被动式低能耗建筑气密性措施、检测方法及工程案例

摘要：本文分析了提高被动式低能耗建筑围护结构气密性的设计思路、相关措施，以及建筑气密性测试的方法。并介绍了中德被动式低能耗建筑示范项目的气密性测试结果及存在的问题。

卓越的建筑气密性是实现被动式低能耗建筑能效目标的核心要素之一。提高建筑气密性的好处有：1）提高建筑能效，减少建筑通过围护结构缝隙散失的冷热量；2）避免因潮气入侵，凝结在建筑构件上产生发霉结露，损坏建筑构件；3）提高居住舒适度和质量，提高保温隔热的效果，减少“穿堂风”，显著提高建筑隔音效果。我国传统的建筑节能设计中对于建筑围护气密性是不重视或完全忽略的，也缺乏有效的措施。

建筑围护结构气密性不等同于门窗构件的气密性，但气密性较好的部件对于提高建筑整体气密性有极大的作用，更关键的是用好的密封材料与构造处理好建筑部件与建筑墙体、屋面之间的密封连接。以外窗为例，即使整窗达到了气密、水密和抗风压的最高等级，如果窗框与洞口交界处无有效的密封构造，仍然是气密性的薄弱环节，是能量散失的主要出口。保障建筑气密性也不是限制住户主动开窗透气意愿，而是在需要采暖或制冷时期，避免室内外空气通过建筑缝隙和漏点“无控”进行交换，造成热（冷）量的损失或高湿度对建筑构件的破坏。

建筑的气密性由连续无断点的内抹面、防水材料、密封材料构件和密封构造共同形成。被动式低能耗建筑设计人员通常需在建筑平面图中标出包裹空气调节（采暖/制冷）空间的气密层，它可以是包裹一栋楼，也可以是包裹部分楼层，明确气密空间和非气密空间的界限，从而提前规划和设计可能穿越气密层，导致气密层渗漏的管线、结构或构件，尽可能减少事后补救的措施。

而施工质量在很大程度上决定了建筑的气密性水平，是精细化施工的集中体现。

本文将分析提高建筑气密性的措施，气密性测试的方法及工程案例。

一、 提高建筑气密性的措施

1、妥善处理不采暖空间与采暖空间的气密性

我国高层建筑中，楼梯间和电梯间一般布置在建筑平面内部空间，这两部分通常是气密性处理难点，因为楼梯间顶部和深入不采暖空间的底部难以密闭，需要高气密性的门窗。处理方法有两种。方法一，将不采暖楼梯间布置在采暖空间外，从基础处与建筑主体断开。方法二，将楼梯间包含在气密层层内，着重考虑进入楼梯间的单元门、楼梯间顶部以及伸入不采暖地下空间的底部处理。对于单元门需要安装气密与保温一体的被动房门；居住建筑每层电梯间前室顶部机械排风出口上方需要加装可启闭的气密窗；电梯间深入地下非采暖空间（车库）出口处需要设置气密性高的被动房专用门。

2、  重视抹灰的对于提高建筑密封性的重要性

对于实心墙体，从室内屋面板、外墙、楼板、门窗洞口进行无断点的15mm厚的抹灰处理。特别是砌块与框架结构交界处要进行连续的抹灰，并铺设增强网防止开裂。对于轻质结构（木结构墙体、屋面等），应在内测安装气密膜或气密板以形成气密层。对于砌体机构和燃气开关箱或电配箱在安装前抹灰，安装后存留的狭孔和槽口用灰浆填实。（见图1，图2，图3）

图1 气密性插座

图2  电缆线孔密封

图3  木结构屋面连接处气密层薄膜

3、 加墙门窗洞口的密封构造

窗（门）框与窗（门）洞口之间凹凸不平的缝隙填充了自粘性的预压自膨胀密封带，窗（门）框与外墙连接处必须采用防水隔气膜和防水透气膜组成的防水密封系统。室内一侧采用防水隔气密封布，室外一侧应使用防水透气密封布，从而从构造上完全强化了门窗洞口的密封与防水性能。与传统施工做法采用泡沫胶进行洞口密封处理相比，此类密封布具有不变形、抗氧化、延展性好、防水透汽性能好、寿命长等特点。（图4）

