梁偉深

摘 要：本文主要研究建筑門(mén)窗氣密性能檢測(cè)技術(shù)，分析了氣密性能檢測(cè)的定義、概念和分析方法，并對(duì)建筑門(mén)窗氣密性能檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了深入討論。

關(guān)鍵詞：建筑；門(mén)窗；氣密性能

中圖分類號(hào)：TE08 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

建筑門(mén)窗是建筑節(jié)能的薄弱環(huán)節(jié)，相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料顯示，門(mén)窗耗熱量占到外墻總消耗熱量的40%以上。門(mén)窗的氣密性是門(mén)窗節(jié)能性能的主要影響因素，研究建筑門(mén)窗氣密性能檢測(cè)技術(shù)，對(duì)提高建筑門(mén)窗氣密性能有著重要意義。

一、氣密性性能檢測(cè)

（一）氣密性能

氣密性能是正常關(guān)閉狀態(tài)下的建筑門(mén)窗在內(nèi)外氣壓差下空氣流量的大小，建筑內(nèi)外空氣流量會(huì)增加建筑制冷或保暖負(fù)荷，導(dǎo)致建筑能耗增加，影響門(mén)窗氣密性能的影響因素主要有縫隙、壓力和溫差三方面，對(duì)于高層建筑來(lái)說(shuō)，門(mén)窗的氣密性能并非越高越好，而是應(yīng)該保留一定的通氣性能，保持室內(nèi)空氣新鮮，而在保持室內(nèi)清潔角度看，氣密性應(yīng)該盡量好。

（二）氣密性能檢測(cè)

《建筑外門(mén)窗氣密、水密、抗風(fēng)壓性能分級(jí)及檢測(cè)方法》（GB/T 7106-2008）對(duì)氣密性能檢測(cè)有明確的定義和要求：

1.外門(mén)窗/氣密性能

外門(mén)窗是至少有一個(gè)面面向戶外的窗。氣密性能是正常關(guān)閉狀態(tài)下的外門(mén)窗對(duì)空氣滲透的阻止能力。

2.標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)/單位面積空氣滲透量

溫度293K（20℃），大氣壓力101.3kPa，空氣密度1.202kg/m3為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下單位時(shí)間通過(guò)外門(mén)窗整窗的空氣量（m3/h）為單位面積空氣滲透量。

3.開(kāi)啟縫隙長(zhǎng)度

外門(mén)窗開(kāi)啟扇或開(kāi)啟縫隙周長(zhǎng)的總和，以內(nèi)表面測(cè)定值為準(zhǔn)，相互搭接的兩扇搭接部分記為一段（m）。

4.單位面積空氣滲透量/壓力差

單位面積空氣滲透量為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)外門(mén)窗試件單位面積的空氣量（m3/（m2·h））。壓力差是外門(mén)窗室內(nèi)、外表面承受空氣壓力的絕對(duì)差值，室外空氣壓力高于室內(nèi)，為正值，室外空氣壓力低于室內(nèi)為負(fù)值。

（三）分級(jí)

壓力差10Pa時(shí)單位開(kāi)啟縫長(zhǎng)空氣滲透量和單位面積空氣滲透量作為分級(jí)指標(biāo)，共1、2、3、4、5、6、7、8八個(gè)等級(jí)，具體分級(jí)指標(biāo)可見(jiàn)（GB/T 7106-2008）。

為了對(duì)門(mén)窗氣密性能進(jìn)行定量分析，使用空氣動(dòng)力學(xué)原理建立空氣經(jīng)過(guò)狹小縫隙時(shí)滲透量與壓力差的關(guān)系函數(shù)：q0=a×△pn （1）

其中，q0-單位縫長(zhǎng)空氣滲透量[m3/（m·h）]；

a-縫隙空氣滲透系數(shù)[m3/（m·h·Pa）]；

△p-縫隙兩側(cè)壓力差（Pa）。

縫隙幾何形狀、承受壓力差不穩(wěn)定，縫隙氣流往往處于層流和紊流疊加態(tài)，n值一般在0.67左右。式（1）兩端取對(duì)數(shù)得：lnq0=lna+nln△p （2）

