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如何精准测量气密性?

发布时间:2019-12-11 02:59 作者:和记娱乐

  首先需要差压测量仪和体积流量测量装置来测量外围护结构的表面压差。它们是常用测量装置(风门)的组成部分。

  按照EN 13829, 压力测量仪的精度必须达到±2Pa。FLiB建议对压力测量仪每两年做一次标定,或至少做一次检测(FLiB 2002)。

  按照EN 13829, 体积流量测量装置的精度必须达到±7%。FLiB建议每4年做一次标定,或者做一次检测(FLiB 2002)。

  在常用的鼓风门上(如Minneapolis, Infiltec),风机吸入侧构成测量喷嘴。为了测量体积流量,需要测量在喷嘴和风机吸入侧之间的差压,并借助换算公式或换算表将其换算到体积流量。带不同数量开孔或孔径的流量孔板可以使测量范围与建筑物良好匹配。更多超低能耗技术,请登录被动房之家网站。

  此外还需要一台温度计,测量室内外温度,以便将测量结果换算到标准工况。对温度计测量精度的要求不是很严,因为温度对测量结果的影响很小。标准要求测量精度为±1 K,FLiB的说明书建议每4年做一次标定或做一次检测。

  按照EN 13829, 需要测试的建筑物部分包括“全部主动加热、制冷或机械通风的房间”。但是,也可以和委托方商量确定需要检测的建筑物范围。比如对无菌房间检测时,可仅限于一个房间(如果对单个房间测试,就需要使用专用设备,因为用一台风门检测如此小的体积流量可能精度不够)。

  如果以检查是否遵守建筑节能法规要求为检测目的,则检测范围应该包括按建筑节能法规提供计算证明时包括的全部房间,即作为系统边界的传热外围护结构(DIN 4108-6)内的所有房间。这里特别是指装有散热器、地板采暖或墙壁辐射采暖的所有房间,以及在传热外围护结构内、通过空气连通或户间传热得到采暖的所有其他房间。

  认真设计的建筑,系统边界是具有良好的保温性能、并具有良好气密性的外围护结构。这里有两个例子 (FLiB 2002):

  例子1:如果保温层和气密层位于吊顶上面的坡屋面层内,则该吊顶处于系统边界内。测量时需要打开吊顶人孔,并将吊顶层上面的体积计入建筑物净体积。

  例子2:一个暖通机房(比如在地下室内)虽然被锅炉和管道余热加热,但是如果它位于建筑节能法规定义的系统边界外边,则不在测量范围内。依据EN 13829,该机房不属于主动采暖。更多超低能耗技术,请登录被动房之家网站。

  当气密性建筑物外围护结构的位置不明确,或者与系统边界不一致时,选择哪部分建筑进行测试的决策就比较困难。比如像坡屋面的吊顶,(FLiB 2002)建议把吊顶人孔关上,吊顶上面的空间不计入楼内体积。概言之:不直接采暖的房间(即没有散热器等采暖用具)和位于建筑节能法规定义的系统边界以外的房间,或者位于气密性外围护结构以外的房间,不进行气密性测试。

  暖通设备间有一个与外部联通的不可关闭的燃烧空气进风口,而设备间内的锅炉运行又与室内空气关联。FLiB对于EN 13829的解释中推荐了一种实用解决方案:在压力测试时关闭暖通设备间的门,设备间的体积不计入建筑物净体积。这种处理方式比较合理,因为在建筑物使用过程中设备间的门一般都是关着的。

  对建筑物进行分段测量是允许的。这为在大型建筑物的测量提供了方便,因为它不需要太大的风机功率了。不过,测量之中会有一部分“内部渗漏”,即有一部分气体会跑到建筑物其他区域去。

  只要分段测量得出的加权平均值低于建筑节能法规要求的极限值,就算满足要求。而超过极限值时,就难以分析内部渗漏对测量结果的影响有多大。虽然利用保护压力进行补充测量可以得出内部渗漏的份额,但往往不如多用几台风机对一栋建筑做整体测量更简单。更多超低能耗技术,请登录被动房之家网站。

