被動式低能耗建筑氣密性措施、檢測方法及工程案例

摘要：本文分析了提高被動式低能耗建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)氣密性的設(shè)計(jì)思路、相關(guān)措施，以及建筑氣密性測試的方法。并介紹了中德被動式低能耗建筑示范項(xiàng)目的氣密性測試結(jié)果及存在的問題。

卓越的建筑氣密性是實(shí)現(xiàn)被動式低能耗建筑能效目標(biāo)的核心要素之一。提高建筑氣密性的好處有：1）提高建筑能效，減少建筑通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)縫隙散失的冷熱量；2）避免因潮氣入侵，凝結(jié)在建筑構(gòu)件上產(chǎn)生發(fā)霉結(jié)露，損壞建筑構(gòu)件；3）提高居住舒適度和質(zhì)量，提高保溫隔熱的效果，減少“穿堂風(fēng)”，顯著提高建筑隔音效果。我國傳統(tǒng)的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中對于建筑圍護(hù)氣密性是不重視或完全忽略的，也缺乏有效的措施。

建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)氣密性不等同于門窗構(gòu)件的氣密性，但氣密性較好的部件對于提高建筑整體氣密性有極大的作用，更關(guān)鍵的是用好的密封材料與構(gòu)造處理好建筑部件與建筑墻體、屋面之間的密封連接。以外窗為例，即使整窗達(dá)到了氣密、水密和抗風(fēng)壓的最高等級，如果窗框與洞口交界處無有效的密封構(gòu)造，仍然是氣密性的薄弱環(huán)節(jié)，是能量散失的主要出口。保障建筑氣密性也不是限制住戶主動開窗透氣意愿，而是在需要采暖或制冷時期，避免室內(nèi)外空氣通過建筑縫隙和漏點(diǎn)“無控”進(jìn)行交換，造成熱（冷）量的損失或高濕度對建筑構(gòu)件的破壞。

建筑的氣密性由連續(xù)無斷點(diǎn)的內(nèi)抹面、防水材料、密封材料構(gòu)件和密封構(gòu)造共同形成。被動式低能耗建筑設(shè)計(jì)人員通常需在建筑平面圖中標(biāo)出包裹空氣調(diào)節(jié)（采暖/制冷）空間的氣密層，它可以是包裹一棟樓，也可以是包裹部分樓層，明確氣密空間和非氣密空間的界限，從而提前規(guī)劃和設(shè)計(jì)可能穿越氣密層，導(dǎo)致氣密層滲漏的管線、結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，盡可能減少事后補(bǔ)救的措施。

而施工質(zhì)量在很大程度上決定了建筑的氣密性水平，是精細(xì)化施工的集中體現(xiàn)。

本文將分析提高建筑氣密性的措施，氣密性測試的方法及工程案例。

一、 提高建筑氣密性的措施

1、妥善處理不采暖空間與采暖空間的氣密性

我國高層建筑中，樓梯間和電梯間一般布置在建筑平面內(nèi)部空間，這兩部分通常是氣密性處理難點(diǎn)，因?yàn)闃翘蓍g頂部和深入不采暖空間的底部難以密閉，需要高氣密性的門窗。處理方法有兩種。方法一，將不采暖樓梯間布置在采暖空間外，從基礎(chǔ)處與建筑主體斷開。方法二，將樓梯間包含在氣密層層內(nèi)，著重考慮進(jìn)入樓梯間的單元門、樓梯間頂部以及伸入不采暖地下空間的底部處理。對于單元門需要安裝氣密與保溫一體的被動房門；居住建筑每層電梯間前室頂部機(jī)械排風(fēng)出口上方需要加裝可啟閉的氣密窗；電梯間深入地下非采暖空間（車庫）出口處需要設(shè)置氣密性高的被動房專用門。

