1097消防科学与技术2019年8月第38卷第8期修改时间:2019年07月30日10:14:21
建筑防火设计
基金项目:国家重点研发计划资助项目(2017YFC0804900)电脑XF-E排图文gcn校对
摘要:针对消防安全与节能降耗的研究背景,结合我国现
有建筑特点及发展趋势,分析了国内外建筑气密性相关标准。分
析影响建筑气密性的因素,总结相关分析方法。提出了现阶段我
国在建筑气密性研究与应用中面临的主要问题,在此基础上对建
筑气密性的检测与研究方向提出改进建议。
关键词:建筑气密性;鼓风门法;示踪气体法;空气渗透
中图分类号:X921,TU834.35文献标志码:A
文章编号:1009-0029(2019)08-1097-03
随着国家建筑节能技术的有序推进,由建筑外围护结
构温差传热引起的能耗逐渐降低,由空气泄漏造成的能耗
损失逐渐增加。因此,建筑气密性无论是对消防安全还是
节能降耗都有着至关重要的影响。1国内外标准
目前,常见的建筑气密性检测方法主要分为鼓风门法
和示踪气体法。1.1国外标准
欧美等发达国家对于建筑整体气密性有着较为完善
的检测体系与标准规定,其评价方法分为换气次数法和空
气漏气率法。
(1)换气次数法。以建筑物内外压差为50Pa时,单
位时间空气交换量与建筑体积的比值作为标准。主要评
价指标为建筑物换气次数指标(N50),m3/(m3·h)。
(2)空气漏气率法。以建筑物内外压差为50Pa时,
单位时间空气交换量与外围护结构面积的比值作为标
准。主要评价指标为建筑物漏风量指标(Q50),m3/(m2·h)。
1.1.1欧洲EN13829标准
欧洲EN13829《建筑物热性能-建筑物透气性的测
定-风扇增压法》是欧洲地区普遍采用的建筑气密性标准,
其对各类建筑气密性的要求,见表1所示。1.1.2英国标准
英国在欧洲EN13829标准的基础上制定了要求更为
明确的TM23-2000《建筑物漏风量测定》标准,以漏风量
为评价标准对不同类型建筑进行了细分,见表2所示。1.1.3美国ASTME779、ASTME741标准
美国ASTME779《用风扇增压法测定空气泄漏率的
试验方法》与欧洲EN13829标准规定的气压法原理近
似。而ASTME741《测定单个区域空气变化的标准试验
方法》则是通过示踪气体法对建筑物气密性进行评价。建筑气密性检测技术在美国得到了较为成熟的发展,其研发
的相关设备既能简单快速地测试建筑物气密性,又能满足
欧美各国气密性标准中相应的测试标准与要求。1.2国内标准
1.2.1国内建筑气密性研究标准
我国的建筑整体气密性研究起步较晚,在研究初期对
建筑整体气密性的评价主要是用单一构件(如外窗、外门
等)的气密性来代替建筑整体气密性,该方法忽略了其他
围护结构空气泄漏及外界因素对整体气密性的影响。2018年颁布实施的GB/T34010-2017《建筑物气密性测
定方法、风扇压力法》标准,对于建筑气密性提出了相应的
测试方法。但是,对于评价标准未作严格要求,且实施时我国建筑气密性研究现状与分析
李伟1,东岩1,高强2,邓月超2
(1.天津城建大学能源与安全工程学院,天津300384;2.中国建筑科学研究院有限公司,北京100013)
表1欧洲EN13829标准建筑气密性要求
国家
德国
英国
瑞士
瑞典
挪威
丹麦
芬兰
捷克建筑类型
低能耗建筑
被动式建筑
一般性建筑
被动式建筑
一般性建筑
被动式建筑
一般性建筑
一般性建筑
被动式建筑
被动式建筑
一般性建筑
低能耗建筑
被动式建筑
一般性建筑
一般性建筑N50/m3/(m3·h)≤1.5
≤0.6
1.8~3.6≤0.6
≤3.6
≤0.3
1.0~3.0≤3.0
≤0.6
≤0.6
≤2.8
≤0.8
≤0.8
≤1.0
≤4.5
表2英国TM23标准技术指标
建筑类型
居住建筑(自然通风)
居住建筑(机械通风)
居住建筑(被动式)
办公室(自然通风)
办公室(机械通风)
大型商场
工业建筑Q50/m3/(m2·h)
合格10.0
5.0
-
7.0
3.5
3.0
10.0优良5.0
3.0
1.0
3.5
2.0
1.5
3.5N50/m3/(m3·h)
-
-
0.6
-
-
-
-
1098FireScienceandTechnology,August2019,Vol38,No.8修改时间:2019年07月30日10:14:21
间较短,普及范围有限。
国内近年开展的关于建筑气密性方面的研究,特别是
中德被动式低能耗建筑示范项目的实践,对于建筑整体气
密性有了较为深入的研究。该研究发现国内居住建筑整
体气密性检测结果远远超过欧美地区标准与实测值,存在
严重的泄漏现象,且测试的换气次数无法直接应用于常压
