空气泄漏、能源浪费及房屋腐烂

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。

 

 

 

 

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。

 

阻止空气流动是密闭房屋第二重要的工作

 

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。

 

密闭的房子就是好房子吗？

 

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。

 

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。

 

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。

 

 

 

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。

 

“房屋建造严密，通风正确”成了建筑科学家的呐喊。

 

动物尸体——恶劣的空气过滤器

 

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。

 

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。”

 

建筑规范中的气密层——加拿大：1； 美国：0

 

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。

 

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。”

 

 

 

 

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。

 

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。

 

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。

 

风会将冷空气吹入房屋

气密层

 

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。

 

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。

 

风是可预测的（一定程度来讲）

 

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。

 

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。

 

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。

 

烟囱效应：当建筑物与烟囱的作用一样

 

 

 

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。

 

热空气上升，冷空气下降，但是烟囱效应通风夏季逆转

 

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。

 

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。

 

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。

 

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著。

 

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”）。

 

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。

 

烟囱效应会自我循环

 

“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。

 

“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！”

 

暖通设备产生的压力要大于风和烟囱效应

 

下吸式排气机有强大的风扇可降低房屋压力。

 

机械压力通常大于自然压力

 

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。”

 

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。

 

大风扇可将空气吸入并穿过墙体及楼板

 

“（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。

 

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。”

 

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。

 

湿气，霉菌和室内空气质量

 

空气会携带水分，且热空气气携带的水汽要比冷气多

 

为了控制漏气现象，要确保气密层是连续性的

 

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。

 

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。

 

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。

 

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。

 

泄漏的房子不会有冷凝问题

 

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。

 

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著的不同。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。

 

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。

 

什么时候室内湿气会成为问题？

 

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。

 

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。

 

空调也会产生冷凝表面

 

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。

 

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。

 

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。