是之前介紹過的，用收邊條收口抹灰，在收邊條與窗框之間打密封膠這種構造方式，這張照片是25年前照的。

【P27】

這張照片是25年之后照的連接處斷面，我們打開了建筑外窗框和墻體的部分連接部位，來觀察氣密層是否完好，從左向右依次為窗框、密封膠、收邊條、抹灰和墻紙，我們可以看到25年后他們依然完好。

【P28】

我們對兩棟被動房建筑進行了長期的檢測，我們分別在1991年、1992年、1994年、1999年、2001年和2016年對兩棟被動房建筑進行了氣密性檢測，25年以后建筑的氣密性依然保持很好，所以通過認證的材料和規(guī)定的方法做好建筑氣密性，可以使建筑長期保持非常好的氣密性。

好，關于氣密性的部分，我們就介紹到這里，謝謝。

【注：灰色文字為夏曉東增補解釋內容】

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