跟著菲斯特教授學(xué)被動房【三】

《德國被動房基礎(chǔ)理論》課程，共8節(jié)，由德國被動房研究所沃爾夫?qū)し扑固亟淌谥v授，沈陽建筑大學(xué)夏曉東講述，柴澤賓翻譯，沈陽建筑大學(xué)建筑節(jié)能技術(shù)研究中心錄制。本課程已獲授權(quán)，轉(zhuǎn)載必究。

第三節(jié)   圍護(hù)結(jié)構(gòu)的氣密性

課程PPT及講義

【P1】

上一節(jié)課我們講述了，為什么要做好建筑的保溫隔熱，圍護(hù)結(jié)構(gòu)常規(guī)部分是如何計(jì)算熱損失的，又通過歐洲的木結(jié)構(gòu)建筑構(gòu)造介紹了圍護(hù)結(jié)構(gòu)的做法以及控濕問題。這節(jié)課我們來講解圍護(hù)結(jié)構(gòu)的氣密性。

【P2】

這是上一節(jié)我們講解過這張圖片，我們已經(jīng)知道了如果氣密層開裂了，空氣會很容易地從縫隙進(jìn)入圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部，空氣中的水蒸氣也會大量的進(jìn)入圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部。

【P3】

我們?yōu)槭裁匆鰵饷苄阅兀?/span>

第一就是避免濕氣進(jìn)入圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部，造成對建筑結(jié)構(gòu)的破壞；

第二，是提高室內(nèi)外的隔聲效果，因?yàn)槁曇粼诳諝庵锌梢詡鞑ィ?/span>

第三，是避免室外污染的空氣不受控制地進(jìn)入到室內(nèi)，這個(gè)我們在霧霾天深有體會，室外PM2.5濃度300的時(shí)候，氣密性不好的建筑室內(nèi)也有100多；

第四，可以提高新風(fēng)系統(tǒng)的功效，這也為有組織地進(jìn)行機(jī)械通風(fēng)提供條件，是新風(fēng)設(shè)備正常按設(shè)計(jì)運(yùn)行；

第五，是節(jié)能和節(jié)省采暖制冷除濕的費(fèi)用。因?yàn)楸粍臃坷锏男嘛L(fēng)系統(tǒng)是需要具有熱回收功能的，如果控制不好氣密性，沒有通過新風(fēng)系統(tǒng)的額外風(fēng)量就會增加，而這種額外的風(fēng)就是冷風(fēng)，沒有熱交換的預(yù)熱。

這里可以強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，做好氣密性沒有壞處，另一點(diǎn)是做好氣密性并不貴，主要是了解好怎么做。

我們在這里強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)：在歐洲室內(nèi)裝修和家具所使用的建材的環(huán)保要求是很高的，對甲醛和VOC的控制非常嚴(yán)格，因此在歐洲做好建筑氣密性只有好處，沒有壞處。但是在中國，由于我們對建材的環(huán)保要求并不嚴(yán)格，所以大部分的建筑還是使用了不環(huán)保的材料。

對于使用甲醛和VOC超標(biāo)的室內(nèi)裝修材料的建筑，過高的氣密性會增加室內(nèi)污染物濃度，需要增大新風(fēng)的換氣量來降低污染物濃度，能夠降低到什么程度，取決于室內(nèi)裝修建材的環(huán)保等級。也就是說，在被動房里面的家具和內(nèi)裝修材料需要滿足嚴(yán)格的環(huán)保要求，否則對健康是有害的。具體有哪些影響，我們后面的通風(fēng)章節(jié)會具體講到。

