欧洲外门窗气密水密及抗风压测试标准解析

  1研究背景
  进入欧盟市场的产品需具备CE标志，对于一些属于强制性监管范围内的产品，需要欧盟公告机构的认可。虽然英国进入脱离欧盟的状态，但大部分产品的准入要求标准并非彼此独立，只是市场准入方式变化建筑外门窗产品即属于此类需受认可的产品。根据《EN14351-1门窗产品标准性能特征-1建筑外窗和外门》标准要求，外门窗产品属强制监管的等级3要求产品，应由欧盟公告机构进行检测通过后，生产商才可在对应产品上采用对应CE标签。EN14351-1标准规定了建筑外门窗需满足的一系列性能要求，包括但不限于抗风性、抗雪载、对火反应、防灭性能、水密性、抗冲击、安全装置承载力、声学性能、热工性能、辐射性、气密性、开启力、机械强度、通风器、反复启闭性能等。其中，气密性能、水密性能和抗风压性能是外门窗的基本性能要求。本文将从三项性能(以下简称三性)测试的角度分析其对应标准并进行解读。
  欧洲三性测试标准的构成与美国、澳洲和国内均不相同。美国标准是每种测试--个测试方法标准，一个总的产品标准包含测试分级。澳洲标准是一个总的测试方法标准，一个总的产品标准包含测试分级。我国GB/T7106-2008《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测》则是一个总的测试方法标准、多个产品标准。旧版分级指标是在测试方法标准中，但新版GB/T7106--2019《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能检测方法》取消了分级，由各产品标准分级。相对而言，旧的分级指标中，国标整体要求偏低，与国外标准有一定差距。随着国内产品质量逐步提升，应逐步与国外标准接轨。欧标采用的是每一个测试对应一个测试方法标准，一个分级和判定标准，再由一个总产品标准概括，每个标准的功能明确，但实际操作中要查看的标准数量确实较繁多。
  2测试要求
  欧标中，由于三个测试是分别不同标准表述，无规定测试的先后顺序，但抗风压测试包含重复气密性，而水密性测试后样品潮湿会影响气密性结果，所以通常的测试顺序是气密性、水密性、抗风压(含重复气密性测试)。--般三项测试都在一套测试设备上完成，有不同安装角度的样品，如天窗的水密性测试可能需要2套样品。门窗三性测试设备的基本构成如下。①风机;②压力控制系统;③流量计;④水流量计;⑤压差计;⑥测试箱;⑦位移测试组件;⑧喷淋装置等。根据样品的安装朝向不同，设备有内喷淋和外喷淋两种形式。欧标是以内喷淋的方式为主进行实验设计，但外喷淋也可以用于测试。
  2.1气密性测试
  欧标气密性测试首先需确定箱体(测试系统)的气体渗漏量。若箱体渗漏量小于测试样品所属等级限值的5%时，箱体渗漏量可以忽略不计。不过在测试前很难预估样品渗漏，所以一般采用常规测试方法，即测试一次箱体附加渗漏量，测试一次总渗漏量(含箱体和样品渗漏量)。箱体的渗漏量应控制在总渗漏量30%以内。气密性测试流程如下。
  (1)忽略箱体渗漏量时，如图1所示。
  先开关样品，检查样品功能，加正压3次脉冲660Pa,接着进行正压正式测试，压力顺序为50、100、150、200、250、300、450、600Pa。负压测试顺序与正压相同。

  (2)考虑箱体渗漏量时，测试流程如图2所示。
  先测试箱体的附加渗漏量，开关样品，检查样品功能，测试箱体加正压3次脉冲660Pa，接着进行正压正式测试，压力顺序为50、100、150、200、250、300、450、600Pa。负压测试顺序与正压相同。

  关于附加渗漏量测试，EN1026标准中的标注为测试负压。这是以内喷淋测试装置为基准进行考虑的，因为附加渗漏量测试的目的是测试箱体的渗漏量。密封样品是在外侧，如内喷淋，样品的室外侧朝向箱体内，这时负压是向箱体内吸，故附加渗漏测试采用负压;如外喷淋，样品的室外侧朝向箱体外，这时正压是向箱体内吸，故附加渗漏测试采用正压是正确的测试方式。欧标气密性测试的评价分单位缝长和单位面积两个指标，具体如表2、表3所示。在使用EN12207标准时需注意，此标准同时对外窗和室内窗进行评价，故要注意区分。前者要评价最高到600Pa压强下气密性能，而后者最高只需要评价150Pa。

  外窗气密性测试分4个级别，1级~4级。其中，4级最严格，1级是最低要求。满足某一等级不仅指在100Pa下，空气渗透率满足要求，而是要根据标准计算公式，保证不超过最大测试压强的每个测试压强都满足该等级要求。如4级，需要在50、100、150、200、250、300、450、600Pa下均满足要求，其他等级下的流量要求计算公式如式(1)所示。

