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吴波
(厦门市政工程研究所有限公司）
《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能检测方法》GB/T 7106-2019 已经于2020 年11 月1 日开始实施。新标准在检测装置、术语定义、检测原理、气密性能检测、水密性能检测、抗风压性能检测和附录方面发生了大量变动。新标准中检测装置增加了空气收集箱，气密性能检测改变了加压顺序、修改了数据计算方法、增加了气密性能工程检测方法，水密性能检测调整了工程检测淋水量，抗风压性能检测增加了风荷载设计值Pmax（定级检测）和风荷载设计值P’max(工程检测)检测。新标准主要在气密性能、抗风压性的检测步骤和函数计算方法做了重大改动。本文从抗风压性能计算中验证所使用新计算方法的合理性，然后将该方法运用到气密性能的检测计算中。
实测5 组不同窗型样品的抗风压检测数据（见表1），通过新标准附录C 中线性回归计算方法和直接使用Excel2016中趋势线方法进行比对。
⑴旧标准原文中只表述到“记录每级压力差作用下的面法线扰度值（角位移值），利用压力差和变形之间的相对线性关系求出变形检测时最大面法线扰度（角位移）对应的压力差值，作为变形检测压力差值，标以±P1”，在这里只提到了两者之间的相对线性关系并没有具体计算方法。各检测单位在实际检测过程中只能自行编制检测细则规定计算方法，具体使用的计算方法为以下两种：
①方法一
以样品1 检测数据为例（见表1），最后一个测点面法线扰度值（角位移值）与压差的比值为直线斜率，默认该直线（见图1 实直线所示）同时通过原点，利用压力差和变形之间的相对线性关系求出变形检测时最大面法线扰度（角位移）对应的压力差值，得出最大面法线扰度等于3.73mm时，±P1=2664Pa。从图像可以看出，最后一个测点向上或者向下偏移容易影响直线斜率。从图1中可以发现除最后测点，其他所有测点均在这条实线下方，可以判断最后±P1比真实值略小。而如果最后测点向下偏移，可以判断±P1比真实值略大。
表1 样品抗风压检测数据
②方法二
使用Excel2016 中添加趋势线功能，得到一条趋势线（见图1 虚直线所示），其函数表达式为：y= 0.0014x-0.125。以此函数表达式推算出，得出最大面法线扰度等于3.73mm 时，±P1=2754Pa。可以观察发现测点在趋势线上下两侧均匀分布，无较大离散现象出现。
图1 旧标准样品1（压力差-面法线扰度值关系曲线）
⑵新标准附录C 直接给出了线性回归计算方法，经过计算得出试件主受力杆件的面法线扰度值与压力差的线性关系为：y= 0.0014x-0.125。图形（见图2）以此函数表达式推算出，得出最大面法线扰度等于3.73mm时，±P1=2754Pa。
图2 新标准样品1（压力差-面法线扰度值关系曲线）
通过比对该组数据中新标准计算方法和Excel2016 趋势线法两种方法得出的函数式是一致的，结果相同。同时演算其余4 组样品，均得到相同结果。从而得出结论：Exce12016 趋势线法和新标准计算方法一致，同样使用线性回归计算方法。
用于采集检测数据的样品共5 组，为了对各种计算方式进行比对，设计了4 组计算方案进行数据的比对试验。分别是新标准、旧标准、Excel2016 趋势线计算（3点数据）、Excel2016 趋势线计算（5 点数据）。检测数据的采集分两部分进行。第一步骤，以样品1 为例，首先在保证密封箱完全密闭的条件下对压力差△P（10Pa）时的试件空气渗透量进行测量，一共测量5 次，记录并求得平均值为17.475（m3/h），记作实测值，见表3。第二步骤，按照新标准试验步骤取得（见表2）各级压力差数据。以下为4组不同方案的数据采集方法和计算过程。
2.1方案一
以样品1 检测数据为例（见表2），新标准在气密性能参数中改变了检测步骤和方法，同时也更改了函数计算方式，现在采用线性回归计算方法。从新标准附录C线性回归计算方法，使用该方法在气密性能的计算中可以得出，压力差△P和试件空气渗透量平均值q△P的计算方式，即q△P= 4.711（△P）0.498。通过计算可得△P=10 时，10Pa 压力差下试件的空气渗透量q10=14.826m3/h。既然该函数是一个连续函数，那么△P在10Pa 至150Pa 的区间内是一个连续函数，可以得到其曲线（见图3）。将实际检测值放入图3，可以发现在10Pa 至70Pa 区间内，实测值在函数曲线附近线性分布，但是从100Pa 开始数值离散性加大，150Pa 时数值已经偏离较大。
