為什么要對(duì)建筑物進(jìn)行氣密性測(cè)試？了解鼓風(fēng)門(mén)測(cè)試系統(tǒng)

時(shí)間：2022/9/7閱讀：3666

為什么要對(duì)建筑物進(jìn)行氣密性測(cè)試？

一般來(lái)說(shuō)，關(guān)于氣密性的信息特別是定量信息有用的原因有幾個(gè)：

1、當(dāng)調(diào)節(jié)替換空氣時(shí)，從外殼泄漏的空氣會(huì)消耗能量。通過(guò)氣密性測(cè)試的信息，您可以估計(jì)在寒冷天氣和溫暖天氣下會(huì)泄漏多少空氣，或者相對(duì)于平靜天氣，多風(fēng)天氣會(huì)導(dǎo)致建筑物泄漏多少空氣。然后，可以針對(duì)天氣條件的任何組合來(lái)估計(jì)由此產(chǎn)生的能量影響，并且可以通知設(shè)備尺寸計(jì)算和運(yùn)行能量消耗的計(jì)算機(jī)模型預(yù)測(cè)。

2、你也許能夠確定你不知道的特定大洞的存在。氣密性測(cè)試無(wú)法顯示泄漏的位置，但有時(shí)會(huì)顯示您的建筑比預(yù)期的泄漏嚴(yán)重得多。在這種情況下，可能會(huì)有一個(gè)或兩個(gè)大洞導(dǎo)致大量空氣泄漏。在氣密性測(cè)試期間，經(jīng)驗(yàn)豐富的空氣泄漏顧問(wèn)通常可以使用紅外攝像機(jī)和劇院煙霧追蹤重要的泄漏路徑。

3、通過(guò)建筑物外殼泄漏的空氣會(huì)導(dǎo)致組件內(nèi)隱藏的冷凝，并導(dǎo)致性能問(wèn)題。雖然冷凝僅部分與通過(guò)組件的空氣量有關(guān)，但它是一個(gè)重要的因素，有助于理解。

4、空氣泄漏會(huì)將受污染的室外空氣從停車(chē)場(chǎng)、垃圾箱或排氣口帶入建筑物。了解有多少空氣通過(guò)建筑物外殼將有助于確定引入室外污染物的風(fēng)險(xiǎn)。一旦你知道了，你就可以設(shè)定目標(biāo)來(lái)最小化風(fēng)險(xiǎn)。

空氣泄漏的能源成本是大型建筑物氣密性研究最少的方面。有時(shí)假設(shè)較大的建筑物，特別是商業(yè)建筑物，通常已經(jīng)足夠氣密，因此改進(jìn)不會(huì)帶來(lái)什么好處。然而，現(xiàn)有的有限數(shù)據(jù)不支持這一假設(shè)。例如，Emmerich、McDowell和Anis（2005年）使用建筑能源模擬程序預(yù)測(cè)潛在的年供暖和能源成本節(jié)約2%至36%，其中最大的節(jié)約發(fā)生在辦公和零售建筑中以供暖為主的氣候中（與四層多單元住宅建筑相比）。在夏季潮濕的氣候中，空氣泄漏會(huì)給空調(diào)設(shè)備增加非常大的潛在負(fù)荷，既增加能源使用，又導(dǎo)致室內(nèi)環(huán)境不太舒適。

考慮到節(jié)能潛力、對(duì)暖通空調(diào)設(shè)備負(fù)荷的更好理解以及室內(nèi)空氣質(zhì)量和冷凝風(fēng)險(xiǎn)的管理，測(cè)試各種尺寸的建筑物的氣密性并采取措施解決任何空氣泄漏問(wèn)題越來(lái)越有意義。