2、  重視抹灰的對于提高建筑密封性的重要性

對于實(shí)心墻體，從室內(nèi)屋面板、外墻、樓板、門窗洞口進(jìn)行無斷點(diǎn)的15mm厚的抹灰處理。特別是砌塊與框架結(jié)構(gòu)交界處要進(jìn)行連續(xù)的抹灰，并鋪設(shè)增強(qiáng)網(wǎng)防止開裂。對于輕質(zhì)結(jié)構(gòu)（木結(jié)構(gòu)墻體、屋面等），應(yīng)在內(nèi)測安裝氣密膜或氣密板以形成氣密層。對于砌體機(jī)構(gòu)和燃?xì)忾_關(guān)箱或電配箱在安裝前抹灰，安裝后存留的狹孔和槽口用灰漿填實(shí)。（見圖1，圖2，圖3）

圖1 氣密性插座

圖2  電纜線孔密封

圖3  木結(jié)構(gòu)屋面連接處氣密層薄膜

3、 加墻門窗洞口的密封構(gòu)造

窗（門）框與窗（門）洞口之間凹凸不平的縫隙填充了自粘性的預(yù)壓自膨脹密封帶，窗（門）框與外墻連接處必須采用防水隔氣膜和防水透氣膜組成的防水密封系統(tǒng)。室內(nèi)一側(cè)采用防水隔氣密封布，室外一側(cè)應(yīng)使用防水透氣密封布，從而從構(gòu)造上完全強(qiáng)化了門窗洞口的密封與防水性能。與傳統(tǒng)施工做法采用泡沫膠進(jìn)行洞口密封處理相比，此類密封布具有不變形、抗氧化、延展性好、防水透汽性能好、壽命長等特點(diǎn)。（圖4）

圖4  窗戶密封構(gòu)造

4、  防止密封平面被穿透

減少在外墻上的開洞或安裝電線盒，如減少外墻上比較密集的新風(fēng)管道開洞。保證所有穿外墻的管道、插座一定是氣密性的。沒有做到位的，一定要整改。

如果密封平面被穿透，需采用專用構(gòu)件密封處理或設(shè)置專門的安裝平面。例如：穿墻管道與電線的密封，將管道或電纜放置在專用的氣密性套環(huán)里，套環(huán)帶有自粘性的防水密封布，可以粘貼在墻上。防水密封布上再進(jìn)行抹灰。如果采用不同尺寸的氣密性套環(huán)，則可以減少裁剪密封布的工序，使安裝更簡潔、專業(yè)、易操作，洞口處理更平整清潔。目前國內(nèi)在氣密性套環(huán)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)都是空白。

圖5穿墻管線密封

二、建筑氣密性測試方法

發(fā)達(dá)國家從20世紀(jì)80年代就開展了這方面的研究，目前已經(jīng)有較成熟的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)氣密性的檢測技術(shù)和全自動化的檢測設(shè)備。美國、加拿大、中北歐、英國已廣泛將氣密性測試系統(tǒng)應(yīng)用到建筑節(jié)能領(lǐng)域中。國內(nèi)側(cè)重于對單一建筑構(gòu)件(如外窗、外門)等檢測方法的研究，但對建筑整體性的氣密性測試，雖然有一定的研究，但無強(qiáng)制性驗(yàn)收要求，檢測實(shí)踐少。在某些國際合作的建筑節(jié)能項(xiàng)目中，國內(nèi)項(xiàng)目執(zhí)行方也按照國際慣例對建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了氣密性測試，但總體而言，國內(nèi)在這方面的能力建設(shè)滯后，自動化設(shè)備依靠進(jìn)口。