  如果建筑物各部分之间没有连通门,则不能将整栋建筑作为一个区域测量,而必须分段测量(采用或不采用保护压力)。例如采用开放式连廊的居住建筑就是这种情况。

  当由于少算通风散热损失(有或没有通风装置),建筑节能法规要求检测气密性时,就必须对系统边界内的全部体积进行气密性检测。法规对抽样测量个别房间,甚至个别外立面区段的可能不予考虑。与投资建筑保温产生的费用节约相比,测量费用无足挂齿。

  需要在住人情况下进行建筑节能改造时,一般无法以合理的工作量对整栋建筑进行测量。所以,在目前已经结束的由德国能源署(dena)和复兴信贷银行(kfw)主导的“既有低能耗建筑”示范项目上,确定了一种特殊处理办法:

  依此,只需检测20%的住房,其中至少有一套顶层住房,一套标准层住房和一套底层住房。每栋楼的检测最多不超过12套住房。

  按照相应住房体积得出的换气次数n50加权平均值必须遵守建筑节能法规的极限值,单个数据最多允许高出30%。

  EN 13829要求在建筑物外围护结构完工后检测。建筑节能法规规定的测量必须符合标准,即在建筑物外围护结构完工后进行。

  理想的测量时间点是,气密性建筑物外围护结构包括所有穿墙口已经完工,但地面工程(保温、隔音、地坪)以及可能已设计的房间一侧的覆板(如石膏板)还没有做。在采用气密性粘胶(薄膜,密封毡)时,固定覆板的支架必须已经安装,这样在负压下粘胶不会被撕裂。更多超低能耗技术,请登录被动房之家网站。

  建筑外部结构内侧的石膏板和建筑物底层地板构造是否属于EN 13829定义的“建筑物外围护结构”,是有争议的。但是对于建筑实践而言,气密层在以后的施工中受到损伤的危险大不大,这个问题可能更加实际。如果该危险不大,在上述状态下的测量就可以作为建筑节能法规要求的验收测量。

  把气密性外围护结构的施工进度在时间上协调到恰好在完工时所有节点仍然可供使用,在建筑实践中是很难做到的。所以,业主必须决定,是否愿意放弃简单修复的可能性,是否准备在测量时间点问题上违反EN 13829的规定,或者是否愿意安排两次测量和为此付费(当然第二次测量费用要低一些,因为体积计算已经有了,仅限于查找大的渗漏点)。

  如果在建筑物外围护结构完工前进行测量,在检测报告中不允许有“按照DIN EN 13829进行检测”的文字。建议测试人员在商务谈判和检测报告中,提请业主“按照建筑节能法规进行必要的验收检测”。

  这个词有多重含义。“按照建筑节能法规进行的验收检测”必须符合EN 13829的要求,所以只有在建筑物外围护结构完工后才允许检测。

  但是,“验收检测”也可以是对施工人员完成工作量的纪录,当后来发生气密层粘胶损伤时,可以与他前面的工作划清界线。这种检测只要气密性粘胶完工就可以进行。其他工种作业区的不密封处需做临时封堵。这种检测在时间点和建筑物准备上不符合标准要求。

  只要缺少户门,就不能进行建筑节能法规意义上的验收检测。虽然在测量时可以对门进行临时封堵,但有可能这种封堵比以后安装的门的关闭缝和安装缝更严实。以后的测量结果也就可能会变差。更多超低能耗技术,请登录被动房之家网站。

  相反,如果只缺地下室的门, - 假定地下室的窗在一定程度上是密封的 - 则可采取以下补救措施:由于缺少地下室门,就把地下室纳入检测范围。而在计算体积时,只计算建筑节能法规规定的系统边界内的体积,也就是不采暖地下室的体积不加到建筑物体积上。如果这样做能够满足建筑节能法规要求,整体结果就比较可靠。安装门以后结果只会更好,而不会变差。实际上,发生的变化一般是测不出来的。

  风机产生的压差必须显著大于测量时风和热升力造成的自然压差,这个条件对测量精度非常重要。所以,EN13829规定自然压差不允许大于5 Pa。

  便达到了5 Pa。如果零压区在建筑物的中间高度,则建筑物高度与温差的乘积最大为两倍,即250Km(EN13829错认为是500Km, ISO9972纠正该错误)。所以,当温差较大时,建议推迟检测。

  示意图描述了采暖建筑在冬季的压力工况。曲线没有比例关系:绝对气压约为100000Pa,建筑物上下压差为100pa(8.5m高度),自然压差约为3pa(距离零压区3m,∆T=25k)

