建筑门窗气密性能是指处于关闭状态的建筑外窗在室外压差作用下，阻止空气渗透进入室内的能力，以在10Pa压力差作用下的单位可开启缝长度的空气渗透量或单位面积空气渗透量进行评价。通风换气是建筑门窗的主要功能之一，窗本身一般具有开启扇，打开时进行室内外空气对流，但在关闭时的开启缝隙不是绝对密闭的，另外型材的拼接缝隙、玻璃镶嵌缝隙都会产生渗漏。在北方寒冷地区，冬季室内外温差较大，当室外刮风时形成压力差，冷空气通过缝隙进入室内，造成室温剧烈波动，影响室内环境并消耗大量热能，这种现象我们称之为“冷风渗透”；在南方炎热地区，夏季多采用空调制冷，空气流动产生的热风通过缝隙进入室内，导致制冷能耗增加。但无论在寒冷地区还是炎热地区，如果室内外温度相同或温差很小，此时由于空气渗透导致的能耗可以忽略不计；当室内外温差很大时建筑门窗的气密性能对空调负荷和室温的稳定有显著影响，当居室的空气换气次数由每小时0.5次增至1.5次时，设计日冷负荷大约增加41%，运行负荷增加27%[1]。因此产生空气渗透导致能耗增加的原因可以归纳为缝隙、压力、温差三大要素。然而并非气密性能越高越好，至少应保证一定的换气量，否则将导致室内空气浑浊，影响工作效率，危害身体健康。另外从阻止沙尘进入，保持室内清洁的角度，同样要求气密性能越高越好。
目前我国的检测及分级标准、产品标准分别规定了外窗产品的气密性能等级标准，但是从建筑节能的角度，现行节能设计标准对各地区住宅建筑外窗的气密性能提出了更高要求[2]：
6层以下：2.5m3/hm（7.5m3/hm2）
7层以上：1.5m3/hm（4.5m3/hm2）
通常认为建筑节能主要是外窗的保温性能，其含义是指正常关闭着的门窗两侧空气存在温差的条件下，外窗阻抗从高温一侧向低温一侧传热的能力。建筑门窗是建筑外围护结构中保温性能最薄弱的部位，其长期使用能耗可以占到整个建筑长期使用能耗的50%以上。因此提高建筑外窗的保温性能对降低建筑物长期使用能耗具有重大意义，我国制订了相关的政策法规保证节能工作的贯彻实施。新的《民用建筑节能设计标准》JGJ26-95要求在80住宅能耗基础上节能50%，因此对建筑门窗的保温性能提出了更高的要求。但是传热性能和气密性能的高低在节能设计中各自会占到多大的比例呢，以下举例分析。
对保温性能来说，外窗的传热量采用如下的计算公式：
Q=K（ti-to）
式中Q—传热量W/m2h
K—传热系数W/m2h℃
ti—室内空气温度，按照采暖期室外温度平均值
to—室外空气温度，采暖地区取18℃
其中K值称为传热系数，表征了外窗传热量的大小。
对于气密性能来说，由于空气渗透产生的热量损失显然与空气量有关，按照相关建筑节能设计标准的规定，从居室舒适及健康环境的角度要求，对建筑的空气质量换气量的规定为：
在采暖建筑中，空气渗透量所占的比重往往高达30%—40%，这部分能耗主要是由于外门窗气密性不良所引起的，同时管线出入口、烟囱、风道以及一些结构接缝也是空气渗透的通道，因此冷空气渗透产生的热量损失的计算非常复杂，涉及到对流传递的热量及流体与外窗型材表面接触时的换热，因此实际上是对流换热过程，影响因素包括流速流态、流体的物理性质、缝隙的几何形状等，计算对流产生的换热量为：
Q=Cpm（ti-to）[4]
式中Q—对流换热量W/m2h
Cp—换热系数kJ/kg℃，常压下干空气近似取1.0
m—单位面积气体流量kg/m2h，标准大气压下20℃时取空气密度1.2045kg/m3（-50℃时为1.5340，40℃时为1.1267）
ti—室内空气温度，按照采暖期室外温度平均值
to—室外空气温度，采暖地区取18℃
忽略交换损失的热量，近似计算在标准状态下由于外窗空气渗透产生的热量损失如表2（W/m2）：
部分民用建筑主要房间最小新风量的参考标准（m2/h人）[3] 表1
房间类型 新风量 参考标准
旅游旅馆、饭店 客房 3-5星级 ≥30 GB9963-1996
2星级以下 ≥20
餐厅、宴会厅、多功能厅 3-5星级 ≥30
2星级以下 ≥20
会议室、办公室、接待室 3-5星级 ≥50
2星级以下 ≥20
办公楼 办公室（无烟） 高级 35-50 室内空气质量标准
一般 20-30
会议室（无烟） 30-50
中、小学 教室 小学 ≥11 GB17226-1998
初中 ≥14
高中 ≥17
民用建筑 居住建筑 — ≥37.5 JGJ75-2003
表2
