【摘 要】 建筑节能设计中，无论是国家还是地方节能设计标准，外窗气密性要求皆为强制性要求。作为设计者，我们往往不加思考按标准设计，也绝不会突破标准。笔者以《天津市居住建筑节能设计标准》为列，通过节能计算，按照我国实际情况提出不同见解。
【关键词】 气密性；节能设计；换气次数
随着我国经济的快速发展，房地产亦呈现迅猛增长的势头，住宅大量建造，人们的居住条件得以逐步改善。同时，大量建造的居住建筑也使得日益严重的环境能源问题雪上加霜。如何合理的使用能源，节约能源成为每个人都应思考一番的问题。作为建筑师，更应积极探索，努力寻找设计工作中每一处节能的可能性。
《天津市居住建筑节能设计标准》已四易其版，从04至07，至10，至最新版13版，每版都有变化，每次都比前版对节能要求更严格。但《天津市居住建筑节能设计标准》，有个问题一直困惑着笔者，不知如何解答。
《天津市居住建筑节能设计标准》第1.0.3条明确指出“在保证室内热环境质量的前提下，主要将冬季的采暖能耗控制在规定的范围内，并兼顾夏季的空调能耗。”由此可知，对本市而言，建筑的采暖能耗是居住建筑能耗的主要因素，居住建筑节能应以此为突破口。建筑的耗热量指标是判断建筑是否节能的重要标志。在权衡判断一节中，《天津市居住建筑节能设计标准》给出了建筑耗热量指标的内含：它包括qHT（单位建筑面积上单位时间内通过建筑围护结构的传热量）；qINF（单位建筑面积上单位时间内建筑物空气渗透耗热量）；qIH（单位建筑面积上单位时间内建筑物内部得热量，取负值3.8W/m2），是三者的算数和，现将三者简称为维护结构传热量，空气渗透耗热量和建筑内部得热量。既然建筑内部得热量是定值，那么围护结构传热量和空气渗透耗热量对建筑耗热指标的作用就平分秋色。围护结构传热量我们暂且不谈，只看空气渗透耗热量与建筑之间的关系。《天津市居住建筑节能设计标准》第4.5.10条给出了空气渗透耗热量的计算公式，由其简化的最终公式我们得知，qINF与V0成正比，与A0成反比。如果我们将建筑看成一个规整的立方体，就可以得出空气渗透耗热量与建筑的高度成正比。也就是说，建筑越高，其空气渗透耗热量就相对越大。相反，我们能否得出建筑越低越节能呢？显然，《天津市居住建筑节能设计标准》是有意将设计者引向这一结果的，由其第4.1.5条“住宅建筑的层高大于3.0m时应按照本标准4.5节的要求进行围护结构热工性能的权衡判断。”可见一斑。
但这一结论是有前提的，即第3.0.1条规定的换气次数要求。为保证室内空气质量，必须保持室内外空气的流通，第3.0.1条明确规定换气次数应取0.5次/h，这在第4.5.10条给出的空气渗透耗热量的计算公式也有体现。如果室内外无空气流通，即换气次数取0，那么空气渗透耗热量也就为0，这样即使实现了节能要求，由于空气流通不畅，人会因缺氧而头晕眼花，人无法居住其中，建筑无法使用，节能也就失去了意义。要实现室内空气清新，创造一个舒适的人工环境，就一定要有室内外空气的交换流通，流通必然有热量损失，这是一对不可调和的矛盾。我们设计不能违背这一基本矛盾，但却可以避免节外生枝，即不能再增加额外的能耗。所谓额外能耗，就是选择自然通风还是机械通风的问题。
