跟著菲斯特教授學被動房【六】

《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，沈陽建筑大學夏曉東講述，柴澤賓翻譯，沈陽建筑大學建筑節(jié)能技術(shù)研究中心錄制。本課程已獲授權(quán)，轉(zhuǎn)載必究。

第六節(jié)   建筑通風

課程PPT及講義

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這節(jié)課我們來講第六節(jié)，在開始之前我們通過這樣一張圖片來回顧一下前面幾節(jié)課我們介紹的內(nèi)容，也就是實現(xiàn)被動房的幾個條件，主要包括圍護結(jié)構(gòu)的保溫隔熱、提高建筑的氣密性、高性能的外門窗和避免熱橋的內(nèi)容，前面講的這幾部分內(nèi)容都是與外圍護結(jié)構(gòu)直接相關(guān)的。

接下來要介紹的新風系統(tǒng)看起來與外圍護結(jié)構(gòu)不相關(guān)，但深層次的講，新風系統(tǒng)與外圍護結(jié)構(gòu)是間接相關(guān)的，因為新風系統(tǒng)的布置要求是要和外圍護結(jié)構(gòu)盡可能的靠近布置。我們來看這張圖片，由左上方這個綠顏色的新風管道進入到室內(nèi)的空氣溫度與室外溫度是一致的，比如冬季室外溫度是零下15度，那么管道里的溫度也是-15度，如果風管在室內(nèi)布置的太長，就會對室內(nèi)造成額外的熱損失，也就是相當于我們增大了圍護結(jié)構(gòu)的表面積。

因此新風系統(tǒng)應該盡量靠近外圍護結(jié)構(gòu)布置，目前市面上已經(jīng)有一些新風設(shè)備是與外圍護結(jié)構(gòu)相結(jié)合布置的系統(tǒng)設(shè)計。從這個角度來講，新風系統(tǒng)的設(shè)備及進風管線部分是延伸的外圍護結(jié)構(gòu)部分。

【P2】

這節(jié)課我們先來介紹一下建筑通風、健康與室內(nèi)空氣品質(zhì)的有關(guān)內(nèi)容。

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我們談到通風，很多人認為通風是和室內(nèi)健康相關(guān)的。這里我們強調(diào)一下，我們說的通風不是室內(nèi)的空氣循環(huán)，而是將室外的新鮮空氣送入到室內(nèi)，同時將室內(nèi)的污濁空氣排出到室外的通風系統(tǒng)。

這里我們先介紹一下通風會給室內(nèi)空氣品質(zhì)帶來哪些好處。

第一個就是除濕，建筑室內(nèi)的濕度較大會使室內(nèi)的一些物品或部位發(fā)霉，將影響到人們的健康，同時濕度過大會對建筑物的質(zhì)量和性能產(chǎn)生影響，甚至是破壞。這個之前介紹過了；

第二個是室內(nèi)的污染物需要通風，比如說甲醛、氡氣、灰塵等等對人的健康影響很大，我們要把這些污染物排出到室外，再把室外新鮮的空氣補充進室內(nèi)。那么室外空氣中難免會有一些灰塵等污染物，我們可以在進風管道上加一個過濾裝置，把這些顆粒過濾掉。

第三是室內(nèi)舒適度方面，比如室內(nèi)的一些氣味、二氧化碳濃度升高等，都需要將這些氣味或氣體排到室外去。這些都需要通風來解決。

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我們先來看一下除濕方面的問題。這是在德國一些新建建筑中出現(xiàn)的問題照片，都是在建筑室內(nèi)的一些部位出現(xiàn)發(fā)霉的現(xiàn)象，為什么會出現(xiàn)這樣的問題呢？

至少有兩種可能造成了發(fā)霉的問題，第一，前面的課程我們談到過，發(fā)霉的部位都是因為濕度過大，而在室內(nèi)的一些位置如果建筑保溫不好，會使一些部位的溫度低于水蒸氣的露點溫度，從而造成了結(jié)露，這些部位通常也是建筑的熱橋部位。

