采光頂大角度開(kāi)啟天窗防排水設(shè)計(jì)探討

宋文理

易英英1

韓章微2

1.寧波建工建樂(lè)工程有限公司,浙江 寧波 3152002.浙江省建筑裝飾行業(yè)協(xié)會(huì),浙江 杭州 310008

在綠色低碳建筑發(fā)展潮流領(lǐng)引下，建筑物更加注重與自然環(huán)境的和諧共生，自然采光和自然通風(fēng)技術(shù)更是得到了廣泛應(yīng)用。玻璃采光頂和采光頂開(kāi)啟天窗在機(jī)場(chǎng)航站樓、車(chē)站候車(chē)大廳、體育場(chǎng)館、會(huì)展中心、購(gòu)物廣場(chǎng)等大型公共建筑中屢見(jiàn)不鮮（圖1）。然而，玻璃采光頂，特別是采光頂開(kāi)啟天窗在強(qiáng)降雨時(shí)常出現(xiàn)滲漏水問(wèn)題，嚴(yán)重影響了建筑使用功能。為了解決滲漏水問(wèn)題，維修人員有時(shí)直接將天窗開(kāi)啟縫隙注膠密封成固定天窗形式，使其喪失了原有的排煙和通風(fēng)功能，存在使用缺陷和安全隱患。本文通過(guò)對(duì)采光頂大角度開(kāi)啟天窗系統(tǒng)防排水的設(shè)計(jì)研究，提出防排水解決方案，從根本上解決開(kāi)啟天窗滲漏水問(wèn)題，為采光頂大角度開(kāi)啟天窗的設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供參考。

圖1 玻璃采光頂在大型購(gòu)物廣場(chǎng)的應(yīng)用

1 大角度開(kāi)啟天窗防排水原則

“合理設(shè)防、防排結(jié)合、因地制宜、綜合治理”是采光頂防排水的原則，也是采光頂大角度開(kāi)啟天窗防排水應(yīng)遵循的原則。整體布局上，采光頂大角度開(kāi)啟天窗面板應(yīng)設(shè)置足夠的排水坡度［1］，且在排水方向上不應(yīng)有橫向阻擋，確保面板排水順暢，不積水。開(kāi)啟天窗應(yīng)整體凸出采光頂固定玻璃完成面，相鄰兩個(gè)開(kāi)啟天窗安裝后形成的凹槽應(yīng)有足夠的寬度和深度，必要時(shí)可將開(kāi)啟天窗間隔設(shè)置，保證水可以從開(kāi)啟天窗四周快速排走，避免出現(xiàn)雨水倒灌現(xiàn)象［2］。采光頂大角度開(kāi)啟天窗系統(tǒng)按照雨幕原理設(shè)置了等壓腔，采用了“防”和“排”結(jié)合的防水理念［3］。與常規(guī)立面開(kāi)啟窗系統(tǒng)相比，采光頂大角度開(kāi)啟天窗系統(tǒng)防排水難度更大，必須將“防”和“排”這兩點(diǎn)做到極致。系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)最大程度地保證防水密封線的完整性，同時(shí)設(shè)置多道防水密封線，層層設(shè)防，削弱和控制進(jìn)入開(kāi)啟天窗腔體的水量，達(dá)到高效防水的目的。另外，通過(guò)對(duì)開(kāi)啟天窗腔體構(gòu)造的合理設(shè)計(jì)，設(shè)置多個(gè)集、排水腔體，形成多條排水路線，將進(jìn)入開(kāi)啟天窗內(nèi)腔的水及時(shí)有效地排出，達(dá)到高效排水的目的。通過(guò)上述“防”與“排”的有效結(jié)合，才能保證采光頂大角度開(kāi)啟天窗系統(tǒng)超強(qiáng)的防水性能。

2 天窗防水系統(tǒng)構(gòu)造

由圖2～5所示，采光頂大角度開(kāi)啟天窗主要由固定扇和活動(dòng)扇兩部分組成，且活動(dòng)扇能夠?qū)⒐潭ㄉ鹊拈_(kāi)放腔體一完全覆蓋在內(nèi)，這樣落到開(kāi)啟天窗面板的水可以直接從活動(dòng)扇頂面流走，大幅度減少了與最外道防水密封線接觸的水量。固定扇側(cè)邊翻起了一定高度，相鄰固定扇安裝完成后，可形成一定寬度和深度的凹槽，確保采光頂?shù)乃梢詮陌疾劭焖倥抛?。螺桿式電動(dòng)啟閉裝置一端安裝在固定扇內(nèi)側(cè)，另一端連接到活動(dòng)扇上。電動(dòng)啟閉裝置控制天窗的開(kāi)啟和關(guān)閉，推桿行程可滿(mǎn)足天窗不小于70°開(kāi)啟角度。轉(zhuǎn)動(dòng)裝置安裝在固定扇和活動(dòng)扇組成的腔體中，完全被活動(dòng)扇型材所覆蓋，且其安裝固定不破壞原有的型材截面，不影響彈性密封件的安裝，最大程度保證了型材和密封件的密封完整性。玻璃面板采用雙面貼及硅酮結(jié)構(gòu)密封膠固定到活動(dòng)扇型材上，玻璃面板側(cè)邊和活動(dòng)扇型材周圈采用耐候密封膠填縫，確保活動(dòng)扇自身的防水密封性。固定扇型材和活動(dòng)扇型材均設(shè)計(jì)為多腔鋁合金隔熱型材，設(shè)置了多個(gè)拼裝和功能性腔體，型材隔熱條位置進(jìn)行了針對(duì)性設(shè)計(jì)，以滿(mǎn)足型材穿條加工和防水構(gòu)造等需求。固定扇型材和活動(dòng)扇型材均通過(guò)鋁合金組角件和不銹鋼插片組裝成型，組角位置涂抹組角密封膠以加強(qiáng)防水。固定扇型材從外往內(nèi)設(shè)置了三元乙丙發(fā)泡復(fù)合橡膠條和三元乙丙橡膠條。固定扇型材腔壁側(cè)不同高度位置開(kāi)設(shè)了排水孔，靠室外側(cè)的排水孔上加設(shè)了防風(fēng)導(dǎo)流罩，可以有效避免水在風(fēng)力作用下受阻和倒流，保證排水順暢?；顒?dòng)扇型材從外往內(nèi)設(shè)置了兩道三元乙丙橡膠條。