【P4】

這是一張氣密性與建筑采暖能耗需求和最大熱負(fù)荷之間的關(guān)系圖表，是以一棟德國漢諾威的被動房建筑為例的模擬結(jié)果，縱軸是采暖熱需求，橫軸是空氣滲透值，也叫氣密性特征值，他的單位是/h，也就是每小時(shí)換氣次數(shù)。氣密性檢測的n50就是，室內(nèi)外氣壓差在50pa的條件下，是當(dāng)室內(nèi)外壓差為50Pa的情況下要求每小時(shí)換氣次數(shù)不大于0.6次。室外的風(fēng)壓變化非常大，范圍也很廣，距地面越高風(fēng)壓會越大，50pa是一個(gè)選定的大概平均值。

綠色的線是被動房的能耗標(biāo)準(zhǔn)15kWh/(m2·a)，藍(lán)色的實(shí)線是建筑采暖能耗需求，紅色的虛線是采暖最大熱負(fù)荷，單位是W/m2，這是一個(gè)模擬關(guān)系圖，我們可以看到隨著建筑氣密性的提高，供暖熱負(fù)荷和采暖能耗需求都在下降，如果要達(dá)到被動房的標(biāo)準(zhǔn)，需要空氣滲透值在0.042以下。

氣密性對被動房的理論非常重要，如果不做好氣密性，做好了第一節(jié)課講的基本原則中的其他四個(gè)，建筑能耗也會較高，因?yàn)楸粍臃康哪芎睦碚撃Ｐ途褪腔趦?yōu)異的氣密性，所以有些開發(fā)商投入了很多保溫材料，做了復(fù)雜的施工工藝，但是建完一看發(fā)現(xiàn)能耗并不像被動房那樣低，最后給建筑做了氣密性檢測，發(fā)現(xiàn)氣密性不達(dá)標(biāo)，但是室內(nèi)裝修已經(jīng)做完了，這個(gè)時(shí)候是很難彌補(bǔ)的了。因此設(shè)計(jì)師從工程一開始就需要有氣密性設(shè)計(jì)的意識和常識。

【P5】

那么我們來看一下如何做氣密性設(shè)計(jì)，當(dāng)我們拿到一張建筑的平剖面的草圖時(shí)，我們先找到他的圍護(hù)結(jié)構(gòu)層，在圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)用一條連續(xù)且閉合的紅顏色線繪出氣密層，在建筑構(gòu)件間連接的地方，例如：外墻與內(nèi)墻的交接部位，外墻與外墻的交接部位，外墻與屋面的交接部位等等，都需要保證氣密層的連續(xù)性，而且氣密層的材料和做法應(yīng)該是與建筑同等壽命的。

氣密層需要連續(xù)不間斷，當(dāng)某處氣密層斷開不連續(xù)了，再在外側(cè)加多少層附加層都不具備氣密性效果，就像吹氣球一樣，氣球就是氣密層。再比如這個(gè)例子，我們有一個(gè)水桶，它漏水，我們給他套一個(gè)還是漏的桶，但水依然還是會漏。氣密層只需要連續(xù)不間斷的一層。這個(gè)構(gòu)造設(shè)計(jì)問題是建筑師的責(zé)任，也就是建筑專業(yè)負(fù)責(zé)，因?yàn)榻ㄖI(yè)出建筑施工圖。

【P6】

那么我們來看一下做氣密層的常用材料有哪些，氣密性材料需要本身不透氣，而且堅(jiān)韌不易撕裂，并且耐久性要好。那么我們來具體的看一下，第一種是木板材類，定向刨花板OSB、稻草板OSSB等等，這種板材常用于輕鋼、輕木結(jié)構(gòu)體系作為結(jié)構(gòu)蒙皮板用；第二種是聚乙烯類的膜，可以有自粘型的，也可以選用膠粘的，可以用于處理一些縫隙，但一定是選用認(rèn)證過的；

第三種混凝土，振搗密實(shí)的混凝土是天然的氣密材料，砂漿砌筑的砌塊墻體氣密性不高，只有表面抹灰后的砌筑墻體才有較好的氣密性，但是建筑砂漿一般都是脆性材料，抹灰層一般2-3cm厚，他很薄，難以保證在建筑使用過程中不出現(xiàn)裂縫，這樣一來呢抹灰砂漿的氣密性會受到一定削弱，這也是第四種氣密性材料。