第二是隨著建筑氣密性做得越來越好，室內(nèi)外的換氣量會降低很多，如果沒有考慮通風，室內(nèi)的濕度會逐漸增加，隨著濕度的增加也會逐漸出現(xiàn)發(fā)霉問題。在德國一些地區(qū)要求外窗每天要開兩次，但是這個要求還是不夠，因為微風天氣，室內(nèi)的空氣完全與室外交換，可能需要3個小時，那么每天開窗兩次可能還是不夠。為了更好地理解濕的問題，我們簡要通俗地介紹一下水的蒸發(fā)和凝結(jié)現(xiàn)象。

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這里是一個里面裝著部分水的密閉容器，在一個恒定的溫度下，比如是20攝氏度，液態(tài)水中的水分子是一直在運動的，像這些箭頭一樣，各個方向在運動。

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有一些水分子運動的更激烈、更快一些，那么它可以離開液體的水，進入到了上面的空氣部分，在空氣中的水分子我們叫它水蒸氣，這個現(xiàn)象就是蒸發(fā)，也就是水從從液態(tài)變成了氣態(tài)。

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有些在空氣中的水分子他的運動沒有那么快，它還會回到液態(tài)水中，這個現(xiàn)象就是凝結(jié)，也就是水從氣態(tài)又回到了液態(tài)。

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那么在這樣一個密閉的容器中，蒸發(fā)與凝結(jié)會形成一個平衡，也就是空氣的飽和含水量，在一個特定溫度下，空氣中容納水蒸氣的量是一定的，也就是空氣中的含水量飽和了。

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比如在20攝氏度條件下，空氣中的飽和含水量是17.3克每立方米，這是一個固定的值，也就是說空氣中只能容納下17.3g的水。

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不同的溫度條件下，空氣中的飽和含水量也是不同的，左側(cè)是20攝氏度條件下，右側(cè)是30攝氏度條件下，我們可以看到在30攝氏度條件下，空氣中的飽和含水量達到了30.3克每立方米，溫度越高水分子活動越劇烈，空氣含水量也就越多。也就是說空氣飽和含水量是與溫度相關(guān)的。

【P11】

我們來看這張圖表，它的橫軸是溫度，單位是攝氏度，縱軸是飽和狀態(tài)下的空氣含水量，單位是克每立方米。

通過這張表我們可以清晰地反映出溫度與空氣飽和含水量之間的關(guān)系，例如在20攝氏度條件下，空氣中的飽和含水量是17.3克每立方米；在30攝氏度條件下，空氣中的飽和含水量達到了30.3克每立方米；在10攝氏度條件下，空氣中的飽和含水量達到了8-9克每立方米；它的基本規(guī)律是溫度越高空氣飽和含水量越高。

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我們來看一下相對濕度，相對濕度是空氣中的水蒸氣分壓力與相同條件下水的飽和壓力的比。前面講的空氣中的飽和含水量是在一個理想狀態(tài)下的值，也就是密閉恒溫條件下的空氣中飽和含水量。

那么現(xiàn)實中由于沒有這種理想狀態(tài)，空氣是流動的，室內(nèi)外也是流通的，溫度也是有變化的，那么這樣的條件下，空氣中的含水量只有飽和狀態(tài)下的一半。比如20度條件下，空氣中的飽和含水量是17.3克每立方米，實際空氣中的含水量大約在8-9克每立方米。

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那么這個時候，把這個含水量放在10攝氏度條件下，根據(jù)相對濕度的定義，空氣中的水蒸氣分壓力與相同條件下水的飽和壓力的比，這個時候的相對濕度是92.5%。還是這么多含水量在20攝氏度條件下，相對濕度就是50%。

同樣這個含水量，如果溫度再繼續(xù)降低，降到10攝氏度以下，相對濕度就將達到100%，也就是說空氣中已經(jīng)容納不了這么多的水了，就開始從空氣中脫離出來，冷凝也就產(chǎn)生了。這就是在溫度比較低的部位濕度比較大的原因，當圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度低于露點溫度時就會發(fā)生結(jié)露的現(xiàn)象。

【P14】

這張圖是對我們前面講到的結(jié)露和發(fā)霉的問題的一個分析，這是在2001年2月對一個臥室的室內(nèi)空氣相對濕度和外墻內(nèi)表面相對濕度的監(jiān)測曲線，綠顏色的是外墻內(nèi)表面的相對濕度的變化曲線，黑色的是室內(nèi)空氣相對濕度的變化曲線。

