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空气泄漏、能源浪费及房屋腐烂

时间: 2014-02-17?|?来源: 中国亚博88亚博首页网?|?作者:admin


房屋的三分之一能源通过漏洞泄漏出去。空气泄漏会导致水汽和室内空气质量问题。
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三个影响房屋空气流动最重要的因素:设备的风扇,风和烟囱效应。
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阻止空气流动是密闭房屋第二重要的工作
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空气通过墙体,屋顶和楼板泄漏对房屋的持久性的损坏仅次于雨水。不受控制的空气流会夹带水汽进入结构空腔,导致霉菌甚至腐烂,消耗房屋一大部分的能源,导致室内空气质量问题。
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密闭的房子就是好房子吗?
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密闭的房子要比渗漏的房子好—附带一句:密实的房子没有通风系统和渗漏的房子没有通风系统是一样的,甚至更差。
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节能需要一个密实的结构框架;优良的室内空气质量需要室外的新鲜空气补充。理想状态来说,新鲜空气不应从渗漏的地方进入,而是应该从已知的地方;要做到这一点,房屋需要一个合适的气密层(见“什么是气密层?哪里可以买到?”)和通风系统。
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在渗漏的房屋里,大量的空气-由排气扇,炉风机,烟囱效应和风引起,会在房屋的楼板,墙体和天花板之间流动。因为空气会夹带着水汽,会导致凝结和霉菌。
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根据建筑科学公司的John Straube博士所说,确定房屋里的空气是否干净的唯一方法就是知道其来源。说“我想要我房子的墙体能呼吸”的人其实是在说“管道工和电工犯的错误能为我提供新鲜空气。我不需要密封我的房子,因为我的房子能呼吸”。“其实这是异常危险的。”Straube说。
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“房屋建造严密,通风正确”成了建筑科学家的呐喊。
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动物尸体——恶劣的空气过滤器
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任何通过漏洞进入房屋的空气都夹带着污染物。Straube指出,穿过阁楼里的死动物或车库里的SUV而来的空气不再是你和你家人所需的新鲜空气了。
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许多室内空气质量的问题都与穿过结构的不受控制空气流有关,结构被暴露的水汽,热气或UV紫外线破坏。根据Straube所说,良好的室内空气质量来自于良好的气密层:“只有良好的气密层,我们才能知道空气来源于哪里,且空气质量(和数量)才能控制。”
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建筑规范中的气密层——加拿大:1; 美国:0
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控制空气流动很重要—不仅是穿过房屋的空气流,也是房屋里面的空气流:房间与房间之间,地下室与卧室,阁楼之间。
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根据Straube所说,气密层的重要性已被加拿大认可—其国家建筑规范已要求了近20年。在美国,国家能源规范,ASHRAE节能标准(ASHRAE90.1)和国际住宅规范上没有要求。“尽管如此,从30年的研究角度来讲,气密层的重要性无可厚非。”
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什么是气密层,哪里可以买到?
气密层包含组合和连接一起的材料,防止室内和室外之间的空气泄漏。
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呼吸纸不(一定)是气密层
有些产品—例如:石膏板,塑料或呼吸纸—被认为是气密层。但是当建筑科学家谈论房屋的气密层时,他们不是指一个单一的产品;而是一组材料,能从地下室的地梁板,贯穿建筑外围系统的整个外墙,到吊顶。
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典型的气密层结合了多种材料
常见的气密层组合包括:现浇混凝土;密封的地梁板;墙体覆面板;呼吸纸;胶带;密封剂;喷射式保温棉;护条;窗户玻璃;聚乙烯和密封条等。如果任何以上的材料有泄漏情况,房屋的气密层就会遭到破坏。
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风会将冷空气吹入房屋
气密层
