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气密性对建筑围护系统的影响

 

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尽管空气渗漏对建筑性能的影响不胜枚举,但由于其对能耗的影响极易量化,因而通常会利用能源规范对其进行控制。对于控制空气渗漏而言,使用连续的气密层是一种符合成本效益的措施,但能源规范也只是近期才对这些产品体系提出了定量要求。

空气渗漏难以预测。其流速和渗漏途径均不确定,并随整个建筑围护结构的不同空气压差而发生变化。建筑围护结构的空气压差是三种主要压力源之和——风压、机械压力和烟囱效应——由此构成非常复杂的组合结果。例如,同一个建筑物在同一地点可同时承受正压差和负压差(即渗入/渗出)。

意外的空气渗漏对建筑物能耗表现,既有直接影响,也有间接影响。所谓直接影响,指空气渗漏发生于未经调节的空气渗入或经调节的空气渗出,而这两者一旦发生,均需通过空调(HVAC)机械系统来对这部分的热能损耗进行补偿。可通过能耗模拟,评估空气渗漏对空调(HVAC)系统能耗的直接影响。美国国家标准技术研究所(NIST)于最近进行的一次模拟研究表明,减少空气渗漏,能在一定气候环境下,节约高达35%的加热能耗。

空气渗漏对建筑围护的保温性能存在间接影响,即:由于空气流动和气流所携带的水汽(例如:对流风或强制对流、透气隔热材料中的空气环路,或穿过隔热材料周围空隙的空气)会导致保温层的R值(表示隔热性能)损耗,进而产生相应影响。即使采用了有效的气密层系统,棉类保温材料的周围仍会可能产生对流环路。这些气流效应会对围护结构负荷产生重要影响。但事实上,此类效应较难量化,一般情况下不予考虑。


空气和水汽  

空气渗漏对于建筑围护结构耐久性的影响,主要由空气所携带的水汽所造成。空气可携带大量水汽;这些水汽会在温度较低的内表面聚积,造成间隙性冷凝。如果这种冷凝现象反复发生,而干燥速度缓慢,将会对建筑材料产生严重的受潮失效(如金属锈蚀和木料腐坏)。需要减少建筑围护结构内非受控空气的流动量,从而减少冷凝形成的几率。

相比冷空气,暖空气中含有的水汽更多,因而渗出空气中过多的水汽会在温度低于冷凝点的间隙表面凝聚,并产生冷凝现象。如果在腔体内产生水汽净堆积,则会导致建筑材料劣化,在材料内滋生霉菌(具体情况取决于冷凝时长和干燥情况)。

空气渗漏会对室内空气质量(IAQ)和居住舒适度产生不良影响,但人们通常没有正确理解其影响。笔者认为,“建筑物气密性越高,则其内部受污染程度可能越大”等这类说法存在误导性。事实反倒是——减少非受控的空气渗漏量(小气流)可提高室内环境质量(即,居住舒适度),从而减少污染物传送,消除墙身空腔内的水汽聚积,并阻止相应的霉菌滋生。
 

结论

在节能方面,由于室内外空气存在温度差,故气密层系统的成本效益会随气候环境而改变。温度较低的区域,节能效率会较高。然而,气密层在所有气候环境下均有裨益(除有助于节能外,该系统还能带来其他不易量化的益处)。因此,国家规范和标准正逐步对该系统的使用做出强制规定。

事实上,尽管已有措辞明确的规范性要求和材料标准,但由于缺少测量和查证,建筑物空气渗透量仍不易减少。本文中的试验数据汇总以及其他相关研究,均证实了这点。尽管节能测量和查证(M&V)系统的实施面临着重重阻碍,但美国陆军工程兵部队(USACE)项目已克服了(或正在逐步清除)大量阻碍。笔者希望,其他管理机构和司法机构能注意到美国陆军工程兵部队项目在减少建筑物外围空气渗透量方面所取得的成就,并考虑据此落实相关的实践操作。

空气屏障系统的常见错误和故障会发生在接合点、转接处和接口处,而并非由材料或其他小缺陷引致。在设计阶段解决接口问题,并在建造阶段实施有力质控或进行建筑物外围结构调试(BECx),均能在满足美国陆军工程兵部队(USACE)空气屏障系统要求上取得更好成效。