為什么要對建筑物進行氣密性測試？

一般來說，關于氣密性的信息特別是定量信息有用的原因有幾個：

1、當調節替換空氣時，從外殼泄漏的空氣會消耗能量。通過氣密性測試的信息，您可以估計在寒冷天氣和溫暖天氣下會泄漏多少空氣，或者相對于平靜天氣，多風天氣會導致建筑物泄漏多少空氣。然后，可以針對天氣條件的任何組合來估計由此產生的能量影響，并且可以通知設備尺寸計算和運行能量消耗的計算機模型預測。

2、你也許能夠確定你不知道的特定大洞的存在。氣密性測試無法顯示泄漏的位置，但有時會顯示您的建筑比預期的泄漏嚴重得多。在這種情況下，可能會有一個或兩個大洞導致大量空氣泄漏。在氣密性測試期間，經驗豐富的空氣泄漏顧問通常可以使用紅外攝像機和劇院煙霧追蹤重要的泄漏路徑。

3、通過建筑物外殼泄漏的空氣會導致組件內隱藏的冷凝，并導致性能問題。雖然冷凝僅部分與通過組件的空氣量有關，但它是一個重要的因素，有助于理解。

4、空氣泄漏會將受污染的室外空氣從停車場、垃圾箱或排氣口帶入建筑物。了解有多少空氣通過建筑物外殼將有助于確定引入室外污染物的風險。一旦你知道了，你就可以設定目標來最小化風險。

空氣泄漏的能源成本是大型建筑物氣密性研究最少的方面。有時假設較大的建筑物，特別是商業建筑物，通常已經足夠氣密，因此改進不會帶來什么好處。然而，現有的有限數據不支持這一假設。例如，Emmerich、McDowell和Anis（2005年）使用建筑能源模擬程序預測潛在的年供暖和能源成本節約2%至36%，其中最大的節約發生在辦公和零售建筑中以供暖為主的氣候中（與四層多單元住宅建筑相比）。在夏季潮濕的氣候中，空氣泄漏會給空調設備增加非常大的潛在負荷，既增加能源使用，又導致室內環境不太舒適。

考慮到節能潛力、對暖通空調設備負荷的更好理解以及室內空氣質量和冷凝風險的管理，測試各種尺寸的建筑物的氣密性并采取措施解決任何空氣泄漏問題越來越有意義。

氣密性測試101

氣密性測試是一項完整的建筑測試，用于測量空氣通過建筑外殼或“表皮”泄漏的容易程度。一種常見的方法是使用大型風扇或“鼓風機”從建筑中抽取空氣或向建筑提供空氣（見圖1）。該風扇插入安裝在外門開口中的氣密護罩中。這就是為什么在住宅建筑中，氣密性測試通常被稱為“風機門測試”。測試設備測量氣流（多少空氣流入或流出建筑物）和作用于建筑物外殼的相應壓差。

                                                                       DG1000建筑氣密性測系統安裝在門框上

對于較大的建筑物，即建筑面積超過約10000平方英尺（929m2），該測試方法通常需要同時運行多個協調的風機門。在某些情況下，使用了需要拖車和外部電源的大型移動風扇。在所有情況下，無論大小，建筑物都必須事先準備好進行測試，方法是堵塞HVAC進排氣格柵、廚房和浴室排氣扇、減壓閥等有意開口（圖2）。密封有意開口通常是測試中花費最多時間和精力的部分。

                                                                            在測試設置期間密封建筑物屋頂

原始形式的氣密性測試結果是整個外殼的壓差、總氣流和氣流方向（進出）。在測試期間，使用一系列壓差和流動方向收集大量（通常為5至10）氣流測量值。然后繪制該數據，以量化氣流和壓差之間的關系（見圖3）。

                                                           初始加壓試驗結果示例

                                                     DG1000建筑氣密性測試系統、三風機

氣密性目標

   在大型建筑中，通常無法達到2 lps/m2@75Pa的目標。就在2011年，美國國家標準與技術研究所的數據顯示，228座商業和機構建筑樣本的平均氣密性約為6.9 lps/m2@75Pa（Emmerich和Persily 2011）。這一平均泄漏率遠遠高于“良好”水平，而且許多建筑物的氣流控制較差。最近對16座非住宅建筑（大部分為高性能建筑）進行的一項研究發現，75Pa時測得的泄漏量為0.30至3.80 lps/m2（Brennan等人，2013年），證明了作者的經驗，即可以實現非常好的氣密性，但往往無法實現。

                                                     通風口和格柵需要注意空氣泄漏

氣密性和通風

隨著氣密性的增加，對設計良好的機械通風的需求也增加。無論是住宅還是商業/機構，人們都需要新鮮空氣。同時，過多的通風可能會抵消氣密性在節能方面的價值，并且根據氣候區域、天氣條件和建筑物的特殊特性，還可能導致其他問題。