气密等级要求 单位面积气体流量m（kg/m2h） 单位温差热损失（W/m2℃） 不同室内外温差℃（ti-to）时的热损失（W/m2）
10 20 30 40
0.5m3/hm等级（1.5m3/hm2） 1.8 0.5 5.0 10.0 15.0 20.0
1.5m3/hm等级（4.5m3/hm2） 5.4 1.5 15.0 30.0 45.0 60.0
2.5m3/hm等级（7.5m3/hm2） 9.0 2.5 25.0 50.0 75.0 100.0
4.0m3/hm等级（12.0m3/hm2） 14.4 4.0 40.0 80.0 120.0 160.0
通过比较可以看出，在单位温差下由于空气渗透产生的热量近似相当于按照单位缝隙长度渗透量的数值，例如气密性能为3.5m3/hm的外窗因气密损失的热量相当于传热系数为3.5W/m2h的外窗因传热损失的热量。
不同材料门窗气密、保温性能检测结果 表3
材料 气密检测结果m3/hm 传热系数K检测结果W/m2.k
推拉窗 平开窗
PVC塑料窗 1.5-3.0 0.1-1.5 2.2-3.1
铝合金窗 1.5-3.5 0.1-1.5 3.9-4.5
铝合金型材断热窗 1.5-3.5 0.1-1.5 3.0-3.4
玻璃钢窗 3.5-6.0 3.5-6.0 2.7-4.0
彩板钢窗 1.5-3.5 1.5-3.5 3.1-4.4
因此在门窗中气密损失的热量与热传递产生的热量损失与气密、传热系数的数值相关，从检测结果统计可以看出，推拉窗由于气密损失的热量可以超过热传递产生的热量，平开窗也可以占很大的比例，那么是否按照节能设计标准设计的建筑就可以满足使用要求呢？实际并不是这样，由于建筑门窗特殊性，在上墙安装之前不是最终的产品，所以不能进行动风压性能检测.因此各地的检测部门采用两种方法:一是将已经完成的窗拆下来送到实验室检测，二是要求门窗生产厂家按照与工程完全一致的再加工样窗送检。这两种方法均为实验室检测，与实际工程有较大差异。前一种方法明显不可取，拆装过程会对质量造成较大的影响；后者很难保证样品与工程产品的一致。针对工程检测美国材料与试验协会（American Society for Testing and Materials）在标准ASTM1105、ASTM783分别规定了工程现场的气密、水密性能检测方法，根据国家建筑工程质量监督检验中心使用相同原理的设备对部分工程检测的结果，以部分工程的铝合金窗气密性能检测结果为例[5]
序号 产 品 气 密m3/hm 水 密Pa 结 论
1 60系列铝合金断热内平开 0.37 100 GB8479-2003水密不合格
2 50系列铝合金平开窗 0.5 50 GB8479-2003水密不合格
3 70铝合金推拉窗 37 50 GB8479-2003气密不合格
4 70铝合金推拉窗 10 100 GB8479-2003气密不合格
对平开窗来说，基本符合设计要求，而对推拉窗来说，却会出现远远偏离设计要求的现象，实际使用中的热量损失是正常结果的几倍甚至十几倍，因此在建设部即将发布的最新关于推广应用新技术和限制、禁止使用落后技术第1号公告中推荐优先采用平开窗。
通过以上比较可以得到以下结论：
1、建筑外窗的空气渗透导致的热量损失与热传导产生的热量损失相比，不可忽视，实际工程可以占到100%以上，尤其是推拉窗，甚至可以达到数倍，因此提高气密性能同样是保证节能建筑技术指标的关键因素。
2、气密性能决定了居室建筑的换气数量，因此过高的气密性能将导致室内空气质量严重下降，危害人的身体健康。显然通风换气与节能是矛盾的。因此可控的换气是非常必要的，比如窗式通风器的采用，应特别提倡使用可以进行热交换的通风器，这样既可以保证室内空气质量，又可以减少热量损失，提高节能效果。
3、影响气密性能的因素除设计加工外，安装质量往往导致气密性能严重下降，这样才能解释为什么在实验室检测很好的窗安装到工程上会如此差。推荐采用使用安装附框的柔性安装，不仅可以解决安装质量对气密性能的影响，而且可以提高水密性能。对提高节能水平保证产品质量是非常重要的。
[1]GB50176-93民用建筑热工设计规范“条文说明”
[2]GB50176-93民用建筑热工设计规范
[3]JGJ75-2003夏热冬冷地区居住建筑建筑节能设计标准
[4]《传热学》中国建筑出版社
[5]中国建筑金属结构2003第8期《建筑门窗工程质量急待提高》
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