衛(wèi)生潔具坐便器用水量檢測技術(shù)研究

一、檢測原理

坐便器用水量檢測的核心原理是質(zhì)量守恒與流體力學(xué)。通過精確測量在完成規(guī)定沖洗功能過程中所消耗的水量，評估其節(jié)水性能與沖洗效率。

1. 質(zhì)量法原理：基礎(chǔ)的檢測方法。通過稱量沖洗前后坐便器水箱（或瞬時供水系統(tǒng)）及沖洗介質(zhì)（通常為替代介質(zhì)）的總質(zhì)量變化，依據(jù)水的密度換算得到實(shí)際用水量。其科學(xué)依據(jù)在于質(zhì)量守恒定律，精度直接取決于稱重設(shè)備的分辨率與精度。

2. 容積法原理：直接測量沖洗過程所排出水的體積。通常采用計量桶或流量計收集和測量。對于壓力沖水式坐便器，流量計法是主要手段，其依據(jù)是流體力學(xué)中的流量積分計算。

3. 沖洗功能與水力性能驗(yàn)證原理：用水量檢測需與沖洗功能測試同步進(jìn)行。其原理是模擬實(shí)際使用場景，通過檢查固體物輸送能力、陶瓷表面污染物清除能力、水封置換與回復(fù)能力等，綜合評判在特定用水量下坐便器是否滿足基本使用要求。這涉及到流體動力學(xué)、陶瓷表面特性與水封結(jié)構(gòu)設(shè)計的綜合作用。

二、檢測項(xiàng)目

坐便器檢測項(xiàng)目是一個系統(tǒng)化工程，可分為以下幾大類：

1. 核心用水量項(xiàng)目：

   • 單次沖水平均用水量：在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，完成一個完整沖水周期所消耗水的體積。

   • 大/小檔沖水用水量（針對雙檔坐便器）：分別測試大檔（全沖）和小檔（半沖）下的用水量。

2. 沖洗功能配套項(xiàng)目：

   • 固體物排放功能：使用規(guī)定質(zhì)量的替代物（如塑料球、海綿條），檢驗(yàn)坐便器在標(biāo)準(zhǔn)沖水周期內(nèi)將其排出排污口的能力。

   • 顆粒物排放功能（球排放試驗(yàn)）：使用大量小型塑料球，檢驗(yàn)坐便器對分散性顆粒物的沖洗效果。

   • 陶瓷表面沖洗功能（墨線試驗(yàn)）：在坐便器排污道內(nèi)壁涂抹示蹤線，沖洗后檢查殘留情況，評估水流對陶瓷表面的沖刷清潔能力。

   • 污水置換功能（水封表面污染試驗(yàn)）：在水封水表面撒布輕質(zhì)顆粒物，沖洗后檢查殘留，評估沖洗時對存水彎內(nèi)水體的置換能力。

   • 排水管道輸送能力：測試坐便器在模擬長排水管道條件下的污物輸送距離。

3. 物理與安全性能項(xiàng)目：

   • 水封深度和水封面積：確保防臭功能有效。

   • 水封回復(fù)：沖洗后，存水彎內(nèi)水封深度能否恢復(fù)到標(biāo)準(zhǔn)值以上。

   • 防濺污性能：評估落便時是否會引起水花飛濺。

   • 管道輸送特性：包括排污口排放速度、瞬時流量等。

三、檢測范圍

坐便器用水量檢測的應(yīng)用范圍覆蓋了從生產(chǎn)制造到市場監(jiān)督的多個領(lǐng)域：

1. 制造業(yè)：產(chǎn)品研發(fā)階段的性能驗(yàn)證、生產(chǎn)線上的出廠檢驗(yàn)、產(chǎn)品定型鑒定。

2. 第三方檢測與認(rèn)證：為產(chǎn)品提供獨(dú)立的性能檢測報告，用于節(jié)水認(rèn)證（如中國水效標(biāo)識、美國EPA WaterSense）、CE認(rèn)證等。

3. 政府監(jiān)管與市場抽查：質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門、工商行政管理部門對市場上銷售的坐便器產(chǎn)品進(jìn)行監(jiān)督抽查，確保其用水量等指標(biāo)符合強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)。

4. 工程項(xiàng)目驗(yàn)收與選型：在綠色建筑、公共設(shè)施等項(xiàng)目中，甲方或監(jiān)理方對采購的坐便器進(jìn)行抽樣檢測，確保其滿足設(shè)計要求的節(jié)水等級。

