探討建筑門窗氣密性能檢測技術

梁偉深

摘 要：本文主要研究建筑門窗氣密性能檢測技術，分析了氣密性能檢測的定義、概念和分析方法，并對建筑門窗氣密性能檢測技術進行了深入討論。

關鍵詞：建筑；門窗；氣密性能

中圖分類號：TE08 文獻標識碼：A

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

一、氣密性性能檢測

（一）氣密性能

氣密性能是正常關閉狀態(tài)下的建筑門窗在內外氣壓差下空氣流量的大小，建筑內外空氣流量會增加建筑制冷或保暖負荷，導致建筑能耗增加，影響門窗氣密性能的影響因素主要有縫隙、壓力和溫差三方面，對于高層建筑來說，門窗的氣密性能并非越高越好，而是應該保留一定的通氣性能，保持室內空氣新鮮，而在保持室內清潔角度看，氣密性應該盡量好。

（二）氣密性能檢測

《建筑外門窗氣密、水密、抗風壓性能分級及檢測方法》（GB/T 7106-2008）對氣密性能檢測有明確的定義和要求：

1.外門窗/氣密性能

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

2.標準狀態(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為標準狀態(tài)。標準狀態(tài)下單位時間通過外門窗整窗的空氣量（m3/h）為單位面積空氣滲透量。

3.開啟縫隙長度

外門窗開啟扇或開啟縫隙周長的總和，以內表面測定值為準，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準狀態(tài)下單位時間內通過外門窗試件單位面積的空氣量（m3/（m2·h））。壓力差是外門窗室內、外表面承受空氣壓力的絕對差值，室外空氣壓力高于室內，為正值，室外空氣壓力低于室內為負值。

（三）分級

壓力差10Pa時單位開啟縫長空氣滲透量和單位面積空氣滲透量作為分級指標，共1、2、3、4、5、6、7、8八個等級，具體分級指標可見（GB/T 7106-2008）。

為了對門窗氣密性能進行定量分析，使用空氣動力學原理建立空氣經過狹小縫隙時滲透量與壓力差的關系函數：q0=a×△pn （1）

其中，q0-單位縫長空氣滲透量[m3/（m·h）]；

a-縫隙空氣滲透系數[m3/（m·h·Pa）]；

△p-縫隙兩側壓力差（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）兩端取對數得：lnq0=lna+nln△p （2）

式（2）表明，雙對數坐標下壓差和流量對數為直線關系，截距l(xiāng)na標準制定為SI制，壓差△p=1N/m2時，lnq0≈0，q0=0，a為分級值，表示10Pa壓力差下，單位縫長空氣滲透量。

二、建筑門窗氣密性能檢測技術

（一）原理

我國將建筑門窗氣密性能作為建筑節(jié)能工程施工強制性驗收項目，是建筑門窗產品質量性能的關鍵性考核指標，指風壓作用下建筑門窗關閉情況下門窗阻止空氣滲透的能力，門窗氣密性下降，會增加建筑和外部之間的熱量交換，建筑能耗增大，所以建筑門窗氣密性能同樣是關鍵的建筑節(jié)能性能指標。建筑門窗質量控制體系有材料、設計加工、安裝驗收等多個環(huán)節(jié)，有相對完善的標準規(guī)范要求，對應的，建筑門窗檢測技術也快速發(fā)展，（GB/T 7106-2008）實行過程中發(fā)現，氣密性能檢測結果的離散性很大，檢測比較困難，不同實驗室檢測設備、檢測能力以及對標準的學習程度有較大的差別，影響了檢測結果的質量，不利于建筑節(jié)能行業(yè)的發(fā)展。建筑門窗氣密性能檢測國際慣用靜壓箱法，固定試件在鑲嵌框上，鑲嵌框放置于封閉壓力箱開口位置，密封，由供壓系統(tǒng)為壓力箱送風或抽氣，形成壓力箱和箱外大氣之間的壓力差，作用于試件內外表面。試件上的壓力差能夠通過調壓閥進行調整，使用扣箱收集試件縫隙滲透空氣，集流管上安裝的流量計量裝置對試件受壓后的空氣滲透情況進行測量。