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许多房子按照规范建造,很多绿色材料有空气泄漏等级。在寒冷,或炎热潮湿地区,空气泄漏在整个房屋能量转移上负1/3或更多的责任,Straube说。“还有声音的传递问题。如果在墙上——隔墙或是外墙——有个手指大小的洞,都会减少5到10个点的声音传递等级。”他说。
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那么空气到底是怎么在房屋里面流动的呢?三种方法:风,风扇和烟囱效应。风,从某种程度来讲是可预知的——至少平均速度和风向。风扇包括厨房和卫生间的排风扇,HVAC设备风扇和烘干机。烟囱效应是一种空压现象;在冬天,室内空气压力随着高度而增加。
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风是可预测的(一定程度来讲)
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建筑规范中所列的峰风载相对比较高。但是,平均而言,当地风压较低。“在低层建筑中,10帕斯卡算比较高了,5帕斯卡比较常见。”Straube说。“但在高层建筑中,可能会达到40,50或60帕斯卡”。240帕斯卡的压力相当于5磅每平方英尺。封门测试所使用的鼓风机散发的压力为50帕斯卡,等于每平方英尺1磅(等于16英里风速的压力)。缓坡屋顶(坡度小于3:12)一般处于负压状态。空气被吸入穿过屋顶,因为由于空气动力学产生的风经过屋顶边缘时,导致负压。有斜屋顶的房屋,如果坡度为3:12或4:12,迎风面为正压,背风面为负压。
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但是,风是极其复杂的。当风要绕过建筑物时,最大的压力在其中间的“击球点”。当风绕过拐角时,就会形成大漩涡而产生负压。根据Straube所说,与风有关的结构损坏都发生在这些点上——高压的“击球点”或低压的大漩涡。
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风在建筑物的迎风墙面施加正压,会在建筑物的迎风面导致空气泄漏。在背风面,负压会形成吸力将空气通过墙体和窗吸入建筑物。
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烟囱效应:当建筑物与烟囱的作用一样
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当热气离开屋顶时,冷空气就会通过地下室和一层窗户吸入屋内。夏天则相反。
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热空气上升,冷空气下降,但是烟囱效应通风夏季逆转
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跟风一样,烟囱效应可将大量的空气带入建筑外围系统内。在冬天,室内的暖气要比室外的冷气轻(密度较小);暖空气上升且向室外移动。屋顶流出的空气会将冷空气从底部缝隙中吸入室内。
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夏天则相反,装有空调的房屋,室外的热空气将吊顶处的室内冷空气向下压,并在有缝隙的地方压出室外(见图)。至少在理论上,会导致顶楼的防水问题。
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但是,在夏天温度和压力的区别不像冬天那么大。当外面较冷时,烟囱效应引起的压力为每层4帕斯卡;但较热时,大约每层1.5帕斯卡。
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不像其他压力,烟囱效应在每个寒冷天的每时每刻都会发生,所产生的压力极为显着。
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漏气的房屋会消耗大量的能源。空气泄露还会导致冷凝,影响室内空气质量。对于寒冷天气的高层建筑来说,这已经不是最坏的情况了——而是较正常的(见下面“为何发明旋转门”)。
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为何发明旋转门
如果烟囱效应对两层楼的房屋来讲已经是个大问题了,那么请想象一下它会如何影响高层建筑。压力是如此的重要以至于“当摩天大楼在世纪之交首先被开发时,人们不得不发明旋转门,这是因为由于烟囱效应,你是打不开前门的,”Straube这样描述。“冷空气的进入带来了巨大的压力,以至于很难将出口门推开。
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烟囱效应会自我循环
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“空气进入房屋,楼下的人会感觉冷,因此他们会打开恒温器。当楼上的人感觉到有暖气时,他们会打开窗户降温。这会导致大量的空气流出房屋,增加了底楼的空气流上升——楼下的人就会打开加热器。
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“犹如骑着旋转木马—空气被吸入底部,加热,再流出室外,”Straube说。“隆冬季节在许多这样的建筑物中,电梯井里的空气流大的你可以放开双手在里面漂浮!”