自然对流相比机械通风对建筑节能的作用显而易见，但换气量越大，相对来说空气带走的能量也就越大，建筑也就越不节能，所以又要限制其空气流通量，也就是换气次数。正如其解释条文中所述，冬季室外的新鲜空气进入室内，一方面有利于确保室内的空气卫生质量，但另一方面又要消耗一定的热量，因此需要确定一个合理的换气次数作为室内热环境的计算参数。假设我们以一间5.4米进深，3.6米开间，3米高的居室为例，以第3.0.1条规定的换气次数应取0.5次/h来计算，则其每小时的换气体积为5.4x3.6x3x2=116.64m3，应该可以满足最低空气清新舒适度的要求。那么，根据《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法》（GB7106-2008）的规定，假设此房间外窗采用最低等级1级标准，其单位面积分级指标在12～10.5m3/（m2·h），这样我们就可以推导出如果关闭窗口采用空气渗透来实现每小时最低换气量的话，窗的面积最小也需要10m2左右，也就是说这个居室的整个一面墙（3.6米开间方向）3米高都可以开成窗户，也仅仅刚好满足窗关闭状态下的最低换气要求。而《天津市居住建筑节能设计标准》第4.2.4条要求外窗气密性等级不得低于7级，其单位面积分级指标在3～1.5m3/（m2·h），那根本满足不了关闭状态下自然通风换气的要求。在这种状态下，要么开窗通风（冬季很不合适，而且也不能总开总关），要么机械通风，这样也就增加了额外的能耗。
查《天津市居住建筑节能设计标准》对此的条文解释，也是相互矛盾。其条文解释“为保证建筑节能，要求外窗具有良好的气密性，以避免冬季室外空气过多地向室内渗漏”似乎很有道理，要求一定的气密性是为了保证室外空气不会过多地向室内渗漏。但通过以上计算可知，即使外窗具有最低的气密性要求，其空气渗透量也难以满足室内通风换气的要求，何论过多地向室内渗漏呢？条文又解释“外窗在满足相关建筑规范通风要求的前提下应控制可开启面积，才能保证室内空气渗透量；在采暖季开启窗关闭时，应控制在本标准规定的范围”，也就是说要保证通风量，就要靠窗可开启面积足够，通过开开窗以解决；冬季不开窗，也要保证换气量。这解释又与其气密性要求相矛盾，因为按照其要求的气密性，冬季不开窗根本达不到其所要求的0.5次/h的换气次数。
对我国来说，生活在北方严寒或寒冷地区的人们，冬季很少主动开窗换气，一来因为冬季一般风比较大，开窗使得室内温度快速下降，人不注意就很容易生病，耗能也高，二来即使开窗也要很快就要关上，频繁开闭很是麻烦。天津市属于寒冷地区，情况亦同。而居住建筑大都没有新风系统，密闭性能太好的窗反而常常使人感到气闷，室内污浊的气体不易排出，住久了也容易生病，这与《天津市绿色建筑设计标准》所倡导的绿色建筑应为人们提供健康、适用和高效的使用空间背道而驰。如若每户都增设机械排风设施，又要消耗电能，其结果不是节能，反而变成了多耗能，无法实现最大限度地节约能源的目的。
综上所述，对于安装有集中空调和新风系统，装置有热回收功能的通风换气装置的居住建筑，要求外门窗气密性达到一定等级也许有些道理，而对于大多数未有集中空调和新风系统的住宅，靠自然通风换气的居住建筑，与其人为开窗通风换气能耗高，且不便控制，不若放开气密性等级要求，在门窗关闭状态下以自然渗透的方式保证室内外换气量，以保持室内空气质量。《天津市居住建筑节能设计标准》对于强制要求居住建筑外门窗气密性不低于7级，个人认为，甚为不妥。
参考文献：
1. DB29-1-2013，天津市居住建筑节能设计标准. 天津：天津市城乡建设和交通委员会，2013.
2. GB 50189-2013，公共建筑节能设计标准. 北京：中国建筑工业出版社，2005.
3. JGJ 26-2010，严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准. 北京：中国建筑工业出版社，2010.
4. GB/T 7106-2008，建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法. 北京：中国标准出版社，2008.
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