氣密性測(cè)試101

氣密性測(cè)試是一項(xiàng)完整的建筑測(cè)試，用于測(cè)量空氣通過(guò)建筑外殼或“表皮"泄漏的容易程度。一種常見(jiàn)的方法是使用大型風(fēng)扇或“鼓風(fēng)機(jī)"從建筑中抽取空氣或向建筑提供空氣（見(jiàn)圖1）。該風(fēng)扇插入安裝在外門(mén)開(kāi)口中的氣密護(hù)罩中。這就是為什么在住宅建筑中，氣密性測(cè)試通常被稱為“風(fēng)機(jī)門(mén)測(cè)試"。測(cè)試設(shè)備測(cè)量氣流（多少空氣流入或流出建筑物）和作用于建筑物外殼的相應(yīng)壓差。

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DG1000建筑氣密性測(cè)系統(tǒng)安裝在門(mén)框上

對(duì)于較大的建筑物，即建筑面積超過(guò)約10000平方英尺（929m2），該測(cè)試方法通常需要同時(shí)運(yùn)行多個(gè)協(xié)調(diào)的風(fēng)機(jī)門(mén)。在某些情況下，使用了需要拖車(chē)和外部電源的大型移動(dòng)風(fēng)扇。在所有情況下，無(wú)論大小，建筑物都必須事先準(zhǔn)備好進(jìn)行測(cè)試，方法是堵塞HVAC進(jìn)排氣格柵、廚房和浴室排氣扇、減壓閥等有意開(kāi)口（圖2）。密封有意開(kāi)口通常是測(cè)試中花費(fèi)最多時(shí)間和精力的部分。

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在測(cè)試設(shè)置期間密封建筑物屋頂

原始形式的氣密性測(cè)試結(jié)果是整個(gè)外殼的壓差、總氣流和氣流方向（進(jìn)出）。在測(cè)試期間，使用一系列壓差和流動(dòng)方向收集大量（通常為5至10）氣流測(cè)量值。然后繪制該數(shù)據(jù)，以量化氣流和壓差之間的關(guān)系（見(jiàn)圖3）。

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初始加壓試驗(yàn)結(jié)果示例

經(jīng)驗(yàn)表明，結(jié)果往往形成一條曲線，因此通常以對(duì)數(shù)格式繪制數(shù)據(jù)，以數(shù)學(xué)方式迫使結(jié)果變成一條直線。數(shù)據(jù)可以以該格式呈現(xiàn)給有知識(shí)的用戶；然而，從曲線中報(bào)告單個(gè)壓力下的流量并報(bào)告該數(shù)值是非常有用和方便的。在商業(yè)建筑中，用于報(bào)告的單一測(cè)試壓力幾乎總是75帕，而對(duì)于住宅建筑，50帕的壓力是標(biāo)準(zhǔn)壓力。美國(guó)有時(shí)使用英制氣壓?jiǎn)挝唬从⒋缢?。氣流的?bào)告單位為立方英尺/分鐘（cfm）、升/秒（lps或L/s）、立方米/秒（m3/s），或者在歐洲為立方米/小時(shí)。

測(cè)量的氣流將隨著建筑物的大小而增加，這是有道理的。為了便于不同建筑物之間的比較，使用了兩種方法來(lái)規(guī)范與建筑物尺寸相關(guān)的氣流：

1、將氣流除以建筑物的體積，或

2、將氣流除以被測(cè)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的面積。

在單戶住宅建筑中，通常按建筑體積進(jìn)行規(guī)范化。在50Pa的壓差下測(cè)得的氣流速率被轉(zhuǎn)換為每小時(shí)空氣變化（ACH）。每小時(shí)換氣量就是每小時(shí)泄漏的空氣量除以建筑物的體積。然后將測(cè)試數(shù)據(jù)報(bào)告為“中的數(shù)字"ACH@50".

每小時(shí)換氣次數(shù)有時(shí)也用于報(bào)告商業(yè)和大型建筑的空氣泄漏。由于這些建筑物的不同幾何結(jié)構(gòu)的表面積與體積比更為多變，因此在特定壓力下提供單位面積流量的泄漏率更為常見(jiàn)，且在技術(shù)上更為*；換言之，以每平方英尺每分鐘立方英尺（cfm/ft2）或每平方米建筑圍護(hù)面積每秒升（lps/m2）表示。這里的“面積"是指立方體六個(gè)側(cè)面的總面積，即四面墻、屋頂和樓板，因此暴露在室外的所有側(cè)面都是該等式的一部分。測(cè)試結(jié)果在“l(fā)ps"中報(bào)告/m2@75Pa“或"cfm/ft2@0.3在wc中"。

