本篇文章内容由[中国幕墙网ALwindoor.com]编辑部整理发布：
摘要：单元式幕墙背板区的排气孔不仅仅只保持气压平衡，同时也对该区域的排水（词条“排水”由行业大百科提供）、防潮起到关键作用。本文结合某个项目的生产情况，探讨排气孔不同设置方式下对背板区排水和防潮功能的影响，并提出排气孔位置选择的建议及相关幕墙断面（词条“断面”由行业大百科提供）设计应考虑的细节。
关键词：背板区、垫框、结露、排气孔、除湿、渗水（词条“渗水”由行业大百科提供）、排水
1 概述
随着建筑工业化的快速推进，单元式幕墙的占比越来越多。但就其标准化程度而言，仍不是很高。以我们近两年所生产的单元式幕墙产品为例，几乎每一个项目都是重新设计的。虽然这是满足个性化需求的一种无奈，但也确实带来不少潜在缺陷及工艺性问题的困扰。
单元式幕墙在背板部位由于是一个密封严密的封闭区域，受阳光照射时区域温升很高，所以必须开排气口。这本来是一个非常简单和普通的工艺措施，但我们所生产的一批板块却在养护期出了问题：不少板块在背板区域的玻璃出现起雾甚至水汽结露的现象。通过分析和处理，发现是排气孔的工艺设计存在缺陷。我们随即采取了措施并完善了排气孔的工艺设计，通过一段时间的追踪观察，上述质量问题再未发生，证明相关工艺改进是成功的。
在此基础上，我们对近几年所生产的单元式幕墙产品逐一做了专项分析，发现排气孔的设置五花八门，没有形成一个同一的标准。由此，应公司要求，我们对排气孔的设计做了进一步的分析和试验，初步形成一些思路，并准备将其标准化，用于今后的设计及生产之中。
2 问题的提出及分析
在前述的质量事故中，库存单元板（词条“单元板”由行业大百科提供）块有近10%的比例出现玻璃起雾甚至水汽凝结成水珠的情况。对此我们第一反应就是背板区域的密封处理在缺陷，导致板块在存放过程中遭遇雨水渗入背板区域。
图1 背板区玻璃表面结露
由于铝（词条“铝”由行业大百科提供）背板周边是打胶密封的，而面层玻璃也是周边打胶密封的，所以渗入到该区域的雨水在阳光作用下就会升温并蒸发为水蒸汽。而太阳落山后，铝背板因为后衬保温棉，所以温度下降较玻璃更为缓慢，所以水汽就凝聚在玻璃表面(如图1)。但这个推断引出了两个问题：
2.1雨水由什么途径渗入幕墙背板区域内部?
针对这个问题，我们解剖了一个结露严重的单元板块，将保温棉及背衬铝板拆除后，把板块投入浸水池中做浸水试验，结果未发现有渗漏（词条“渗漏”由行业大百科提供）情况;接下来我们又拆了一个单元板块做同样的浸水试验，也未发现问题!直到用后来采用了加大浸水深度和延长浸水时间两项措施后，才出现了新情况：
在加大浸水深度时，意外发现排气孔开始进水，说明此时的浸水深度已经超过排气孔高度了。我们突然意识到排气孔也是可能的雨水渗漏途径。检查了图纸，发现排气孔的位置位于幕墙立柱的外侧型腔，且位置靠后。当单元板块玻璃面朝上平放时，只要外侧型腔内部进水，就很有可能通过排气孔流入背板区域。
为了验证这一问题是否可能发生，我们用水管往立柱型腔内注水，明显可见水流自排气孔大量涌出。但后来意识到此种试验方式与实际情况不符，随改用喷头模拟下雨状态，则发现排气孔是否渗水与板块放平状态有关：如果板块头部低于尾部，则一段时间后排气孔开始渗水;反之，则并没有水渗出。在对比了幕墙相关图纸后发现，该排气孔位于幕墙立柱的外腔，并且位置靠后。所以当单元板块平放后，排气孔就位于幕墙立柱外腔的低水线区域。因此当单元板块头部低于尾部时，立柱腔体就会积水，并有可能从排气孔渗入背板区域。
图2排气孔位置示意图
在标准深度(10cm)的浸水试验中，当将浸水时长延长后，所拆解的两个单元板块都先后发现背板区域的垫框角部接缝出现轻微渗水，但一横梁之隔的见光区域则没有任何渗漏。显然，问题出在垫框上。由于该单元板块背板区域玻璃比见光区域玻璃厚度薄4mm，所以要靠垫框来调节玻璃面高度。垫框与幕墙立柱之间存在复杂的卡接沟槽，且其周圈密封胶也不好施工，容易出现密封缺陷。在单元板块的养护过程中，板块平放，玻璃护边底部的“排水孔”就有机会成为“进水孔”，所以雨水就可能会渗入到幕墙内部，并聚集在垫框周边。在质量事故发生的那段时间，几乎每天都下雨，造成垫框区域始终处于积水状态，因而，即便是存在微小的缺陷，最后也都可能导致发生了轻微渗漏。
图3 垫框卡接沟槽示意图
2.2 排气孔为什么未能将水蒸汽排出?