（二）檢測設備準備

1.壓力箱

壓力箱一側開口，用于試件安裝，箱體剛度與密封性能要滿足標準規(guī)范要求。

2.壓力測量儀

測量之前校準壓力測量儀，控制誤差小于示值的2%。

3.空氣流量檢測計

空氣流量測量誤差<5%，響應速度應滿足波動。

（三）試件制備

同一窗型和尺寸規(guī)格均至少重復三次，選擇嚴格按照圖樣生產的合格產品或研發(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)范進行鑲嵌，獲得符合設計方案和標準規(guī)范要求的試件，按照設計方案要求組合、裝配、清潔、干燥。

安裝試件時，要將窗扇安裝在鑲嵌框上，要求鑲嵌框具有相當的剛度，試件要和鑲嵌框之間緊密貼合，牢固連接，做好密封處理，試件垂直，底框水平，安裝過程中不能出現變形，安裝結束之后開啟、關閉5次，最后關緊。

（四）檢測

（GB/T 7106-2008）明確給出了建筑門窗氣密性檢測項目，包括正壓滲透量、負壓滲透量兩個項目，并分別按單位縫長與單位面積計算兩組數值。

1.預備加壓

預加壓，正負壓檢測之前都要進行一次預備加壓，一次預備加壓包括3個壓力脈沖，控制壓力差絕對值500Pa，加載速度調整為100Pa/s，最高壓力穩(wěn)定作用3s，泄壓時間至少1s，壓力下降為0后試件可打開部分開啟關閉5次，最后關緊。

2.附加空氣滲透量檢測

采取密封措施，充分密封試件上可開啟部分縫隙與鑲嵌縫隙，或用不透氣蓋板蓋住箱體開口部分，依次加載±50Pa、±100Pa、±150Pa、±100Pa、±50Pa，每個壓力階梯保持10s，先逐級正壓，后逐級負壓，記錄各級測量值。這一步如果對試件的密封措施做得不夠充分，會導致附加空氣滲透量偏大，最終導致高估試件的氣密性能，影響檢測結果的真實性。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，會導致附加空氣滲透量太大，甚至導致試件內外氣壓差不能穩(wěn)定下來，無法正常試驗。所以試件與設備之間的密封措施是非常重要的，可用密封膠帶把設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的質量和效果。

3.總滲透量

除去試件上所加密封措施或者打開密封蓋板后進行檢測，方法同附加滲透量。

（五）結果分析

計算每個壓力梯度上升壓與降壓過程中的一對附加滲透量測定值均值和總是滲透量均值，分別記為、，窗試件各級壓差下的空氣滲透量為二者之差：

（3）

之后將q折算為標準狀態(tài)下滲透量：

（4）

其中：-標準狀態(tài)下通過試件空氣滲漏量（m3/h）；

P-實驗室環(huán)境氣壓值（kPa）；

T-實驗室環(huán)境空氣溫度值（K）；

q-試件滲透量測量值（m3/h）

除以試件開啟縫長度、試件面積，分別獲得單位開啟縫長和單位面積的空氣滲透量。

為了提高分級指標值的準確度，將100Pa檢測壓力差下的測量值換算為10Pa壓力差下對應值，根據三橖試件10Pa下單位面積、單位縫長空氣滲透量值均值確定所屬等級，再選擇兩個參數中的不利等級作為最終所屬等級。

結語

建筑門窗的氣密性能與其節(jié)能性能密切相關，是減少建筑能耗和制冷制熱負荷的關鍵之一，所以建筑門窗的氣密性能檢測工作非常重要，檢測過程中，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，這是獲得準確檢測數據的關鍵。

參考文獻

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