被動式超低能耗綠色建筑氣密性檢測及技術(shù)措施

劉云飛

(中國石油大學(xué)勝利學(xué)院 后勤服務(wù)中心，山東 東營 257061)

被動式超低能耗綠色建筑簡稱“被動房”，采用先進(jìn)節(jié)能設(shè)計(jì)、新型材料、施工技術(shù)最大限度提高建筑整體結(jié)構(gòu)的保溫、氣密性，降低建筑整體能耗水平。當(dāng)室內(nèi)外有空氣壓力差時(shí)，室內(nèi)氣體通過外圍護(hù)結(jié)構(gòu)和門窗滲漏到室外，導(dǎo)致熱量大量流失或者進(jìn)入室內(nèi)，降低建筑的保溫隔熱性能，增加建筑能耗。建筑氣密性通過減少建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)通過縫隙等散失冷熱量，提高整體結(jié)構(gòu)的能效[1]，提高居住環(huán)境舒適度、降低能耗。

被動房在平、剖面設(shè)計(jì)時(shí)首先要確定氣密層位置，以限定建筑氣密空間范圍。在建筑平面圖、剖面圖中用“紅線”表示氣密層，要求整個氣密層結(jié)構(gòu)是連續(xù)且閉合的[2]。為保證主要功能房間的氣密性，特殊用房，例如高層建筑的消防樓梯間、公共建筑的大型空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備間等有進(jìn)排風(fēng)功能的房間以及屋頂設(shè)備間等非采暖空間，一般均被限定在氣密“紅線”之外。被動房氣密層唯一且禁止多道設(shè)置[3]；氣密層設(shè)計(jì)時(shí)一般放置于保溫層高溫一側(cè)，能夠有效防止室內(nèi)水蒸汽滲透入保溫層，氣密層同時(shí)起到隔汽層的作用。

1 被動房相關(guān)指標(biāo)

被動房建筑是舒適度極高的建筑且居住建筑的室內(nèi)環(huán)境應(yīng)全年處于舒適狀態(tài)，其控制性指標(biāo)要求比較嚴(yán)格，必須在設(shè)計(jì)、施工等階段采取相應(yīng)的技術(shù)措施(表1～3)。

表3 被動房能效指標(biāo)

相對節(jié)能率為

η=(E0-E)/E0

式中，η為相對節(jié)能率，%；E0為基準(zhǔn)建筑在規(guī)定條件下的全年供暖、供冷和照明能耗，不包含可再生能源發(fā)電，kWh/(m2·a)；E為設(shè)計(jì)建筑在規(guī)定條件下的全年供暖、供冷和照明能耗，不包含可再生能源發(fā)電，kWh/(m2·a)。

2 鼓風(fēng)門法被動式超低能耗建筑氣密性檢測

建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)整體氣密性作為被動式超低能耗建筑驗(yàn)收指標(biāo)之一，直接影響和決定建筑整體節(jié)能效果[4]。規(guī)范要求被動房的每小時(shí)換氣次數(shù)小于等于0.6次。根據(jù)PHI的被動房認(rèn)證標(biāo)志，參照德國DIN4108-7-2001、DIN EN13829作為氣密性測試的標(biāo)準(zhǔn)。建筑氣密性測試應(yīng)在建筑氣密面施工和室內(nèi)裝修完成后進(jìn)行，并以室內(nèi)裝修完成后的氣密性測試結(jié)果為最終判定依據(jù)，建筑氣密性的檢測方法主要采用鼓風(fēng)門法。

2.1 鼓風(fēng)門法被動式超低能耗建筑氣密性檢測設(shè)備要求

鼓風(fēng)門法被動式超低能耗建筑氣密性檢測設(shè)備要求包括：

(1)壓力測量裝置。0～30 Pa(0～100 Pa)，≤±2 Pa；

(2)空氣流量測量系統(tǒng)。≤±7%(≤±5%)；

(3)溫度測量裝置?！? K(±0.2 K)。

(4)風(fēng)速測量裝置。0.1～20.0 m/s，±0.1 m/s；

(5)大氣壓力測量裝置。80～120 kPa，≤±0.2 kPa。

2.2 鼓風(fēng)門法被動式超低能耗建筑氣密性檢測環(huán)境條件

(1)確定需檢測的建筑區(qū)域。建筑區(qū)域內(nèi)有采暖、制冷或通風(fēng)的區(qū)域，一般不包括閣樓、地下室或加建部分，特殊情況下與委托方確認(rèn)需要檢測的范圍。居住建筑通常以戶或者單元為測試單位。公共建筑通常進(jìn)行整體測試，測試時(shí)打開內(nèi)部的門[5]。