在設計中，應確保外殼上幾乎沒有機械誘導的空氣壓力。這是通過平衡系統來實現的，使得供應的空氣量與排出的空氣量幾乎相同。在一些情況下，可以使用壓力的有意控制來控制氣流方向。在冬季稍微減壓的建筑物將降低其空氣泄漏冷凝問題的風險，稍微加壓的建筑物可能會有更多的冬季冷凝問題（因為氣流通過剩余的外殼泄漏），但會更有效地排除來自例如停車場的污染。

在上一段中，“輕微”一詞用于表示只有幾到5 Pa的壓差。在通常情況下，加壓不是通過控制壓力實現的，而是通過選擇和設計一個系統以供應比排出的更多的空氣來實現的。隨著現代建筑變得氣密，這種設計方法可能會導致重大問題：估計僅使建筑增壓3或5 Pa所需的過量氣流量實際上是不可能的，因為所需的氣流量非常小。不幸的是，通過猜測所需的過量氣流，機械工程師通常會對氣密建筑造成嚴重過壓，迫使空氣泄漏，即使建筑相對氣密。其結果是一種非常常見的情況，即設計和建造的建筑非常氣密，但仍然存在過度的能量損失和冷凝問題，因為機械系統的設計旨在將一定量的過量空氣從建筑表皮中擠出，而不管其氣密程度如何。在許多情況下，這導致門被過度的壓力吹開和保持打開，空氣被迫通過時，幕墻接縫處發出呼嘯聲，即使有很小的空氣泄漏，外墻也會形成冰柱。

上述問題的解決方案只是通過測量操作建筑物機械系統所產生的壓差來調試建筑物。如果建筑物基本完工，這可以作為氣密性測試的一部分輕松完成，但也可以在占用后輕松完成。在低風、中性溫度條件下，修改供氣、排氣或兩種氣流以達到小于5 Pa的壓力通常很容易實現（通過調整VFD、阻尼器、風扇電機滑輪等）。

向建筑物業主提供教育也很重要，以便在建筑物被占用后正確使用和維護通風系統。供暖、通風和空調（HVAC）行業的專業人士經常使用“建造氣密和通風良好”的座右銘。“通風權”部分應視為一項持續活動，而非一次性設計決策。這可能需要每年測量通風流量和壓差，以幫助識別過濾器堵塞、風門卡住和格柵堵塞等問題。

氣密性試驗的實用性

趨勢是明確的：建筑行業將被要求達到氣密性目標，要么是因為這些目標被添加到建筑規范或能源計劃中，要么是由于業主正在尋找更好的建筑——能耗更低、舒適度更高、室內空氣質量更好、水分損害風險更低的建筑。建筑師使用氣密性測試的方法之一是向業主和規范官員證明，承包商和設計師共同交付了良好的氣密建筑外殼。它提供了所用方法成功的定量驗證，就像壓碎混凝土圓柱體表明達到了所需的混凝土強度。

氣密性目標在新建筑和改造的設計過程中非常有用。它們為建筑圍護結構性能的一個非常重要的方面建立了定量預期，并為機械設計師的負荷和能量計算提供了關鍵輸入。因此，氣密性測試應是施工過程的一個重要部分。氣密性試驗可確認氣密性目標已達到，如果時間安排得當，則可在為時已晚之前解決問題。

通過定期進行氣密性測試，建筑師和承包商可以隨著時間的推移了解什么是有效的，什么是無效的，以及一個良好的氣密性建筑與一個漏水的建筑相比表現如何；它們在預測性能方面會越來越好，因此可以舒適地設計更真實的氣密性能。此外，一旦目標到位，并且已知某個目標是可以實現的，則可以向機械系統設計者提供輸入。當我們搬到越來越緊湊的建筑時，機械工程師常常在猜測在計算空氣泄漏的能量時應該假設什么，因此他們傾向于將目標放在安全的一邊。如果您選擇了氣密性目標，并在施工過程中制定了測試方法，那么機械工程師可以更好地確定加熱、冷卻和除濕機械設備的尺寸，并設計補充空氣系統，以最大限度地減少增壓。如上所述，氣密建筑中的一個日益嚴重的問題是機械工程師對其加壓過度。正如制造商測試隔熱層的R值，這樣你就可以知道你在墻里放了什么，并可以設計它一樣，測量建筑物的氣密性給機械工程師提供了一些用于系統設計的值。

減少建筑圍護結構的空氣泄漏是高性能建筑的基礎，即低能耗、舒適、健康和耐用的建筑。最后，氣密性測試基本上是一種定量質量控制工具，其額外好處是確保您知道機械系統的設計用途。