歐洲外門窗氣密水密及抗風壓測試標準解析

王 博（深圳天祥質量技術服務有限公司上海奉賢分公司， 上海 201405）

1 研究背景

進入歐盟市場的產品需具備 CE 標志，對于一些屬于強制性監管范圍內的產品，需要歐盟公告機構的認可。雖然英國進入脫離歐盟的狀態，但大部分產品的準入要求標準并非彼此獨立，只是市場準入方式變化。建筑外門窗產品即屬于此類需受認可的產品。根據“EN 14351-1 門窗產品標準 性能特征 -1 建筑外窗和外門”標準要求，外門窗產品屬強制監管的等級 3 要求產品，應由歐盟公告機構進行檢測通過后，生產商才可在對應產品上采用對應 CE 標簽。EN 14351-1 標準規定了建筑外門窗需滿足的一系列性能要求，包括但不限于抗風性、抗雪載、對火反應、防火性能、水密性、抗沖擊、安全裝置承載力、聲學性能、熱工性能、輻射性、氣密性、開啟力、機械強度、通風器、反復啟閉性能等。其中，氣密性能、水密性能和抗風壓性能是外門窗的基本性能要求。本文將從三項性能（以下簡稱三性）測試的角度分析其對應標準并進行解讀。

歐洲三性測試標準的構成與美國、澳洲和國內均不相同。美國標準是每種測試一個測試方法標準，一個總的產品標準包含測試分級。澳洲標準是一個總的測試方法標準，一個總的產品標準包含測試分級。我國 GB/T 7106-2008《建筑外門窗氣密、水密、抗風壓性能分級及檢測》 則是一個總的測試方法標準、多個產品標準。舊版分級指標是在測試方法標準中，但新版 GB/T 7106-2019《建筑外門窗氣密、水密、抗風壓性能檢測方法》取消了分級，由各產品標準分級。相對而言，舊的分級指標中，國標整體要求偏低，與國外標準有一定差距。隨著國內產品質量逐步提升，應逐步與國外標準接軌。歐標采用的是每一個測試對應一個測試方法標準，一個分級和判定標準，再由一個總產品標準概括，每個標準的功能明確，但實際操作中要查看的標準數量確實較繁多。

歐標三性測試的對應標準如表 1 所示。

表 1 歐洲三性測試對應標準

2 測試要求

歐標中，由于三個測試是分別不同標準表述，無規定測試的先后順序，但抗風壓測試包含重復氣密性，而水密性測試后樣品潮濕會影響氣密性結果，所以通常的測試順序是氣密性、水密性、抗風壓（含重復氣密性測試）。一般三項測試都在一套測試設備上完成，有不同安裝角度的樣品，如天窗的水密性測試可能需要 2 套樣品。門窗三性測試設備的基本構成如下。① 風機；② 壓力控制系統；③ 流量計；④ 水流量計；⑤ 壓差計；⑥ 測試箱；⑦ 位移測試組件；⑧ 噴淋裝置等。根據樣品的安裝朝向不同，設備有內噴淋和外噴淋兩種形式。歐標是以內噴淋的方式為主進行實驗設計，但外噴淋也可以用于測試。

2.1 氣密性測試

歐標氣密性測試首先需確定箱體（測試系統）的氣體滲漏量。若箱體滲漏量小于測試樣品所屬等級限值的 5% 時，箱體滲漏量可以忽略不計。不過在測試前很難預估樣品滲漏，所以一般采用常規測試方法，即測試一次箱體附加滲漏量，測試一次總滲漏量（含箱體和樣品滲漏量）。箱體的滲漏量應控制在總滲漏量 30% 以內。

氣密性測試流程如下。

（1）忽略箱體滲漏量時，如圖 1 所示。先開關樣品，檢查樣品功能，加正壓 3 次脈沖 660 Pa，接著進行正壓正式測試，壓力順序為 50、100、150、200、250、300、450、600 Pa。負壓測試順序與正壓相同。

圖 1 不考慮箱體滲漏的氣密性測試流程

（2）考慮箱體滲漏量時，測試流程如圖 2 所示。先測試箱體的附加滲漏量，開關樣品，檢查樣品功能，測試箱體加正壓 3 次脈沖 660 Pa，接著進行正壓正式測試，壓力順序為 50、100、150、200、250、300、450、600 Pa。負壓測試順序與正壓相同。

圖 2 考慮箱體滲漏的氣密性測試流程

關于附加滲漏量測試，EN 1026 標準中的標注為測試負壓。這是以內噴淋測試裝置為基準進行考慮的，因為附加滲漏量測試的目的是測試箱體的滲漏量。密封樣品是在外側，如內噴淋，樣品的室外側朝向箱體內，這時負壓是向箱體內吸，故附加滲漏測試采用負壓；如外噴淋，樣品的室外側朝向箱體外，這時正壓是向箱體內吸，故附加滲漏測試采用正壓是正確的測試方式。

歐標氣密性測試的評價分單位縫長和單位面積兩個指標，具體如表 2、表 3 所示。在使用 EN 12207 標準時需注意，此標準同時對外窗和室內窗進行評價，故要注意區分。前者要評價最高到 600 Pa 壓強下氣密性能，而后者最高只需要評價 150 Pa。

表 2 單位面積空氣滲漏率

表 3 單位縫長空氣滲漏率

外窗氣密性測試分 4 個級別，1 級～4 級。其中，4 級最嚴格，1 級是最低要求。滿足某一等級不僅指在 100 Pa下，空氣滲透率滿足要求，而是要根據標準計算公式，保證不超過最大測試壓強的每個測試壓強都滿足該等級要求。如 4 級，需要在 50、100、150、200、250、300、450、600 Pa下均滿足要求，其他等級下的流量要求計算公式如式（1）所示。

