欧洲外门窗气密水密及抗风压测试标准解析

王 博（深圳天祥质量技术服务有限公司上海奉贤分公司， 上海 201405）

1 研究背景

进入欧盟市场的产品需具备 CE 标志，对于一些属于强制性监管范围内的产品，需要欧盟公告机构的认可。虽然英国进入脱离欧盟的状态，但大部分产品的准入要求标准并非彼此独立，只是市场准入方式变化。建筑外门窗产品即属于此类需受认可的产品。根据“EN 14351-1 门窗产品标准 性能特征 -1 建筑外窗和外门”标准要求，外门窗产品属强制监管的等级 3 要求产品，应由欧盟公告机构进行检测通过后，生产商才可在对应产品上采用对应 CE 标签。EN 14351-1 标准规定了建筑外门窗需满足的一系列性能要求，包括但不限于抗风性、抗雪载、对火反应、防火性能、水密性、抗冲击、安全装置承载力、声学性能、热工性能、辐射性、气密性、开启力、机械强度、通风器、反复启闭性能等。其中，气密性能、水密性能和抗风压性能是外门窗的基本性能要求。本文将从三项性能（以下简称三性）测试的角度分析其对应标准并进行解读。

欧洲三性测试标准的构成与美国、澳洲和国内均不相同。美国标准是每种测试一个测试方法标准，一个总的产品标准包含测试分级。澳洲标准是一个总的测试方法标准，一个总的产品标准包含测试分级。我国 GB/T 7106-2008《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测》 则是一个总的测试方法标准、多个产品标准。旧版分级指标是在测试方法标准中，但新版 GB/T 7106-2019《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能检测方法》取消了分级，由各产品标准分级。相对而言，旧的分级指标中，国标整体要求偏低，与国外标准有一定差距。随着国内产品质量逐步提升，应逐步与国外标准接轨。欧标采用的是每一个测试对应一个测试方法标准，一个分级和判定标准，再由一个总产品标准概括，每个标准的功能明确，但实际操作中要查看的标准数量确实较繁多。

欧标三性测试的对应标准如表 1 所示。

表 1 欧洲三性测试对应标准

2 测试要求

欧标中，由于三个测试是分别不同标准表述，无规定测试的先后顺序，但抗风压测试包含重复气密性，而水密性测试后样品潮湿会影响气密性结果，所以通常的测试顺序是气密性、水密性、抗风压（含重复气密性测试）。一般三项测试都在一套测试设备上完成，有不同安装角度的样品，如天窗的水密性测试可能需要 2 套样品。门窗三性测试设备的基本构成如下。① 风机；② 压力控制系统；③ 流量计；④ 水流量计；⑤ 压差计；⑥ 测试箱；⑦ 位移测试组件；⑧ 喷淋装置等。根据样品的安装朝向不同，设备有内喷淋和外喷淋两种形式。欧标是以内喷淋的方式为主进行实验设计，但外喷淋也可以用于测试。

2.1 气密性测试

欧标气密性测试首先需确定箱体（测试系统）的气体渗漏量。若箱体渗漏量小于测试样品所属等级限值的 5% 时，箱体渗漏量可以忽略不计。不过在测试前很难预估样品渗漏，所以一般采用常规测试方法，即测试一次箱体附加渗漏量，测试一次总渗漏量（含箱体和样品渗漏量）。箱体的渗漏量应控制在总渗漏量 30% 以内。

气密性测试流程如下。

（1）忽略箱体渗漏量时，如图 1 所示。先开关样品，检查样品功能，加正压 3 次脉冲 660 Pa，接着进行正压正式测试，压力顺序为 50、100、150、200、250、300、450、600 Pa。负压测试顺序与正压相同。

图 1 不考虑箱体渗漏的气密性测试流程

（2）考虑箱体渗漏量时，测试流程如图 2 所示。先测试箱体的附加渗漏量，开关样品，检查样品功能，测试箱体加正压 3 次脉冲 660 Pa，接着进行正压正式测试，压力顺序为 50、100、150、200、250、300、450、600 Pa。负压测试顺序与正压相同。

图 2 考虑箱体渗漏的气密性测试流程

关于附加渗漏量测试，EN 1026 标准中的标注为测试负压。这是以内喷淋测试装置为基准进行考虑的，因为附加渗漏量测试的目的是测试箱体的渗漏量。密封样品是在外侧，如内喷淋，样品的室外侧朝向箱体内，这时负压是向箱体内吸，故附加渗漏测试采用负压；如外喷淋，样品的室外侧朝向箱体外，这时正压是向箱体内吸，故附加渗漏测试采用正压是正确的测试方式。

欧标气密性测试的评价分单位缝长和单位面积两个指标，具体如表 2、表 3 所示。在使用 EN 12207 标准时需注意，此标准同时对外窗和室内窗进行评价，故要注意区分。前者要评价最高到 600 Pa 压强下气密性能，而后者最高只需要评价 150 Pa。

表 2 单位面积空气渗漏率

表 3 单位缝长空气渗漏率

外窗气密性测试分 4 个级别，1 级～4 级。其中，4 级最严格，1 级是最低要求。满足某一等级不仅指在 100 Pa下，空气渗透率满足要求，而是要根据标准计算公式，保证不超过最大测试压强的每个测试压强都满足该等级要求。如 4 级，需要在 50、100、150、200、250、300、450、600 Pa下均满足要求，其他等级下的流量要求计算公式如式（1）所示。