从理论上讲，排气孔除了能保持背板区域的空气压力平衡外，还能实现该区域的通风作用，从而将潮气排出。但库存的起雾单元板块似乎并没有因为时间的作用解决起雾问题。为了防止排气孔及垫框区域仍有积水，我们将单元板块立起来控干积水后再观察了一天，结果仍然没有改善。于是我们又进行了如下的试验：
甲组，采用压缩空气向一侧立柱腔体内吹气。为形成足够的压力，我们对立柱下端端口用碎布进行了封堵，以保证该侧排气孔有干燥空气灌入。理论上讲，强制通风应该会立竿见影地解决问题，但经过了近12小时的持续吹气，背板区域起雾现象才完全消除;
乙组，同样采用再一侧立柱腔体内吹气，但将背板区上方铝背板与上横梁之间的密封胶切掉一小段，结果大概只要了半个小时背板区域起雾的情况就消失了。同样作为对照的未经任何处理的板块在室外存放两天后也仅有极其轻微的改善，基本可以得出该条件下排气孔不能有效进行通风换气的结论。
对于这一奇怪的现象我们给不出专业的解释和数据，只能凭结果反向推测出两个假设：
A、当腔体的容积与排气孔的尺寸相差较多的时候，从一侧排气孔进入的空气倾向于沿最短路径由另一侧排气孔排出，两排气孔连线以外区域的空气很少被带动而形成循环;
B、一个小尺寸封闭腔体内的空气自然流动主要是依靠压力差，当排气孔位于同一水平位置时，不会因为冷热空气密度不同而产生压力差，所以也就不能形成持续性的空气流动。
基于这种假设，相关试验现象就可以解释的通：排气孔位于背板区域的底部，即便采用强制通风，气流也只在底部两个排气孔之间的直线区域流过，而其他区域的空气甚少受到影响，所以水蒸汽也无从排出。而要想将背板区域封闭空间内的潮气排出，就必须让排气路线尽可能地覆盖更大的区域，并且还要利用空气密度差形成持续性的空气自然流动。
3 “背板区域玻璃起雾问题”对幕墙设计、生产工作带来的启示
3.1 要重视垫框构造自有的渗漏隐患
垫框构造本是解决同一单元板块上安装不同厚度玻璃的无奈措施。基于垫框的安装可靠性方面的考虑，垫框与幕墙主龙骨的连接构造一般都采用卡接或卡接加螺钉固定的连接方式。但卡接连接构造的接缝既小且复杂，难以用密封胶填充，很难处理到完全无缺陷。所以理想情况下，最好保持同一个单元板块内只使用一种总厚度的中空玻璃，或是通过中空玻璃结构胶及中空玻璃与幕墙龙骨之间结构胶的厚度进行高度调节，完全不使用垫框。如果必须使用垫框，也建议采用端部“清根”或45度拼接的方式，这样可以周圈完整的连续密封胶道。有相关文献介绍，如果在垫框对应部位的卡槽上铣出一小段缺口，并用密封胶填充以阻断卡槽内可能存在的渗水缝隙，基本上就可以消除渗漏隐患。
3.2 排气孔的位置选择
在出现背板区域玻璃起雾的质量问题后，我们也在反思是否排气孔的工艺设计存在缺陷。为此，我们对比了近几年来不同项目的排气孔设计，结果发现：从分布位置上来讲，既有在外腔的，也有在内腔置的;排气孔尺寸最大的10mm，最小的6mm;排气孔数量有的设置一个，有的设置两个。没有什么规律，说明大家对这个小小的工艺构造并没有引起重视。
从这次质量问题的处理过程，我们意识到排气孔不仅仅起到气压平衡的作用，还是背板区域排除潮气的重要途径。根据几次试验的情况，我们总结出排气孔位置选择的两条经验：
第一条经验：排气孔尽可能设置到立柱的内腔。在单元板块平放状态下时，位于外腔的排气孔是在低水线位置，而位于内腔的排气孔是在高水线位置，所以排气孔位于内腔时，由排气孔进水的概率就会小很多;
图4两种排气孔位置对比示意图
其实，单元板块在工作状态下，外腔也有进水的可能性。这是因为单元幕墙常见的内部积水直排方案常常导致雨水倒灌。所以目前多是通过立柱前腔排水的改进方案。在这个方案中，上横水槽内的积水通过其外侧的横向导水槽引导至立柱的前腔，并从立柱下端的开口排到室外。所以业内也形象地将外腔称为“湿腔”，内腔称为“干腔”。可以想像，如果在立柱的“湿腔”设置了排气孔，那么上横水槽中的积水完全可能顺其流入背板区域。
