據(jù)筆者從一些門窗性能檢測站了解到的信息:樣窗的水密性和氣密性不達(dá)標(biāo)的比例較高,和熱工性能正好相反。說明如何改善防水性能是不少隔熱客戶遇到的難題。解決方法一方面需要提高加工/安裝的水平,另外可以參照國內(nèi)外鋁合金門窗系統(tǒng)的做法。因為“系統(tǒng)”,在筆者看來就是設(shè)計并檢測過的一攬子解決方案。在防水方面,等壓雨幕原理是經(jīng)常使用的,所以本文首先概述等壓雨幕的作用原理,然后介紹其在鋁合金門窗應(yīng)用中的代表性細(xì)節(jié)。
一、等壓雨幕原理
等壓雨幕廣泛應(yīng)用于建筑防水設(shè)計,大的如圖1所示的墻體等立面,小的用于一些縫隙防水。這正是因為它一方面減少了流入空腔的雨水量,即流量;另一方面可以加速排水。
圖1
流體力學(xué)中,開口部位的壓差流量Q如公式1所示:與開口的面積A以及壓差平方根√?P成正比。
公式1
雖然混雜雨水的空氣并不均勻,但公式1仍可以定性地描述積水過程。因此設(shè)法減少門窗封閉腔與外界大氣的開口以及實現(xiàn)兩者之間的等壓是提升防水效果的重要途徑。
如果實現(xiàn)了等壓原理,那么門窗封閉腔體內(nèi)的雨水在自身重力的作用下即可排出,不需要再克服氣壓差了。
完整的等壓雨幕原理如圖2所示。以杯子為例,可以看出等壓雨幕由3部分組成:
圖2
⑴ 雨幕:外面的一層板,作用是遮擋雨水,并配有適當(dāng)?shù)呐潘?通風(fēng)孔。
⑵ 中間的等壓腔:顧名思義,實現(xiàn)等壓的地方
⑶ 最里面的氣密層:必須連續(xù)、壽命長、無孔洞,作用是承受風(fēng)壓。是實現(xiàn)等壓的關(guān)鍵。只有密不透風(fēng),杯中的空氣才能與外部壓力平衡 。
眾所周知,材料在室外的壽命沒法和室內(nèi)比。雨幕只是用來遮擋雨水,因此允許一定的失效。關(guān)鍵的氣密層放在室內(nèi)側(cè),不受自然環(huán)境的直接作用,延長了壽命,也保證了防水系統(tǒng)的壽命。這就是等壓雨幕的妙處。
二、等壓雨幕在內(nèi)開窗上的應(yīng)用圖3是一個典型的內(nèi)開節(jié)點。
圖3
(1 )其中雨幕由中空玻璃、室外型材的外表面等組成;
等壓腔如圖中的藍(lán)色線框所示,即框與扇之間的空腔和玻璃安裝槽。
氣密層:正風(fēng)壓的情況下,中間膠條的鴨嘴會貼緊CT型隔熱條,起到氣密層的作用。
因此中間膠條把框扇之間的大空腔分割成了等壓腔和氣密腔。目前大部分設(shè)計選用:小等壓腔、大氣密腔。目的是實現(xiàn)快速等壓。
(2)開口面積除了通風(fēng)孔、排水孔外,就是框扇搭接的間隙。而從公式1可以看出:除了適當(dāng)?shù)拈_孔外,控制間隙也很重要,像國外成熟的系統(tǒng)公司Schuco, Hueck, Wicona等裝配圖要求此間隙為0.5mm。而國內(nèi)大部分在1mm起步。這樣相當(dāng)于流量增加了一倍以上!因此提高加工工藝,控制好裝配誤差,很有必要。
1、關(guān)于圖4的內(nèi)開節(jié)點,需要留意下列細(xì)節(jié):
圖4
⑴泡沫填充
與玻璃和型材貼的太緊,空氣在玻璃安裝槽內(nèi)不易流通,不利于等壓的實現(xiàn)。
而且適當(dāng)?shù)南蚴覂?nèi)側(cè)移動,防水效果會更好。
⑵ 壓條槽口
低于其他材料的表面,導(dǎo)致積水不容易排出。
