论文部分内容阅读
摘要：近年来在单元式幕墙的国外市场兴起了前道密封系统结构，此类单元幕墙结构相比较在中国单元幕墙市场上被广泛使用的后道密封系统，无论在结构设计上还是在加工制造上都显示了其极大的简便性；特别是在保证了良好的气密和水密性能的前提下，提高了幕墙系统的保温和隔热性能；同时由于铝型材框大部分被室内的空气包容，极大的提高了框表面冬季的抗结露性能。
关键词：前道密封单元幕墙系统，后道密封单元幕墙系统，密封原理，低碳环保。
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
一、传统的后道密封单元幕墙系统的密封原理介绍
单元式幕墙由于其将框架幕墙中许多在工地上的工作转移到了幕墙厂家车间内来完成，一方面保证了产品安装质量，另一方面缩短了施工现场的工期，因而被广泛的使用在建筑幕墙市场上，特别是出口幕墙基本上均以单元幕墙为主。
单元式幕墙在建筑结构上的密封是通过公、母竖框和上、下横框的插接来实现的。这种插接是胶条干式密封，不需要现场打胶。无论是竖向的公、母竖框插接还是横向的上、下横框的插接，在完成单元板块与板块之间的插接后，都会形成一个矩形腔体，通常称其为等压腔，等压腔靠近室外一侧的密封边界为前道密封线，等压腔靠近室内一侧的密封边界为后道密封线。这里的所谓密封是指水密和气密，二者中以气密为第一要素，幕墙设计师力求通过胶条的形状设计，以及胶条硬度上的考虑和型材配合间隙上的合理选择等，才能达到最佳的气密密封性能，但实际上无论如何进行设计优化都无法实现完全不漏气，特别随着室内、外压差的增大，漏气量会几何级数的增加（其实即使采用打密封胶的方法也很难实现完全不漏），所以幕墙规范上对气密的等级做了严格的定义，在做工程时只要所设计的产品满足了招标文件要求的相应气密等级下的漏气量要求即可。水密性能与气密性能相比较不同的是：在要求的水密等级下不能出现漏水现象，而通过等压腔原理就能够利用结构构造上的设计来实现理想的水密性能。对于传统的单元幕墙一般前道和后道都有胶条密封，但用在前道密封的胶条在这里的主要功能是挡水，后道密封的胶条才是真正意义上起到全部的密封功能，所以称其为后道密封系统。这里需要稍加说明的是：前道密封的胶条与系统的气密性能毫无关联，而大多数幕墙设计师认为有关联，而且不惜成本在此处增加通长的闭孔海绵等辅助隔气材料。其实为了实现结构排水，等压腔和室外开设了排水孔，此孔从某种意义上说应被叫做压力平衡孔，正因为等压腔内的压力通过排水孔与外界连通而实现了压力平衡（和室外气压平衡），因此在“零”压差下水很难进入等压腔内，即使有很少水进入等压腔也会被排出室外，只有做到等压腔内没有水，就肯定不会有水进行室内。在这里值得提醒幕墙设计师的是排水孔要处于隐蔽部位（雨水不直接冲刷到的部为）而且排水路径要在重力方向上最好有高度落差（一般是一个层间的高度），具体原因就不在这里细说了。
二、新型的前道密封单元幕墙系统的密封原理介绍
与前面叙述的传统的后道密封单元系统相比较，二者的区别就是前道密封单元系统取消了排水孔，前道密封胶条是真正意义上的密封边，取消了后道密封胶条，原来的等压腔完全不存在了，并且这个腔和室内相通（传统的是和室外相通）。
这样的结构从表面上看很容易被人认为是违背了等压雨幕原理的，从而对其防水性能产生质疑。笔者在最早接触到此类结构时也非常不理解，但在实际使用中发现，特别是通过对该类系统结构进行幕墙三性能检测时，并未发生漏水现象。后来通过仔细研究发现，其实单纯前道密封的单元幕墙系统也是符合等压雨幕原理的，只不过将传统的等压腔（单元板块插接后形成的腔体）进行了前移，为什么这样说？因为一般在单元幕墙的最前部会有一道挡水胶条，这些挡水胶条相互交错就形成了等压腔，胶条形成的等压腔代替了传统后道密封单元的型材插接等压腔。
三、前道密封单元幕墙系统的应用优势
1.设计理论简单
