被動式超低能耗建筑氣密性設(shè)計研究

段 飛 喬 剛

（河南省建筑科學(xué)研究院有限公司 河南省 450053）

引言

近年來，隨著我國城鎮(zhèn)化的快速推進，建筑業(yè)在推動經(jīng)濟發(fā)展的同時，也加劇了資源和能源的消耗速度，違背了綠色、循環(huán)、低碳發(fā)展理念。自2007年起，我國積極引進德國等歐洲國家被動房理念，探索具有我國本土特色的、可操作性強的被動式超低能耗建筑。

良好的氣密性是被動式超低能耗建筑六大核心技術(shù)的重要組成部分，是影響建筑供暖空調(diào)能耗的主要因素之一。普通的建筑設(shè)計中，門窗洞口、穿墻管道、出屋面洞口等建筑貫穿部位未采取有效的氣密性措施，加大采暖與制冷消耗。據(jù)研究表明，空氣滲透引起的熱量損失占建筑供暖能耗的25～50%[1]。因此重視氣密性的設(shè)計、施工是實現(xiàn)低能耗建筑的先決條件，也是未來建筑節(jié)能發(fā)展的趨勢。

1 建筑氣密性設(shè)計的意義

1.1 提高建筑能效，減少能量消耗

在我國傳統(tǒng)的建筑節(jié)能設(shè)計中，對于建筑氣密性的設(shè)計是不夠重視的，也缺乏行之有效的措施。因此，室內(nèi)外空氣可通過建筑貫穿部位直接“無控”進行交換。在采暖期和制冷期，空氣滲透必然增加采暖和空調(diào)負(fù)荷，尤其在我國北方地區(qū)，這部分損耗明顯增大。而進行建筑氣密性設(shè)計，明確氣密空間與非氣密空間的界限，規(guī)劃和設(shè)計可能穿越氣密層，導(dǎo)致氣密層滲漏的管線等構(gòu)件，將有效減少建筑熱量損失，減少供暖供冷能耗。

1.2 減少“穿堂風(fēng)”，提高使用舒適度和質(zhì)量

部分國外學(xué)者研究提出，由于氣密性差造成的不可控的空氣滲透，會在滲透部位附近形成嚴(yán)重的冷風(fēng)或熱風(fēng)“穿堂風(fēng)”，使室內(nèi)使用人員處于空氣漩渦中，嚴(yán)重影響舒適度。同時，室外的受污染空氣可通過圍護結(jié)構(gòu)縫隙、漏口等進入室內(nèi)，影響空氣質(zhì)量[2]。

2 氣密性設(shè)計

建筑的氣密性設(shè)計由連續(xù)無斷點的內(nèi)抹面、防水材料、密封材料構(gòu)件和密封構(gòu)造共同形成。氣密性設(shè)計是決定建筑能效的核心要素之一。保障建筑的氣密性并不意味著不開窗，而是在采暖期和制冷期，避免室外空氣透過圍護結(jié)構(gòu)縫隙進入室內(nèi)，造成能量損失。

氣密層設(shè)計的難點在于處理好門窗洞口、穿墻管道及電線、穿樓板管道、電氣接線盒、天窗洞口、出屋面洞口等建筑貫穿部位氣密性設(shè)計關(guān)鍵節(jié)點的密封設(shè)計。在設(shè)計時要遵循以下幾個原則：①保證氣密層包裹整個采暖（空調(diào)）區(qū)域；②避免穿墻管線等對氣密層的破壞；③減少或避免出現(xiàn)氣密性難以處理的節(jié)點；④選用氣密性等級高的外門窗及適合的氣密性防水材料和密封材料。此外，氣密層可與保溫層重合或者分開，但要注意樓梯間或電梯間氣密層和保溫層的處理。

2.1 門窗洞口

為了保證被動式超低能耗建筑的高氣密性，外門窗是外掛于結(jié)構(gòu)墻體之外的，門框、窗框與結(jié)構(gòu)墻面之間的結(jié)合部位自熱成為氣密性處理的關(guān)鍵部位。相較于一般建筑，被動式低超能耗建筑的靠室外部分要粘貼防水透氣膜，靠室內(nèi)部分要粘貼防水隔氣膜，并確保牢固、嚴(yán)密粘貼。在安裝窗戶的玻璃壓條時，要避免拐角連接部位出現(xiàn)縫隙，若出現(xiàn)縫隙需用硅酮膠等密封材料封堵。門窗扇安裝完成后，需檢查門窗框縫隙，并調(diào)整開啟扇五金配件，保證門窗密封條能夠氣密閉合。

2.2 穿墻管道及電線

各類管道及電線穿過外圍護結(jié)構(gòu)時，需在貫穿口處設(shè)置穿墻套管，并在套管與管道及電線之間預(yù)留縫隙，以便做密封處理。當(dāng)采用發(fā)泡劑填充縫隙時，首先將兩端封堵密實，再進行發(fā)泡，以保證縫隙的密實度。待發(fā)泡完全干透后，內(nèi)外用網(wǎng)格布抗裂砂漿或者專用的氣密性套管密封抹抗裂砂漿嚴(yán)密封堵。當(dāng)采用密封帶密封時，需選擇靈活且?guī)в袕椥缘膶Ｓ妹芊鈳?，以便出現(xiàn)輕微變形時仍能保證氣密性。當(dāng)管道穿地下外墻時，還應(yīng)在外墻內(nèi)外做防水處理，如圖1～2所示。