在檢測建筑物或住房的氣密性方面，“鼓風(fēng)門測試法”在國際上得到了普遍認(rèn)可。測試時將鼓風(fēng)機(jī)安裝在窗洞或門洞中并保持密封。根據(jù)鼓風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向不同，建筑物內(nèi)部和室外空氣之間將產(chǎn)生超壓或負(fù)壓形式的壓力差。為保持這種壓力差，鼓風(fēng)機(jī)需要輸送一定的風(fēng)量，風(fēng)量的數(shù)量級由建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的滲漏性決定。
   在一定壓力差下計(jì)算出的滲漏流量可以和不同的參考數(shù)值進(jìn)行比較。例如經(jīng)常使用的n50值是以建筑物內(nèi)部空氣體積作為參考數(shù)值。n50值說明了當(dāng)室內(nèi)外壓力差為50帕斯卡（Pa）時，整個建筑物內(nèi)部空氣體積在一小時內(nèi)的交換次數(shù)，每小時的空氣滲透量占建筑總內(nèi)部空間的比率。換氣次數(shù)按 N=q/v計(jì)算，其中q為空氣流量，v為建筑換氣體積。德國的氣密性測試方法是依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)EN13829。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，無通風(fēng)及空調(diào)設(shè)施的建筑，n50 ≤ 3.0 h-1；有通風(fēng)及空調(diào)設(shè)施的建筑，n50 ≤ 1.5 h-1。被動房，n50 ≤ 0.6 h-1。在北歐國家，由于冬季更寒冷，對建筑氣密性要求更高，如瑞典，建筑氣密性規(guī)定n50 ≤0.3 h-1。

表1       歐洲典型國家低能耗建筑氣密性規(guī)定

1、 測量設(shè)備及測試準(zhǔn)備

一套測量設(shè)備通常由以下部分組成：

l  一個可調(diào)節(jié)的安裝框架，安裝在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)最靠近中央的洞口（例如進(jìn)戶門、陽臺門或露臺門或窗戶）；

l  一個遮罩，借助其可以將安裝洞口也氣密地密封起來；

l  一臺鼓風(fēng)機(jī)，內(nèi)置在遮罩的一個開口中；

l  一個壓力測量箱，用于測量建筑物內(nèi)部和外部的壓力差；

l  一個用于確定鼓風(fēng)機(jī)所輸送的空氣體積流量的裝置（例如依靠鼓風(fēng)壓力或鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速）；

氣密性測試前，應(yīng)測量室內(nèi)外空氣溫度及風(fēng)速。檢測三層或三層以下的建筑物，應(yīng)測量離地1.5m處的風(fēng)速。如果距離建筑物10m之內(nèi)，其迎風(fēng)向的平均風(fēng)速超過6m/s，檢測工作不得進(jìn)行。

測試前應(yīng)封閉建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，關(guān)緊門窗，檢查門窗存在的縫隙或漏點(diǎn)，用密封膠布封嚴(yán)，測試區(qū)域內(nèi)部門窗（不與外部連通的門窗）完全打開。把墻上所有通向室外的通風(fēng)孔封嚴(yán)，把所有與戶外連接的管道閥門系統(tǒng)部件用膠紙等密封，關(guān)閉新風(fēng)系統(tǒng)。廚房里的排煙孔及抽油機(jī)的排煙孔均應(yīng)堵塞，室內(nèi)排水系統(tǒng)的水封管應(yīng)灌水。

建筑項(xiàng)目中通常使用帶有石膏板的遮蓋物。為了更好地定位并解決在石膏板遮蓋物背后的氣密層區(qū)域中可能出現(xiàn)的滲漏情況，在氣密性測試之后才能安裝這些遮蓋物。因此密封薄膜在測量期間是不受保護(hù)暴露在外的，在負(fù)壓情況下有可能由于吸力效應(yīng)而導(dǎo)致對薄膜層的損害。所以在這種使用情況下，必須經(jīng)過極為仔細(xì)的計(jì)量并且以較低的壓力等級才能進(jìn)行負(fù)壓測量。

如果只對保溫建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)以內(nèi)的一部分進(jìn)行測量（例如一幢多戶住宅中的一套住房），則必須確保在檢測區(qū)域及相鄰區(qū)域之間沒有發(fā)生溢流。由于建筑原因，建筑物的多個區(qū)域往往通過安裝井、貫通的地板結(jié)構(gòu)及屋頂結(jié)構(gòu)連接在一起，因此局部測量只能在極為謹(jǐn)慎的準(zhǔn)備工作之后才能實(shí)現(xiàn)。

被動式低能耗建筑氣密性測試通常為兩次，第一次是竣工后，進(jìn)行初次測試，排查漏點(diǎn)；第二次是在精裝修以后，進(jìn)一步查勘裝修對氣密層造成的破壞，并及時補(bǔ)救。