⑶ 中間膠條纏繞供貨的膠條,整體有變形,導(dǎo)致安裝好后鴨嘴部分呈波浪形,有的地方會漏風(fēng)??梢圆捎妙愃茍D5的軟硬共擠膠條或者分體式設(shè)計。
圖5 中間膠條 軟硬共擠
EPDM等材質(zhì)偏軟,其擠出精度也沒有鋁型材和隔熱條高。像圖4那么大的跨度,很容易從槽口中脫出。而圖6的固定方式就比較好。因為根基穩(wěn)定了,上面的鴨嘴部分才能起到應(yīng)有的作用。
圖6
⑷ 室內(nèi)密封膠條
正風(fēng)壓使框和扇之間有一定的分離。因此室內(nèi)密封膠條要靠彈性來貼緊框型材表面,除了選用適當(dāng)工作高度的膠條,也可以改變一些尺寸或者結(jié)構(gòu)來增加回彈力(圖7)。
圖7
2、對于圖8的節(jié)點,扇型材穿了常見的I型隔熱條,形成了低凹處,容易積水。常見的排水孔開法有兩種。對于圖9來說,積水流到鴨嘴部分與型材的接觸部位,導(dǎo)致水密失效。而圖10對排水孔的加工精度要求很高:隔熱條頭部尺寸4.2,壁厚1.8以上,如果加工設(shè)備調(diào)整不當(dāng),容易銑穿隔熱條,使得積水進(jìn)入隔熱腔!因此選用C型隔熱條或者采用類似圖3中的積水槽,效果會改善。
3、風(fēng)壓較大的地方,可以在玻璃下面增設(shè)一道密封膠條或硅酮膠,提高玻璃安裝空腔的等壓效果。(圖12)
圖8
圖9
圖10
三、等壓雨幕在鋁合金外開窗上的應(yīng)用外開窗在風(fēng)壓的作用下,兩個膠條處于壓縮狀態(tài)(圖11),雨水不容易直接滲入框扇之間的間隙。但玻璃槽中的雨水以及露水等,仍然需采用等壓原理。且考慮到膠條老化后密封效果變差的影響,也是必要的。
圖11
圖12
四、等壓雨幕在推拉窗上的應(yīng)用
因為自身環(huán)境的特點,日系推拉窗在水密性的設(shè)計很先進(jìn),很值得借鑒。參考一些日本資料,可以發(fā)現(xiàn)等壓原理在推拉窗上的應(yīng)用,可以在三協(xié)、酈住、YKK的產(chǎn)品上可以看到。而國內(nèi)推拉窗采用等壓原理的并不多。
常見的日系等壓設(shè)計(如圖13),在正風(fēng)壓的作用下,外側(cè)扇型材上伸出一支懸臂與下滑緊壓,形成氣密層。相似的,內(nèi)側(cè)扇型材與下滑壓緊,也形成了氣密層。隨之雙雙形成等壓腔,來減少積水,加速排水。這樣要好過單純拉高下滑的階梯斜度(積水高度)來克服風(fēng)壓的設(shè)計。當(dāng)然日系推拉窗的高水密性的實現(xiàn)還需要很多其他設(shè)計和加工的細(xì)節(jié)來保證。
圖13等壓雨幕在鋁合金推拉窗上的應(yīng)用
五、總結(jié)
針對常見的樣窗水密氣密不達(dá)標(biāo),首先概述等壓雨幕的作用原理,然后介紹其在鋁合金門窗應(yīng)用中的代表性細(xì)節(jié)??梢钥闯?,控制框扇搭接處的間隙很重要,以及密封膠條合理設(shè)計選用的重要性。而且日系推拉采用等壓設(shè)計的方式很值得借鑒。在改善水密性/氣密性方面,國內(nèi)外門窗系統(tǒng)普遍使用等壓雨幕原理,所以本文首先概述等壓雨幕的作用原理,然后介紹其在鋁合金門窗應(yīng)用中的代表性細(xì)節(jié)??梢钥闯觯刂瓶蛏却罱犹幍拈g隙很重要,以及密封膠條合理設(shè)計選用的重要性。而且日系推拉采用等壓設(shè)計的方式很值得借鑒。