式（2）表明，雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)下壓差和流量對(duì)數(shù)為直線關(guān)系，截距l(xiāng)na標(biāo)準(zhǔn)制定為SI制，壓差△p=1N/m2時(shí)，lnq0≈0，q0=0，a為分級(jí)值，表示10Pa壓力差下，單位縫長(zhǎng)空氣滲透量。

二、建筑門(mén)窗氣密性能檢測(cè)技術(shù)

（一）原理

我國(guó)將建筑門(mén)窗氣密性能作為建筑節(jié)能工程施工強(qiáng)制性驗(yàn)收項(xiàng)目，是建筑門(mén)窗產(chǎn)品質(zhì)量性能的關(guān)鍵性考核指標(biāo)，指風(fēng)壓作用下建筑門(mén)窗關(guān)閉情況下門(mén)窗阻止空氣滲透的能力，門(mén)窗氣密性下降，會(huì)增加建筑和外部之間的熱量交換，建筑能耗增大，所以建筑門(mén)窗氣密性能同樣是關(guān)鍵的建筑節(jié)能性能指標(biāo)。建筑門(mén)窗質(zhì)量控制體系有材料、設(shè)計(jì)加工、安裝驗(yàn)收等多個(gè)環(huán)節(jié)，有相對(duì)完善的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，對(duì)應(yīng)的，建筑門(mén)窗檢測(cè)技術(shù)也快速發(fā)展，（GB/T 7106-2008）實(shí)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，氣密性能檢測(cè)結(jié)果的離散性很大，檢測(cè)比較困難，不同實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)設(shè)備、檢測(cè)能力以及對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)習(xí)程度有較大的差別，影響了檢測(cè)結(jié)果的質(zhì)量，不利于建筑節(jié)能行業(yè)的發(fā)展。建筑門(mén)窗氣密性能檢測(cè)國(guó)際慣用靜壓箱法，固定試件在鑲嵌框上，鑲嵌框放置于封閉壓力箱開(kāi)口位置，密封，由供壓系統(tǒng)為壓力箱送風(fēng)或抽氣，形成壓力箱和箱外大氣之間的壓力差，作用于試件內(nèi)外表面。試件上的壓力差能夠通過(guò)調(diào)壓閥進(jìn)行調(diào)整，使用扣箱收集試件縫隙滲透空氣，集流管上安裝的流量計(jì)量裝置對(duì)試件受壓后的空氣滲透情況進(jìn)行測(cè)量。

（二）檢測(cè)設(shè)備準(zhǔn)備

1.壓力箱

壓力箱一側(cè)開(kāi)口，用于試件安裝，箱體剛度與密封性能要滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求。

2.壓力測(cè)量?jī)x

測(cè)量之前校準(zhǔn)壓力測(cè)量?jī)x，控制誤差小于示值的2%。

3.空氣流量檢測(cè)計(jì)

空氣流量測(cè)量誤差<5%，響應(yīng)速度應(yīng)滿足波動(dòng)。

（三）試件制備

同一窗型和尺寸規(guī)格均至少重復(fù)三次，選擇嚴(yán)格按照?qǐng)D樣生產(chǎn)的合格產(chǎn)品或研發(fā)中試件，不能添加其他多余零部件，或者使用額外的特殊組裝工藝和改善方法，試件要按照規(guī)范進(jìn)行鑲嵌，獲得符合設(shè)計(jì)方案和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求的試件，按照設(shè)計(jì)方案要求組合、裝配、清潔、干燥。

安裝試件時(shí)，要將窗扇安裝在鑲嵌框上，要求鑲嵌框具有相當(dāng)?shù)膭偠龋嚰丸偳犊蛑g緊密貼合，牢固連接，做好密封處理，試件垂直，底框水平，安裝過(guò)程中不能出現(xiàn)變形，安裝結(jié)束之后開(kāi)啟、關(guān)閉5次，最后關(guān)緊。

（四）檢測(cè)

（GB/T 7106-2008）明確給出了建筑門(mén)窗氣密性檢測(cè)項(xiàng)目，包括正壓滲透量、負(fù)壓滲透量?jī)蓚€(gè)項(xiàng)目，并分別按單位縫長(zhǎng)與單位面積計(jì)算兩組數(shù)值。

