(1.沧州市工业机械手控制与可靠性技术创新中心，河北省沧州市黄河西路49
号061001；2.河北省工业机械手控制与可靠性技术创新中心，河北省沧州市黄
河西路49号061001；3.河北水利电力学院机械工程系，河北省沧州市黄河西
路49号061001；4.中国铁路北京局集团有限公司天津工务段职教科，天津市
质量问题的投诉也越来越多[1]。建筑外门窗的物理性能主要包括气密性、水密
性和抗风压性能，888集团官网入口以下简称“三性”。这“三性”是门窗的主要物理属性，并构成评
估门窗性能和效果的关键内容[2]。建筑外门窗的“三性”与建筑性能、质量，特
“三性”检测极为必要[3]。针对建筑外门窗“三性”检测需求，国家对《建筑外门窗
气密、水密、抗风压性能检测方法》标准进行了更新，由GB/T7106-2019代
替GB/T7106-2008。新标准对检测方法进行了多处修改，已于2019年12月
20日发布，并于2020年11月1日开始实施。目前，全国各地建筑项目急需
外门窗“三性”检测装置对工程所用产品进行检测鉴定，但市面上所有2008年标
门窗“三性”检测装置，数量非常少，远远不能满足市场对“三性”检测装置的需求。
本文根据《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能检测方法》GB/T7106-2019
和《建筑幕墙、门窗通知技术条件》GB/T31433-2015进行检测装置的设计，
参考了文献[4]～[9]，最终采用200SMART系列西门子PLC作为下位机，搭配
量装置组成[10]。检测装置的构成如图1所示。空气收集箱与压力箱连接时密
封性能良好，其深度宜为500mm～800mm。整体框架安装牢固，不易产生倾
1-压力箱;2-淋水装置;3-进气口挡板;4-压力控制装置;5-供风设备;6-水流量计;7-
差压测量装置;8-安装框架;9-空气流量测量装置;10-门窗试件;11-空气收集箱;12-
定级检测时压力差绝对值为500Pa，加载速度约为100Pa/s，压力稳定作用时
间为3s，泄压时间不少于1s。工程检测时压力差绝对值取风荷载标准值的10%
和500Pa二者的较大值，加载速度约为100Pa/s，压力稳定作用时间为3s，
然后，计算试件本身在10Pa、30Pa、50Pa等压力差下的空气渗透量qt，
根据(4)式，回归计算出k和c，并按(5)式计算出在10Pa压力差下的空气渗透
计算10Pa压力差下，单位开启缝长空气渗透量值q1和单位面积空气渗透量值
取3樘试件±q1或±q2的最不利值，依据GB/T31433确定各自所属等级，取
工程检测的计算相对定级检测要简单，在设计压力差下，空气渗透量按(8)式计
按式(3)、(6)、(7)式计算试件在该设计压力差下的单位开启缝长空气渗透量q1
根据标准要求，检测装置需要的模拟输入量(6 个)分别是大量程风压值、小量程
风压值、管道风速值和3 个位移量，模拟输出量(1 个)是控制变频器输出频率变
化的0～10V 电压，数字输入量(2 个)包括启动、停止，数字输出量(3 个)包括
经过计算，选用西门子200SMART 系列ST20 型号的PLC 作控制系统的控制
器，含12 个数字输入和8 个数字输出接口，再搭配EM扩展模块AE04、
AM03，可实现6 个模拟输入量和1 个模拟输出量的控制，满足检测装置的需
风机选用额定功率18.5kW的三相风机，匹配21kW的变频器控制风机，输出
不同风速。风速传感器选择E+E 品牌EE650 传感器，可测出管道内风速，用
来计算空气渗透量。3 个位移传感器选择米朗牌3～100mm量程传感器，可测
压传感器，由于测量跨度较大，需要2 个量程(±200Pa 和±10kPa)的传感器，
PLC 软件设计与上位机界面设计综合考虑，下位机程序主要控制I/O 信号及读
再记录总空气渗透量，之后按照(1)～(7)式计算±q1、±q2 值，取3 樘试件的最
密检测、水密检测设置、水密检测等10 个界面，与PLC、传感器和变频器配
下的单位开启缝长空气渗透量q1 和单位面积空气渗透量q2，依据标准GB/T
只是逐级加压的量不同，变成了250Pa。另外，还要进行反复加压检测P2 和
风荷载标准值检测±P3 和风荷载设计值±Pmax 检测，压差较大，风力足以损坏
质量较差的门窗。依据标准，对于单扇平开窗(门)需要测量2 处变形位移，但
将PLC、变频器、风机等硬件连接好，变频器接收0～10V 电压控制0～50Hz
经计算，正压时，单位开启缝长空气渗透量为45.31m3/h，单位面积空气渗透
空气渗透量为42.33m3/h，单位面积空气渗透量为23.52m3/h，系数k 为
GB/T 7106-2019 实现对建筑外门窗的气密、水密、抗风压性能进行检测。检
测装置可根据设定的压差使PLC 输出一定的电压V1，变频器根据V1 大小输
出相应频率供风机转动。通过气压传感器感知的压差，来调整PLC 输出的电压
VC++语言编写，在可靠性和实用性上略有欠缺，且大部分仍按2008 年标准制
作，在实际检测中必须淘汰。本文完全遵照 2019 年新标准设计，气密、水密、
抗风压性能检测的流程、步骤符合2019 标准要求，数据可靠、准确，实现实
