被動式超低能耗建筑氣密性設計研究

段 飛 喬 剛

（河南省建筑科學研究院有限公司 河南省 450053）

引言

近年來，隨著我國城鎮化的快速推進，建筑業在推動經濟發展的同時，也加劇了資源和能源的消耗速度，違背了綠色、循環、低碳發展理念。自2007年起，我國積極引進德國等歐洲國家被動房理念，探索具有我國本土特色的、可操作性強的被動式超低能耗建筑。

良好的氣密性是被動式超低能耗建筑六大核心技術的重要組成部分，是影響建筑供暖空調能耗的主要因素之一。普通的建筑設計中，門窗洞口、穿墻管道、出屋面洞口等建筑貫穿部位未采取有效的氣密性措施，加大采暖與制冷消耗。據研究表明，空氣滲透引起的熱量損失占建筑供暖能耗的25～50%[1]。因此重視氣密性的設計、施工是實現低能耗建筑的先決條件，也是未來建筑節能發展的趨勢。

1 建筑氣密性設計的意義

1.1 提高建筑能效，減少能量消耗

在我國傳統的建筑節能設計中，對于建筑氣密性的設計是不夠重視的，也缺乏行之有效的措施。因此，室內外空氣可通過建筑貫穿部位直接“無控”進行交換。在采暖期和制冷期，空氣滲透必然增加采暖和空調負荷，尤其在我國北方地區，這部分損耗明顯增大。而進行建筑氣密性設計，明確氣密空間與非氣密空間的界限，規劃和設計可能穿越氣密層，導致氣密層滲漏的管線等構件，將有效減少建筑熱量損失，減少供暖供冷能耗。

1.2 減少“穿堂風”，提高使用舒適度和質量

部分國外學者研究提出，由于氣密性差造成的不可控的空氣滲透，會在滲透部位附近形成嚴重的冷風或熱風“穿堂風”，使室內使用人員處于空氣漩渦中，嚴重影響舒適度。同時，室外的受污染空氣可通過圍護結構縫隙、漏口等進入室內，影響空氣質量[2]。

2 氣密性設計

建筑的氣密性設計由連續無斷點的內抹面、防水材料、密封材料構件和密封構造共同形成。氣密性設計是決定建筑能效的核心要素之一。保障建筑的氣密性并不意味著不開窗，而是在采暖期和制冷期，避免室外空氣透過圍護結構縫隙進入室內，造成能量損失。

氣密層設計的難點在于處理好門窗洞口、穿墻管道及電線、穿樓板管道、電氣接線盒、天窗洞口、出屋面洞口等建筑貫穿部位氣密性設計關鍵節點的密封設計。在設計時要遵循以下幾個原則：①保證氣密層包裹整個采暖（空調）區域；②避免穿墻管線等對氣密層的破壞；③減少或避免出現氣密性難以處理的節點；④選用氣密性等級高的外門窗及適合的氣密性防水材料和密封材料。此外，氣密層可與保溫層重合或者分開，但要注意樓梯間或電梯間氣密層和保溫層的處理。

2.1 門窗洞口

為了保證被動式超低能耗建筑的高氣密性，外門窗是外掛于結構墻體之外的，門框、窗框與結構墻面之間的結合部位自熱成為氣密性處理的關鍵部位。相較于一般建筑，被動式低超能耗建筑的靠室外部分要粘貼防水透氣膜，靠室內部分要粘貼防水隔氣膜，并確保牢固、嚴密粘貼。在安裝窗戶的玻璃壓條時，要避免拐角連接部位出現縫隙，若出現縫隙需用硅酮膠等密封材料封堵。門窗扇安裝完成后，需檢查門窗框縫隙，并調整開啟扇五金配件，保證門窗密封條能夠氣密閉合。

2.2 穿墻管道及電線

各類管道及電線穿過外圍護結構時，需在貫穿口處設置穿墻套管，并在套管與管道及電線之間預留縫隙，以便做密封處理。當采用發泡劑填充縫隙時，首先將兩端封堵密實，再進行發泡，以保證縫隙的密實度。待發泡完全干透后，內外用網格布抗裂砂漿或者專用的氣密性套管密封抹抗裂砂漿嚴密封堵。當采用密封帶密封時，需選擇靈活且帶有彈性的專用密封帶，以便出現輕微變形時仍能保證氣密性。當管道穿地下外墻時，還應在外墻內外做防水處理，如圖1～2所示。