與每小時(shí)換氣量一樣，該報(bào)告方法考慮了建筑物的大小，因此可以更好地進(jìn)行建筑物之間的比較。這種將結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)化的封閉面積方法也越來(lái)越受到住宅社區(qū)的青睞，因?yàn)樗鼘?shí)際建造的空氣屏障的測(cè)量質(zhì)量與設(shè)計(jì)期間的選擇（即表面積：體積比）區(qū)分開(kāi)來(lái)。

用于報(bào)告商業(yè)建筑泄漏的測(cè)試壓力通常為75 Pa（0.3英寸wc），而不是用于住宅建筑的幾乎通用的50 Pa。原因主要是歷史原因，但在所有情況下，更高的壓力通常是首先選擇的，因?yàn)樵诂F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試期間，不受控制的壓力的假效應(yīng)（例如陣風(fēng)、煙囪效應(yīng)）導(dǎo)致讀數(shù)誤差的可能性較小。然而，更高的壓力會(huì)導(dǎo)致更高的流量，從而導(dǎo)致更大的設(shè)備，因此超過(guò)75 Pa的壓力通常用于測(cè)試較小規(guī)模的建筑構(gòu)件（如窗戶、門(mén)或墻壁樣本）。

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DG1000建筑氣密性測(cè)試系統(tǒng)、三風(fēng)機(jī)

氣密性目標(biāo)

氣密性目標(biāo)或最大氣密性水平是評(píng)估建筑性能的一個(gè)相對(duì)較新的指標(biāo)。為了設(shè)定目標(biāo)，必須了解建筑氣密性測(cè)試測(cè)量整個(gè)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)（屋頂、墻壁、樓板、窗戶、門(mén)、通風(fēng)口等）的空氣泄漏。從歷史看，氣密性首先規(guī)定用于商業(yè)建筑的建筑構(gòu)件，如窗戶、幕墻、預(yù)制墻等。到20世紀(jì)80年代末，加拿大建筑研究所/加拿大國(guó)家研究委員會(huì)（IRC/NRCC）和加拿大抵押和住房公司（CMHC）制定了空氣屏障材料的推薦目標(biāo)（0.02 l/s/m2@75 Pa），隨后成為1995年加拿大國(guó)家建筑規(guī)范的一部分。對(duì)破壞性寒冷氣候冷凝的可能性的研究（Ojanen和Kumaran，1996年）導(dǎo)致建議將建筑構(gòu)件的最大泄漏限制在0.2 l/s/m2@75該目標(biāo)已載入《加拿大建筑材料中心（CCMC）低層建筑外墻空氣屏障系統(tǒng)技術(shù)指南》（Di Lenardo，1996）。材料氣密性和空氣屏障系統(tǒng)氣密性之間的不同目標(biāo)值已演變?yōu)?0倍（即，材料為0.02，空氣屏障組件為0.20）。這一巨大差異是由于使用材料創(chuàng)建組件時(shí)所需的接頭和接縫處的泄漏影響。

了解實(shí)驗(yàn)室測(cè)試僅產(chǎn)生材料和系統(tǒng)潛在氣密性的數(shù)據(jù)是至關(guān)重要的：在現(xiàn)場(chǎng)組裝建筑外殼總是導(dǎo)致更多泄漏，只能在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)試。Lstiburek（2005）建議可接受的整個(gè)建筑物（外殼）氣密性為最大空氣屏障值0.20的十倍，即：

空氣屏障材料：0.02升/（平方米）@75帕，0.004立方英尺/平方英尺@0.3“w.c。

空氣屏障組件0.2 l/（s m2）@75 Pa 0.04 cfm/ft2@0.3“w.c。

建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)2.0 l/（s m2）@75 Pa 0.4 cfm/ft2@0.3“w.c。

