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“被动式建筑”:爱上建筑节能的新理由

日期:2019-05-20 16:48
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摘要:
 “被动式建筑”:爱上建筑节能的新理由

       能耗只有普通房子的1/10,内部没有空调和暖气设备,却能一年四季使室内保持25℃的恒温;本身不消耗能量,同时还提供能量;玻璃窗非常厚实,且都是3层结构,中间充满特殊气体,能有效隔绝热量……
       被动房的概念始于1996年,*早建成于1999年,是每户为90平方米的三居室,主体为木质结构。这种房屋的建筑成本仅比普通房屋高7%,但运行成本非常低,利用太阳能供热、供电,可实现自给自足。
       事实上,作为建筑节能理念和各种技术产品的集大成者,被动房是一种通过保温和密封技术,营造一个与外部相对隔绝的空间,将阳光、地热和家用电器,甚至人体自身产生的热量,通过能量交换设备回收和再利用的节能建筑,可以满足供暖等需求,不再需要传统的暖气和空调系统。
       当被动房来到中国,上海世博会成了它的展示舞台;当被动房从民用住宅建筑领域延展到公共建筑领域,石家庄成了它的“归属地”。日前,靠前中德合作公共建筑节能被动房项目在石家庄河北建筑科学研究院建筑节能中心奠基,面积为13000平方米,计划一年后建成。它有个昵称是能量魔方,还有个大名叫被动式低能耗建筑,在整个建筑的运行过程中不消耗或极少消耗化石能源(不可再生能源)。
      据了解,一般的建筑外墙保温层为10厘米左右,而这座被动式低能耗建筑外墙用了27厘米的外墙保温材料——聚苯板,靠室内的一侧墙体则采用了6厘米厚的重质混凝土墙体材料,这使得整座建筑从地下室到顶板都被隔热层包裹,能够有效阻断外界空气与室内空气的交换。鼓风门气密性测试系统在上海世博会德国展厅的被动式建筑物首次被使用。
      目前,大部分新建建筑用的都是中空玻璃,其多种性能均优越于普通双层玻璃。这座建筑的窗户比普通建筑的窗户多一层玻璃,用的是隔热断桥铝合金型材(铝合金中间还有隔热层)及真空玻璃,门窗保温性能优越,隔声效果和气密性好。“我们采用的是德国技术和模具生产的型材,密封条与型材是严丝合缝的。”河北省建筑科学研究院相关负责人称,玻璃安装完毕后还要进行密闭性检验,就是检测窗缝、门缝是否密闭良好且不透风。检验时将关闭窗户,在窗户外用鼓风机吹气,而在玻璃一侧用镊子夹着羽毛,如果羽毛有一丁点动静,安装便宣告不合格。这座建筑还采用了地源热泵系统,由水源热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组成,以地球表面或浅层水源为冷热源,进行能量交换操作。
      青岛中德生态园,被动式建筑物的示范园区,我公司承担了
青岛中德生态园被动式房屋验收测试环节的气密性测试服务,获得了业主方德一致认可与好评。
      另外,中德合建的西北首座被动式建筑——“幸福堡”综合楼被动式建筑示范工程——已于5月在新疆乌鲁木齐开建,投资约1700万元,总建筑面积为7791.03平方米,预计明年8月建成。

鼓风门气密性测试系统广泛应用于被动式建筑物、绿色节能建筑物的整体气密性测试、换气次数测评、泄漏源的查找。

气密性测试技术在建筑节能中的应用 

[摘要] 本文对气密性测试技术原理做了简单介绍,特别针对其在建筑节能方面的应用做了阐述。并简单介绍其与红外热像技术的配合以及目前欧美等地在建筑节能检测的现况和趋势,供有关质量检测、研究和标准制定等部门在进行建筑节能检测、研究和标准制定时参考。 
[关键词] 建筑节能 气密性测试 

Blower Door System Application in Building Energy Conservation 

Abstract    The principle of blower door testing is briefly introduced in this article particular in the application of building energy conservation. The combination of blower door testing and thermal imaging testing is also discussed. Lastly, the trend of energy conservation testing using blower door systems and other technique is presented. The aim of this article is to provide information and suggestion for experts in the energy conservation testing, research and standard setting field. 
Key Words Building Energy Conservation    Blower Door Testing 

1.    气密性测试技术基本原理 
气密性测试主要是透过比较被测房间(腔体)内外的空气压力来计算出房间的气密性。测试时人工对房间增压或减压,造成房间内外的空气压力差异,产生空气流动,然后利用流量计得到流量,从而计算出房间通过不同大小的洞流出外面的空气量;或者利用加压设备对被测腔体加压,然后测试加压到设定压力之时间,根据公式推算出泄漏面积,从而评估出房间(腔体)的气密性。 

建筑节能领域中的专家后来将这种技术应用到建筑节能上,带来不错的效果。气密性测试可以告诉节能专家房子在特定时间中泄漏了多少空气,在寒冷或炎热的地方,室内都开着暖气或冷气,泄漏了的空气量等于浪费了的暖气或冷气,保密性不好的房子等同浪费能源的房子,需要改善以达到节能目标。通过空气流量数据, 专家们可以找出泄漏了的空气量从而找出在能源上浪费了多少额外金钱和天然资源。据欧美的一些研究指出,如果能将房间的漏气地方修补好,一般住户可以节省5-35%的电费。 

