被动式超低能耗绿色建筑气密性检测及技术措施

刘云飞

(中国石油大学胜利学院 后勤服务中心，山东 东营 257061)

被动式超低能耗绿色建筑简称“被动房”，采用先进节能设计、新型材料、施工技术最大限度提高建筑整体结构的保温、气密性，降低建筑整体能耗水平。当室内外有空气压力差时，室内气体通过外围护结构和门窗渗漏到室外，导致热量大量流失或者进入室内，降低建筑的保温隔热性能，增加建筑能耗。建筑气密性通过减少建筑外围护结构通过缝隙等散失冷热量，提高整体结构的能效[1]，提高居住环境舒适度、降低能耗。

被动房在平、剖面设计时首先要确定气密层位置，以限定建筑气密空间范围。在建筑平面图、剖面图中用“红线”表示气密层，要求整个气密层结构是连续且闭合的[2]。为保证主要功能房间的气密性，特殊用房，例如高层建筑的消防楼梯间、公共建筑的大型空调系统设备间等有进排风功能的房间以及屋顶设备间等非采暖空间，一般均被限定在气密“红线”之外。被动房气密层唯一且禁止多道设置[3]；气密层设计时一般放置于保温层高温一侧，能够有效防止室内水蒸汽渗透入保温层，气密层同时起到隔汽层的作用。

1 被动房相关指标

被动房建筑是舒适度极高的建筑且居住建筑的室内环境应全年处于舒适状态，其控制性指标要求比较严格，必须在设计、施工等阶段采取相应的技术措施(表1～3)。

表3 被动房能效指标

相对节能率为

η=(E0-E)/E0

式中，η为相对节能率，%；E0为基准建筑在规定条件下的全年供暖、供冷和照明能耗，不包含可再生能源发电，kWh/(m2·a)；E为设计建筑在规定条件下的全年供暖、供冷和照明能耗，不包含可再生能源发电，kWh/(m2·a)。

2 鼓风门法被动式超低能耗建筑气密性检测

建筑外围护结构整体气密性作为被动式超低能耗建筑验收指标之一，直接影响和决定建筑整体节能效果[4]。规范要求被动房的每小时换气次数小于等于0.6次。根据PHI的被动房认证标志，参照德国DIN4108-7-2001、DIN EN13829作为气密性测试的标准。建筑气密性测试应在建筑气密面施工和室内装修完成后进行，并以室内装修完成后的气密性测试结果为最终判定依据，建筑气密性的检测方法主要采用鼓风门法。

2.1 鼓风门法被动式超低能耗建筑气密性检测设备要求

鼓风门法被动式超低能耗建筑气密性检测设备要求包括：

(1)压力测量装置。0～30 Pa(0～100 Pa)，≤±2 Pa；

(2)空气流量测量系统。≤±7%(≤±5%)；

(3)温度测量装置。±1 K(±0.2 K)。

(4)风速测量装置。0.1～20.0 m/s，±0.1 m/s；

(5)大气压力测量装置。80～120 kPa，≤±0.2 kPa。

2.2 鼓风门法被动式超低能耗建筑气密性检测环境条件

(1)确定需检测的建筑区域。建筑区域内有采暖、制冷或通风的区域，一般不包括阁楼、地下室或加建部分，特殊情况下与委托方确认需要检测的范围。居住建筑通常以户或者单元为测试单位。公共建筑通常进行整体测试，测试时打开内部的门[5]。

(2)环境条件。环境条件包括温差及风速。室内外温差值和建筑物围护结构高度的乘积不应大于500 m·K，地面风速不应大于3 m/s或气象风速不大于6 m/s。

2.3 鼓风门法被动式超低能耗建筑气密性的检测技术步骤

(1)在50 Pa和-50 Pa压差下测量建筑换气量并计算换气次数；(2)测试前关闭被测区域与外界联通的门窗，封堵地漏封口等非围护结构渗漏源，关闭换气扇、空调等设备；(3)采用红外热像仪、发烟装置、风速仪等确定建筑的渗漏源并做密封处理；(4)记录室内外温度、风速、大气压；(5)测试并计算得出N50和N50+，并计算平均换气次数结果(图1)。

图1 鼓风门法被动式超低能耗建筑气密性检测过程

2.4 鼓风门法被动式超低能耗建筑气密性检测流程

(1)测试自然压差。在正式测试前后，各做一次。将被测区域临时密封并封闭风机，使用压力计测试室内外的自然压差/静压差≥30 s，如果平均值>5 Pa，则不得进行测试。

(2)测试时间。检测两次。第一次是门窗节点施工结束，内部抹面层以及其他密封措施(如管道贯穿处密封)完成后进行，排查漏点；第二次是在项目整体竣工后进行，是项目能否获得质量标识认证的主要依据之一。

(3)测试准备。测量建筑被测区域海拔、地面面积、净体积、围护结构面积等基本信息；关闭空调、新风并密封所有与外界环境连通的非围护结构渗透源；若测试公共建筑，需打开被测建筑内的内门，并在测试期间持续开启[6]。