前道密封单元系统只要保证一道密封即可，而传统的后道密封系统需要做两道密封，所以从设计上来讲是简化了。如前所述传统的后道密封系统需要在等压腔和外界开设排水孔，并且排水路径需要进行周密设计，如果排水孔设计不合理，会出现雨水倒灌现象，这时的排水孔反而成为进水孔，加速了幕墙的雨水渗漏现象的发生，比如正在被逐渐淘汰的直排水设计结构，由于排水孔直接对着雨水（或者只是简单的有挡水胶条遮挡），在做水密实验时可以清晰的观察到由于压力的作用，水沿着排水孔往等压腔内积聚，当水充满等压腔后，就会在室内侧发生渗水现象，一旦实验结束，撤掉压力差后，等压腔内的所有水才顺着排水孔排到室外。由此可见前道密封单元系统由于取消了排水孔而消除了雨水倒灌的隐患。
2.加工成本的减少
由于取消了排水孔，就不需要在铝框上加工这样的孔，以往由于排水孔位置一般都比较隐蔽，加工比较困难，这样就在加工上节约了制造成本。
3.减少了室内、外热量的交换
对于传统的单元幕墙结构，由于排水通道直通到等压腔，而等压腔完全是单元板块铝框插接后形成的空腔，这个腔内的气体是室外的气体，并且随着室外风的流动也不同程度的在流动。当夏季时，室外热空气将高温热量传递给等压腔的铝型材，铝型材外表面是直接暴露在室内的，从而在一定程度上升高了室内的空气温度，需要花费更多的空调能量去制冷。当冬季时，室外冷空气进入等压腔，通过流动带走了铝型材的热量，铝型材外表面是直接暴露在室内的，从而在一定程度上降低了室内的空气温度，需要花費更多的能量去采暖。新型的前道密封单元幕墙结构由于取消了排水孔，就从根本上杜绝了上述的室内、外热量交换，因此说这种结构是非常低碳环保的新型结构。
4. 动态上提高了铝型材框的抗结露能力
一般来说框的结露性能对于严寒地区是设计的难点，往往因为热工模拟出框会发生结露而令许多设计师头痛。传统的单元幕墙结构的等压腔气体是与室外气体相通，铝型材框受室外冷气体影响比较大，框表面温度较低；而前道密封的单元幕墙结构系统的这个腔是与室内气体相通，铝型材框受室内热空气影响比较大，框表面温度较高。二者做比较，显然前道密封系统比传统结构的型材框表面温度要高，在相同的室内温度和湿度条件下，前道密封系统的抗结露能力要好于传统结构。
四、结束语
前道密封的单元系统无论从经济上和性能上都优于传统的后道密封单元系统，应该被幕墙业内人士广泛接受并推广使用，为我国国民经济建设作出贡献。
（作者单位：沈阳远大铝业工程有限公司）
参考文献
[1] 《幕墙技术手册》 上海科学技术出版社 张芹 2001
[2] 《建筑幕墙工程手册》中国建筑工业出版社 赵西安 2002
关键词：前道密封单元幕墙系统，后道密封单元幕墙系统，密封原理，低碳环保。
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
一、传统的后道密封单元幕墙系统的密封原理介绍
单元式幕墙由于其将框架幕墙中许多在工地上的工作转移到了幕墙厂家车间内来完成，一方面保证了产品安装质量，另一方面缩短了施工现场的工期，因而被广泛的使用在建筑幕墙市场上，特别是出口幕墙基本上均以单元幕墙为主。
单元式幕墙在建筑结构上的密封是通过公、母竖框和上、下横框的插接来实现的。这种插接是胶条干式密封，不需要现场打胶。无论是竖向的公、母竖框插接还是横向的上、下横框的插接，在完成单元板块与板块之间的插接后，都会形成一个矩形腔体，通常称其为等压腔，等压腔靠近室外一侧的密封边界为前道密封线，等压腔靠近室内一侧的密封边界为后道密封线。这里的所谓密封是指水密和气密，二者中以气密为第一要素，幕墙设计师力求通过胶条的形状设计，以及胶条硬度上的考虑和型材配合间隙上的合理选择等，才能达到最佳的气密密封性能，但实际上无论如何进行设计优化都无法实现完全不漏气，特别随着室内、外压差的增大，漏气量会几何级数的增加（其实即使采用打密封胶的方法也很难实现完全不漏），所以幕墙规范上对气密的等级做了严格的定义，在做工程时只要所设计的产品满足了招标文件要求的相应气密等级下的漏气量要求即可。水密性能与气密性能相比较不同的是：在要求的水密等级下不能出现漏水现象，而通过等压腔原理就能够利用结构构造上的设计来实现理想的水密性能。对于传统的单元幕墙一般前道和后道都有胶条密封，但用在前道密封的胶条在这里的主要功能是挡水，后道密封的胶条才是真正意义上起到全部的密封功能，所以称其为后道密封系统。这里需要稍加说明的是：前道密封的胶条与系统的气密性能毫无关联，而大多数幕墙设计师认为有关联，而且不惜成本在此处增加通长的闭孔海绵等辅助隔气材料。其实为了实现结构排水，等压腔和室外开设了排水孔，此孔从某种意义上说应被叫做压力平衡孔，正因为等压腔内的压力通过排水孔与外界连通而实现了压力平衡（和室外气压平衡），因此在“零”压差下水很难进入等压腔内，即使有很少水进入等压腔也会被排出室外，只有做到等压腔内没有水，就肯定不会有水进行室内。在这里值得提醒幕墙设计师的是排水孔要处于隐蔽部位（雨水不直接冲刷到的部为）而且排水路径要在重力方向上最好有高度落差（一般是一个层间的高度），具体原因就不在这里细说了。