  大气压力随着高度增加而降低,而且空气密度越大降低越快。由于热空气比冷空气轻,在相同高度上,大气压力下降幅度在热空气时比冷空气小。所以冬季采暖建筑室内压力随高度变化的幅度比室外小。

  在零压区的某个高度上,静风时室内外压力相同。如果不是,则通过建筑物外围护结构不密封处的气流会使压力恢复平衡。更多超低能耗技术,请登录被动房之家网站。

  在冬季,零压区以下建筑物内为负压,以上为正压。所以建筑物下部的泄漏会造成由外向里渗风(内渗),而建筑物上部则由内向外渗风(外渗)。泄漏点离零压区越远,压差越大,流速越高。

  零压区的高度取决于渗漏点的分布。如果大的渗漏点集中在下面,则零压区也在下面。例如打开户门时,零压区会自动调整到这个开口的高度,即位于建筑物底层。原则上,在产生的压差下,零压区会自动调节到内外渗风质量流量相同为止。

  即使在有风时,在产生的压差下,建筑物内的压力也会自动调节到内外气流质量流量达到平衡为止。当然,在有风时的零压区不在水平位置,而是会发生某种变形。

  这个3 m/s的近地风速相当于气象风速6 m/s,相当于四级风(Bft)。标准将3级风力(Bft)作为极限值,大于该风力时应该推迟测量。

  重要的是测量人员应该知道,这个气象条件只是推荐值。而规定的最大自然压差5Pa是有约束力的。

  热能发生器和机械通风系统(住宅新风系统、抽油烟机、卫生间排风机等)必须停用。为了可靠防止烟气侵害,装在测试建筑部分以外其他地方的热能发生器也要停用(例如在另一套住宅内),位于测试建筑部分的不使用室内空气运行的热能发生器同样也要停用。清除开放式火点的炉灰。

  开启测试建筑部分的所有房门。按照EN 13829,建筑物内的压力差不允许大于所产生压差的10%。使用最大流量为8000m3/h的一台风门时,基本可以始终遵守这个条件- 在一扇全开的门的位置压降约为2Pa, 即为所产生50Pa差压的4%。

  封堵连续运行(例如住宅)新风系统的进出风口。也可以对新风主机位置的风道或室外进风和排风口进行封堵(这样可能更简单些)。

  EN 13829介绍了两种测量方法,它们在建筑物外围护结构上有意保留的不可关闭的开口封堵方面有差别。方法A简单的被描述为“在使用状态测量”,而方法B则为“建筑物外围护结构测量”。

  这里的使用状态,是指采暖季建筑物在使用期间,外围护结构上开口的状态。这里经常被误解,它不是指“工程进度”。这两种方法都要求建筑物外围护结构已经完工。建筑物外围护结构内有意保留的不可调节的开口,例如通往电梯井的排烟口或烟囱背通风口,保持开启状态,而方法B则要求封堵。更多超低能耗技术,请登录被动房之家网站。

  采用排风机时的自由通风口和外墙风口在方法A上需要关闭,而方法B则要求封堵。

  短时间运行的通风装置(如卫生间的排风机,抽油烟机),标准未予明确阐述。按照FLiB的说明书(FLiB 2002),采用方法A时需要关掉,采用方法B时需要临时封堵。

  建筑物外围护结构上的窗、门和其他开口的状态,以及测量时做的临时封堵(不管是谁干的)都要做好现场记录并写入检测报告。

  EN 13829规定,在最低楼层高度上测量建筑物的压差,以便可以测量到热升力造成的自然压差。

  即使对风机安装位置没有明确规定,风门还是应该安装在最低楼层,否则就应该在最低楼层增加一套建筑物压力测量装置(比如在窗缝内装一根毛细传压管)。

  对于热升力造成的压差可以采用以下办法:测量仪表始终显示在传压管穿过建筑(传热)外围护结构高度位置上的压力。假如风门位于二楼,而传压管的末端一直向下延伸到底层高度,这样测到的还不是底楼高度上的压差。在温度变化趋于稳定的状态,即传压管内和周边环境温度相同时,测到的压差是风门内传压管穿墙高度位置上的压差。原因是,传压管内空气柱的压力被传压管外空气柱的相同压力补偿了。

