氣密性簡史

“理想的房子應(yīng)該是冬暖夏涼的?！薄畔ＥD哲學家蘇格拉底

有兩個因素決定室內(nèi)居住環(huán)境舒適健康程度：建筑物外圍護結(jié)構(gòu)的良好保溫和氣密性。

縱觀建筑歷史，可以看到人類一直在追求盡可能減少建筑物外圍護結(jié)構(gòu)的透氣性。人們用蘚苔或泥土堵塞原木結(jié)構(gòu)上的縫隙，阻止不舒服的冷風滲透。

在蘆葦或木條墻內(nèi)側(cè)覆蓋大面積的木板或石膏板，也是為了降低透氣性。在改造老建筑時經(jīng)?？梢园l(fā)現(xiàn)墻上和樓板上糊著舊報紙。這些歷史印跡清楚地說明，先人們用這種極簡陋的方法是為了擋風，而一定不是想以此給后來人留下點什么時代信息。更多超低能耗技術(shù)，請登錄被動房之家網(wǎng)站。

以前的窗戶都是很不嚴密的，因為那時還沒有發(fā)明嵌槽式密封技術(shù)。為了減少冬季滲風，經(jīng)常在兩樘窗中間填塞枕頭和卷起來的棉被。現(xiàn)在有時候還能在老建筑上見到這種簡單的臨時性封堵措施?，F(xiàn)在許多生產(chǎn)廠家能夠提供各種產(chǎn)品和系統(tǒng)解決方案，來保證建筑物外圍護結(jié)構(gòu)耐久性高質(zhì)量的氣密性，而其前提一定是必須進行高質(zhì)量、無缺陷的施工。

會呼吸的墻體

從19世紀開始，室內(nèi)空氣質(zhì)量和衛(wèi)生逐漸得到重視。這里不能不到提化學家和健康學家馬科斯馮佩滕科費爾的名字。他所做的一系列非常著名的研究，使他作出了這樣的假設(shè)：透過外墻的空氣交換對凈化室內(nèi)空氣有重要貢獻。

然而自20世紀初葉以來，這個理論已經(jīng)被超越了：1928年，萊西證明，健康學家要求利用‘會呼吸的墻體’更新室內(nèi)空氣的理由是不合理的。相反，“不可避免的漏風門窗”會造成大量熱損失。萊西在當時就已經(jīng)認識到抹灰對于改善砌筑結(jié)構(gòu)氣密性的重要性。他發(fā)現(xiàn)，無論砌筑結(jié)構(gòu)還是輕木結(jié)構(gòu)，抹灰表面漏風率 q50<1m3/m2h，尤其是有水泥添加劑或有涂料的表面甚至可以達到q50<0.1m3/m2h。

萊西不再僅僅關(guān)注建筑材料，而是整個墻體。這是他用于檢測墻體氣密性的試驗裝置。（1928）

在今天，“密封”意味著整個建筑物外圍護結(jié)構(gòu)要有像抹灰砌筑墻體一樣的氣密性。

對氣密性的認識過程

1973年是氣密性發(fā)展史上決定性的一年；這一年發(fā)生了所謂的能源危機。此前的建筑，按照現(xiàn)在的準則評價屬于節(jié)能標準很差的建筑，透氣性也很高。防潮一直被作為建筑物外圍護結(jié)構(gòu)的一項基本任務(wù)，而氣密性往往被忽視。更多超低能耗技術(shù)，請登錄被動房之家網(wǎng)站。

直到70年代，還沒有對氣密性提出要求。那時候，人們對不舒服的冷風滲透和大風時日暖氣不熱習以為常。許多“1970前蓋的建筑在中等風速條件下，換氣次數(shù)達到每小時8-10次”。窗戶是主要的漏風部位。

1973年石油危機前后建筑物的氣密性

幾乎所有住宅都是通過不密封的建筑物外圍護結(jié)構(gòu)和窗戶進行無組織通風。只有在1974年10月以后，才開始通過限制窗戶的縫隙滲風顯著減少居室的過風量。帶有唇形密封的氣密性窗戶開始得到推廣。