图5上横梁水槽排水孔及导水槽排水孔示意图
所以在单元幕墙的型材设计时，要考虑立柱插接位置与背板的关系。一般来说，板块的立柱插接位置要在背板外侧，这样就可以将排气孔设置在内腔。但如果条件不允许，立柱插接位置位于背板后侧时，也还可以通过在横梁上设置集水槽，将排气孔向后引导到内腔。事实上这种设计是非常成功的，其不止是不容易进水，还是快速排水的典范!另外外观效果也较排气孔外露的观感更好，值得推广。
图6 利用集水槽将排气孔布置到干腔
当然，排气孔也不是完全不能设置在“湿腔”。单元板块的养护期间只要做好防护遮蔽，就可以避免立柱内腔进水。而在幕墙使用过程中，如果仿照前例，在横梁上设置下沉的集水槽，并将排气孔设置在集水槽底部，那么即便排气孔处有水倒灌，也不会有太大问题，因为积水会自然排出。另外，在排气孔上安装一节带有弯头的导气管，也能避免流经立柱前腔的水通过排气孔倒灌。当然相对于将排气孔设置在后腔的做法，这个还是更麻烦了一些。
第二条经验：排气孔尽可能设置4个，在背板区域的四个角各设置一个，且排气孔直径不宜低于8mm。事实上对于这条经验我们在内部也有异议，主要的担心是排气孔位于背板区上端时，在室外侧有可能被看到，影响观感。所以也有建议背板上端的接缝不打密封胶，用于和下端的排气孔形成空气对流关系。但这个方案有无可能会导致背板后侧的保温材料受潮?会否在火灾状态下导致防烟封堵失效?这些似乎都是更加棘手的问题，在此不敢妄下结论，只能寄希望于行业前辈和专家们予以解惑了。
3.3 重视单元板块生产工艺评审与定型
事实上那批问题板块在返修时花费了很大精力，事后统计返修所用的工时几乎与重做相当。这说明对于单元式幕墙这种工业化程度很高的产品而言，对缺陷的容忍度实际是非常低的。所以在单元式幕墙正式生产前，需要进行周密、严格的工艺评审和定型实验。这类评审和实验是有别于工程验收或四性实验，其更重要的是关注过程结果而非最终结果。比如从前述的浸水试验可以看到，常规的浸水实验其实是很难发现潜在隐患的。因为背板区域渗漏情况不能直接观察到(受到背板及保温棉阻挡)，轻微渗漏隔着一层玻璃也不见得可以发现。所以在这种情况如何能找出潜在的工艺缺陷?但如果其工作流程是对每项工艺进行评审和验证，如在验证组框密封工艺时，就会设计一套针对垫框安装密封工艺的试验验证方案：一组垫框采用45角拼接工艺，另外一组采用直角拼接，但将长边卡扣的端部要清根。然后制做一批将垫框周边密封情况完全暴露出来的试件，以比现有浸水试验更加严格的标准进行对比测试，统计相关数据，进行评估，最终确定所要采用的生产工艺。显然，这种试验更直接、更准确，比现有的单元板块浸水试验更有效，也更容易发现问题。工艺评审与试验的最终目的是要对相关的工艺方法、工艺参数、工艺标准进行固化，形成生产标准。毕竟我们不能寄希望于通过检验手段来控制质量，标准化、规范化的生产才是保障质量的王道。
特别需要说明的是，所有的评审工作的前提是对潜在问题的识别。所以在进行设定评审内容时，要覆盖加工、存储、运输、安装的各种状态及需求。
4 结语
一个小小的排气孔缺陷就能引发出大的质量问题，不难看出工艺设计的重要性。往往一个工艺细节会直接关乎到产品的质量及最终使用体验。与可以灵活拆装的构件式幕墙不同，工厂化生产的单元幕墙产品一旦出现缺陷就很难弥补。所以其设计、生产就要按照工业化生产的需求考虑方方面面的影响，坚持走标准化和规范化的道路，以实现稳定可靠的品质保障。
作为一个设计人员，掌握一定的工艺知识是必须、必备的，但更重要的是要遵循规律、尊重科学。这体现在相关的设计工作中尤其是工艺设计时，就是要杜绝似是而非和随心所欲，要采用成熟可靠的技术，坚持标准和规范的工作流程，为生产出安全可靠的产品奠定基础。
参考文献
[1]杜东兴 《单元式幕墙构造解析》
[2]谭振培等 《浅谈带隐藏式开启扇的单元式幕墙各构件的拼接工艺及防水要点》
作者单位：深圳中航幕墙工程有限公司