式中：Q—测试压强下空气渗透率（限值），m3/h；

Q100—标准压强 100 Pa 下空气渗漏率，m3/h；

p—测试压强，Pa。

单位面积和单位缝长下会分别取得一个测试等级，而气密性等级只有一个取值，因此仍须判断。当两个等级相同时，气密性等级也一致。当两个等级相邻时（如一个 2 级，一个 3 级），气密性等级取较好的级别（3 级）。当两个等级相差一个等级时（如一个 1 级，一个 3 级），气密性等级取中值（2 级）。当两个等级相差超过一个等级时（只能是一个 1 级，一个 4 级的情况），不予评级。

相对于其他标准的评价方式，欧标气密性评级稍显复杂。对于非组合式外窗，前两种情况较常见。等级相邻时取好的等级则是鼓励外窗尽可能减少开启缝隙。但须注意，后两种情况一般出现在组合型外窗，其中一部分是固定扇，一部分是开启扇，导致样品面积较大，而缝长较小。虽然开启部分的密封性较差，但因为整体面积大，单位面积渗漏率仍能取得好的结果。为了避免此类性能劣质的产品进入工程应用，要求单位面积和单位缝长渗漏率差距较大时不予评级。

对于单独固定扇的产品，欧标是允许不测试的，给予3 级的等级认定，所以固定扇产品可以选择测试气密性或者直接获得 3 级的等级（室内窗的等级划分为 A 级、B 级、C 级、D 级）。相对于欧标，美标是不对组合型外窗整体评级，而采用每一种开启类型的外窗分别评级的方式。这对使用者掌握产品的实际性能更有利。国标 GB/T 7106-2019对气密性能不再评级。旧版由于考虑到国内门窗的工艺水平，制定了较宽松的标准，而目前市场上门窗的工艺水平完全可以采取更高的标准要求，对标欧美标准要求。

2.2 水密性测试

欧标水密性测试方法采用的是持续喷淋，逐步加压的测试方法。测试的喷淋采用在样品顶部设置一排喷淋管，固定喷淋量和喷淋角度喷淋。对具有上沿的产品喷淋角度设置会发生变化。

具体要求如下所示。喷淋头的喷淋角度可以覆盖120°，喷水量第 1 排 2 L/min，增加的喷淋头喷水量 1 L/min。喷淋头高度应不超过样品顶部的开启缝上方 150 mm，距离样品表面距离 250 mm。喷淋头的间距应为 400 mm，当样品高度超过 2.5 m 时，应增设一排喷淋头。在测试前 4 h 至测试中，样品应处于温度 10～30 ℃、湿度25%～75% 的环境中。

测试的顺序是逐级加压。首先 15 min 不加压，之后每50 Pa 压力测试 5 min，直至发生渗漏。欧标水密性测试从0 级开始。0 级是无水密性要求，1 级为不加压喷淋 15 min不渗漏，2～9 级分别对应图 3 中 50、100、150、200、250、300、450、600 Pa 压强。当样品的水密性能优于 9级时，可以继续加压，每隔 150 Pa 一个升压级别，最后通过的压强直接标识为 Exxx。水密性测试梳理如图 3 所示。

图 3 水密性测试流程

2.3 抗风压测试

欧标抗风压测试包含 4 个测试阶段，即抗风压形变、反复加压、风压后重复气密性、极限风压测试。具体如表 4 所示。

表 4 抗风压等级 Pa

2.3.1 抗风压形变测试

抗风压形变压强为p1压强，测试中压强需缓慢（100 Pa/s）升至指定压强，并保持 30 s，记录受力杆件变形。后泄压至 0 Pa，保持 60 s，记录受力杆件残余变形。分别计算挠度。

2.3.2 抗风压反复加压测试

抗风压反复加压测试压强为p2压强，p2=0.5p1，反复加压是在 ±p2压强下，往复循环，一个完整的正负压循环为一个周期，测试 50 个周期，观察样品是否有损坏。每个循环在p2/－p2压强应维持 7±3 s，从p2～－p2的过程也应维持 7±3 s（即每次压强变化的时间段）。

2.3.3 重复气密性测试

此项测试的过程方法与气密性测试相同。由于已进行了附加气密性测试，此处可不再进行此项（测试箱体状况发生变化时需重新测试此项）。重复气密性由于是在抗风压形变和反复气密性测试后进行，有可能结果比第一次气密性差。此处要求，重复气密性结果不可超出第一次气密性结果所在等级的要求值乘以 120%，否则判定不通过。

2.3.4 极限风压测试

极限风压测试压强为p3压强，p3=1.5p1。极限风压测试完成后，须检查样品是否完好，能否正常开关，记录是否有损坏、脱落等现象。

3 结 语

欧标三性测试的性能要求中，气密性和水密性的最低要求相对澳标、美标指标会更低，但实际项目需求都是由业主方指定。在欧洲相对较高的建筑节能法规要求下，实际项目的性能要求多数都要求较高的等级，甚至超过最高级的要求。同时对产品的传热系数和声学性能也有一定要求。天窗产品还会对五金性能提出要求。欧洲标准 EN 14351-1 作为建筑外门窗性能要求的主标准详细规定了门窗产品要满足的性能要求，外门窗三性是门窗的基本性能要求。本文详述了这几个测试方法及基本要求，可供实施检测的技术人员、门窗供应商和欧洲地区工程项目的管理人员参考。