以上材料基本處理原則都是在其表面處理氣密層，木板材之間的縫隙通常用粘貼氣密性膠帶來處理。結(jié)構(gòu)混凝土與結(jié)構(gòu)混凝土之間的縫隙，比如建筑變形縫的部位，為了保證建筑結(jié)構(gòu)的變形能力，通常也會選用氣密性膠帶。

【P7】

下面我們來了解一下常用的一些建筑材料的透氣性能，這是一張圖表，橫軸是透氣性，測試條件是在50pa的壓差下，每小時(shí)每平方米材料，透過多少m3的空氣，所以它的單位是m3/（m2·h），縱軸是各種材料，深藍(lán)色是某一種材料檢測出的最低值，淺藍(lán)色是最高值，我們可以看到最低的是巖棉等材料，達(dá)到了100，軟木板達(dá)到了7，那么中間有一條紅色的豎線，在0.1m3/（m2·h）的位置，是材料選用的分界線，也就是說在選用氣密性材料時(shí)應(yīng)該選用透氣性小于0.1的材料。

那么這個(gè)時(shí)候問題就出現(xiàn)了，有些材料呢最低值低于0.1，最高值高于0.1，比如OSB板，加氣的混凝土條板，那么怎么選用呢，這些材料有的用到一定厚度才有可靠的氣密性，有的是達(dá)到一定容重才具有可靠的氣密性，這就是我們說選用氣密性材料應(yīng)該選用認(rèn)證過的產(chǎn)品的原因。

沒有認(rèn)證過的產(chǎn)品是難以保證他有優(yōu)異的性能的，這就是為什么兩個(gè)工程同樣的構(gòu)造做法，選用材料的性能參數(shù)不同會出現(xiàn)不同的氣密性效果的原因。

【P8】

下面我們以石膏板為例來看一下使用過程中會出現(xiàn)哪些問題，這是一張被動房的照片，左上角部分是屋頂?shù)氖喟?，右下角是墻面的石膏板，在生活中你會發(fā)現(xiàn)經(jīng)常會出現(xiàn)這樣的縫隙，這是因?yàn)槲菝媾c墻面發(fā)生了不同的變形和位移，這個(gè)解決辦法就是采用認(rèn)證過的氣密性膠帶把它粘上，但是膠帶不能直接貼在外裝飾面上，外露膠帶太難看，因此需要粘在下面的基層上。

這張照片人們可能會感覺奇怪，怎么被動房還有裂縫呢，這棟建筑的氣密膜就是粘貼在了石膏板下面的OSB板上的，我們看到的石膏板層是防火保護(hù)層和裝飾層，看這張照片呢，是要說明建筑的相對位移和變形是較大的，尤其是在柔性結(jié)構(gòu)體系的建筑中，氣密層必須具有柔韌性，否則是難以抵抗建筑的變形的。

【P9】

下面這是一個(gè)外墻和屋面的轉(zhuǎn)角處構(gòu)造圖，墻體是砌筑墻體外側(cè)做保溫，內(nèi)側(cè)做抹灰氣密層，屋面是I型木桁架，兩側(cè)OSB蒙皮板，內(nèi)填巖棉保溫材料，OSB板內(nèi)側(cè)做氣密層，然后做龍骨，掛石膏板內(nèi)飾面板。

木屋面和墻體交接位置放了一道木梁，屋面的氣密層延伸下來到了墻面，與墻面的抹灰層要形成可靠連接，在交界處需要做增強(qiáng)處理，也就是在氣密層上附加一層金屬網(wǎng)格布，使氣密層與抹灰層可靠連接，這是兩種不同材料間的連接處理。這些都是建筑師的工作，首先建筑師需要明白這樣的做法，然后指導(dǎo)施工人員現(xiàn)場施工，這些材料并不貴。