图4  窗户密封构造

4、  防止密封平面被穿透

减少在外墙上的开洞或安装电线盒，如减少外墙上比较密集的新风管道开洞。保证所有穿外墙的管道、插座一定是气密性的。没有做到位的，一定要整改。

如果密封平面被穿透，需采用专用构件密封处理或设置专门的安装平面。例如：穿墙管道与电线的密封，将管道或电缆放置在专用的气密性套环里，套环带有自粘性的防水密封布，可以粘贴在墙上。防水密封布上再进行抹灰。如果采用不同尺寸的气密性套环，则可以减少裁剪密封布的工序，使安装更简洁、专业、易操作，洞口处理更平整清洁。目前国内在气密性套环的设计和生产都是空白。

图5穿墙管线密封

二、建筑气密性测试方法

发达国家从20世纪80年代就开展了这方面的研究，目前已经有较成熟的建筑围护结构气密性的检测技术和全自动化的检测设备。美国、加拿大、中北欧、英国已广泛将气密性测试系统应用到建筑节能领域中。国内侧重于对单一建筑构件(如外窗、外门)等检测方法的研究，但对建筑整体性的气密性测试，虽然有一定的研究，但无强制性验收要求，检测实践少。在某些国际合作的建筑节能项目中，国内项目执行方也按照国际惯例对建筑围护结构进行了气密性测试，但总体而言，国内在这方面的能力建设滞后，自动化设备依靠进口。

在检测建筑物或住房的气密性方面，“鼓风门测试法”在国际上得到了普遍认可。测试时将鼓风机安装在窗洞或门洞中并保持密封。根据鼓风机的旋转方向不同，建筑物内部和室外空气之间将产生超压或负压形式的压力差。为保持这种压力差，鼓风机需要输送一定的风量，风量的数量级由建筑围护结构的渗漏性决定。
   在一定压力差下计算出的渗漏流量可以和不同的参考数值进行比较。例如经常使用的n50值是以建筑物内部空气体积作为参考数值。n50值说明了当室内外压力差为50帕斯卡（Pa）时，整个建筑物内部空气体积在一小时内的交换次数，每小时的空气渗透量占建筑总内部空间的比率。换气次数按 N=q/v计算，其中q为空气流量，v为建筑换气体积。德国的气密性测试方法是依据标准EN13829。标准规定，无通风及空调设施的建筑，n50 ≤ 3.0 h-1；有通风及空调设施的建筑，n50 ≤ 1.5 h-1。被动房，n50 ≤ 0.6 h-1。在北欧国家，由于冬季更寒冷，对建筑气密性要求更高，如瑞典，建筑气密性规定n50 ≤0.3 h-1。

表1       欧洲典型国家低能耗建筑气密性规定

1、 测量设备及测试准备

一套测量设备通常由以下部分组成：

l  一个可调节的安装框架，安装在建筑围护结构最靠近中央的洞口（例如进户门、阳台门或露台门或窗户）；

l  一个遮罩，借助其可以将安装洞口也气密地密封起来；

l  一台鼓风机，内置在遮罩的一个开口中；

l  一个压力测量箱，用于测量建筑物内部和外部的压力差；

l  一个用于确定鼓风机所输送的空气体积流量的装置（例如依靠鼓风压力或鼓风机转速）；

气密性测试前，应测量室内外空气温度及风速。检测三层或三层以下的建筑物，应测量离地1.5m处的风速。如果距离建筑物10m之内，其迎风向的平均风速超过6m/s，检测工作不得进行。

测试前应封闭建筑围护结构，关紧门窗，检查门窗存在的缝隙或漏点，用密封胶布封严，测试区域内部门窗（不与外部连通的门窗）完全打开。把墙上所有通向室外的通风孔封严，把所有与户外连接的管道阀门系统部件用胶纸等密封，关闭新风系统。厨房里的排烟孔及抽油机的排烟孔均应堵塞，室内排水系统的水封管应灌水。