那么我們來看一下綠色的外墻內(nèi)表面的相對濕度，如果一棟建筑他的保溫非常差，那么外墻內(nèi)表面溫度和室內(nèi)空氣溫度可以相差八九度，外墻內(nèi)表面的溫度也就較低，他的相對濕度也就很大，因此監(jiān)測的外墻內(nèi)表面相對濕度在80-85%左右，這個濕度就足以產(chǎn)生發(fā)霉了。

室內(nèi)環(huán)境20攝氏度時，當某一處圍護結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面溫度較低時，冷凝和結(jié)露就會在這個位置發(fā)生。這就是解釋一下為什么圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面會結(jié)露的原因。

那么如何避免這個問題呢？第一個有效的措施是把建筑的保溫做好，使外墻內(nèi)表面溫度不要太低；第二個方法是降低室內(nèi)的相對濕度，比如開窗通風，通過監(jiān)測我們可以看到室內(nèi)空氣的相對濕度在上升，原因是通風不足造成的，當開窗通風時，相對濕度很快就降下來了，當把外窗關(guān)上后很快室內(nèi)空氣的相對濕度又上升了。這個住戶每天開窗3次，但是從總體來看，開窗通風并沒有降低室內(nèi)的相對濕度，因此我們認為每天開窗兩次是不夠的。

所以我們推薦的通風方式應該是持續(xù)的，這樣才能夠降低室內(nèi)的相對濕度。

【P15】

下面我們來看一下被動房的室內(nèi)通風組織，首先需要將室內(nèi)污濁的空氣排出去，排風口通常是在衛(wèi)生間里，這是排風區(qū)，圖中紅顏色的箭頭表示排風，在主要使用空間比如臥室、起居室我們將新鮮的空氣補充進來，風口的設(shè)置應該使新風能夠覆蓋整個房間，不要形成短路，然后經(jīng)過一些小過廳、過道這樣的過渡區(qū)，氣流再進入排風區(qū)排出去。這樣形成一個循環(huán)。

【P16】

如果使用持續(xù)的通風方式，可以有效地降低室內(nèi)相對濕度，從而降低結(jié)露的可能性。這就是在被動房體系中我們需要一個持續(xù)的通風系統(tǒng)的原因，也就是說可以通過控制通風來控制室內(nèi)的相對濕度。

只要室內(nèi)相對濕度控制在62%以下，就沒有任何結(jié)露的隱患。另外送風區(qū)盡量選擇在濕度較低的空間，比如臥室、起居室；排風區(qū)選擇在濕度比較高的空間，比如衛(wèi)生間、廚房；這樣有利于室內(nèi)濕氣的排出。

【P17】

下面我們來看一看室內(nèi)空氣污染問題，首先就是甲醛，HCHO是甲醛，它是一種致癌的物質(zhì)，不同的組織有不同的標準，世界衛(wèi)生組織將含量標準控制在60微克每立方米，當然還有一些更嚴格的標準可以達到20微克每立方米。

那么在室內(nèi)裝修或家具的板材的膠中通常都含有甲醛，常規(guī)的土建類建材基本都是鋼材、水泥、玻璃、塑料等基本沒有什么甲醛，那么主要的來源在室內(nèi)裝飾裝修階段，內(nèi)墻涂料和家具是釋放甲醛的主要來源。

我們在部分被動房建筑里進行過甲醛檢測，1997年在德國達姆斯塔特的一棟被動房中，檢測的結(jié)果是在8-70微克每立方米，平均濃度在34微克每立方米。2002年在德國紐倫堡的一棟被動房中，檢測的結(jié)果是在10-40微克每立方米，平均濃度在21微克每立方米。

因此室內(nèi)裝修需要甲醛含量低的建材，才能實現(xiàn)20 - 40微克每立方米這個濃度。這里可以得出一個結(jié)論：持續(xù)舒適的通風可以降低室內(nèi)污染物濃度，減少通風量是不可取的。

【P18】

還有一些室內(nèi)的污染物我們稱它為VOC，VOC是揮發(fā)性有機化合物(volatile organiccompounds）的英文縮寫，他對人體健康也是有害的，左側(cè)的一列是VOC中的一些有害成分，世衛(wèi)組織，規(guī)定了相應的濃度標準，他的單位是毫克每立方米，這個I級是推薦的不影響健康的標準，II級是對人體產(chǎn)生健康影響的濃度標準。被動房是按照I級甚至更低濃度的標準執(zhí)行的。