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暖通设备产生的压力要大于风和烟囱效应
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下吸式排气机有强大的风扇可降低房屋压力。
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机械压力通常大于自然压力
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由风扇产生的机械力——通风扇或鼓风机——能完全掩盖了风和烟囱效应。“如果我们将空气吹入房屋内,我们对其进行增压,”Straube说。“任何地方,如果有10帕斯卡的增压,就会传遍整个房屋,其它东西也会增压。如果进行负压,房屋内的其他事物也会负压。”
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有下沉式抽油烟机的高端住宅通常有强力排风扇。烹饪所产生的烟雾及气味需要强大的空气流来排出,因此抽烟机需要超过1,000cfm的风扇。
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大风扇可将空气吸入并穿过墙体及楼板
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“(这些)是很强大的风扇,”Straube说。“你打开它们,就像开动了跑道上的波音飞机。必须让孩子们远离,否则会被吸进去。
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如果对这大量的排气没有补充空气的话, 整装房屋都会负压。“你会被吸在车库上,并倒吸热水器通风口的空气。空气会倒吸进壁炉内,”Straube说。“人们会因此而丧命。”
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如果你不想因为房屋内的燃烧器具而空气倒吸的话, 则要为干洗机,油烟机和其他有排气的家电补充空气。
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湿气,霉菌和室内空气质量
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空气会携带水分,且热空气气携带的水汽要比冷气多
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为了控制漏气现象,要确保气密层是连续性的
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气密层帮助控制结构内或穿过结构的气流。控制空气流,就可以控制水汽。
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如果潮湿的室内空气接触了冰冷的表面——例如:寒冷天气下的室外覆面板——就会导致凝结。气密层可防止潮湿的室内空气接触冰冷的表面。
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空气有最大的水汽存储量,主要取决于温度。暖空气可以存储大量的水汽,而冷空气只能存储一点。
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根据Straube所说,温度从90°F跌到20°F,空气中的水汽存储量会变化了十倍。“这就像煤气罐遇冷会收缩,”他说。“如果温度高,可在罐里存储很多煤气,但是如果温度低,则不能存储太多。如果你在一个大的罐子里存储大量的煤气,并将其收缩,煤气就会溢出来。这就是冷凝。
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泄漏的房子不会有冷凝问题
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老房子在冬天很少有冷凝问题,因为他们通风效果很好——其实是房子漏气。老房子的相对湿度很少能达到25%。由于我们会建造比较密闭的房屋(在某些情况下,还不能提供机械通风),室内的相对湿度会上升。
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在密闭且无通风的房屋内,空气中水汽量和冷凝量比泄漏的老房子有显着的不同。只要水汽达到一个凝结点就会发生冷凝——在屋顶上或墙体覆面板上,窗户的内侧或是墙体里面。
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如果说室外是40°F,室外的相对湿度为50%。室外空气进入房屋内,空气温度就会上升至70°F,空气中水汽量还是保持不变,但是“罐子”变大了,因为空气的存储量随着温度的增加而增加了。结果,相对湿度会先开始下降。然后,随着水蒸汽不断的增加到空气里,相对湿度会上升,绝对湿度也会跟着上升。空气中的水蒸气是怎么增加的?你会呼吸,会出汗,烧开水,沐浴,室内植物——这些都会产生水汽。
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什么时候室内湿气会成为问题?
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空气通过结构中的空腔流出室外。当它接触的表面温度低于52°F或53°F时,空气会冷却。一旦达到饱和点,就会发生冷凝。
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如果室外的空气温度为30°F左右时,室内空气会将水汽遗留在冷表面的覆面板上。这是一个典型的空气泄漏冷凝循环。由于墙体上的冷凝会导致水的集聚;且在极端情况下,会导致结构腐烂,因此冷凝是你需要避免的。安装气密层是防止冷凝发生的一个方法。
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空调也会产生冷凝表面
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相同情况在夏天则相反。室外温度为85°F,相对湿度为75%。当室外空气进入室内,之后接触表面温度为76°F时,空气中的水蒸汽会凝结。因此如果房屋内有排风扇时,泄漏进来的空气会在空调表面形成凝结——例如:乙烯基墙纸的背面。
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如果湿空气通过墙体或屋顶的空隙泄露进房屋内,就会出现问题。但是在有气密层和通风系统的密闭房屋内,绝大部分的空气是通过新风系统送进来的,因此碰到的第一个冰冷表面为冷却旋管。如果在建筑外围系统有空气泄漏的话,一般是看不到冷凝的——除非你是像Straube一样的工程师,他没事就在墙上切个洞看看。然而,冷凝有时能在阁楼上看到;只要能在屋顶覆面板的OSB或胶合板的下面看到结霜或湿气。
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在潮湿房屋的天花板上,不需要一个很大的洞就可加剧冷凝并且成霜。当太阳将沥青瓦屋顶加热时,霜会融化,水就往下滴,“屋顶就会漏水,”Straube说。“你会联系安装屋顶的人,重新铺设屋面瓦,但发现什么用都没有,因为问题没找对。”问题是漏气。

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