歐洲外門窗氣密水密及抗風(fēng)壓測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)解析

王 博（深圳天祥質(zhì)量技術(shù)服務(wù)有限公司上海奉賢分公司， 上海 201405）

1 研究背景

進(jìn)入歐盟市場(chǎng)的產(chǎn)品需具備 CE 標(biāo)志，對(duì)于一些屬于強(qiáng)制性監(jiān)管范圍內(nèi)的產(chǎn)品，需要?dú)W盟公告機(jī)構(gòu)的認(rèn)可。雖然英國進(jìn)入脫離歐盟的狀態(tài)，但大部分產(chǎn)品的準(zhǔn)入要求標(biāo)準(zhǔn)并非彼此獨(dú)立，只是市場(chǎng)準(zhǔn)入方式變化。建筑外門窗產(chǎn)品即屬于此類需受認(rèn)可的產(chǎn)品。根據(jù)“EN 14351-1 門窗產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn) 性能特征 -1 建筑外窗和外門”標(biāo)準(zhǔn)要求，外門窗產(chǎn)品屬強(qiáng)制監(jiān)管的等級(jí) 3 要求產(chǎn)品，應(yīng)由歐盟公告機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)通過后，生產(chǎn)商才可在對(duì)應(yīng)產(chǎn)品上采用對(duì)應(yīng) CE 標(biāo)簽。EN 14351-1 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了建筑外門窗需滿足的一系列性能要求，包括但不限于抗風(fēng)性、抗雪載、對(duì)火反應(yīng)、防火性能、水密性、抗沖擊、安全裝置承載力、聲學(xué)性能、熱工性能、輻射性、氣密性、開啟力、機(jī)械強(qiáng)度、通風(fēng)器、反復(fù)啟閉性能等。其中，氣密性能、水密性能和抗風(fēng)壓性能是外門窗的基本性能要求。本文將從三項(xiàng)性能（以下簡稱三性）測(cè)試的角度分析其對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)并進(jìn)行解讀。

歐洲三性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)成與美國、澳洲和國內(nèi)均不相同。美國標(biāo)準(zhǔn)是每種測(cè)試一個(gè)測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)總的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)包含測(cè)試分級(jí)。澳洲標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)總的測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)總的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)包含測(cè)試分級(jí)。我國 GB/T 7106-2008《建筑外門窗氣密、水密、抗風(fēng)壓性能分級(jí)及檢測(cè)》 則是一個(gè)總的測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)、多個(gè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。舊版分級(jí)指標(biāo)是在測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)中，但新版 GB/T 7106-2019《建筑外門窗氣密、水密、抗風(fēng)壓性能檢測(cè)方法》取消了分級(jí)，由各產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)。相對(duì)而言，舊的分級(jí)指標(biāo)中，國標(biāo)整體要求偏低，與國外標(biāo)準(zhǔn)有一定差距。隨著國內(nèi)產(chǎn)品質(zhì)量逐步提升，應(yīng)逐步與國外標(biāo)準(zhǔn)接軌。歐標(biāo)采用的是每一個(gè)測(cè)試對(duì)應(yīng)一個(gè)測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)分級(jí)和判定標(biāo)準(zhǔn)，再由一個(gè)總產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)概括，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的功能明確，但實(shí)際操作中要查看的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量確實(shí)較繁多。

歐標(biāo)三性測(cè)試的對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)如表 1 所示。

表 1 歐洲三性測(cè)試對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)

2 測(cè)試要求

歐標(biāo)中，由于三個(gè)測(cè)試是分別不同標(biāo)準(zhǔn)表述，無規(guī)定測(cè)試的先后順序，但抗風(fēng)壓測(cè)試包含重復(fù)氣密性，而水密性測(cè)試后樣品潮濕會(huì)影響氣密性結(jié)果，所以通常的測(cè)試順序是氣密性、水密性、抗風(fēng)壓（含重復(fù)氣密性測(cè)試）。一般三項(xiàng)測(cè)試都在一套測(cè)試設(shè)備上完成，有不同安裝角度的樣品，如天窗的水密性測(cè)試可能需要 2 套樣品。門窗三性測(cè)試設(shè)備的基本構(gòu)成如下。① 風(fēng)機(jī)；② 壓力控制系統(tǒng)；③ 流量計(jì)；④ 水流量計(jì)；⑤ 壓差計(jì)；⑥ 測(cè)試箱；⑦ 位移測(cè)試組件；⑧ 噴淋裝置等。根據(jù)樣品的安裝朝向不同，設(shè)備有內(nèi)噴淋和外噴淋兩種形式。歐標(biāo)是以內(nèi)噴淋的方式為主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，但外噴淋也可以用于測(cè)試。