图3 新标准样品1（压力差-试件空气渗透量平均值关系曲线）
表2 样品气密性能检测数据
2.2方案二
以样品1检测数据为例（见表2），旧标准的要求，分别检测50Pa、100Pa、150Pa 三个测点的试件空气渗透量平均值，然后将100Pa 时试件空气渗透量平均值除以开启缝长度（或试件面积）后直接除以4.65 进行计算。可以得出旧标准认为在10Pa到100Pa的曲线内，试件空气渗透量是一条斜率1/4.65的直线，如图4。使用旧标准压差10Pa时的试件空气渗透量值为：14.012（m3/h）。这不符合大量实测数据，大量实测数据表明在这个区间上，各测点数据连线明显是一条曲线。
图4 旧标准样品1（压力差-试件空气渗透量平均值关系曲线）
2.3方案三
以样品1 检测数据为例（见表2），使用旧标准3 个测点数据通过Excel2016 图表中指数趋势线功能可得到一条e为底的指数函数曲线（图5虚线）和其函数公式y= 11.034e0.0173x，通过该函数反推压差10Pa 时的试件空气渗透量值为：13.118m3/h。
2.4方案四
以样品1 检测数据为例（见表2），使用Excel2016图表中趋势线功能解决以上问题。首先舍弃压差10Pa的测点，第一测点检测压差30Pa，然后依次检测50Pa、70Pa、100Pa、150Pa 各点数据。这样比旧标准多取2 个测点，所得曲线更贴近真实。取得5 个测点数据后使用Excel2016 图表中指数趋势线功能，可以得到一条e 为底的指数函数曲线（图5 实线）和其函数公式y= 13.429e0.0154x，使用该公式反推压差10Pa时的试件空气渗透量值。该方法各个测点均在曲线附近线性分布（两测点位于曲线上方，两测点位于曲线下方，一测点位于曲线上），无巨大偏离的情况发生。计算出压差10Pa 时的试件空气渗透量值为：15.665 m3/h。
图5 Excel2016趋势线计算样品1（压力差-试件空气渗透量平均值关系曲线）
新标准方法仅能大致体现10Pa至70Pa区间内数值变化，100Pa 后离散度越来越大。一条函数曲线如果仅在一个区间内有效，那就只能说在这个区间内仅能表达近似值，而不能完全体现这个物理现象。新标准不直接使用10Pa 数据作为检测结果的原因。通过与数家仪器生产厂商的沟通和了解，可以知道现在随着人民生活水平的提高，建筑外门窗的外形尺寸越来越大，一般门窗三性检测仪器均要求能检测3m×3m 的试件，于此同时就带来了两个问题，一是检测设备外箱密封问题，密封性能如果不佳，在10Pa 时的检测数据必然偏大。二是10Pa 时因为流量较小，热球风速仪读数是否准确的问题。介于以上两点问题，新标准才不直接使用实测数据而是采用了线性回归的计算方法，但是所使用的5 组数据中，压差10Pa时，试件空气渗漏量数据失真，100Pa的数据和曲线存在较大偏离。这种情况下计算得到的曲线然后再取值反推压差10Pa 时的空气渗漏量确实值得商榷。以上数据和实测值进行比对（见表3），包括其余4 组样品使用以上相同的试验步骤所得检测数据与实测值进行比对。得出结论，使用Excel2016 指数趋势线功能（5 点数据）的计算方法所得数据在所有上述方法中偏差最小，是一种在实际检测工作中可以使用的偏差值更小的计算方法。
表3 四种计算方案与实测值比对
通过在建筑外门窗抗风压性能检测使用Excel2016 趋势线功能进行方法验证，得出Excel2016 趋势线功能同样采用线性回归方法进行计算的结果。在对《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能检测方法》GB/T 7106-2019 新标准在运行过程中提出对气密性能检测计算方法的疑问和思考，尝试使用Excel2016 趋势线功能在建筑外门窗气密性能检测中进行了一系列比对试验和计算。得出检测5个压力点，计算数据时使用Excel2016趋势线功能与实测值偏差最小的结论。
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