圖1 管道穿外墻構(gòu)造示意圖

圖2 電線管穿外墻構(gòu)造示意圖

2.3 穿樓板管道

管道穿樓板時，管道壁外側(cè)先用巖棉包裹一層保溫層，并分別用混合砂漿將兩側(cè)洞口抹平，注意抹灰的連續(xù)性，再粘結(jié)密封膠帶。需要注意的是，保溫層與樓板之間的縫隙用巖棉填實，保證氣密性，如圖3所示。

圖3 穿樓板管道構(gòu)造示意圖

2.4 電氣接線盒

安裝室內(nèi)電氣接線盒時，首先用石膏或粘接砂漿填充預(yù)留孔洞，再將集線盒擠壓入石膏填充的孔洞內(nèi)，最后用密封膠填充線纜周邊空隙，確保其氣密性。

2.5 天窗洞口

天窗洞口的氣密性設(shè)計與門窗氣密性設(shè)計類似，但相較于門窗洞口構(gòu)造，其設(shè)計要求更為嚴(yán)格。在設(shè)計時，應(yīng)設(shè)置排水構(gòu)件及防水材料，在洞口上下兩側(cè)（外和內(nèi)）分別粘貼防水透氣膜與防水隔氣膜，再粘貼密封膠，最后用混合砂漿抹平洞口。

2.6 出屋面洞口

管道穿出屋面時，管道與樓板交接處，用巖棉密實封堵。樓板上方鋪設(shè)隔汽層和保溫層后，粘貼防水密封膠帶。樓板下方即室內(nèi)一側(cè)，要保持建筑氣密層的連續(xù)性，在套管與PVC管之間填充保溫隔熱材料，然后在樓板與PVC管交接處粘貼密封膠帶，如圖4所示。

3 提高建筑氣密性的措施

3.1 重視抹灰對提高建筑氣密性的重要性

抹灰層是建筑氣密性設(shè)計的重要組成部分，不同墻體結(jié)構(gòu)可通過不同處理方式提高其氣密性。在實心墻體結(jié)構(gòu)上，自屋頂?shù)降孛娴倪B續(xù)無斷點抹灰層即可保證氣密性；在木結(jié)構(gòu)墻體等輕質(zhì)墻體結(jié)構(gòu)上，一般由內(nèi)側(cè)的木質(zhì)材料板構(gòu)成氣密層，也可在內(nèi)側(cè)涂抹氣密層薄膜以形成氣密層。

3.2 妥善處理采暖空間與非采暖空間的氣密性

在我國的建筑中，樓梯間和電梯間一般都屬于非采暖空間。由于這兩部分的頂部與底部難以封閉，這就成為氣密性處理的難點[3]。通常有以下兩種情況：當(dāng)樓梯間和電梯間位于采暖空間以外時，可結(jié)合保溫層設(shè)計氣密層，保證建筑整體氣密性；當(dāng)樓梯間和電梯間位于氣密層以內(nèi)時，進入每層樓梯間的門需采用氣密性、保溫性能高的被動房門，電梯間通往地下車庫的出入口門需采用高氣密性的專用被動房門。

圖4 排氣管出屋面構(gòu)造示意圖

3.3 加強門窗洞口的氣密性構(gòu)造

門窗洞口的氣密性構(gòu)造是影響建筑節(jié)能的一個重要指標(biāo)，要求也越來越嚴(yán)格。門框、窗框與洞口之間的縫隙可填充自粘性預(yù)壓自膨脹密封帶；門框、窗框與結(jié)構(gòu)墻體的結(jié)合部位可嚴(yán)密粘貼防水隔氣膜（靠室內(nèi)側(cè)）和防水透氣膜（靠室外側(cè)）組成的密封系統(tǒng)，從設(shè)計構(gòu)造上強化門窗洞口的氣密性能。相較于傳統(tǒng)密封材料，這類密封材料具有耐高低溫、抗腐蝕、不變形、使用時間長等優(yōu)點。

3.4 避免氣密層被穿透

建筑氣密層的設(shè)計時，應(yīng)盡量避免管道、電線等穿透氣密層，當(dāng)必須穿過氣密層時，就必須做專門的氣密性保障措施，如采用氣密性套環(huán)等專用密封處理。將管道或電線放置于氣密性套環(huán)內(nèi)，套環(huán)帶有自粘性的防水密封帶，可粘貼在墻上，防水密封布上再進行抹灰，保證穿透口的氣密性。氣密性套環(huán)可實現(xiàn)導(dǎo)線穿孔點處清潔、氣密性的粘貼、密封處理的耐久性，是目前效果較好的密封處理措施。

4 結(jié)論

隨著建筑節(jié)能工作的不斷推進，通過圍護結(jié)構(gòu)的能耗損失將會越來越低，而由于氣密性漏洞所造成的能耗損失會越來越高，氣密性節(jié)點的設(shè)計與施工也會越來越精細(xì)化。因此，在被動式超低能耗建筑氣密性設(shè)計中，不僅要處理好門窗洞口、穿墻管道及電線、穿樓板管道等建筑貫穿部位氣密性設(shè)計關(guān)鍵節(jié)點的密封設(shè)計，也要重視抹灰層、氣密性套環(huán)等專門氣密性保障措施，從而提高建筑整體氣密性，降低建筑冷熱能耗，實現(xiàn)建筑超低能耗，甚至是零能耗。