【P10】

當(dāng)然處理方法還有很多種，比如可以在屋面氣密層延伸至墻面抹灰后，在外側(cè)通過墊有橡膠墊的木壓條或線腳，用自攻釘固定在木梁上，同樣也可以實(shí)現(xiàn)可靠連接的效果。

【P11】

這張照片就是上面我們講到的外墻和屋面的轉(zhuǎn)角處的氣密性連接處理的照片。

【P12】

下面我們介紹一下門窗與墻體的連接。首先需要介紹一下門窗的氣密層，門窗的內(nèi)側(cè)表面是門窗的氣密層，墻體的氣密層是抹灰層，經(jīng)過多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)有兩種保證氣密性的構(gòu)造方式，一種是把氣密膜的一端粘貼在窗框周邊，把氣密膜的另一端粘貼在墻體上，之后再抹灰，為了增強(qiáng)抹灰的可靠性，還可以鋪設(shè)網(wǎng)格布。

另外一種方式是在窗框與墻體抹灰層的交接位置放一個(gè)塑料收邊條，并且與窗框留有一定距離，然后在收邊條與窗框之間打密封膠。這兩種方式都能夠有效地保證窗和洞口之間縫隙的氣密性。

【P13】

這是OSB板與OSB板之間的氣密性構(gòu)造照片，板與板之間的縫隙用認(rèn)證過的氣密性膠帶粘貼，藍(lán)色的膠帶是封堵保溫材料灌注孔的，因?yàn)榍懊嫣岬竭^保溫材料是吹進(jìn)空腔內(nèi)的，需要將灌注孔密封。

【P14】

我們一直強(qiáng)調(diào)認(rèn)證過的膠帶，那么什么是認(rèn)證過的，市場上有很多膠帶，最重要的是看膠帶的抗拉抗撕裂和耐久性能。那么我們經(jīng)常會在快遞包裹箱子上看到這樣的膠帶，這就是一個(gè)典型的抗撕裂的檢驗(yàn)方法，兩側(cè)粘貼好后，使兩側(cè)產(chǎn)生相對位移大于1cm的錯(cuò)動，我們可以記錄這樣錯(cuò)動的力，再看氣密性膠帶是否開裂，如果沒有開裂就是合格的產(chǎn)品。

【P15】

這是檢測后的拉伸效果，我們可以看到把膠帶上的字體已經(jīng)拉變形了，但是膠帶沒有開裂，這就是合格產(chǎn)品。

【P16】

這是一些典型的氣密性構(gòu)造處理節(jié)點(diǎn)，首先應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，盡量減少穿過氣密層的位置的數(shù)量，氣密層斷開或開孔的處理比較費(fèi)事。這是屋頂?shù)臒艟€，他穿越了屋面下方的OSB板，這些地方是需要用PE氣密膜粘貼牢固的，也就是紅色圓圈的這兩個(gè)位置就是貫穿點(diǎn)。

【P17】

這是剛才說過的這個(gè)例子，當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)他做完之后還有這么大的一個(gè)孔，在氣密性檢測時(shí)，這個(gè)點(diǎn)將是非常大的漏氣點(diǎn)，后來在內(nèi)側(cè)進(jìn)行了氣密膜的粘貼。

【P18】

這是一些與穿線管或穿墻管相配套的氣密性配件，管與橡膠套管緊密連接，橡膠套管又能與墻體或屋面氣密層很好的連接，這種產(chǎn)品使用起來非常方便，在歐洲有一些廠商已經(jīng)開始生產(chǎn)這類產(chǎn)品了。

【P19】

下面我們來看一下氣密性的檢測，氣密性檢測是有國際標(biāo)準(zhǔn)的，EN 13829 Thermal Performance of Buildings - Determination of Air Permeability of Buildings - Fan Pressurization Method，他的中文翻譯大概是：建筑熱工性能-建筑透氣性檢測-風(fēng)扇增壓法。我們叫做鼓風(fēng)門法。