圖6  鼓風(fēng)門設(shè)備安裝及測試

2、 測量方法

利用風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)空氣流量，使微壓計(jì)顯示出所要求的室內(nèi)外壓力差。待試驗(yàn)穩(wěn)定后，分別記下30、35、40、45、50、55、60帕正負(fù)壓差及其對應(yīng)的空氣流量。在每個壓力等級下均要讀取輸送風(fēng)量的數(shù)據(jù)。以壓差為±50帕?xí)r的平均換氣次數(shù)值作為建筑物空氣滲透性能的度量標(biāo)準(zhǔn)。

在大型建筑內(nèi)部進(jìn)行測試時，需要多臺設(shè)備同時運(yùn)作，這些設(shè)備可以分別安裝在不同的門洞和窗洞上。同樣也可以使用氣密木板 (OSB)或者氣密薄膜搭建一個大型的框架，把多臺鼓風(fēng)機(jī)安裝在一起。所有的設(shè)備應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，如TECLOGMultifan。

測試所需的風(fēng)機(jī)數(shù)量由每小時換氣次數(shù)n50 的設(shè)計(jì)值（預(yù)期值）決定。中國常見的居住建筑，單體一般在10000平方米左右，15到20層。根據(jù)鼓風(fēng)機(jī)的功率和室內(nèi)空間大小，一般需要至少2-4 臺設(shè)備。在會場大廳或廠房等大型空間內(nèi)進(jìn)行測試時，需要將多臺設(shè)備組合使用，以達(dá)到50Pa的壓差

在大型住宅建筑項(xiàng)目中，也可以采用分層或分戶的方式進(jìn)行氣密性測試。在這種情況下，需要至少抽取20%的房間作為樣本，其中必須從頂層，標(biāo)準(zhǔn)層和首層分別抽取三套房進(jìn)行測試。為了更好地測試建筑氣密性，最好要對住宅的樓梯間進(jìn)行測試。

3、 滲漏定位

為了能夠確定滲漏點(diǎn)的位置，原先的檢測之后接著將再次制造約為50帕的建筑物壓差，從而可以明顯感覺到通過建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)滲漏點(diǎn)流入或流出的空氣。檢測人員借助所謂的煙管、打火機(jī)或風(fēng)速測量計(jì)，可以使?jié)B漏點(diǎn)變得可見。排查的漏點(diǎn)主要包括門窗鎖點(diǎn)、門窗型材邊縫、鉸鏈、開關(guān)插座、地漏、線纜孔、排風(fēng)管等。根據(jù)和委托方簽訂的協(xié)議，檢測單位會編制一份滲漏情況記錄并附上照片可能還有紅外成像圖片，以便以后明確地確定滲漏位置。

三、建筑氣密性測試工程案例

由德國能源署與住房城鄉(xiāng)建設(shè)部科技與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中心共同實(shí)施的中德被動式低能耗建筑示范項(xiàng)目目前已有六個項(xiàng)目拿到了中德被動式低能耗建筑質(zhì)量認(rèn)證。通過的四個項(xiàng)目都進(jìn)行了氣密性測試，其中兩個居住項(xiàng)目，兩個公建項(xiàng)目，其結(jié)果都遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于被動房氣密性的設(shè)定值n50≤0.6（見表2），再次表明，只要精細(xì)化的施工和選材，中國依然可以建造高質(zhì)量的建筑。同時，測試數(shù)據(jù)表明，裝修對建筑氣密性仍然有影響或一定程度的破壞，往往測試結(jié)果要比裝修前略差，但仍然可以在控制區(qū)間內(nèi)，因此更需要重視裝修時的精細(xì)化施工。此外，居住建筑多是分戶局部檢測，檢測區(qū)易受相鄰的非檢測區(qū)干擾，樓梯間和電梯間氣密處理較難，缺乏經(jīng)驗(yàn)，因此測試結(jié)果略差于公共建筑。

表2    中德被動式低能耗建筑示范項(xiàng)目氣密性測試結(jié)果

   注：氣密性測試結(jié)果為第二次裝修后的測試結(jié)果