“能源危機”后，減少傳熱損失和通風散熱損失被提到議事日程。不僅窗戶密封了，而且墻體和屋面也做了保溫。瑞士的調(diào)查證明，這樣做的結(jié)果是“室內(nèi)空氣濕度增加了10-15%，在建筑結(jié)構(gòu)熱橋部位開始出現(xiàn)結(jié)露霉變”。這些現(xiàn)象在德國同樣存在。

加拿大建筑科學家普拉茨（R.E.Platts）在1962年就認識到，與熱損失并存的空氣流“幾乎始終是嚴重結(jié)露現(xiàn)象的根源”，特別在輕木結(jié)構(gòu)上這種結(jié)露會導致對建筑物的傷害。這些認識在60和70年代開始慢慢被人們所接受。只要是在德國實驗室和戶外試驗得出的認識，大部分被作為“屋面外部通風試驗中的‘垃圾產(chǎn)品’對待。所以，有時，在關(guān)于冷屋面還是熱屋面和建筑結(jié)構(gòu)外側(cè)的‘正確通風哲學’的很激烈的辯論中，氣密性問題只是一個陪襯。更多超低能耗技術(shù)，請登錄被動房之家網(wǎng)站。

1981年頒布的ASHRAE標準中（美國暖通空調(diào)工程師協(xié)會；相當于德國的工程師協(xié)會VDI）給出了明確的定義：“今天大家一致承認，滲風將水蒸氣輸送到結(jié)露部位（…）的作用遠大于水蒸汽本身的擴散?！?/span>

協(xié)會紛紛成立

作為對“能源危機”的反應(yīng)，飛利浦公司于1974年在位于亞琛的研發(fā)中心建起了一棟能源試驗樓，即所謂的飛利浦試驗樓，用于測試各種減少建筑物熱損失的措施。

該建筑設(shè)計簡單，采用快裝配結(jié)構(gòu)和尺寸較小的窗戶，提高了保溫厚度和建筑物外圍護結(jié)構(gòu)的氣密性。在當時卻引來了許多強烈的批評聲。許多建筑師不是把這種節(jié)能建筑看作新的發(fā)展機遇，而是害怕會限制他們的自由發(fā)揮。他們把提高建筑物緊湊性看成是“積木式建筑設(shè)計”的一種威脅。

就是“建筑物理學上的氣密性”，也受到公眾輿論不公正的負面評價。他們感情沖動地呼喊：“救命啊，我們會在密閉建筑物中窒息”或者“有人想讓我們生活在保溫瓶里”。更多超低能耗技術(shù)，請登錄被動房之家網(wǎng)站。

但是，對于“能源危機”也有完全另一種反應(yīng)。1974年，工業(yè)發(fā)展組織（OECD）成立了國際能源署（IEA）。作為第一批項目，國際能源署在70年代下半葉在“建筑和公共設(shè)施節(jié)能”分項目框架內(nèi)成立總部在英國的“冷風滲透研究中心”。

研究中心致力于整合國際上開展的空氣滲透研發(fā)工作，組織各種會議，出版了大量技術(shù)資料，為在國家和國際層面制定一系列標準和建議作出了重大貢獻”。1980年中葉，這個中心擴大為“冷風滲透和通風中心（AIVC），增加了“室內(nèi)空氣流動和建筑物通風”研究內(nèi)容。從此時開始，聯(lián)邦德國也成為了AIVC的成員國家。

強烈的批評聲和誤解

1984年2月24日頒布的建筑保溫法規(guī)（WSVO1984）對外窗和門聯(lián)窗縫隙提出了滲風系數(shù)限制。在法規(guī)一般規(guī)定中寫增加了以下文字：“傳熱外圍護結(jié)構(gòu)的其他縫隙必須按照當時技術(shù)水平進行耐久性密封?！备喑湍芎募夹g(shù)，請登錄被動房之家網(wǎng)站。

對于屋面透氣性沒有提出過正式要求。早在20世紀30年代，賽特樂（E. Settele）就進行過“不同屋面構(gòu)造透氣性”的研究，他證明了對最上一層樓板進行保溫的必要性，并提出“應(yīng)該對屋面進行密封以防止冷風滲透”，并指出“在起風時，太薄的樓板和透氣性瓦片損失的熱量比密封屋面大許多”。