  式中：Q为测试压强下空气渗透率(限值),m³/h;Q100为标准压强100Pa下空气渗漏率，m³/h;p为测试压强，Pa。单位面积和单位缝长下会分别取得一个测试等级，而气密性等级只有一个取值，因此仍须判断。当两个等级相同时，气密性等级也一-致。当两个等级相邻时(如一个2级，一个3级)，气密性等级取较好的级别(3级丰。当两个等级相差“个等级时(如一个1级，一个3级)，气密性等级取中值(2级)。当两个等级相差超过一个等级时(只能是一个1级，一个4级的情况)，不予评级。
  相对于其他标准的评价方式，欧标气密性评级稍显复杂。对于非组合式外窗，前两种情况较常见。等级相邻时取好的等级则是鼓励外窗尽可能减少开启缝隙。但须注意，后两种情况一般出现在组合型外窗，其中一部分是固定扇，一部分是开启扇，导致样品面积较大，而缝长较小。虽然开启部分的密封性较差，但因为整体面积大，单位面积渗漏率仍能取得好的结果。为了避免此类性能劣质的产品进入工程应用，要求单位面积和单位缝长渗漏率差距较大时不予评级。对于单独固定扇的产品，欧标是允许不测试的，给予3级的等级认定，所以固定扇产品可以选择测试气密性或者直接获得3级的等级(室内窗的等级划分为A级、B级、C级、D级)。相对于欧标，美标是不对组合型外窗整体评级，而采用每一种开启类型的外窗分别评级的方式。这对使用者掌握产品的实际性能更有利。国标GB/T7106-2019对气密性能不再评级。旧版由于考虑到国内门窗的工艺水平，制定了较宽松的标准，而目前市场上门窗的王艺永平完全可以采取更高的标准要求，对标欧美标准要求。
  2.2水密性测试
  欧标水密性测试方法采用的是持续喷淋，逐步加压的测试方法。测试的喷淋采用在样品顶部设置一排喷淋管，固定喷淋量和喷淋角度喷淋。对具有上沿的
  产品喷淋角度设置会发生变化。具体要求如下所示。喷淋头的喷淋角度可以覆盖120°，喷水量第1排2L/min，增加的喷淋头喷水量1L/min。喷淋头高度应不超过样品顶部的开启缝上方150mm,距离样品表面距离250mm。喷淋头的间距应为400mm，当样品高度超过2.5m时，应增设--排喷淋头。在测试前4h至测试中，样品应处于温度10~30°C、湿度25%~75%的环境中。测试的顺序是逐级加压。首先15min不加压，之后每50Pa压力测试5min，直至发生渗漏。欧标水密性测试从0级开始。0级是无水密性要求，1级为不加压喷淋15min不渗漏，2~9级分别对应图3中50、100、150、200、250、300、450、600Pa压强。当样品的水密性能优于9级时，可以继续加压，每隔150Pa--个升压级别，最后通过的压强直接标识为Exxx。水密性测试梳理如图3所示。

  2.3抗风压测试
  欧标抗风压测试包含4个测试阶段，即抗风压形变、反复加压、风压后重复气密性、极限风压测试。具体如表4所示。

  2.3.1抗风压形变测试
  抗风压形变压强为p压强，测试中压强需缓慢(100Pa/s)升至指定压强，并保持30s，记录受力杆件变形。后泄压至0Pa，保持60s，记录受力杆件残余变形。分别计算挠度。
  2.3.2抗风压反复加压测试
  抗风压反复加压测试压强为p2压强，p2=0.5p1,反复加压是在+p2压强下，往复循环，一个完整的正负压循环为一个周期，测试50个周期，观察样品是否有损坏。每个循环在p2/-p2压强应维持7+3s，从p2~-P2的过程也应维持7+3s(即每次压强变化的时间段)。
  2.3.3重复气密性测试
  此项测试的过程方法与气密性测试相同。由于已进行了附加气密性测试，此处可不再进行此项(测试箱体状况发生变化时需重新测试此项)。重复气密性由于是在抗风压形变和反复气密性测试后进行，有可能结果比第一次气密性差。此处要求，重复气密性结果不可超出第一次气密性结果所在等级的要求值乘以120%，否则判定不通过。
  2.3.4极限风压测试
  极限风压测试压强为p3压强， p3=1.5p1)极限风压测试完成后，须检查样品是否完好，能否正常开关，记录是否有损坏、脱落等现象。
  3结语

  欧标三性测试的性能要求中，气密性和水密性的最低要求相对澳标、美标指标会更低，但实际项目需求都是由业主方指定。在欧洲相对较高的建筑节能法规要求下，实际项目的性能要求多数都要求较高的等级，甚至超过*的要求。同时对产品的传热系数和声学性能也有一-定要求。天窗产品还会对五金性能，提出要求。欧洲标准EN14351-1作为建筑外门窗性能要求的主标准详细规定了门窗产品要满足的性能要求，外门窗三性是门窗的基本性能要求。本文详述了这几个测试方法及基本要求，可供实施检测的技术人员、门窗供应商和欧洲地区工程项目的管理人员参考。