圖2 采光頂大角度開(kāi)啟天窗閉合狀態(tài)示意

圖3 采光頂大角度開(kāi)啟天窗開(kāi)啟狀態(tài)示意

3 天窗排水系統(tǒng)構(gòu)造

如圖4所示，采光頂大角度開(kāi)啟天窗固定扇型材和活動(dòng)扇型材以及甲、乙、丙、丁彈性密封件等組合可以形成多個(gè)等壓腔構(gòu)造，使開(kāi)啟天窗接縫空腔內(nèi)的氣壓與室外氣壓相等，防止內(nèi)、外空氣壓力差將雨水壓入腔內(nèi)。上述防排水系統(tǒng)構(gòu)造由外到內(nèi)可形成3道防水密封線和5條防排水路線。

圖4 采光頂大角度開(kāi)啟天窗關(guān)閉狀態(tài)

1）排水路線一：即第一道最外側(cè)防水密封線有效，這是最佳防水狀態(tài)。這種情況下，水從天窗玻璃面板流過(guò)活動(dòng)扇型材外蓋，在甲彈性密封件和丙彈性密封件的阻擋下，從固定扇型材外側(cè)面凹槽排走。

2）排水路線二：即第一道密封線失效，第二道防水密封線有效。這種情況下，大量的水經(jīng)排水路線一排走；少量的水突破第一道密封線，進(jìn)入到開(kāi)放腔體一，受到由丁彈性密封件組成的第二道防水密封線的阻擋，水在重力作用下從開(kāi)放腔體側(cè)面開(kāi)設(shè)的泄水孔排出。

3）排水路線三：即第一道和第二道防水密封線同時(shí)失效，第三道防水密封線有效。這種情況下，絕大部分的水會(huì)經(jīng)排水路線一和排水路線二排出；極少量的水再次突破第二道防水密封線，進(jìn)入到固定扇型材的開(kāi)放腔體二，受到由乙彈性密封件組成的第三道防水密封線的阻擋，在重力作用下從開(kāi)放腔體二側(cè)面開(kāi)設(shè)的排水孔流出，排入固定扇型材的封閉腔體，再?gòu)钠鋫?cè)面開(kāi)設(shè)的排水孔排出。

4）排水路線四：即所有的防水密封線同時(shí)失效，那么絕大部分的水會(huì)經(jīng)排水路線一、排水路線二和排水路線三排出。只有極微量的水再次突破第三道防水密封線，在重力作用下，水會(huì)在固定扇型材的開(kāi)放腔體三中匯集、蒸發(fā)，避免水滴落到室內(nèi)。

5）排水路線五：即冷凝水收排。本開(kāi)啟天窗系統(tǒng)進(jìn)行了節(jié)能設(shè)計(jì)，采用了節(jié)能中空夾層玻璃和多腔鋁合金隔熱型材，具有很好的隔熱節(jié)能效果，在室內(nèi)外溫差作用下，原則上玻璃內(nèi)側(cè)是不會(huì)出現(xiàn)冷凝水現(xiàn)象。如若防水密封線出現(xiàn)問(wèn)題，玻璃內(nèi)側(cè)靠活動(dòng)扇型材邊側(cè)位置就可能出現(xiàn)冷凝水。構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí)有意將開(kāi)啟天窗固定扇內(nèi)邊框突出活動(dòng)扇面，可以將冷凝水有效接入到固定扇型材的開(kāi)放腔體三中匯集、蒸發(fā)，避免水滴落到室內(nèi)。

圖5 采光頂大角度開(kāi)啟天窗開(kāi)啟狀態(tài)

4 結(jié)語(yǔ)

采光頂大角度開(kāi)啟天窗防排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣會(huì)直接影響到采光頂?shù)氖褂檬孢m性和安全性，需要進(jìn)行專(zhuān)業(yè)化設(shè)計(jì)。整體布局上，應(yīng)保證其排水順暢，避免出現(xiàn)雨水倒灌現(xiàn)象。系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計(jì)上，應(yīng)合理設(shè)置等壓腔構(gòu)造，巧妙設(shè)置排水路線，將“防”和“排”做到極致，達(dá)到高效防排水效果。