1.預(yù)備加壓

預(yù)加壓，正負(fù)壓檢測(cè)之前都要進(jìn)行一次預(yù)備加壓，一次預(yù)備加壓包括3個(gè)壓力脈沖，控制壓力差絕對(duì)值500Pa，加載速度調(diào)整為100Pa/s，最高壓力穩(wěn)定作用3s，泄壓時(shí)間至少1s，壓力下降為0后試件可打開(kāi)部分開(kāi)啟關(guān)閉5次，最后關(guān)緊。

2.附加空氣滲透量檢測(cè)

采取密封措施，充分密封試件上可開(kāi)啟部分縫隙與鑲嵌縫隙，或用不透氣蓋板蓋住箱體開(kāi)口部分，依次加載±50Pa、±100Pa、±150Pa、±100Pa、±50Pa，每個(gè)壓力階梯保持10s，先逐級(jí)正壓，后逐級(jí)負(fù)壓，記錄各級(jí)測(cè)量值。這一步如果對(duì)試件的密封措施做得不夠充分，會(huì)導(dǎo)致附加空氣滲透量偏大，最終導(dǎo)致高估試件的氣密性能，影響檢測(cè)結(jié)果的真實(shí)性。除試件的密封措施之外，試件附框與壓力箱之間、擋板與檔板之間、擋板與設(shè)備之間的密封工作更為重要，如果這些部位的密封不充分，會(huì)導(dǎo)致附加空氣滲透量太大，甚至導(dǎo)致試件內(nèi)外氣壓差不能穩(wěn)定下來(lái)，無(wú)法正常試驗(yàn)。所以試件與設(shè)備之間的密封措施是非常重要的，可用密封膠帶把設(shè)備與試件之間的所有縫隙粘貼覆蓋好，這樣能大大提高氣密性檢測(cè)的質(zhì)量和效果。

3.總滲透量

除去試件上所加密封措施或者打開(kāi)密封蓋板后進(jìn)行檢測(cè)，方法同附加滲透量。

（五）結(jié)果分析

計(jì)算每個(gè)壓力梯度上升壓與降壓過(guò)程中的一對(duì)附加滲透量測(cè)定值均值和總是滲透量均值，分別記為、，窗試件各級(jí)壓差下的空氣滲透量為二者之差：

（3）

之后將q折算為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下滲透量：

（4）

其中：-標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下通過(guò)試件空氣滲漏量（m3/h）；

P-實(shí)驗(yàn)室環(huán)境氣壓值（kPa）；

T-實(shí)驗(yàn)室環(huán)境空氣溫度值（K）；

q-試件滲透量測(cè)量值（m3/h）

除以試件開(kāi)啟縫長(zhǎng)度、試件面積，分別獲得單位開(kāi)啟縫長(zhǎng)和單位面積的空氣滲透量。

為了提高分級(jí)指標(biāo)值的準(zhǔn)確度，將100Pa檢測(cè)壓力差下的測(cè)量值換算為10Pa壓力差下對(duì)應(yīng)值，根據(jù)三橖試件10Pa下單位面積、單位縫長(zhǎng)空氣滲透量值均值確定所屬等級(jí)，再選擇兩個(gè)參數(shù)中的不利等級(jí)作為最終所屬等級(jí)。

結(jié)語(yǔ)

建筑門(mén)窗的氣密性能與其節(jié)能性能密切相關(guān)，是減少建筑能耗和制冷制熱負(fù)荷的關(guān)鍵之一，所以建筑門(mén)窗的氣密性能檢測(cè)工作非常重要，檢測(cè)過(guò)程中，必須要做好壓力箱的密封措施，讓附加空氣滲透量盡量減少，這是獲得準(zhǔn)確檢測(cè)數(shù)據(jù)的關(guān)鍵。

參考文獻(xiàn)

[1]王波，孫文遷.氣密性對(duì)建筑門(mén)窗保溫性能的影響[J].新型建筑材料，2012（3）：83-85.