他的檢測原理是用風(fēng)機(jī)把室內(nèi)外的壓差達(dá)到50pa之后，然后看漏氣量。最后折算成每小時(shí)的換氣次數(shù)。通俗的說一遍，就是在建筑的外門上扣一個(gè)帶風(fēng)機(jī)的罩，風(fēng)機(jī)可以向室內(nèi)增壓送風(fēng)，也可以向室外排風(fēng)，送風(fēng)或排風(fēng)使建筑內(nèi)部與外部達(dá)到50pa壓力差時(shí)，通過儀器設(shè)備檢測空氣滲透量，計(jì)算得出氣密性。

【P20】

這是氣密性檢測的照片，右側(cè)有兩個(gè)儀表，上面的就顯示室內(nèi)外的壓力差為50pa，下面這塊儀表是檢測空氣的滲透量的。

【P21】

這里介紹一下氣密性檢測的大概流程，首先是把建筑的開口部位都關(guān)閉了，同時(shí)把室內(nèi)的門都打開，保持室內(nèi)空氣流通，避免室內(nèi)房間之間產(chǎn)生壓差；

第二，為了計(jì)算測量準(zhǔn)確，我們需要計(jì)量室內(nèi)外的空氣溫度；

第三，在圍護(hù)結(jié)構(gòu)的外門或外窗上安裝鼓風(fēng)門，推薦在外窗上檢測氣密性，因?yàn)橄鄬τ谕獯皝碚f，外門更不容易做好氣密性；

第四，檢測室內(nèi)外自然氣壓值的不同，因?yàn)槭覂?nèi)外溫度不同或者室外有風(fēng)都會影響檢測的準(zhǔn)確性；

第五，做氣密性檢測不僅僅是拿一個(gè)報(bào)告或要個(gè)結(jié)果，而是通過檢測可以尋找到空氣滲漏部位，因?yàn)楫?dāng)室內(nèi)外壓差是50pa時(shí)，空氣滲漏位置的氣流會很明顯的被感知到?，F(xiàn)場的檢測是發(fā)現(xiàn)問題的最好途徑，是保證工程質(zhì)量的有效辦法。

第六，先檢測室內(nèi)負(fù)壓狀態(tài)下的氣密性，再檢測室內(nèi)正壓狀態(tài)下的氣密性。也就是先將室內(nèi)空氣抽出去形成負(fù)壓，再將室外空氣吹進(jìn)室內(nèi)形成正壓。

第七，在設(shè)定室內(nèi)外壓力差測量范圍內(nèi)，每個(gè)測量點(diǎn)的壓力差增量不應(yīng)大于10Pa。也就是說測量時(shí)，在最高壓差點(diǎn)和最小壓差點(diǎn)之間，應(yīng)取不少于5個(gè)壓力等分點(diǎn)。通俗的說就是需要測量10Pa、20Pa、30Pa、40Pa、50Pa、60Pa條件下的空氣滲漏量。

最后，計(jì)算出在50帕斯卡的壓差條件下，漏風(fēng)量和房間體積的比值。這個(gè)具體的檢測方法與步驟大家可以參見前面推薦的那部標(biāo)準(zhǔn)。氣密性的檢測必須是一個(gè)專業(yè)的團(tuán)隊(duì)，因?yàn)闅饷苄詸z測是尋找漏點(diǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，并不是單單出一個(gè)檢測報(bào)告，因此一個(gè)專業(yè)的團(tuán)隊(duì)會指出圍護(hù)結(jié)構(gòu)氣密層哪里存在缺陷，利于找到滲漏點(diǎn)及時(shí)彌補(bǔ)。

【P22】

下面我們來看一個(gè)氣密性檢測報(bào)告，這里有六行數(shù)值，左側(cè)兩列是在負(fù)壓條件下，不同的壓差條件下，不同的空氣滲漏量。因?yàn)楣娘L(fēng)機(jī)可以加很大的壓力，如果壓差太大可能會造成窗戶破裂，所以在檢測時(shí)需要控制住壓差。