按賽特樂方法測量屋面層透氣性的試驗構(gòu)造（1932）

雖然在1960年5月DIN4108頒布后已理所當然的認為縫隙應(yīng)該是密封的。但是在建筑實踐中有多少位置存在縫隙也理所當然地被“遺忘”了。

數(shù)十年來，“坡屋面冷風滲透”一直是個老生常談的話題。因屋面漏風發(fā)生過許多糾紛。但是一直到90年代還有人錯誤的相信“適當?shù)耐笟庑浴笨梢员ＷC最小換氣次數(shù)。

開始形成標準

90年代中期以前，德國基本沒有建筑物外圍護結(jié)構(gòu)透氣性的標準。所以，1995年1月1日生效的建筑保溫法規(guī)（1995WSVO）與之前的法規(guī)有明顯的區(qū)別。法規(guī)第4章（1）明確要求，在使用板條式、對接式、搭接式或板式建筑構(gòu)件或建筑構(gòu)件覆蓋層時，應(yīng)該在“整個面上設(shè)置不透氣防護層”。附件4第2條對氣密性要求做了補充說明：“只要在具體情況下要求審查是否滿足第4章（…）的要求，就應(yīng)該按照公認技術(shù)規(guī)則進行檢查?！贝送?，附件4第2條第一次提出，在具體情況下可能需要進行現(xiàn)場測試，檢測是否滿足氣密性要求。

在90年代，研究重點逐步轉(zhuǎn)向了減少氣密性差造成的通風散熱損失。因為隨著保溫標準的提高，這部分損失的占比明顯增加。更多超低能耗技術(shù)，請登錄被動房之家網(wǎng)站。

盡管如此，專業(yè)人士還是抱怨在建筑實踐中對氣密性關(guān)注太少：“DIN4108‘高層建筑保溫’（1981年版）（在1996年才出版了第7部分‘建筑構(gòu)件和節(jié)點的氣密性’（標準試行版 1996年5月））和建筑保溫法規(guī)（WSVO 1995）對氣密性的輕描淡寫與其重要性不成比例?！?。

屋面工和木工行業(yè)協(xié)會總會卻在1991年就已經(jīng)將“氣密性意義和施工的具體意見”寫進了技術(shù)規(guī)程。

統(tǒng)一標準

位于日內(nèi)瓦的國際標準化組織（ISO）于1990年提出了一份題為“保溫－建筑物氣密性的確定－鼓風門法”的標準初稿。該標準草案（ISO/DIS 9972）包括了測試方法、建筑物準備和測量邊界條件（如室外氣象條件）的相關(guān)內(nèi)容。DIN 4108附錄1的討論稿當時就引用了這份標準草案。

1990年開始，ISO/DIS 9972成為測量建筑物氣密性的國際標準，并且依據(jù)70年代中期開發(fā)的差壓試驗方法，通常稱為“鼓風門法”。

建筑保溫法規(guī)（WSVO 1995）提出的“個例檢查”也是采用ISO 9972的差壓法。

從“風窗”到“風門”

70年代末，國際上開始采用所謂的“鼓風門”進行建筑物的壓力測試。

我們所認識的“鼓風門”，1997年在瑞典第一次使用，不過當時還叫做“風窗”。阿肯布朗沙特貝格（Ake Blomsterberg）把這個思路輸出到了美國。出于研究目的，他也于1979年到了位于加利福尼亞州伯克利市的普林斯頓大學。測試系統(tǒng)為理解冷風滲透現(xiàn)象提供了可能。當時還是普林斯頓大學技術(shù)員的肯蓋茨貝（Ken Gadsby）制作了第一臺實用型風門。因為與窗戶相比，門的尺寸是標準的，所以第一次將風機安裝在一扇門的填充物內(nèi)。

1979年在普林斯頓大學勞倫斯－伯克利國家實驗室（LBNL）第一次使用新開發(fā)的“鼓風門”。試驗發(fā)現(xiàn)，隱蔽的漏損所造成的通風散熱損失，比顯而易見的薄弱環(huán)節(jié)如門窗和電氣線路穿墻口造成的損失大很多。更多超低能耗技術(shù)，請登錄被動房之家網(wǎng)站。