(2)環(huán)境條件。環(huán)境條件包括溫差及風(fēng)速。室內(nèi)外溫差值和建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)高度的乘積不應(yīng)大于500 m·K，地面風(fēng)速不應(yīng)大于3 m/s或氣象風(fēng)速不大于6 m/s。

2.3 鼓風(fēng)門法被動式超低能耗建筑氣密性的檢測技術(shù)步驟

(1)在50 Pa和-50 Pa壓差下測量建筑換氣量并計(jì)算換氣次數(shù)；(2)測試前關(guān)閉被測區(qū)域與外界聯(lián)通的門窗，封堵地漏封口等非圍護(hù)結(jié)構(gòu)滲漏源，關(guān)閉換氣扇、空調(diào)等設(shè)備；(3)采用紅外熱像儀、發(fā)煙裝置、風(fēng)速儀等確定建筑的滲漏源并做密封處理；(4)記錄室內(nèi)外溫度、風(fēng)速、大氣壓；(5)測試并計(jì)算得出N50和N50+，并計(jì)算平均換氣次數(shù)結(jié)果(圖1)。

圖1 鼓風(fēng)門法被動式超低能耗建筑氣密性檢測過程

2.4 鼓風(fēng)門法被動式超低能耗建筑氣密性檢測流程

(1)測試自然壓差。在正式測試前后，各做一次。將被測區(qū)域臨時(shí)密封并封閉風(fēng)機(jī)，使用壓力計(jì)測試室內(nèi)外的自然壓差/靜壓差≥30 s，如果平均值>5 Pa，則不得進(jìn)行測試。

(2)測試時(shí)間。檢測兩次。第一次是門窗節(jié)點(diǎn)施工結(jié)束，內(nèi)部抹面層以及其他密封措施(如管道貫穿處密封)完成后進(jìn)行，排查漏點(diǎn)；第二次是在項(xiàng)目整體竣工后進(jìn)行，是項(xiàng)目能否獲得質(zhì)量標(biāo)識認(rèn)證的主要依據(jù)之一。

(3)測試準(zhǔn)備。測量建筑被測區(qū)域海拔、地面面積、凈體積、圍護(hù)結(jié)構(gòu)面積等基本信息；關(guān)閉空調(diào)、新風(fēng)并密封所有與外界環(huán)境連通的非圍護(hù)結(jié)構(gòu)滲透源；若測試公共建筑，需打開被測建筑內(nèi)的內(nèi)門，并在測試期間持續(xù)開啟[6]。

將風(fēng)機(jī)安裝在建筑被測區(qū)域與室外連通的門、窗處，并確認(rèn)測試框架與建筑連接部位密封，并連接壓力流量與電腦測試軟件。需注意檢測設(shè)備的可伸縮框架的寬度和高度的可調(diào)節(jié)范圍，以便選擇合適的檢測洞口。

(4)預(yù)測試。建議使用≥50 Pa的壓力向室內(nèi)加壓或減壓，檢查圍護(hù)結(jié)構(gòu)的滲漏源，如有缺陷，應(yīng)詳細(xì)記錄并修補(bǔ)[7]。

(5)負(fù)壓測試。①測試≥30 s的初始自然壓差；②除去風(fēng)機(jī)蓋，啟動風(fēng)機(jī)，設(shè)定室內(nèi)外壓差進(jìn)行測試。每個測點(diǎn)的壓差增量應(yīng)≤10 Pa，最小的室內(nèi)外壓差應(yīng)為10 Pa或自然壓差的5倍，取較大值。③單個住宅或小型建筑：最高壓差為50～100 Pa。④大型建筑(≥4 000 m3)：最高壓差至少需達(dá)到25 Pa。⑤測試≥30 s的最終自然壓差。先測負(fù)壓的目的是便于找漏氣位置，當(dāng)負(fù)壓不合格時(shí)，打開鼓風(fēng)機(jī)，用測風(fēng)儀找漏風(fēng)位置或用手感受，做相應(yīng)封堵，然后做好記錄，以便后期整改。

(6)正壓測試。①測試≥30 s的初始自然壓差。②除去風(fēng)機(jī)蓋，啟動風(fēng)機(jī)，設(shè)定室內(nèi)外壓差進(jìn)行測試。每個測點(diǎn)的壓差增量應(yīng)≤10 Pa，最小的室內(nèi)外壓差應(yīng)為10 Pa或自然壓差的5倍，取較大值。③單個住宅或小型建筑：最高壓差為50～100 Pa。④大型建筑(4 000 m3)：最高壓差至少需達(dá)到25 Pa。⑤測試≥30 s的最終自然壓差。