在圖表中的橫軸就是氣壓差，縱軸是空氣滲漏量，我們可以把這幾個(gè)值連起來，形成藍(lán)色的這條線；同樣在正壓條件下，形成紅色的這條線，這里我們需要計(jì)算房間的體積，也就是430立方米，然后我們用在50pa壓差下的空氣滲漏值除以房間體積，得出1.3h-1，檢測過程中的誤差控制在6%范圍內(nèi)。案例中的這個(gè)氣密性檢測數(shù)值是1.3，但它比普通的建筑還是要好一些，但他還達(dá)不到0.6的被動房要求。

【P23】

這里是在德國的氣密性檢測的一個(gè)例子，這條紅線是德國的建筑法規(guī)中規(guī)定建筑氣密性的值，是1.5h-1，如果按照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的話，是難以達(dá)到超低能耗或近零能耗標(biāo)準(zhǔn)的，大家可以回想一下前面講的氣密性與建筑采暖能耗的關(guān)系圖。被動房對氣密性要求是0.6h-1，只要按照前面講到的構(gòu)造要求去設(shè)計(jì)和施工，0.6h-1這個(gè)值是很容易達(dá)到的，下面的若干條豎線是按照德國被動房研究所認(rèn)證過的被動房氣密性檢測值，平均值在0.37h-1，大部分的建筑都遠(yuǎn)低于0.6h-1。

下面我們來總結(jié)一下有關(guān)建筑氣密性的關(guān)鍵點(diǎn)，第一，氣密性一定是從一開始設(shè)計(jì)階段就明確設(shè)計(jì)出來的，不能沒有設(shè)計(jì)把氣密性工作留給施工階段去解決；第二，不同構(gòu)件之間的連接需要有規(guī)定的方法，不能碰運(yùn)氣一樣的隨意處理。

【P24】

現(xiàn)在我們來討論一個(gè)問題，就是我們檢測完的建筑氣密性結(jié)果，能夠保持多少年呢？左邊圖片是我們做的第一棟被動房，他的屋面氣密層是聚乙烯的氣密膜，墻體的氣密層是石膏板，連接處粘貼了氣密性膠帶；中間和右邊的圖片是鋼筋混凝土墻和屋面的石膏板之間的氣密性連接，用抹灰層壓住了氣密膜。

【P25】

這是25年后我們對建筑又測試了一遍氣密性，我們采用一種新的方式，就是在接縫處噴一縷煙，那么煙遇到風(fēng)肯定就會被吹散的，這樣我們可以很容易的觀測到是否有滲漏的地方。那么我們可以看到這縷煙沒有什么變化，就是沒有受到氣流干擾，證明他的氣密性依然是很好的。

【P26】

這是這棟建筑外窗框和墻體的部分連接部位，連接處的構(gòu)造做法是之前介紹過的，用收邊條收口抹灰，在收邊條與窗框之間打密封膠這種構(gòu)造方式，這張照片是25年前照的。

【P27】

這張照片是25年之后照的連接處斷面，我們打開了建筑外窗框和墻體的部分連接部位，來觀察氣密層是否完好，從左向右依次為窗框、密封膠、收邊條、抹灰和墻紙，我們可以看到25年后他們依然完好。

【P28】

我們對兩棟被動房建筑進(jìn)行了長期的檢測，我們分別在1991年、1992年、1994年、1999年、2001年和2016年對兩棟被動房建筑進(jìn)行了氣密性檢測，25年以后建筑的氣密性依然保持很好，所以通過認(rèn)證的材料和規(guī)定的方法做好建筑氣密性，可以使建筑長期保持非常好的氣密性。

好，關(guān)于氣密性的部分，我們就介紹到這里，謝謝。

【注：灰色文字為夏曉東增補(bǔ)解釋內(nèi)容】

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點(diǎn)擊回看：第二節(jié)   圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