“鼓風門”和“房屋醫(yī)生”這些名稱可以追溯到普林斯頓大學在這個時期從事的工作?！胺课葆t(yī)生”表示利用儀器設(shè)備診斷建筑物。借助這種方法，可以很快找到隱蔽的缺陷，幫助設(shè)計修繕和節(jié)能措施。

“鼓風門”作為科學實驗儀器經(jīng)受了實踐的考驗。正如節(jié)能公司（Energy Conservatory）的共同創(chuàng)始人蓋里安德森（Gary Anderson）所說：“風門最大的威力在于它開創(chuàng)了將房子作為一個系統(tǒng)來理解的先河，并能夠借助差壓確定和診斷薄弱環(huán)節(jié)?！?。第一代風門測試儀器，是在充滿理想主義狀態(tài)下在北美生產(chǎn)和進一步研發(fā)的。一開始是在家里的車庫里倒騰，安德森回憶說。第一批用膠合板和麗盛板制作的風門很笨重，使用很不方便，后來就越做越輕巧了。

開始時，北美有三家公司生產(chǎn)風門測試儀器。節(jié)能公司（EnergyConservatory）把用得最多的“Minneapolis 風門”帶到了德國市場。Infiltec在1980年售出了第一臺鼓風門。Retrotec同樣從1980年開始進入市場。

測試

在德國，1986/87在北萊茵威斯特法倫州的一個低能耗建筑項目和1988年在位于斯特萊巴赫（Strechsbach）的低能耗建筑上，利用差壓方法進行了第一批測試。

在斯特萊巴赫的低能耗建筑上使用的第一臺自己組裝的測試設(shè)備，用了縮短的測量段，風機事先進行了標定。（1988）

在1987年完成的斯特萊巴赫低能耗建筑項目上，建筑工程師曼弗萊德蘇赫（Manfred Such）第一次嘗試將斯堪的納維亞的經(jīng)驗用于德國。這個獨棟別墅項目得到了德國聯(lián)邦黑森州環(huán)境部的資助，達姆施塔特住房和環(huán)境研究所（IWU）進行了科學跟蹤和咨詢服務(wù)。約翰納斯韋爾納（Johannes Werner）（eboek工程咨詢公司）和圖林根物理研究所合作進行了靜態(tài)壓力測試。當時使用的還是第一臺自己制造的測試裝置。

在測量體積流量時，一開始使用了壓縮刨花板替代門扇，嚴絲合縫的裝在了門洞里。由于運輸原因分成兩個部分的刨花板上有一個洞，用于嚴密地連接風機管道。風機和文丘里流量計裝在一輛小車上。利用文丘里流量計（外徑20cm）測量流量。流量計前有一根兩米長纏繞鍍鋅管作為穩(wěn)定段，以防止湍流。這樣做雖然可以獲得非常精確的測量結(jié)果，但是系統(tǒng)組裝十分費事。

后來撤掉了穩(wěn)定段，剩下的儀器在試驗臺做了標定。這樣測量就可以不要長長的管道了，盡管測量精度有所下降。簡化后的系統(tǒng)縮短到了只有1.2 m（原來的有3 m長），輕巧了很多。更多超低能耗技術(shù)，請登錄被動房之家網(wǎng)站。

在斯特萊巴赫的測量中，還把刨花板精確裁剪到門洞口尺寸，因而只能用于這個門洞。后來開發(fā)了靈活的木質(zhì)或鋁制安裝框，在幾何尺寸上做了重大改進。

在“黑森州30棟低能耗房”項目范圍內(nèi)，1989/90在德國首次進行了一系列的鼓風門測量。黑森州對這個項目給予資金支持，達姆施塔特住房和環(huán)境研究所提供科學技術(shù)服務(wù)。測量結(jié)果表明，“有些案例（建筑物外圍護結(jié)構(gòu)）氣密性比預(yù)期差了10倍多”；而有些建筑表現(xiàn)良好。這就說明，“只要認真施工，好的氣密性是完全可以達到的”。

