滲透 (暖通空調)

滲透是指室外空氣無意地進入建築物的過程,通常是通過建築圍護結構中的縫隙,或在開門通行時進入。 滲透有時也稱為空氣滲漏(air leakage)。相對地,室內空氣從建築物中泄出稱為外滲(exfiltration)。滲透主要由以下因素引起:風力、建築物內的負壓以及空氣浮力作用(通常稱為煙囪效應)。

滲透的測量
滲透率(infiltration rate)是指室外空氣進入建築物的體積流量,通常以每分鐘立方英尺(CFM)或升每秒(LPS)表示。換氣率是指室內空氣在一小時內被替換的次數,其單位為 1/h。換氣率也稱為每小時換氣次數(ACH, air changes per hour)

ACH 的計算方式為:將每小時的通風量除以建築物體積。其計算公式為:

ACH = (CFM × 60) ÷ 建築物體積

在已建成的建築中,滲透情況通常可以通過示蹤氣體洩漏測試來直接測量。

滲透作為通風空氣
在許多較小的建築中,並不使用機械通風來引入新風。相反,會通過自然通風(如可開啟的窗戶和其他開口)或空氣滲透來提供新风。一般認為,每小時至少 0.33 次換氣(ACH) 是最低要求。ASHRAE 在 2004 年採用了 Standard 62.2,明確規定了低層住宅的通風空氣需求。該標準指出,當建築物的滲透率低於 0.35 ACH 時,必須採用機械通風。這通常通過熱回收通風系統(heat recovery ventilation, HRV)或通过持續/間歇運行的排風扇來實現。

控制滲透
由於滲透是不可控的,並且會引入未經調節(未加熱或未冷卻)的空氣,因此除作為通風用途外,通常被認為是不理想的。一般來說,會盡量減少滲透,以減少灰塵進入、提高熱舒適性及降低能源消耗。對所有建築而言,可以通過密封建築圍護結構中的縫隙來減少滲透;而在新建建築或大型翻修中,則可通過安裝連續的空氣阻隔層(air retarder)來進一步控制滲透。在存在機械通風的建築中,暖通空調設計師通常會讓建築物保持微正壓(即引入的新風多於排風),從而大幅減少空氣滲透。

節能
在典型的現代美國住宅中,大約三分之一的暖通空調能源消耗是由空氣滲透造成的;另有三分之一來自與地面接觸的熱損失,其餘部分則來自窗戶、牆體及其他熱負荷的熱損失。因此,降低滲透可以帶來顯著的節能效果,且通常具有較快的回收期。在寒冷氣候中,當風速約為每小時 15 英里時,住宅的換氣率常達到 1.0 至 1.5 ACH,遠高於通風所需,因此這類建築常被稱為氣密性較差住宅。實際上,將滲透率降低至 1.0 ACH 以下通常並不困難。可以使用煙霧蠟燭(smoke candles)和鼓風門測試(blower-door tests)的方法來找出不易察覺的漏氣點。更多節能方法可參見建築節能相關內容。當滲透率降低至 0.35 ACH 以下時,建議採用機械通風(通常為排風扇或熱回收通風系統)以確保足夠的新風供應。

參考資料

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