3 提高建筑氣密性技術(shù)措施——三玻兩腔Low-E中空窗戶

3.1 采用具有采光、隔熱和保溫性能的節(jié)能外窗

被動房窗戶采用三玻兩腔Low-E中空節(jié)能窗戶，玻璃間充氬氣或氪氣[8]，惰性氣體與空氣相比，密度大、導(dǎo)熱系數(shù)小，降低玻璃中間層熱對流，能夠降低玻璃傳熱系數(shù)，有助于改善低輻射鍍膜中空節(jié)能玻璃的保溫性能和節(jié)能效果。玻璃Ug值為0.7 W/(m2·K)，剝離間隔條為非金屬隔條，耐熱性較好。玻璃的太陽能總投射比g≥0.45，窗框通常為多腔木框架或塑料框架，填充高效的保溫芯材，整窗的U值達(dá)到0.8～1.0 W/(m2·K)。

圖2 三玻兩腔Low-E節(jié)能窗戶

3.2 節(jié)能玻璃使用地區(qū)選擇

被動房根據(jù)所建設(shè)地區(qū)的氣候特點(diǎn)，要選擇合理的g(太陽能總投射比)、gIR(太陽紅外熱能總投射比)。依據(jù)《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50176)、《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB50189)等國家標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合玻璃熱工性能參數(shù)，給出如下基本原則：①嚴(yán)寒地區(qū)?？紤]冬季保溫，宜選擇g值、gIR值均較高的玻璃。②寒冷地區(qū)：主要考慮冬季保溫，部分地區(qū)和建筑部位兼顧夏季隔熱，宜選擇g值、gIR值均適中的玻璃。③夏熱冬冷地區(qū)：主要考慮夏季隔熱，兼顧冬季保溫，宜選擇g值、gIR值低的玻璃。④夏熱冬暖地區(qū)：北區(qū)可參考夏熱冬冷地區(qū)，南區(qū)主要考慮夏季隔熱，宜選擇g值、gIR值低的玻璃。⑤溫和地區(qū)：溫和地帶分為北區(qū)、中區(qū)和南區(qū)，可根據(jù)具體情況參考夏熱冬冷和夏熱冬暖地區(qū)(表4)。

表4 典型被動房用玻璃g值、gIR值及使用地區(qū)建議

3.3 窗戶安裝技術(shù)說明

為保證被動房氣體交換率N50<0.6次/h的氣密性要求，被動房窗戶選用懸掛式安裝法，建筑墻體外保溫層內(nèi)鑲嵌窗框邊緣，設(shè)計(jì)采用專業(yè)密封材料：①采用整窗懸掛于墻體外表面的安裝形式，保證傳熱系數(shù)Uw≤0.85 W/(m2/k)；②窗框采用專用L型角鋼、支撐墊塊對側(cè)面、上面進(jìn)行多點(diǎn)固定，滿足整個窗體稱重要求；③節(jié)能支撐塊應(yīng)用于窗體下側(cè)，能夠輔助支撐窗體自重，減少鋼件使用，減少熱橋點(diǎn)；④建筑接縫的室內(nèi)側(cè)使用防水隔汽膜(水蒸汽透過性極低，SD>35)(圖3)，防止能量流失，粘貼內(nèi)膜時(shí)，應(yīng)讓內(nèi)膜有余量，不拉緊，專用膠滿涂，超出膜材邊緣5～10 mm；建筑接縫的室外側(cè)使用防水透汽膜(透濕性高，SD值為0.1)(圖4)，防止結(jié)露發(fā)霉。防水透汽膜、隔汽膜屬于特種高分子復(fù)合材料和膠粘制品；⑤L型角鋼采用專用隔熱墊片，放置于鋼件與墻體之間，起到斷橋隔熱作用，減少熱量損失；⑥窗框與保溫附框或墻體、墻體接縫、管道穿透、窗臺板邊緣等采用VITA預(yù)壓緊自膨脹密封帶處理，具有防暴雨、防風(fēng)塵、隔熱、隔音等功能。

圖3 窗戶內(nèi)側(cè)貼防水隔汽膜

圖4 窗戶外側(cè)貼防水透汽膜

4 結(jié) 語

建筑氣密性是被動式超低能耗綠色建筑核心要素能效目標(biāo)之一，直接影響和決定建筑整體節(jié)能效果。三玻兩腔Low-E中空窗戶為新型節(jié)能窗戶，獨(dú)特的窗體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，防水隔汽膜、防水透汽膜在窗戶外掛安裝的使用，提升建筑整體結(jié)構(gòu)的氣密性，通過對被動房氣密性檢測技術(shù)和相關(guān)技術(shù)措施的分析，為被動房建筑運(yùn)營提供重要依據(jù)，因此，在國內(nèi)推廣氣密性措施具有重要的意義。