下建筑能耗计算中,不能直观地分析不同气密性水平而导
致的建筑能耗差异。1.2.2国内气密性评价指标
我国GB/T7106-2008《建筑外门窗气密、水密、抗风
压性能分级及检测方法》中,依据内外压差10Pa时单位
缝长空气泄漏量q1和单位面积空气渗透量q2将建筑外门
窗的气密性指标分为8个等级,见表3所示。
表3我国建筑外门窗气密性指标
分级
1
2
3
4
5
6
7
8q1/m3/(m·h)
3.5~4.0
3.0~3.5
2.5~3.0
2.0~2.5
1.5~2.0
1.0~1.5
0.5~1.0
≤0.5q2/m3/(m2·h)
10.5~12.0
9.0~10.5
7.5~9.0
6.0~7.5
4.5~6.0
3.0~4.5
1.5~3.0
≤1.5
国内目前尚没有明确的建筑整体气密性评价标准,部
分规范给出的严寒或寒冷地区换气次数指标为0.5、夏热
冬冷地区为1.0,但规范中对换气次数的选择依据及应用
范围并没有做出明确解释。
调研发现,国外对于被动式建筑气密性的要求较为统
一,约为0.6。对于一般建筑来说,被动式建筑行业较为发
达的芬兰与德国要求较为严格,为1.0,其他国家为1.0~4.5。同国外现有规范相比,虽然GB/T34010-2017《建
筑物气密性测定方法、风扇压力法》规范中对建筑气密性
测试方法作出相关规定,但尚未形成完善的建筑气密性评
价体系,且根据国内现有计算方法折算后的换气次数指标
为8.5,远远高于国外标准。因此,需要在借鉴国外经验基
础上,结合我国现有国情及地域分布状况建立一套更加完
善合理的建筑气密性评价体系。2影响建筑空气泄漏量的因素及分析方法
2.1影响因素
建筑空气泄漏量的影响因素主要集中在设计、规格、
结构和测试等方面。设计因素包括构建方法、开口位置、
建筑类型以及建筑材料。结构因素包括构件气密性等级、
建筑结构组成等,测试因素包括测试方法、测试环境等。ASHERAE对独立建筑不同建筑构件造成的空气泄漏进
行分析,结果表明,空气通过多种途径进行泄漏。汪静通
过模拟与实验相结合的方法对国内建筑维护结构漏风量进行研究,得出了相同的结论。通过分析发现:国外单体
式建筑主要泄漏源为建筑缝隙、墙体以及各通风系统,门
窗泄漏导致的泄漏约占总泄漏量的20%;国内单户居住建
筑门窗漏风量占建筑整体漏风量的50%。因此,采用单一
构件气密性等级代替建筑整体气密性的方法并不可取。
笔者认为,影响建筑气密性的因素主要包括构建方
法、建筑类型、季节、显著性穿透数目、单一构件的气密性
等级、建筑空间位置、室外气候条件等。2.2分析方法
对建筑气密性现有研究成果进行分析发现,目前建筑
气密性的研究方法主要集中在“试验性”和“相关性”两方
面。“试验”研究是在试验控制条件下进行实体试验,目的
是测量独立变量对依赖变量的因果影响并提出改进方
法。最具代表性的是Roberts等对学校建筑的气密性的研
究,作者在分析外墙结构造成的建筑气密性差异基础上介
绍了一种可用于构建气密干式承重砌体住宅的新方法。
“相关性”研究则是一种处于统计控制下的分析方法,目的
是了解变量之间的相关性。
通过对建筑气密性研究分析发现,国外在“试验性”与
“相关性”两方面取得了丰富的研究成果,而我国对于建筑
气密性影响因素的分析研究相对不足,现有研究仅存在少
量“定量”研究,缺少相应的“定性”分析,没有形成较为明
确的分析体系。3国内建筑整体气密性面临的主要问题与建议
我国对于建筑气密性的研究较少且起步较晚,主要存
在以下几方面问题。
(1)研究较少、缺乏相应检测依据。各国气密性检测
及评价标准不同,我国建筑整体气密性要求较欧美发达国
家差距较大,对建筑整体气密性的规定缺乏明确的规范要
求。现有国际检测标准等对我国并不完全适用,同时我国
现行检测标准在实施方面存在一定的滞后性。
(2)评价指标模糊宽泛。我国仅在个别规范中给出建
议取值且未作硬性要求,绝大多数针对建筑气密性的研究
采用单一构件气密性代替整体气密性。因此,需要在数据
分析的基础上逐步完善现有评价标准。
(3)研究方法存在误区。现阶段国内对于建筑气密性
的整体研究大多集中在高校及企业的学术研究,产学研相
结合的观念还不够深入,缺乏相应的工程应用。应采用理
论分析与试验研究相结合方法,在一定工程实例基础上总
结规律,制定相应标准。4结语
通过对国内外建筑气密性研究发现,目前我国对于建
筑气密性研究相对较少且没有统一的评价指标,与国际标
准存在一定差距。虽然对测试方法做出新的规定,但仍需
不断完善。
我国建筑整体气密性研究应在理论分析与试验研究
相结合的基础上总结规律,在借鉴国外经验基础上,结合(下转第1101页)