這項(xiàng)建議很快被建筑業(yè)采納；在美國(guó)，總務(wù)管理局現(xiàn)在要求所有新建筑達(dá)到這些目標(biāo)。對(duì)于高性能建筑，美國(guó)工程兵團(tuán)的目標(biāo)是在0.3英寸水柱處達(dá)到約0.25立方英尺/平方英尺，在75帕?xí)r達(dá)到約1.3立方英尺/平米。高性能建筑有時(shí)在75帕下使用低于1立方英尺/m2的目標(biāo)（這是20世紀(jì)90年代末加拿大C-2000建筑計(jì)劃的目標(biāo)），但這并不總是容易達(dá)到。

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在大型建筑中，通常無(wú)法達(dá)到2 lps/m2@75Pa的目標(biāo)。就在2011年，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所的數(shù)據(jù)顯示，228座商業(yè)和機(jī)構(gòu)建筑樣本的平均氣密性約為6.9 lps/m2@75Pa（Emmerich和Persily 2011）。這一平均泄漏率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于“良好"水平，而且許多建筑物的氣流控制較差。最近對(duì)16座非住宅建筑（大部分為高性能建筑）進(jìn)行的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，75Pa時(shí)測(cè)得的泄漏量為0.30至3.80 lps/m2（Brennan等人，2013年），證明了作者的經(jīng)驗(yàn)，即可以實(shí)現(xiàn)非常好的氣密性，但往往無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

對(duì)文獻(xiàn)的調(diào)查表明，由不同機(jī)構(gòu)測(cè)試的大型建筑報(bào)告的數(shù)字在75 Pa時(shí)從0.09 lps/m2到30 lps/m~2不等。在該范圍的高點(diǎn)，可以肯定地說(shuō)，您的建筑漏水太多，其性能將因此受到影響；當(dāng)你接近2或1時(shí)，你知道你的建筑很緊湊。最近的經(jīng)驗(yàn)表明，從設(shè)計(jì)開(kāi)始到施工期間的早期測(cè)試，經(jīng)過(guò)深思熟慮的計(jì)劃通?？梢越桓秲r(jià)值低于2 lps的建筑/m2@75.

氣密性不僅僅是墻壁、門(mén)和窗戶。在現(xiàn)代建筑中，通過(guò)機(jī)械系統(tǒng)、格柵和開(kāi)口的空氣泄漏通常很大。通過(guò)機(jī)械系統(tǒng)的總泄漏量的一半并不罕見(jiàn)，這意味著我們必須更加擔(dān)心實(shí)際用作防回流閥的防回流閥。也就是說(shuō)，它們?cè)陉P(guān)閉狀態(tài)下應(yīng)密封，因?yàn)檫@將影響在役建筑物的整體密封性。在一次測(cè)試中，在系統(tǒng)地移除機(jī)械系統(tǒng)的覆蓋物的同時(shí)，保持-75 Pa的恒定壓力?；仫L(fēng)口一打開(kāi)，流量就發(fā)生了41%的變化。當(dāng)所有設(shè)備打開(kāi)時(shí)，流速為5.46 m3/s（11575 cfm），比基本流速增加了67%。這告訴我們，對(duì)于已經(jīng)相當(dāng)氣密的建筑物，如果很難通過(guò)改變外殼進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)，則仍然可以通過(guò)修復(fù)這些機(jī)械泄漏來(lái)改善氣密性，例如，通過(guò)使用更好的墊圈、更緊的執(zhí)行器和適當(dāng)?shù)淖枘崞髡{(diào)整，確保HVAC系統(tǒng)中的供應(yīng)通風(fēng)口在非循環(huán)時(shí)間內(nèi)實(shí)際密封。

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通風(fēng)口和格柵需要注意空氣泄漏

氣密性和通風(fēng)

隨著氣密性的增加，對(duì)設(shè)計(jì)良好的機(jī)械通風(fēng)的需求也增加。無(wú)論是住宅還是商業(yè)/機(jī)構(gòu)，人們都需要新鮮空氣。同時(shí)，過(guò)多的通風(fēng)可能會(huì)抵消氣密性在節(jié)能方面的價(jià)值，并且根據(jù)氣候區(qū)域、天氣條件和建筑物的特殊特性，還可能導(dǎo)致其他問(wèn)題。