位于斯普林根－誒爾達克森能源環(huán)境中心（EUZ）的建筑＋能源—環(huán)境工程師聯(lián)合會和位于圖賓根的eboek工程咨詢公司從1988/1989年開始利用差壓方法測量，他們屬于將風門用于現(xiàn)場試驗的德國第一批測量公司。和現(xiàn)在一樣，最常用的設(shè)備是“Minneapolis 風門“。

第一批風門測量儀很笨重，1987年利用這套風門在瑞士材料實驗所EMPA進行了測量。

80年代末，在德國開始銷售第一批系列化風門。從1989年開始，能源環(huán)境中心（風門責任有限公司）在德國經(jīng)銷“Mineapolis風門”。1997年開始，由ProTherm公司推出“INFILTEC E-3風門“。從2002年開始市場上可以買到Woehler BC 21 BlowerCheck。

建筑法規(guī)定的氣密性

建筑實踐也會經(jīng)常遇到法律問題：外圍護結(jié)構(gòu)的“不密封”在多大程度上不會被認為是建筑缺陷？換氣次數(shù)達到多少才可以被評價為達到了足夠的氣密性？

直到90年代末，專業(yè)人士一致認為德國缺少檢測建筑物外圍護結(jié)構(gòu)，特別是既有建筑氣密性的法律規(guī)定，或者抱怨現(xiàn)有標準太不具體，因而得不到可靠保證。更多超低能耗技術(shù)，請登錄被動房之家網(wǎng)站。

1996年11月頒布的DIN V 4108-7 “高層建筑保溫”第7部分“建筑構(gòu)件和節(jié)點氣密性”試行版，在修訂過程中力爭在盡可能短的時間內(nèi)消除上述欠缺。迄今獲得的經(jīng)驗和知識以及新材料的發(fā)展被融匯進了這份標準。2001年8月，經(jīng)過修訂的標準正式頒布：DIN4108 -7/2001 “建筑保溫和節(jié)能”第7部分“建筑物氣密性，要求、設(shè)計和施工建議以及示例”。2011年1月開始施行新版標準DIN 4108 -7/2011。

2000年4月，建筑氣密性專業(yè)協(xié)會（FLiB e.V）在卡瑟爾成立。其目標是促進研究和開發(fā)，通過編制技術(shù)規(guī)則提升技術(shù)水準，并為立法和標準制定提供支持。

2001年2月頒布DIN EN 13829 “建筑物熱工性能，建筑物透氣性測試，差壓方法”。從此，風門測試方法（透氣性測試）在很大程度上得到了規(guī)范。

建筑節(jié)能法規(guī)（EnEV）終于給出了非常明確的規(guī)定和保障。因為從第一版開始，法規(guī)就把建筑氣密性作為一項義務(wù)加以規(guī)定；該法規(guī)于2002年生效，2004年第一次修編。2007年和2009年又進行了兩次更新。法規(guī)第6款（1）要求，“按照公認技術(shù)規(guī)則”，對傳熱圍護結(jié)構(gòu)包括接縫進行“耐久氣密性”施工。

遵循技術(shù)規(guī)則

從事建筑私法業(yè)務(wù)的律師伍爾?？破湛耍║lf Koepcke）擔心設(shè)計師和施工單位不會完全信賴標準。聯(lián)邦法院認為DIN標準中只是“帶推薦性質(zhì)的私人技術(shù)規(guī)則”。更多超低能耗技術(shù)，請登錄被動房之家網(wǎng)站。

“這些規(guī)則在某些情況下或許可以代表公認技術(shù)規(guī)則，但是這種成文的、因而是固化的規(guī)程經(jīng)常會落后于公認技術(shù)規(guī)則的進一步發(fā)展”。在發(fā)生爭議時，以工程驗收時有效的規(guī)則為準，而不僅僅考量是否滿足了合同約定。

此時，像建筑氣密性專業(yè)協(xié)會這樣的獨立專業(yè)協(xié)會的工作顯得越加重要。他們可以總結(jié)來自建筑實踐和研究領(lǐng)域的最新知識，將它們貫徹到標準和立法過程中去。只有這樣，建設(shè)單位和投資方才能獲得最大的保障，居民才能獲得冬暖夏涼的居所。