将风机安装在建筑被测区域与室外连通的门、窗处，并确认测试框架与建筑连接部位密封，并连接压力流量与电脑测试软件。需注意检测设备的可伸缩框架的宽度和高度的可调节范围，以便选择合适的检测洞口。

(4)预测试。建议使用≥50 Pa的压力向室内加压或减压，检查围护结构的渗漏源，如有缺陷，应详细记录并修补[7]。

(5)负压测试。①测试≥30 s的初始自然压差；②除去风机盖，启动风机，设定室内外压差进行测试。每个测点的压差增量应≤10 Pa，最小的室内外压差应为10 Pa或自然压差的5倍，取较大值。③单个住宅或小型建筑：最高压差为50～100 Pa。④大型建筑(≥4 000 m3)：最高压差至少需达到25 Pa。⑤测试≥30 s的最终自然压差。先测负压的目的是便于找漏气位置，当负压不合格时，打开鼓风机，用测风仪找漏风位置或用手感受，做相应封堵，然后做好记录，以便后期整改。

(6)正压测试。①测试≥30 s的初始自然压差。②除去风机盖，启动风机，设定室内外压差进行测试。每个测点的压差增量应≤10 Pa，最小的室内外压差应为10 Pa或自然压差的5倍，取较大值。③单个住宅或小型建筑：最高压差为50～100 Pa。④大型建筑(4 000 m3)：最高压差至少需达到25 Pa。⑤测试≥30 s的最终自然压差。

3 提高建筑气密性技术措施——三玻两腔Low-E中空窗户

3.1 采用具有采光、隔热和保温性能的节能外窗

被动房窗户采用三玻两腔Low-E中空节能窗户，玻璃间充氩气或氪气[8]，惰性气体与空气相比，密度大、导热系数小，降低玻璃中间层热对流，能够降低玻璃传热系数，有助于改善低辐射镀膜中空节能玻璃的保温性能和节能效果。玻璃Ug值为0.7 W/(m2·K)，剥离间隔条为非金属隔条，耐热性较好。玻璃的太阳能总投射比g≥0.45，窗框通常为多腔木框架或塑料框架，填充高效的保温芯材，整窗的U值达到0.8～1.0 W/(m2·K)。

图2 三玻两腔Low-E节能窗户

3.2 节能玻璃使用地区选择

被动房根据所建设地区的气候特点，要选择合理的g(太阳能总投射比)、gIR(太阳红外热能总投射比)。依据《民用建筑热工设计规范》(GB50176)、《公共建筑节能设计标准》(GB50189)等国家标准，结合玻璃热工性能参数，给出如下基本原则：①严寒地区。考虑冬季保温，宜选择g值、gIR值均较高的玻璃。②寒冷地区：主要考虑冬季保温，部分地区和建筑部位兼顾夏季隔热，宜选择g值、gIR值均适中的玻璃。③夏热冬冷地区：主要考虑夏季隔热，兼顾冬季保温，宜选择g值、gIR值低的玻璃。④夏热冬暖地区：北区可参考夏热冬冷地区，南区主要考虑夏季隔热，宜选择g值、gIR值低的玻璃。⑤温和地区：温和地带分为北区、中区和南区，可根据具体情况参考夏热冬冷和夏热冬暖地区(表4)。

表4 典型被动房用玻璃g值、gIR值及使用地区建议

3.3 窗户安装技术说明

为保证被动房气体交换率N50<0.6次/h的气密性要求，被动房窗户选用悬挂式安装法，建筑墙体外保温层内镶嵌窗框边缘，设计采用专业密封材料：①采用整窗悬挂于墙体外表面的安装形式，保证传热系数Uw≤0.85 W/(m2/k)；②窗框采用专用L型角钢、支撑垫块对侧面、上面进行多点固定，满足整个窗体称重要求；③节能支撑块应用于窗体下侧，能够辅助支撑窗体自重，减少钢件使用，减少热桥点；④建筑接缝的室内侧使用防水隔汽膜(水蒸汽透过性极低，SD>35)(图3)，防止能量流失，粘贴内膜时，应让内膜有余量，不拉紧，专用胶满涂，超出膜材边缘5～10 mm；建筑接缝的室外侧使用防水透汽膜(透湿性高，SD值为0.1)(图4)，防止结露发霉。防水透汽膜、隔汽膜属于特种高分子复合材料和胶粘制品；⑤L型角钢采用专用隔热垫片，放置于钢件与墙体之间，起到断桥隔热作用，减少热量损失；⑥窗框与保温附框或墙体、墙体接缝、管道穿透、窗台板边缘等采用VITA预压紧自膨胀密封带处理，具有防暴雨、防风尘、隔热、隔音等功能。

图3 窗户内侧贴防水隔汽膜

图4 窗户外侧贴防水透汽膜

4 结 语

建筑气密性是被动式超低能耗绿色建筑核心要素能效目标之一，直接影响和决定建筑整体节能效果。三玻两腔Low-E中空窗户为新型节能窗户，独特的窗体设计结构，防水隔汽膜、防水透汽膜在窗户外挂安装的使用，提升建筑整体结构的气密性，通过对被动房气密性检测技术和相关技术措施的分析，为被动房建筑运营提供重要依据，因此，在国内推广气密性措施具有重要的意义。