在平开窗上采用等压腔技术来实现平开窗向室内开启始见于欧洲;其后,等压技术被广泛的应用于平开门窗和幕墙上,推拉窗目前尚未见使用;其主要功能是在不增加成本的前提下,大幅度地提高了平开门窗和幕墙的水密性能,是门窗幕墙提高水密性能的诸多方法中最为经济和有效的措施。
使用国内外现有等压腔技术,内平开窗的水密性能通常在400～500Pa之间。通过对其进行技术分析,找出其缺陷,并提出新的“完全等压”技术原理以及其适用范围,大幅度提高了门窗幕墙的水密性能;通过检测验证,内平开窗水密性能可达到800Pa。以下是对等压腔技术和水密性能的分析。
一、渗水的必要条件
众所周知,渗水必须存在以下条件才有可能发生,缺一不可。
1.存在缝隙。
2.缝隙周边存在水。
3.缝隙内外存在作用力(表现形式为:气压差,水的动能,水的势能,水的表面张力等)。
二、现有等压腔的技术原理
1.水、气密封分别由两道以上的密封带来实现:外侧密封带主要防水,内侧密封带主要防气且内侧密封带缝隙处无水;内外侧密封带之间构成等压腔,由等压腔下方的排水孔与室外大气沟通,实现等压腔的“等压”。
2.内外侧之间的等压腔内的气压接近室外,使得室外侧的水在气压差作用下渗入等压腔的量减小来提高水密性能。
3.内侧密封带缝隙处必须实现无持续性的水,否则水密性能失效。
4.当等压腔内的气压加上腔内积水的水压大于室外气压时,积水通过排水孔向室外排泄;当等压腔内的气压加上腔内积水的水压等于或小于室外气压时,积水无法排泄;当积水上升到内侧密封带缝隙处时,等压腔的所有功能失效,从而导致窗的水密性能失效。
三、现有等压腔技术局限性的分析
1.从国内外现有内平开窗的结构分析,为减少进入等压腔内的水量,外侧框扇之间的密封胶条通常是完整的,等压腔与室外大气之间的通道仅为窗下方的排水孔通常为5×30,排水孔的通道面积较小;当室外气压变化速度较快时,难以实现同步变化,等压腔处于不完全等压状态,容易产生积水。
2.当等压腔出现部分积水时,通道面积更小,等压腔与室外大气存在较大的气压差,导致积水上升。
3.当积水高度高于排水孔时,通道完全隔断,此时腔内外气压差增大,室外渗入的水量增大,等压腔的“等压”功能失效;当积水没过内侧密封带时,窗的水密性能失效。
4.如果外侧框扇之间完全不用胶条密封,虽然等压腔始终处于完全等压状态,但由于大量的水从窗扇下方及左右两侧进入等压腔内,进水量大于排水量,积水没过内侧密封带,窗的水密性能失效。
5.国外有一种带单向阀的排水孔盖传入国内,认为既起排水和装饰作用,又可在室外压力较大时关闭排水孔,提高窗的密封性能。殊不知恰恰是单向阀使得等压腔的功能失效:室外压力较大时关闭排水孔,等压腔与大气无法接通,腔内气压无法随着室外气压的变化而变化,使得腔内外压力差增大,导致水更容易从缝隙处渗入。这是一个典型的似是而非的案例,说明了我们在学习国外技术时应该采用“扬弃”的科学方法,而非盲目的全盘接受。
四、完全等压技术
通过以上分析可以得出这样一种结论:国内外现有的等压腔技术实际上是一种不完全等压技术,未能充分发挥等压腔技术应有的作用。下面介绍我司发明的“完全等压”技术的原理及其应用:
1.水、气密封仍然分别由两道以上的密封带来实现:内侧密封带主要防气且内侧密封带缝隙处无水;外侧密封带主要防水,但将具有鹰嘴结构的上框两端的胶条各切割下80～10Omm,使等压腔在任何时候都与室外的大气相通,实现真正意义上的“等压腔”,此举是“完全等压”技术的关键所在。
2.增大排水孔面积或增加排水孔数量:在高风压强降雨地区,如果等压腔内的进水量大于排水孔的出水量,必然会使积水高度上升;当积水没过等压胶条时,水密性能失效。所以,增大排水孔面积或增加排水孔数量在高风压强降雨地区是必须的,建议每扇窗开两个排水孔。
3.采用“完全等压”技术后,即使积水高度高于排水孔,顶端的通道仍然保证等压腔与大气相通,等压腔的“等压”功能仍然存在;随着腔内积水的增高,在较高水压的作用下(水压与积水高度成正比),以较高的速度将积水从排水孔处排出,从而提高了内平开窗的水密性能,等压腔的排水功能得到充分的发挥。
4.我司的新产品DN58系列平开窗采用了“完全等压”技术,在进行波动加压水密性能检测时可达到800Pa。
五、采用“完全等压”技术的利与弊
1.“完全等压”
技术使等压腔始终处于“等压”状态,并充分发挥了等压腔的排水功能,大幅度提高了平开窗的水密性能。
2.在炎热的夏季, “等压腔”形成的烟∷囱效应,将等压腔内的热量排出窗外,减轻了空调荷载,具有节能效果。
3.在北方寒冷的冬季, “等压腔”形成的烟囱效应,将等压腔内的热量排出窗外,增加了取暖的能耗;故“完全等压”技术不适用于降雨量少、风压低的寒冷地区。
六、结束语
我国的铝合金门窗幕墙行业发展至今已近四十年,产品以及技术上一直步发达国家的后尘,产品性能和技术鲜有突破和超越,是因为国内对引进的产品和技术大都是“全盘接受”使然。
我们在引进产品和技术时,应该考虑到任何产品或技术都有可能存在瑕疵或局限性,应对其技术进行消化和吸收,并在此基础上进行完善和创新,惟有如此,我们的产品和技术才有可能达到国际先进水平甚至是国际领先水平。