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        被動式超低能耗綠色建筑氣密性檢測及技術(shù)措施

        2022-07-20 08:03:14劉云飛
        關(guān)鍵詞:建筑檢測

        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(gè)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)?!堋?%(≤±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(gè)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(gè)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(gè)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(gè)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(gè)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。

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