在設(shè)計(jì)中，應(yīng)確保外殼上幾乎沒(méi)有機(jī)械誘導(dǎo)的空氣壓力。這是通過(guò)平衡系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，使得供應(yīng)的空氣量與排出的空氣量幾乎相同。在一些情況下，可以使用壓力的有意控制來(lái)控制氣流方向。在冬季稍微減壓的建筑物將降低其空氣泄漏冷凝問(wèn)題的風(fēng)險(xiǎn)，稍微加壓的建筑物可能會(huì)有更多的冬季冷凝問(wèn)題（因?yàn)闅饬魍ㄟ^(guò)剩余的外殼泄漏），但會(huì)更有效地排除來(lái)自例如停車(chē)場(chǎng)的污染。

在上一段中，“輕微"一詞用于表示只有幾到5 Pa的壓差。在通常情況下，加壓不是通過(guò)控制壓力實(shí)現(xiàn)的，而是通過(guò)選擇和設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)以供應(yīng)比排出的更多的空氣來(lái)實(shí)現(xiàn)的。隨著現(xiàn)代建筑變得氣密，這種設(shè)計(jì)方法可能會(huì)導(dǎo)致重大問(wèn)題：估計(jì)僅使建筑增壓3或5 Pa所需的過(guò)量氣流量實(shí)際上是不可能的，因?yàn)樗璧臍饬髁糠浅Ｐ　２恍业氖?，通過(guò)猜測(cè)所需的過(guò)量氣流，機(jī)械工程師通常會(huì)對(duì)氣密建筑造成嚴(yán)重過(guò)壓，迫使空氣泄漏，即使建筑相對(duì)氣密。其結(jié)果是一種非常常見(jiàn)的情況，即設(shè)計(jì)和建造的建筑非常氣密，但仍然存在過(guò)度的能量損失和冷凝問(wèn)題，因?yàn)闄C(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)旨在將一定量的過(guò)量空氣從建筑表皮中擠出，而不管其氣密程度如何。在許多情況下，這導(dǎo)致門(mén)被過(guò)度的壓力吹開(kāi)和保持打開(kāi)，空氣被迫通過(guò)時(shí)，幕墻接縫處發(fā)出呼嘯聲，即使有很小的空氣泄漏，外墻也會(huì)形成冰柱。

上述問(wèn)題的解決方案只是通過(guò)測(cè)量操作建筑物機(jī)械系統(tǒng)所產(chǎn)生的壓差來(lái)調(diào)試建筑物。如果建筑物基本完工，這可以作為氣密性測(cè)試的一部分輕松完成，但也可以在占用后輕松完成。在低風(fēng)、中性溫度條件下，修改供氣、排氣或兩種氣流以達(dá)到小于5 Pa的壓力通常很容易實(shí)現(xiàn)（通過(guò)調(diào)整VFD、阻尼器、風(fēng)扇電機(jī)滑輪等）。

向建筑物業(yè)主提供教育也很重要，以便在建筑物被占用后正確使用和維護(hù)通風(fēng)系統(tǒng)。供暖、通風(fēng)和空調(diào)（HVAC）行業(yè)的專業(yè)人士經(jīng)常使用“建造氣密和通風(fēng)良好"的座右銘?！巴L(fēng)權(quán)"部分應(yīng)視為一項(xiàng)持續(xù)活動(dòng)，而非一次性設(shè)計(jì)決策。這可能需要每年測(cè)量通風(fēng)流量和壓差，以幫助識(shí)別過(guò)濾器堵塞、風(fēng)門(mén)卡住和格柵堵塞等問(wèn)題。

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鼓風(fēng)門(mén)氣密性測(cè)試系統(tǒng)、三風(fēng)扇