還有一些一氧化碳等等有害氣體，那么所有室內(nèi)有機氣態(tài)物質(zhì)稱為TVOC，他的總含量應該控制在0.3毫克每立方米才不會影響健康。也就是空氣中VOC和TVOC的濃度不超過300毫克每立方米時被認為是對人體沒什么危害的。濃度達到1000mg時人體也沒有什么明顯的感覺。

【P19】

室內(nèi)還有一種有害氣體是氡氣，它是一種放射性氣體，它的濃度建議值是150-250貝可每立方米，氡氣是來自于土壤中的，它是有名的致癌物質(zhì)，會引起肺癌。這也就是我們在做綠色建筑評價時，建筑選址階段需要檢測土壤中氡的含量的原因。我們依然對前面檢測的兩棟被動房建筑進行了氡氣含量檢測，兩棟建筑的氡氣含量分別在23.5和20貝可每立方米。

【P20】

那么我們知道了氡是從土壤中來的，但它為什么能夠進入室內(nèi)呢？實際上土壤中會存在一些放射性物質(zhì)。這里我們簡要介紹一下氡是怎么形成的，先說鈾238，鈾238又叫貧鈾，每一千個鈾原子當中只有七個是鈾235，其余的都是鈾238。

鈾238的半衰期時間非常非常非常的長，你感覺彩票中獎幾率低嗎？鈾238的半衰期是468億年，半衰期是放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變時所需要的時間。鈾238經(jīng)過半衰期后衰變成釷元素Th234，釷再經(jīng)過一系列的復雜變化成為鐳-226，鐳在衰變過程中放出放射性氣體氡氣，氡氣是由居里夫人發(fā)現(xiàn)的。鐳不斷地向土壤中放出放射性的氡氣，氡可以穿透建筑的混凝土底板繼續(xù)向室內(nèi)輻射。

【P21】

在德國的平均放射性輻射劑量為每年4毫西弗(mSv)。毫西弗是劑量當量的單位，這種輻射主要來源有兩種，一種是自然界的輻射，一種是人工的輻射。左側(cè)就是人工的輻射，主要來自于核反應、核武器試驗、科學研究和核反應堆的事故，還有很大一部分用在醫(yī)學領(lǐng)域，氡可以殺死腫瘤細胞，也用在化療里面。自然界的輻射包括宇宙的射線、甚至食物中、土壤中的輻射和室內(nèi)的氡輻射這些是主要的來源。

【P22】

上面這個圖就是從鈾238衰變開始的一系列元素，大家了解一下就可以了。氡氣會增加罹患肺癌的風險。Wichmann這位研究人員在2004發(fā)布了一項研究結(jié)果，在德國每年死亡84萬人，其中死于肺癌的大約37000人，占比4.4%，因為吸煙導致死亡的大約32000人，占比3.9%，室內(nèi)氡輻射引起的死亡大約2500人，占了0.3%。在德國室內(nèi)氡的輻射量大約在50貝可每立方米。貝可是放射性活度單位。放射性元素每秒有一個原子發(fā)生衰變時，其放射性活度即為1貝可。

【P23】

這是在德國的死亡風險比例圖，藍色的部分是心腦血管疾病，占了47%，誘發(fā)因素主要是吃得太好，運動太少，太胖了。其他疾病占了24%，癌癥占比19%，其中由吸煙引起的肺癌比例最大，占了3.9%，氡輻射引起的肺癌占了0.3%。

所以，建議吸煙的人士要戒煙，因為吸煙引起肺癌的比例非常大，死亡率也是非常高。這里值得注意的一點是，死于謀殺的比例非常的小，只有0.05%，這里還包括了恐怖襲擊的死亡人數(shù)，人們對謀殺的關(guān)注非常的高，然而這只是非常非常小的比例，而對發(fā)生在身邊的真正高死亡比例和高死亡率的問題卻不夠關(guān)注，這是人們的通病。