式中：Q—測試壓強下空氣滲透率（限值），m3/h；

Q100—標準壓強 100 Pa 下空氣滲漏率，m3/h；

p—測試壓強，Pa。

單位面積和單位縫長下會分別取得一個測試等級，而氣密性等級只有一個取值，因此仍須判斷。當兩個等級相同時，氣密性等級也一致。當兩個等級相鄰時（如一個 2 級，一個 3 級），氣密性等級取較好的級別（3 級）。當兩個等級相差一個等級時（如一個 1 級，一個 3 級），氣密性等級取中值（2 級）。當兩個等級相差超過一個等級時（只能是一個 1 級，一個 4 級的情況），不予評級。

相對于其他標準的評價方式，歐標氣密性評級稍顯復雜。對于非組合式外窗，前兩種情況較常見。等級相鄰時取好的等級則是鼓勵外窗盡可能減少開啟縫隙。但須注意，后兩種情況一般出現在組合型外窗，其中一部分是固定扇，一部分是開啟扇，導致樣品面積較大，而縫長較小。雖然開啟部分的密封性較差，但因為整體面積大，單位面積滲漏率仍能取得好的結果。為了避免此類性能劣質的產品進入工程應用，要求單位面積和單位縫長滲漏率差距較大時不予評級。

對于單獨固定扇的產品，歐標是允許不測試的，給予3 級的等級認定，所以固定扇產品可以選擇測試氣密性或者直接獲得 3 級的等級（室內窗的等級劃分為 A 級、B 級、C 級、D 級）。相對于歐標，美標是不對組合型外窗整體評級，而采用每一種開啟類型的外窗分別評級的方式。這對使用者掌握產品的實際性能更有利。國標 GB/T 7106-2019對氣密性能不再評級。舊版由于考慮到國內門窗的工藝水平，制定了較寬松的標準，而目前市場上門窗的工藝水平完全可以采取更高的標準要求，對標歐美標準要求。

2.2 水密性測試

歐標水密性測試方法采用的是持續噴淋，逐步加壓的測試方法。測試的噴淋采用在樣品頂部設置一排噴淋管，固定噴淋量和噴淋角度噴淋。對具有上沿的產品噴淋角度設置會發生變化。

具體要求如下所示。噴淋頭的噴淋角度可以覆蓋120°，噴水量第 1 排 2 L/min，增加的噴淋頭噴水量 1 L/min。噴淋頭高度應不超過樣品頂部的開啟縫上方 150 mm，距離樣品表面距離 250 mm。噴淋頭的間距應為 400 mm，當樣品高度超過 2.5 m 時，應增設一排噴淋頭。在測試前 4 h 至測試中，樣品應處于溫度 10～30 ℃、濕度25%～75% 的環境中。

測試的順序是逐級加壓。首先 15 min 不加壓，之后每50 Pa 壓力測試 5 min，直至發生滲漏。歐標水密性測試從0 級開始。0 級是無水密性要求，1 級為不加壓噴淋 15 min不滲漏，2～9 級分別對應圖 3 中 50、100、150、200、250、300、450、600 Pa 壓強。當樣品的水密性能優于 9級時，可以繼續加壓，每隔 150 Pa 一個升壓級別，最后通過的壓強直接標識為 Exxx。水密性測試梳理如圖 3 所示。

圖 3 水密性測試流程

2.3 抗風壓測試

歐標抗風壓測試包含 4 個測試階段，即抗風壓形變、反復加壓、風壓后重復氣密性、極限風壓測試。具體如表 4 所示。

表 4 抗風壓等級 Pa

2.3.1 抗風壓形變測試

抗風壓形變壓強為p1壓強，測試中壓強需緩慢（100 Pa/s）升至指定壓強，并保持 30 s，記錄受力桿件變形。后泄壓至 0 Pa，保持 60 s，記錄受力桿件殘余變形。分別計算撓度。

2.3.2 抗風壓反復加壓測試

抗風壓反復加壓測試壓強為p2壓強，p2=0.5p1，反復加壓是在 ±p2壓強下，往復循環，一個完整的正負壓循環為一個周期，測試 50 個周期，觀察樣品是否有損壞。每個循環在p2/－p2壓強應維持 7±3 s，從p2～－p2的過程也應維持 7±3 s（即每次壓強變化的時間段）。

2.3.3 重復氣密性測試

此項測試的過程方法與氣密性測試相同。由于已進行了附加氣密性測試，此處可不再進行此項（測試箱體狀況發生變化時需重新測試此項）。重復氣密性由于是在抗風壓形變和反復氣密性測試后進行，有可能結果比第一次氣密性差。此處要求，重復氣密性結果不可超出第一次氣密性結果所在等級的要求值乘以 120%，否則判定不通過。

2.3.4 極限風壓測試

極限風壓測試壓強為p3壓強，p3=1.5p1。極限風壓測試完成后，須檢查樣品是否完好，能否正常開關，記錄是否有損壞、脫落等現象。

3 結 語

歐標三性測試的性能要求中，氣密性和水密性的最低要求相對澳標、美標指標會更低，但實際項目需求都是由業主方指定。在歐洲相對較高的建筑節能法規要求下，實際項目的性能要求多數都要求較高的等級，甚至超過最高級的要求。同時對產品的傳熱系數和聲學性能也有一定要求。天窗產品還會對五金性能提出要求。歐洲標準 EN 14351-1 作為建筑外門窗性能要求的主標準詳細規定了門窗產品要滿足的性能要求，外門窗三性是門窗的基本性能要求。本文詳述了這幾個測試方法及基本要求，可供實施檢測的技術人員、門窗供應商和歐洲地區工程項目的管理人員參考。