在美国、加拿大、北欧、英国现在已广泛将气密性测试系统应用到建筑节能领域中,其中美国加州更指定气密性测试为节能房子其一必须做的测试,美国能源部亦建议气密性测试和红外为两种主要的节能检测常规手段。英国和北欧亦为气密性测试编写了一套应用于建筑节能的标准。 


3. 气密性测试操作 
气密性测试操作简单,首先将被测房间所有通风口,包括门窗,空调系统覆盖,然后将测试仪的支板安装在门框(不用将门拆下)( 图一),固定后将测试仪安装在设定的位置(图二),然后利用控制器设定房间内外希望达到的气压 (图三),启动系统,几秒之后便可以达到所需气压,从而测量出空气流出/入量,将数据输入特别编写的软件中便可得到房间整体的气密性,再跟相关标准,例如ATTMA,比较一下便可知道房间的气密性是否达标。操作过程简单快捷,对于一个只有一层楼的房子,有经验的检测人员大概需要15-20分钟来检测一间房间。至于多层公寓,所需时间和仪器数量相对较多,具体要因应公寓的设计和大小来决定。 

4. 气密性测试与红外热像技术 
气密性测试可以找出房间总体的漏气量,可以为气密性准确定量,但不能很好的找出气漏位置,除了窗边,门缝之外,很多时候气漏的位置在墙壁某处,一般不易被肉眼察觉。 要找出气漏位置,传统方法是放烟,然后为房间增压,观察烟的走向来锁定气漏位置。这方法的缺点是如果房间有多个气漏位置,烟的走向很难将所有位置显示出来,如果位置包括地板,比空气轻的烟更难走向该位置,而且检测过后不能存档记录,比较不方便。 

红外热像仪的普及,令这应用增加了一个可能性。红外热像仪可以吸收物体表面所发出的红外线,将之转化为带有温度的图像,让操作人员可以清楚地看见被测范围的温度分布,从温度分布,专家可以推断出楼宇隐藏的问题,例如外墙剥落、裂缝、墙壁渗漏、节能材料施工是否到位等等,在楼宇检测中,已成为常规检测工具。在气密性测试中,红外热像技术可以帮助定性,找出渗漏位置。原理是当室内气压和外面有偏差时,会产生空气流动,空气会经过房间的洞流出流入,那地方的温度由于有空气流动,会跟其他地方不同。 譬如室内是充满暖气,增压时暖气被排到外面,那些洞由于有暖气不断流出,温度便会比较高,利用红外热像便可捕足具体气漏地方,如(图四)所示。 

在北欧、英国和北美洲等地已经广泛使用这方法来定性房间气密性。效果很好,可以将所有渗漏位置巨细无违的展现眼前,又可以将图像存档分析,为房间的整体节能效果提供客观,重要的数据。 

5. 气密性测试与住宅节能计划 
近十多年由于环保意识增加,石油价格上涨,欧美等国已将节能放在国家重要议题上。据统计, 大慨40%的能源使用是在建筑领域,包括住宅,商业建筑物等能源应用,比工业 (30%) 和交通运输(30%)更多,建筑物的二氧化碳排放量亦差不多占总排放量40%,所以欧美的能源专家均将建筑节能放在很重要的位置。在美国、加拿大,近年来政府大力鼓励百姓关心自己房子的节能效果,在美国不同的州均对商用和民用房屋有不同的节能要求,并制定政策和奖励计划鼓励市民将房屋改善以达到节能要求。 因而出现了很多建筑节能检测公司为客户评估房子的节能状况,这些公司各自因应政府的政策制定能源审核(Energy Audit)计划,利用气密性测试、红外热像技术、数据库和节能效果分析软件再加上检测人员的专业知识为客户分析节能状况和提供改善建议。 一般来说客户会先填一份关于房子结构及材料的问卷,检测人员再因应需要为客户做气密性和红外热像测试,然后将所采集到的所有数据输入电脑,软件便会为房子不同部份提供分析,告诉客户具体节能状况并模拟更换隔热材料或作其他修补后,可为客户节省多少金钱。报告被存放在网上数据库,客户可以随时翻阅,并自行拟定不同维修方案,以作比较。由于检测成本低,仪器方面只需要气密性测试系统和红外热像仪 (图五),时间只需数小时,因而价格相宜,为客户提供的数据则可帮助客户节省可观的费用,因而愈来愈受欢迎。 

6. 总结 
房屋气密性作为建筑节能中其一重要参数已为广泛认定,气密性系统可以快速地为房子的气密性定量,而红外热像系统则可以为气密性定性,两种技术配合可以具体的将整个房子的气密性展现眼前。 气密性系统所需成本低,检测程序容易,需时少,已成为欧美等地建筑节能检测公司的常规配备。随着我国对建筑节能的要求日益提升,在可见的将来气密性测试必定会和红外热像一样,成为判定房子建筑节能状况常规手段。