氣密性試驗(yàn)的實(shí)用性

趨勢(shì)是明確的：建筑行業(yè)將被要求達(dá)到氣密性目標(biāo)，要么是因?yàn)檫@些目標(biāo)被添加到建筑規(guī)范或能源計(jì)劃中，要么是由于業(yè)主正在尋找更好的建筑——能耗更低、舒適度更高、室內(nèi)空氣質(zhì)量更好、水分損害風(fēng)險(xiǎn)更低的建筑。建筑師使用氣密性測(cè)試的方法之一是向業(yè)主和規(guī)范官員證明，承包商和設(shè)計(jì)師共同交付了良好的氣密建筑外殼。它提供了所用方法成功的定量驗(yàn)證，就像壓碎混凝土圓柱體表明達(dá)到了所需的混凝土強(qiáng)度。

氣密性目標(biāo)在新建筑和改造的設(shè)計(jì)過(guò)程中非常有用。它們?yōu)榻ㄖo(hù)結(jié)構(gòu)性能的一個(gè)非常重要的方面建立了定量預(yù)期，并為機(jī)械設(shè)計(jì)師的負(fù)荷和能量計(jì)算提供了關(guān)鍵輸入。因此，氣密性測(cè)試應(yīng)是施工過(guò)程的一個(gè)重要部分。氣密性試驗(yàn)可確認(rèn)氣密性目標(biāo)已達(dá)到，如果時(shí)間安排得當(dāng)，則可在為時(shí)已晚之前解決問(wèn)題。

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從設(shè)計(jì)到施工對(duì)建筑物要求注意細(xì)節(jié)

氣密性測(cè)試也可用于診斷。對(duì)于新建筑，通常應(yīng)在施工過(guò)程中盡早進(jìn)行測(cè)試，以便在建筑出現(xiàn)故障時(shí)，可以進(jìn)行補(bǔ)救工作，找出原因并修復(fù)。同樣，如果您即將進(jìn)行重大的節(jié)能改造-更換窗戶、添加隔熱層或采取其他實(shí)質(zhì)性步驟，通常建議在深入設(shè)計(jì)改造之前進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試應(yīng)作為現(xiàn)有建筑物評(píng)估的一部分進(jìn)行，以了解建筑物的泄漏程度，以便您可以決定應(yīng)在氣密方面花費(fèi)多少精力，而在隔熱或新窗戶等方面應(yīng)花費(fèi)多少精力。

通過(guò)定期進(jìn)行氣密性測(cè)試，建筑師和承包商可以隨著時(shí)間的推移了解什么是有效的，什么是無(wú)效的，以及一個(gè)良好的氣密性建筑與一個(gè)漏水的建筑相比表現(xiàn)如何；它們?cè)陬A(yù)測(cè)性能方面會(huì)越來(lái)越好，因此可以舒適地設(shè)計(jì)更真實(shí)的氣密性能。此外，一旦目標(biāo)到位，并且已知某個(gè)目標(biāo)是可以實(shí)現(xiàn)的，則可以向機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)者提供輸入。當(dāng)我們搬到越來(lái)越緊湊的建筑時(shí)，機(jī)械工程師常常在猜測(cè)在計(jì)算空氣泄漏的能量時(shí)應(yīng)該假設(shè)什么，因此他們傾向于將目標(biāo)放在安全的一邊。如果您選擇了氣密性目標(biāo)，并在施工過(guò)程中制定了測(cè)試方法，那么機(jī)械工程師可以更好地確定加熱、冷卻和除濕機(jī)械設(shè)備的尺寸，并設(shè)計(jì)補(bǔ)充空氣系統(tǒng)，以最大限度地減少增壓。如上所述，氣密建筑中的一個(gè)日益嚴(yán)重的問(wèn)題是機(jī)械工程師對(duì)其加壓過(guò)度。正如制造商測(cè)試隔熱層的R值，這樣你就可以知道你在墻里放了什么，并可以設(shè)計(jì)它一樣，測(cè)量建筑物的氣密性給機(jī)械工程師提供了一些用于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的值。

減少建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的空氣泄漏是高性能建筑的基礎(chǔ)，即低能耗、舒適、健康和耐用的建筑。最后，氣密性測(cè)試基本上是一種定量質(zhì)量控制工具，其額外好處是確保您知道機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)用途。

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