2.1 氣密性測(cè)試

歐標(biāo)氣密性測(cè)試首先需確定箱體（測(cè)試系統(tǒng)）的氣體滲漏量。若箱體滲漏量小于測(cè)試樣品所屬等級(jí)限值的 5% 時(shí)，箱體滲漏量可以忽略不計(jì)。不過在測(cè)試前很難預(yù)估樣品滲漏，所以一般采用常規(guī)測(cè)試方法，即測(cè)試一次箱體附加滲漏量，測(cè)試一次總滲漏量（含箱體和樣品滲漏量）。箱體的滲漏量應(yīng)控制在總滲漏量 30% 以內(nèi)。

氣密性測(cè)試流程如下。

（1）忽略箱體滲漏量時(shí)，如圖 1 所示。先開關(guān)樣品，檢查樣品功能，加正壓 3 次脈沖 660 Pa，接著進(jìn)行正壓正式測(cè)試，壓力順序?yàn)?50、100、150、200、250、300、450、600 Pa。負(fù)壓測(cè)試順序與正壓相同。

圖 1 不考慮箱體滲漏的氣密性測(cè)試流程

（2）考慮箱體滲漏量時(shí)，測(cè)試流程如圖 2 所示。先測(cè)試箱體的附加滲漏量，開關(guān)樣品，檢查樣品功能，測(cè)試箱體加正壓 3 次脈沖 660 Pa，接著進(jìn)行正壓正式測(cè)試，壓力順序?yàn)?50、100、150、200、250、300、450、600 Pa。負(fù)壓測(cè)試順序與正壓相同。

圖 2 考慮箱體滲漏的氣密性測(cè)試流程

關(guān)于附加滲漏量測(cè)試，EN 1026 標(biāo)準(zhǔn)中的標(biāo)注為測(cè)試負(fù)壓。這是以內(nèi)噴淋測(cè)試裝置為基準(zhǔn)進(jìn)行考慮的，因?yàn)楦郊訚B漏量測(cè)試的目的是測(cè)試箱體的滲漏量。密封樣品是在外側(cè)，如內(nèi)噴淋，樣品的室外側(cè)朝向箱體內(nèi)，這時(shí)負(fù)壓是向箱體內(nèi)吸，故附加滲漏測(cè)試采用負(fù)壓；如外噴淋，樣品的室外側(cè)朝向箱體外，這時(shí)正壓是向箱體內(nèi)吸，故附加滲漏測(cè)試采用正壓是正確的測(cè)試方式。

歐標(biāo)氣密性測(cè)試的評(píng)價(jià)分單位縫長和單位面積兩個(gè)指標(biāo)，具體如表 2、表 3 所示。在使用 EN 12207 標(biāo)準(zhǔn)時(shí)需注意，此標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)對(duì)外窗和室內(nèi)窗進(jìn)行評(píng)價(jià)，故要注意區(qū)分。前者要評(píng)價(jià)最高到 600 Pa 壓強(qiáng)下氣密性能，而后者最高只需要評(píng)價(jià) 150 Pa。

表 2 單位面積空氣滲漏率

表 3 單位縫長空氣滲漏率

外窗氣密性測(cè)試分 4 個(gè)級(jí)別，1 級(jí)～4 級(jí)。其中，4 級(jí)最嚴(yán)格，1 級(jí)是最低要求。滿足某一等級(jí)不僅指在 100 Pa下，空氣滲透率滿足要求，而是要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算公式，保證不超過最大測(cè)試壓強(qiáng)的每個(gè)測(cè)試壓強(qiáng)都滿足該等級(jí)要求。如 4 級(jí)，需要在 50、100、150、200、250、300、450、600 Pa下均滿足要求，其他等級(jí)下的流量要求計(jì)算公式如式（1）所示。

