气密性对建筑外门窗保温性能的影响

气密性对建筑门窗保温性能的影响

孙文迁

1.前言

保温性能是建筑门窗主要的物理性能，也是建筑门窗节能性能的重要衡量指标。门窗的保温性能通过门窗传热系数来表征，其表示为在稳定传热条件下，门窗两侧空气温差为1K，单位时间内单位面积的传热量。

1.1建筑门窗传热系数检测原理及分级

GB/T8484-2008《建筑外门窗保温性能分级及检测方法》规定了门窗传热系数的检测原理，即基于稳定传热原理，采用标准热箱法检测建筑门窗的传热系数。检测时，门窗试件一侧为热箱，模拟采暖建筑冬季室内气候条件（19°～21°），另一侧为冷箱，模拟冬季室外气温（-19°～-21°）和气流速度（3.0m/s）。在对试件缝隙进行密封处理，试件两侧各自保持稳定的空气温度、气流速度和热辐射条件下，测量热箱中加热器的发热量，减去通过热箱外壁和试件框的热损失，除以试件面积与两侧空气温差的乘积，即为检测门窗试件的传热系数K值。

通过对门窗传热系数K值的检测并按照表1对其进行分级，确定所检门窗的保温性能等级。

表1外门、窗传热系数分级单位：W/( m2·K)

从上述门窗传热系数检测原理可知，门窗传热系数检测是将门窗缝隙进行密封处理，并按据此得出的传热系数进行建筑门窗保温性分级。1.2建筑门窗气密性能及分级

气密性能是建筑门窗的主要物理性能，是指门窗在正常关闭状态时，阻止空气渗透的能力，以单位开启缝长空气渗透量[单位：m3/(m·h)]和单位面积空气渗透量[单位：m3/( m2·h)]作为分级指标。分级时采用在标准状态下，压力差为10Pa时的单位开启缝长空气渗透量q1和单位面积空气渗透量q２作为指标，GB/T7106-2008《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法》中对门窗的气密性能进行了分级，如表2。

表2建筑门窗气密性能分级表

从表2气密性能分级表可以看出，气密性能分级指标中，单位面积空气渗透量q２数值是单位开启缝长空气渗透量q1数值3倍的关系。

1.3建筑节能对门窗气密性能要求

考虑到建筑外门窗的气密性能对整体建筑

节能的影响，我国现行建筑节能设计标准JGJ26-2010《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》、JGJ134-2010《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》、JGJ75-2003《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》及

GB50189-2005《公共建筑节能设计标准》都对建筑外门窗的气密性能做了具体的规定，见表3。

体系中，气密性能也作为评价门窗节能性能的重要指标。

2.空气渗透产生的热损失

2.1门窗热损失的形式

能量的传递有三种方式：辐射、对流和传导。因此通过建筑门窗产生的热损失有辐射热损失、对流热损失和传导热损失。其中辐射热损失是热量以射线形式通过门窗玻璃和窗框辐射产生。在室外，主要是由太阳照射在门窗上而向室内传递，在室内，主要是由取暖设备产生并通过门窗向室外传递；传导热损失是通过物体分子运动而进行能量的传递，从而将热量从温度较高一侧传递到较低一侧。根据建筑门窗传热系数检测原理可知，上述两种热损失以门窗的整窗传热系数来衡量，传热系数越大，其热损失越大；对流热损失即通过门窗缝隙的空气渗透热损失，通过门窗的空气渗透越大，其对流热损失越大。而根据建筑门窗传热系数检测原理可知，检测时将门窗缝隙进行密封处理，并未考虑对流热损失对门窗整体传热系数的影响。综上所述，门窗的实际节能效果应由表征对流热损失的门窗缝隙引起的空气渗透热损失和衡量辐射和传导热损失情况的整体传热系数综合反映。

2.2空气渗透热损失的计算

GB50189-2003《采暖通风与空气调节设计规范》中规定了多层和高层民用建筑加热由门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量，如下式：

Q=0.28C pρwn L(t n-t wn) (1)

式中：

Q——由门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量，W；

C p——空气的定压比热容，C p=1KJ/(㎏·℃)；

ρwn——采暖室外计算温度下的空气密度，㎏/m3；

L——渗透的冷空气量，m3/h；

t n——采暖室内计算温度，℃；

t wn——采暖室外计算温度，℃；

空气密度按JGJ26-2010 《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》规定计算，见式(2)：

ρwn=

273

353

+

wn

t

(2)

计算时，为了和GB/T8484-2008《建筑外门窗保温性能分级及检测方法》中传热系数检测条件相一致，计算由门窗缝隙渗入室内的冷空气密度时取室外温度t wn=-20℃，此时空气密度按式（2）计算得：

ρwn=

273

353

+

wn

t

=1.395㎏/m3。

通过门窗缝隙渗透的冷空气量为：

L= q２×S (3) 式中：

L——门窗的总空气渗透量，m3/h；

q２——门窗的单位面积空气渗透量，m3/( m2·h)；

S——门窗的面积，m2；

将空气的定压比热容C p=1KJ/(㎏·℃)，采暖期室外计算温度下的空气密度ρwn==1.395㎏/m3，△t=t n-t wn及式(3)代入式(1)中得加热由门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量分别为：

Q=0.28C pρw n V(t n-t wn)

=0.28×1×1.395×q２×S×△t (4)

则由式(4)可以计算出建筑门窗室内外温度差为1K时，单位面积空气渗透热损失为：

K QS=

t

S

Q

∆⋅

=0.39 q２ (5)

仿照门窗传热系数的定义，将K QS称为门窗单位面积空气渗透热损失传热系数。

因此，实际工程中反映建筑外门窗保温性能的综合传热系数K´应为：

K´= K QS+ K (6) 3.气密性能对保温性能的影响效果分析