二、新型的前道密封单元幕墙系统的密封原理介绍
与前面叙述的传统的后道密封单元系统相比较，二者的区别就是前道密封单元系统取消了排水孔，前道密封胶条是真正意义上的密封边，取消了后道密封胶条，原来的等压腔完全不存在了，并且这个腔和室内相通（传统的是和室外相通）。
这样的结构从表面上看很容易被人认为是违背了等压雨幕原理的，从而对其防水性能产生质疑。笔者在最早接触到此类结构时也非常不理解，但在实际使用中发现，特别是通过对该类系统结构进行幕墙三性能检测时，并未发生漏水现象。后来通过仔细研究发现，其实单纯前道密封的单元幕墙系统也是符合等压雨幕原理的，只不过将传统的等压腔（单元板块插接后形成的腔体）进行了前移，为什么这样说？因为一般在单元幕墙的最前部会有一道挡水胶条，这些挡水胶条相互交错就形成了等压腔，胶条形成的等压腔代替了传统后道密封单元的型材插接等压腔。
三、前道密封单元幕墙系统的应用优势
1.设计理论简单
前道密封单元系统只要保证一道密封即可，而传统的后道密封系统需要做两道密封，所以从设计上来讲是简化了。如前所述传统的后道密封系统需要在等压腔和外界开设排水孔，并且排水路径需要进行周密设计，如果排水孔设计不合理，会出现雨水倒灌现象，这时的排水孔反而成为进水孔，加速了幕墙的雨水渗漏现象的发生，比如正在被逐渐淘汰的直排水设计结构，由于排水孔直接对着雨水（或者只是简单的有挡水胶条遮挡），在做水密实验时可以清晰的观察到由于压力的作用，水沿着排水孔往等压腔内积聚，当水充满等压腔后，就会在室内侧发生渗水现象，一旦实验结束，撤掉压力差后，等压腔内的所有水才顺着排水孔排到室外。由此可见前道密封单元系统由于取消了排水孔而消除了雨水倒灌的隐患。
2.加工成本的减少
由于取消了排水孔，就不需要在铝框上加工这样的孔，以往由于排水孔位置一般都比较隐蔽，加工比较困难，这样就在加工上节约了制造成本。
3.减少了室内、外热量的交换
对于传统的单元幕墙结构，由于排水通道直通到等压腔，而等压腔完全是单元板块铝框插接后形成的空腔，这个腔内的气体是室外的气体，并且随着室外风的流动也不同程度的在流动。当夏季时，室外热空气将高温热量传递给等压腔的铝型材，铝型材外表面是直接暴露在室内的，从而在一定程度上升高了室内的空气温度，需要花费更多的空调能量去制冷。当冬季时，室外冷空气进入等压腔，通过流动带走了铝型材的热量，铝型材外表面是直接暴露在室内的，从而在一定程度上降低了室内的空气温度，需要花費更多的能量去采暖。新型的前道密封单元幕墙结构由于取消了排水孔，就从根本上杜绝了上述的室内、外热量交换，因此说这种结构是非常低碳环保的新型结构。
4. 动态上提高了铝型材框的抗结露能力
一般来说框的结露性能对于严寒地区是设计的难点，往往因为热工模拟出框会发生结露而令许多设计师头痛。传统的单元幕墙结构的等压腔气体是与室外气体相通，铝型材框受室外冷气体影响比较大，框表面温度较低；而前道密封的单元幕墙结构系统的这个腔是与室内气体相通，铝型材框受室内热空气影响比较大，框表面温度较高。二者做比较，显然前道密封系统比传统结构的型材框表面温度要高，在相同的室内温度和湿度条件下，前道密封系统的抗结露能力要好于传统结构。
四、结束语
前道密封的单元系统无论从经济上和性能上都优于传统的后道密封单元系统，应该被幕墙业内人士广泛接受并推广使用，为我国国民经济建设作出贡献。
（作者单位：沈阳远大铝业工程有限公司）
参考文献
[1] 《幕墙技术手册》 上海科学技术出版社 张芹 2001
[2] 《建筑幕墙工程手册》中国建筑工业出版社 赵西安 2002