式中：Q—測(cè)試壓強(qiáng)下空氣滲透率（限值），m3/h；

Q100—標(biāo)準(zhǔn)壓強(qiáng) 100 Pa 下空氣滲漏率，m3/h；

p—測(cè)試壓強(qiáng)，Pa。

單位面積和單位縫長下會(huì)分別取得一個(gè)測(cè)試等級(jí)，而氣密性等級(jí)只有一個(gè)取值，因此仍須判斷。當(dāng)兩個(gè)等級(jí)相同時(shí)，氣密性等級(jí)也一致。當(dāng)兩個(gè)等級(jí)相鄰時(shí)（如一個(gè) 2 級(jí)，一個(gè) 3 級(jí)），氣密性等級(jí)取較好的級(jí)別（3 級(jí)）。當(dāng)兩個(gè)等級(jí)相差一個(gè)等級(jí)時(shí)（如一個(gè) 1 級(jí)，一個(gè) 3 級(jí)），氣密性等級(jí)取中值（2 級(jí)）。當(dāng)兩個(gè)等級(jí)相差超過一個(gè)等級(jí)時(shí)（只能是一個(gè) 1 級(jí)，一個(gè) 4 級(jí)的情況），不予評(píng)級(jí)。

相對(duì)于其他標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)價(jià)方式，歐標(biāo)氣密性評(píng)級(jí)稍顯復(fù)雜。對(duì)于非組合式外窗，前兩種情況較常見。等級(jí)相鄰時(shí)取好的等級(jí)則是鼓勵(lì)外窗盡可能減少開啟縫隙。但須注意，后兩種情況一般出現(xiàn)在組合型外窗，其中一部分是固定扇，一部分是開啟扇，導(dǎo)致樣品面積較大，而縫長較小。雖然開啟部分的密封性較差，但因?yàn)檎w面積大，單位面積滲漏率仍能取得好的結(jié)果。為了避免此類性能劣質(zhì)的產(chǎn)品進(jìn)入工程應(yīng)用，要求單位面積和單位縫長滲漏率差距較大時(shí)不予評(píng)級(jí)。

對(duì)于單獨(dú)固定扇的產(chǎn)品，歐標(biāo)是允許不測(cè)試的，給予3 級(jí)的等級(jí)認(rèn)定，所以固定扇產(chǎn)品可以選擇測(cè)試氣密性或者直接獲得 3 級(jí)的等級(jí)（室內(nèi)窗的等級(jí)劃分為 A 級(jí)、B 級(jí)、C 級(jí)、D 級(jí)）。相對(duì)于歐標(biāo)，美標(biāo)是不對(duì)組合型外窗整體評(píng)級(jí)，而采用每一種開啟類型的外窗分別評(píng)級(jí)的方式。這對(duì)使用者掌握產(chǎn)品的實(shí)際性能更有利。國標(biāo) GB/T 7106-2019對(duì)氣密性能不再評(píng)級(jí)。舊版由于考慮到國內(nèi)門窗的工藝水平，制定了較寬松的標(biāo)準(zhǔn)，而目前市場(chǎng)上門窗的工藝水平完全可以采取更高的標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)標(biāo)歐美標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2 水密性測(cè)試

歐標(biāo)水密性測(cè)試方法采用的是持續(xù)噴淋，逐步加壓的測(cè)試方法。測(cè)試的噴淋采用在樣品頂部設(shè)置一排噴淋管，固定噴淋量和噴淋角度噴淋。對(duì)具有上沿的產(chǎn)品噴淋角度設(shè)置會(huì)發(fā)生變化。

具體要求如下所示。噴淋頭的噴淋角度可以覆蓋120°，噴水量第 1 排 2 L/min，增加的噴淋頭噴水量 1 L/min。噴淋頭高度應(yīng)不超過樣品頂部的開啟縫上方 150 mm，距離樣品表面距離 250 mm。噴淋頭的間距應(yīng)為 400 mm，當(dāng)樣品高度超過 2.5 m 時(shí)，應(yīng)增設(shè)一排噴淋頭。在測(cè)試前 4 h 至測(cè)試中，樣品應(yīng)處于溫度 10～30 ℃、濕度25%～75% 的環(huán)境中。

