在平開窗上采用等壓腔技術來實現平開窗向室內開啟始見于歐洲;其后,等壓技術被廣泛的應用于平開門窗和幕墻上,推拉窗目前尚未見使用;其主要功能是在不增加成本的前提下,大幅度地提高了平開門窗和幕墻的水密性能,是門窗幕墻提高水密性能的諸多方法中最為經濟和有效的措施。
使用國內外現有等壓腔技術,內平開窗的水密性能通常在400～500Pa之間。通過對其進行技術分析,找出其缺陷,并提出新的“完全等壓”技術原理以及其適用范圍,大幅度提高了門窗幕墻的水密性能;通過檢測驗證,內平開窗水密性能可達到800Pa。以下是對等壓腔技術和水密性能的分析。
一、滲水的必要條件
眾所周知,滲水必須存在以下條件才有可能發生,缺一不可。
1.存在縫隙。
2.縫隙周邊存在水。
3.縫隙內外存在作用力(表現形式為:氣壓差,水的動能,水的勢能,水的表面張力等)。
二、現有等壓腔的技術原理
1.水、氣密封分別由兩道以上的密封帶來實現:外側密封帶主要防水,內側密封帶主要防氣且內側密封帶縫隙處無水;內外側密封帶之間構成等壓腔,由等壓腔下方的排水孔與室外大氣溝通,實現等壓腔的“等壓”。
2.內外側之間的等壓腔內的氣壓接近室外,使得室外側的水在氣壓差作用下滲入等壓腔的量減小來提高水密性能。
3.內側密封帶縫隙處必須實現無持續性的水,否則水密性能失效。
4.當等壓腔內的氣壓加上腔內積水的水壓大于室外氣壓時,積水通過排水孔向室外排泄;當等壓腔內的氣壓加上腔內積水的水壓等于或小于室外氣壓時,積水無法排泄;當積水上升到內側密封帶縫隙處時,等壓腔的所有功能失效,從而導致窗的水密性能失效。
三、現有等壓腔技術局限性的分析
1.從國內外現有內平開窗的結構分析,為減少進入等壓腔內的水量,外側框扇之間的密封膠條通常是完整的,等壓腔與室外大氣之間的通道僅為窗下方的排水孔通常為5×30,排水孔的通道面積較小;當室外氣壓變化速度較快時,難以實現同步變化,等壓腔處于不完全等壓狀態,容易產生積水。
2.當等壓腔出現部分積水時,通道面積更小,等壓腔與室外大氣存在較大的氣壓差,導致積水上升。
3.當積水高度高于排水孔時,通道完全隔斷,此時腔內外氣壓差增大,室外滲入的水量增大,等壓腔的“等壓”功能失效;當積水沒過內側密封帶時,窗的水密性能失效。
4.如果外側框扇之間完全不用膠條密封,雖然等壓腔始終處于完全等壓狀態,但由于大量的水從窗扇下方及左右兩側進入等壓腔內,進水量大于排水量,積水沒過內側密封帶,窗的水密性能失效。
5.國外有一種帶單向閥的排水孔蓋傳入國內,認為既起排水和裝飾作用,又可在室外壓力較大時關閉排水孔,提高窗的密封性能。殊不知恰恰是單向閥使得等壓腔的功能失效:室外壓力較大時關閉排水孔,等壓腔與大氣無法接通,腔內氣壓無法隨著室外氣壓的變化而變化,使得腔內外壓力差增大,導致水更容易從縫隙處滲入。這是一個典型的似是而非的案例,說明了我們在學習國外技術時應該采用“揚棄”的科學方法,而非盲目的全盤接受。
四、完全等壓技術
通過以上分析可以得出這樣一種結論:國內外現有的等壓腔技術實際上是一種不完全等壓技術,未能充分發揮等壓腔技術應有的作用。下面介紹我司發明的“完全等壓”技術的原理及其應用:
1.水、氣密封仍然分別由兩道以上的密封帶來實現:內側密封帶主要防氣且內側密封帶縫隙處無水;外側密封帶主要防水,但將具有鷹嘴結構的上框兩端的膠條各切割下80～10Omm,使等壓腔在任何時候都與室外的大氣相通,實現真正意義上的“等壓腔”,此舉是“完全等壓”技術的關鍵所在。
2.增大排水孔面積或增加排水孔數量:在高風壓強降雨地區,如果等壓腔內的進水量大于排水孔的出水量,必然會使積水高度上升;當積水沒過等壓膠條時,水密性能失效。所以,增大排水孔面積或增加排水孔數量在高風壓強降雨地區是必須的,建議每扇窗開兩個排水孔。
3.采用“完全等壓”技術后,即使積水高度高于排水孔,頂端的通道仍然保證等壓腔與大氣相通,等壓腔的“等壓”功能仍然存在;隨著腔內積水的增高,在較高水壓的作用下(水壓與積水高度成正比),以較高的速度將積水從排水孔處排出,從而提高了內平開窗的水密性能,等壓腔的排水功能得到充分的發揮。
4.我司的新產品DN58系列平開窗采用了“完全等壓”技術,在進行波動加壓水密性能檢測時可達到800Pa。
五、采用“完全等壓”技術的利與弊
1.“完全等壓”
技術使等壓腔始終處于“等壓”狀態,并充分發揮了等壓腔的排水功能,大幅度提高了平開窗的水密性能。
2.在炎熱的夏季, “等壓腔”形成的煙∷囪效應,將等壓腔內的熱量排出窗外,減輕了空調荷載,具有節能效果。
3.在北方寒冷的冬季, “等壓腔”形成的煙囪效應,將等壓腔內的熱量排出窗外,增加了取暖的能耗;故“完全等壓”技術不適用于降雨量少、風壓低的寒冷地區。
六、結束語
我國的鋁合金門窗幕墻行業發展至今已近四十年,產品以及技術上一直步發達國家的后塵,產品性能和技術鮮有突破和超越,是因為國內對引進的產品和技術大都是“全盤接受”使然。
我們在引進產品和技術時,應該考慮到任何產品或技術都有可能存在瑕疵或局限性,應對其技術進行消化和吸收,并在此基礎上進行完善和創新,惟有如此,我們的產品和技術才有可能達到國際先進水平甚至是國際領先水平。
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