那么在德國死于氡輻射的大約2500人，而在中國呢，可能每年有幾萬人，只是大家并不知道這個原因。

【P24】

那么我們?nèi)绾螠p少氡輻射對人們的影響呢，首先要知道它是如何進入室內(nèi)的。我們來看這張圖片，這是一個帶有地下室的二層建筑，通常在大氣中的氡氣含量非常的少，大約只有15貝可每立方米，土壤中的含量相對較高，可以達到20000貝可，尤其是在礦場附近，氡含量會很高。

如果我們的建筑底板氣密性不是很好或者有裂縫，氡氣就會滲透進來，進入建筑的地下室，地下室內(nèi)的氡含量可以達到300貝可每立方米，然后氡氣會逐漸進入上部的建筑空間，含量在減少，大約在120貝可，而后再由一層進入二層，二層會達到50貝可每立方米。

【P25】

如何防止氡氣進入室內(nèi)呢？有效的方法還是做好建筑的氣密性。如果做好了建筑氣密性，向上進入一層空間的氡含量將下降到25貝可，到達二層的氡含量將只有17貝可，從這個方面考慮，做好建筑的氣密性有助于降低室內(nèi)的氡含量。

【P26】

這張圖表反映了通風和室內(nèi)氡含量導致肺癌的幾率關(guān)系?？v軸是室內(nèi)氡含量導致肺癌的幾率，橫軸是通風量。紅顏色的曲線是建筑沒有通風和圍護結(jié)構(gòu)沒有與土壤做好氣密性措施的曲線，它是比較高的。藍色三角形的曲線是圍護結(jié)構(gòu)做好與土壤的氣密性措施的曲線，這個幾率明顯下降了許多，綠顏色圓圈的曲線是增加通風后的曲線，同樣也是降低了很多。

【P27】

前面我們介紹了氡的危害，那么降低室內(nèi)氡含量我們推薦以下一些措施，實際上這些建議也是防止氡輻射的研究中心給出的建議。第一，建筑主體的圍護結(jié)構(gòu)應與土壤或地下室做好氣密層；第二，如果氡氣已經(jīng)進入了地下室，那么地下室就要增強排風，排風使地下室內(nèi)成為負壓，其他空間的空氣將向地下室流動，地下室的空氣就不會向其他空間流動；第三，在建筑室內(nèi)材料的選擇上要避免氡含量較高的建材，比如說石材；第四，主要使用房間需要充分的通風，每人每小時25-35立方米的新風量比較合適，最少也要換氣0.3次每小時；第五，新風與排風的平衡比單純的排風效果要好。

【P28】

下面我們來看一下被動房里的氡含量。

這張圖表的縱軸是氡含量，橫軸是時間軸。這張監(jiān)測的圖表是由這位教授監(jiān)測的，他也是研究控制氡輻射的專家。他選取了一個在德國土壤中氡含量較高的地區(qū)的一棟被動房進行監(jiān)測，淺藍色的是大氣中的氡含量，紅色的和黃色的曲線是被動房內(nèi)兩個不同的房間內(nèi)的氡含量，大家可以看到在被動房里面的氡含量比限制標準的值低很多。

在藍色的豎線這個位置，關(guān)閉了新風系統(tǒng)，氡含量會快速的升高，而且超過了限制標準。通過這個研究，可以看到?jīng)]有充足的通風室內(nèi)氡含量會快速升高。充足的通風還同樣適用于其他的室內(nèi)污染物，因為氡含量的檢測比較容易，我們就用這張圖表展示了被動房中通風的重要性。

氡含量的控制和被動房的原則很好地結(jié)合在了一起，也就是說被動房通風的原則可以有效控制室內(nèi)氡含量，條件是通風系統(tǒng)工作時有輕微的超壓。關(guān)閉通風系統(tǒng)會導致室內(nèi)空氣中氡的含量顯著增加。

這節(jié)課我們介紹了室內(nèi)空氣品質(zhì)和通風的重要性，那么下一節(jié)課我們將介紹怎樣組織通風。

好，這節(jié)課我們就介紹到這里，謝謝！

點擊回看：第一節(jié)   被動房概述

點擊回看：第二節(jié)   圍護結(jié)構(gòu)的保溫隔熱

點擊回看：第三節(jié) 圍護結(jié)構(gòu)的氣密性

點擊回看：第四節(jié) 建筑外門窗

點擊回看：第五節(jié) 避免熱橋