測(cè)試的順序是逐級(jí)加壓。首先 15 min 不加壓，之后每50 Pa 壓力測(cè)試 5 min，直至發(fā)生滲漏。歐標(biāo)水密性測(cè)試從0 級(jí)開始。0 級(jí)是無水密性要求，1 級(jí)為不加壓噴淋 15 min不滲漏，2～9 級(jí)分別對(duì)應(yīng)圖 3 中 50、100、150、200、250、300、450、600 Pa 壓強(qiáng)。當(dāng)樣品的水密性能優(yōu)于 9級(jí)時(shí)，可以繼續(xù)加壓，每隔 150 Pa 一個(gè)升壓級(jí)別，最后通過的壓強(qiáng)直接標(biāo)識(shí)為 Exxx。水密性測(cè)試梳理如圖 3 所示。

圖 3 水密性測(cè)試流程

2.3 抗風(fēng)壓測(cè)試

歐標(biāo)抗風(fēng)壓測(cè)試包含 4 個(gè)測(cè)試階段，即抗風(fēng)壓形變、反復(fù)加壓、風(fēng)壓后重復(fù)氣密性、極限風(fēng)壓測(cè)試。具體如表 4 所示。

表 4 抗風(fēng)壓等級(jí) Pa

2.3.1 抗風(fēng)壓形變測(cè)試

抗風(fēng)壓形變壓強(qiáng)為p1壓強(qiáng)，測(cè)試中壓強(qiáng)需緩慢（100 Pa/s）升至指定壓強(qiáng)，并保持 30 s，記錄受力桿件變形。后泄壓至 0 Pa，保持 60 s，記錄受力桿件殘余變形。分別計(jì)算撓度。

2.3.2 抗風(fēng)壓反復(fù)加壓測(cè)試

抗風(fēng)壓反復(fù)加壓測(cè)試壓強(qiáng)為p2壓強(qiáng)，p2=0.5p1，反復(fù)加壓是在 ±p2壓強(qiáng)下，往復(fù)循環(huán)，一個(gè)完整的正負(fù)壓循環(huán)為一個(gè)周期，測(cè)試 50 個(gè)周期，觀察樣品是否有損壞。每個(gè)循環(huán)在p2/－p2壓強(qiáng)應(yīng)維持 7±3 s，從p2～－p2的過程也應(yīng)維持 7±3 s（即每次壓強(qiáng)變化的時(shí)間段）。

2.3.3 重復(fù)氣密性測(cè)試

此項(xiàng)測(cè)試的過程方法與氣密性測(cè)試相同。由于已進(jìn)行了附加氣密性測(cè)試，此處可不再進(jìn)行此項(xiàng)（測(cè)試箱體狀況發(fā)生變化時(shí)需重新測(cè)試此項(xiàng)）。重復(fù)氣密性由于是在抗風(fēng)壓形變和反復(fù)氣密性測(cè)試后進(jìn)行，有可能結(jié)果比第一次氣密性差。此處要求，重復(fù)氣密性結(jié)果不可超出第一次氣密性結(jié)果所在等級(jí)的要求值乘以 120%，否則判定不通過。

2.3.4 極限風(fēng)壓測(cè)試

極限風(fēng)壓測(cè)試壓強(qiáng)為p3壓強(qiáng)，p3=1.5p1。極限風(fēng)壓測(cè)試完成后，須檢查樣品是否完好，能否正常開關(guān)，記錄是否有損壞、脫落等現(xiàn)象。

3 結(jié) 語

歐標(biāo)三性測(cè)試的性能要求中，氣密性和水密性的最低要求相對(duì)澳標(biāo)、美標(biāo)指標(biāo)會(huì)更低，但實(shí)際項(xiàng)目需求都是由業(yè)主方指定。在歐洲相對(duì)較高的建筑節(jié)能法規(guī)要求下，實(shí)際項(xiàng)目的性能要求多數(shù)都要求較高的等級(jí)，甚至超過最高級(jí)的要求。同時(shí)對(duì)產(chǎn)品的傳熱系數(shù)和聲學(xué)性能也有一定要求。天窗產(chǎn)品還會(huì)對(duì)五金性能提出要求。歐洲標(biāo)準(zhǔn) EN 14351-1 作為建筑外門窗性能要求的主標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)規(guī)定了門窗產(chǎn)品要滿足的性能要求，外門窗三性是門窗的基本性能要求。本文詳述了這幾個(gè)測(cè)試方法及基本要求，可供實(shí)施檢測(cè)的技術(shù)人員、門窗供應(yīng)商和歐洲地區(qū)工程項(xiàng)目的管理人員參考。