圖1 管道穿外墻構造示意圖

圖2 電線管穿外墻構造示意圖

2.3 穿樓板管道

管道穿樓板時，管道壁外側先用巖棉包裹一層保溫層，并分別用混合砂漿將兩側洞口抹平，注意抹灰的連續性，再粘結密封膠帶。需要注意的是，保溫層與樓板之間的縫隙用巖棉填實，保證氣密性，如圖3所示。

圖3 穿樓板管道構造示意圖

2.4 電氣接線盒

安裝室內電氣接線盒時，首先用石膏或粘接砂漿填充預留孔洞，再將集線盒擠壓入石膏填充的孔洞內，最后用密封膠填充線纜周邊空隙，確保其氣密性。

2.5 天窗洞口

天窗洞口的氣密性設計與門窗氣密性設計類似，但相較于門窗洞口構造，其設計要求更為嚴格。在設計時，應設置排水構件及防水材料，在洞口上下兩側（外和內）分別粘貼防水透氣膜與防水隔氣膜，再粘貼密封膠，最后用混合砂漿抹平洞口。

2.6 出屋面洞口

管道穿出屋面時，管道與樓板交接處，用巖棉密實封堵。樓板上方鋪設隔汽層和保溫層后，粘貼防水密封膠帶。樓板下方即室內一側，要保持建筑氣密層的連續性，在套管與PVC管之間填充保溫隔熱材料，然后在樓板與PVC管交接處粘貼密封膠帶，如圖4所示。

3 提高建筑氣密性的措施

3.1 重視抹灰對提高建筑氣密性的重要性

抹灰層是建筑氣密性設計的重要組成部分，不同墻體結構可通過不同處理方式提高其氣密性。在實心墻體結構上，自屋頂到地面的連續無斷點抹灰層即可保證氣密性；在木結構墻體等輕質墻體結構上，一般由內側的木質材料板構成氣密層，也可在內側涂抹氣密層薄膜以形成氣密層。

3.2 妥善處理采暖空間與非采暖空間的氣密性

在我國的建筑中，樓梯間和電梯間一般都屬于非采暖空間。由于這兩部分的頂部與底部難以封閉，這就成為氣密性處理的難點[3]。通常有以下兩種情況：當樓梯間和電梯間位于采暖空間以外時，可結合保溫層設計氣密層，保證建筑整體氣密性；當樓梯間和電梯間位于氣密層以內時，進入每層樓梯間的門需采用氣密性、保溫性能高的被動房門，電梯間通往地下車庫的出入口門需采用高氣密性的專用被動房門。

圖4 排氣管出屋面構造示意圖

3.3 加強門窗洞口的氣密性構造

門窗洞口的氣密性構造是影響建筑節能的一個重要指標，要求也越來越嚴格。門框、窗框與洞口之間的縫隙可填充自粘性預壓自膨脹密封帶；門框、窗框與結構墻體的結合部位可嚴密粘貼防水隔氣膜（靠室內側）和防水透氣膜（靠室外側）組成的密封系統，從設計構造上強化門窗洞口的氣密性能。相較于傳統密封材料，這類密封材料具有耐高低溫、抗腐蝕、不變形、使用時間長等優點。

3.4 避免氣密層被穿透

建筑氣密層的設計時，應盡量避免管道、電線等穿透氣密層，當必須穿過氣密層時，就必須做專門的氣密性保障措施，如采用氣密性套環等專用密封處理。將管道或電線放置于氣密性套環內，套環帶有自粘性的防水密封帶，可粘貼在墻上，防水密封布上再進行抹灰，保證穿透口的氣密性。氣密性套環可實現導線穿孔點處清潔、氣密性的粘貼、密封處理的耐久性，是目前效果較好的密封處理措施。

4 結論

隨著建筑節能工作的不斷推進，通過圍護結構的能耗損失將會越來越低，而由于氣密性漏洞所造成的能耗損失會越來越高，氣密性節點的設計與施工也會越來越精細化。因此，在被動式超低能耗建筑氣密性設計中，不僅要處理好門窗洞口、穿墻管道及電線、穿樓板管道等建筑貫穿部位氣密性設計關鍵節點的密封設計，也要重視抹灰層、氣密性套環等專門氣密性保障措施，從而提高建筑整體氣密性，降低建筑冷熱能耗，實現建筑超低能耗，甚至是零能耗。