建筑项目中通常使用带有石膏板的遮盖物。为了更好地定位并解决在石膏板遮盖物背后的气密层区域中可能出现的渗漏情况，在气密性测试之后才能安装这些遮盖物。因此密封薄膜在测量期间是不受保护暴露在外的，在负压情况下有可能由于吸力效应而导致对薄膜层的损害。所以在这种使用情况下，必须经过极为仔细的计量并且以较低的压力等级才能进行负压测量。

如果只对保温建筑围护结构以内的一部分进行测量（例如一幢多户住宅中的一套住房），则必须确保在检测区域及相邻区域之间没有发生溢流。由于建筑原因，建筑物的多个区域往往通过安装井、贯通的地板结构及屋顶结构连接在一起，因此局部测量只能在极为谨慎的准备工作之后才能实现。

被动式低能耗建筑气密性测试通常为两次，第一次是竣工后，进行初次测试，排查漏点；第二次是在精装修以后，进一步查勘装修对气密层造成的破坏，并及时补救。

图6  鼓风门设备安装及测试

2、 测量方法

利用风机调节空气流量，使微压计显示出所要求的室内外压力差。待试验稳定后，分别记下30、35、40、45、50、55、60帕正负压差及其对应的空气流量。在每个压力等级下均要读取输送风量的数据。以压差为±50帕时的平均换气次数值作为建筑物空气渗透性能的度量标准。

在大型建筑内部进行测试时，需要多台设备同时运作，这些设备可以分别安装在不同的门洞和窗洞上。同样也可以使用气密木板 (OSB)或者气密薄膜搭建一个大型的框架，把多台鼓风机安装在一起。所有的设备应用计算机进行控制，如TECLOGMultifan。

测试所需的风机数量由每小时换气次数n50 的设计值（预期值）决定。中国常见的居住建筑，单体一般在10000平方米左右，15到20层。根据鼓风机的功率和室内空间大小，一般需要至少2-4 台设备。在会场大厅或厂房等大型空间内进行测试时，需要将多台设备组合使用，以达到50Pa的压差

在大型住宅建筑项目中，也可以采用分层或分户的方式进行气密性测试。在这种情况下，需要至少抽取20%的房间作为样本，其中必须从顶层，标准层和首层分别抽取三套房进行测试。为了更好地测试建筑气密性，最好要对住宅的楼梯间进行测试。

3、 渗漏定位

为了能够确定渗漏点的位置，原先的检测之后接着将再次制造约为50帕的建筑物压差，从而可以明显感觉到通过建筑围护结构渗漏点流入或流出的空气。检测人员借助所谓的烟管、打火机或风速测量计，可以使渗漏点变得可见。排查的漏点主要包括门窗锁点、门窗型材边缝、铰链、开关插座、地漏、线缆孔、排风管等。根据和委托方签订的协议，检测单位会编制一份渗漏情况记录并附上照片可能还有红外成像图片，以便以后明确地确定渗漏位置。

三、建筑气密性测试工程案例

由德国能源署与住房城乡建设部科技与产业化发展中心共同实施的中德被动式低能耗建筑示范项目目前已有六个项目拿到了中德被动式低能耗建筑质量认证。通过的四个项目都进行了气密性测试，其中两个居住项目，两个公建项目，其结果都远远优于被动房气密性的设定值n50≤0.6（见表2），再次表明，只要精细化的施工和选材，中国依然可以建造高质量的建筑。同时，测试数据表明，装修对建筑气密性仍然有影响或一定程度的破坏，往往测试结果要比装修前略差，但仍然可以在控制区间内，因此更需要重视装修时的精细化施工。此外，居住建筑多是分户局部检测，检测区易受相邻的非检测区干扰，楼梯间和电梯间气密处理较难，缺乏经验，因此测试结果略差于公共建筑。

表2    中德被动式低能耗建筑示范项目气密性测试结果

   注：气密性测试结果为第二次装修后的测试结果