  在未达到热稳定状态时,实测压力虽然由于传压管端部向下延伸而发生了变化,但是测量值是没有说服力的,因为它取决于尚在变化的传压管内温度。所以,EN 13829 建议水平敷设传压管。

  总结:为了测量建筑物某个特定高度上的压差,传压管必须在此高度上向外引出。比如可以用毛细管来实现,它可以弯曲后嵌入窗户凹槽,然后再关闭窗户。

  传压管端部不允许放在风机气流内。此外,楼外传压管端部应该通过一个可插接的T接头或者用一个多孔盒子做防风处理。有风时,应该与房子和其他障碍物保持一定距离。

  如果在建筑物不同位置安装多个压力测点,并对测量值求平均值,就可以减小风的干扰。

  可以在一台压力测量仪上接多根传压管。它们从外部引向建筑物的不同位置。这里非常重要的是,所有传压管长度和壁厚要相同,否则最短或者最厚的传压管端部的压力将起主导作用。这种(必然)相对较长的传压管要有一定的截面积,以免压力测量受到太大的阻尼影响。

  用这种方式测出的压差不是压力的算术平均值,而是某种形式的加权平均值:传压管端部的不同压力,会造成空气在传压管内流动。由此引起的压降并非一定是在所有传压管内相同的:比如当风吹到建筑物外立面上时会产生正压,而经常会在其他三个外立面上产生负压。此时,其他三根传压管的总空气量会流过迎风侧的传压管。迎风侧传压管内的压降就特别大,而迎风侧风压对测量结果的贡献就不可理喻的小。

  所有传压管应该水平敷设,并有遮阳。否则传压管内外空气温差,在不同高差下会导致测量误差。

  在大约50Pa负压下,对整个建筑物外围护结构走一遍,检查渗漏、有缺陷的临时封堵和未关严的窗户等。这种初步检查是DIN EN 13829规定的,按规定只需定位和记录大的渗漏点。更多超低能耗技术,请登录被动房之家网站。

  但是根据与测量委托方的约定,有时也必须定位中等甚至是微小的渗漏点。纠正建筑物准备工作中的缺陷(比如关闭内倾的窗户),并记录下最终的建筑物准备情况。发现的大型渗漏点,以及根据委托内容发现的中型和微型渗漏点都要做好书面记录。

  压力测量仪使用前,应检查零点,并根据需要调整。大多数电子式压力测量仪有自动调零功能。机械式压力测量仪可以用改锥调零。拔掉所有传压管,让所有入口(通过室内空气)短路。常用压力测量仪的压力室入口有部分是联通的- 有时候可以在前端辨识,有时候藏在仪器背后。所以在不确定的时候,对一个压力室调零时可以把其他压力室的传压管也拔掉。调零后机械式仪表的位置(即它的斜度)不再允许变动。

  测量自然压差时,风机保持关闭状态,关闭风机通道。在30秒时间内,以一定的时间间隔记录测量的自然压差。建筑物处于负压状态时,测量值用负号标注。在数据分析计算所产生的压差时,需要所有测量值的平均值∆p01。

  此外,还需要计算所有正压差∆p01+的平均值和所有负压差∆p01-的平均值。如果其中有一个值大于5Pa,则按照EN 13829的规定就不允许进行测量。

  在差压测量系列完成后,测量自然压差。所有测点∆p02的平均值同样是数据分析需要的。如果正压测量值∆p02+的平均值或负压测量值∆p02-的平均值大于5Pa,测量无效。

  在风机不同调节状态,测量建筑物外围护结构压差和风机输送的体积流量。按照EN13829的要求,必须至少采集5个测量点的数据,两个测量点间隔不得超过10Pa。最大压差必须至少为50Pa,推荐100Pa。最小压差为10Pa,或5倍的自然压差,如果自然压差比测量压差大的话。更多超低能耗技术,请登录被动房之家网站。

  对于德国常用的50Pa分析方法,如果在更高压力下测量,测量误差会变小。所以在有风或热升力较大的情况下,应该在规定的最高50Pa测量数据基础上,在更高压力下采集更多的测点数据。

  由于负压和正压测量结果经常不一致,不仅应该在负压下做系列测量,也应该在正压下做系列测量。这样不仅可以补偿具有阀门特性的开口,而且可以部分补偿风和热升力的影响。

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