5. 進(jìn)出口貿(mào)易：滿足目標(biāo)市場或地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)要求，提供清關(guān)所需的檢測證明。

四、檢測標(biāo)準(zhǔn)

主要市場的坐便器用水量及性能標(biāo)準(zhǔn)存在差異，核心對比如下：

分析：中國標(biāo)準(zhǔn)在水效等級劃分上更為細(xì)致，對雙檔產(chǎn)品的平均用水量要求為嚴(yán)格。美國標(biāo)準(zhǔn)更注重固體物的實(shí)際排放能力，測試介質(zhì)更具代表性。歐盟標(biāo)準(zhǔn)則強(qiáng)調(diào)“工作容積”的概念，并包含獨(dú)特的“紙排放”測試。

五、檢測方法

1. 用水量檢測方法：

   • 質(zhì)量法（適用于水箱式）：

     • 操作要點(diǎn)：試驗(yàn)前，將坐便器水箱、供水管路及模擬污物（如球）的總質(zhì)量稱重。完成一次沖洗后，立即關(guān)閉進(jìn)水閥，待水箱補(bǔ)滿后再次稱重。兩次質(zhì)量差即為用水質(zhì)量，除以水密度得到用水體積。需進(jìn)行多次試驗(yàn)取平均值。

   • 容積法（適用于壓力沖水式及水箱式）：

     • 操作要點(diǎn)：在坐便器排污口下方安裝一個足夠大的計量桶，直接收集單次沖洗的全部排出水，測量其體積?；蚴窃谶M(jìn)水管道上安裝高精度流量計，對沖洗過程的瞬時流量進(jìn)行積分計算總用水量。

2. 沖洗功能檢測方法：

   • 球排放試驗(yàn)：將100個規(guī)定尺寸的塑料球放入存水彎中，進(jìn)行沖洗，記錄排出球的數(shù)量，要求≥95個。

   • 顆粒排放試驗(yàn)：將一定質(zhì)量的混合塑料顆粒倒入便池內(nèi)，沖洗后檢查殘留，要求殘留物質(zhì)量不超過規(guī)定值。

   • 墨線試驗(yàn)：用防水筆在便器內(nèi)壁排污道中心線位置劃一條連續(xù)細(xì)線，沖洗后檢查殘留墨線的總長度。

   • 管道輸送試驗(yàn)：將坐便器與一段長米數(shù)、特定坡度的測試管道連接，沖入測試物，測量其輸送距離。

六、檢測儀器

1. 高精度電子秤：用于質(zhì)量法用水量檢測。要求分辨率至少達(dá)到1g，量程覆蓋被測坐便器總重，精度等級需滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

2. 專用流量計：用于容積法檢測，特別是對壓力沖水式坐便器。需為瞬時流量計，具備高響應(yīng)頻率和數(shù)據(jù)采集功能，能承受水錘沖擊，精度通常要求優(yōu)于±1%。

3. 計量桶/水箱：用于直接收集沖洗水。需經(jīng)過校準(zhǔn)，內(nèi)壁光滑，容積大于單次大沖洗水量。

4. 沖洗功能測試輔助裝置：包括球投放器、顆粒物稱量設(shè)備、標(biāo)準(zhǔn)測試介質(zhì)（塑料球、海綿條、混合顆粒等）、墨線模板等。

5. 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：用于自動記錄流量、時間、質(zhì)量等數(shù)據(jù)，并與沖洗動作同步觸發(fā)，減少人為誤差。

6. 管道測試平臺：可模擬不同長度和坡度的排水管道系統(tǒng)，用于評估坐便器的長管道輸送性能。

七、結(jié)果分析

1. 用水量結(jié)果分析：

   • 直接比對法：將實(shí)測的單次或平均用水量與目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)（如GB 25502的水效等級）進(jìn)行直接比對，判定其是否滿足限定值或所屬水效等級。

   • 統(tǒng)計分析法：對多次重復(fù)測試的用水量結(jié)果計算平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差，評估產(chǎn)品的穩(wěn)定性和一致性。過大的標(biāo)準(zhǔn)偏差可能預(yù)示著產(chǎn)品設(shè)計或制造存在缺陷。

2. 沖洗功能結(jié)果分析：

   • 通過/不通過判定：多數(shù)沖洗功能項(xiàng)目（如球排放、墨線）有明確的合格/不合格界限。例如，球排放≥95個為合格，墨線殘留長度≤25mm為合格等。

   • 性能分級：部分標(biāo)準(zhǔn)或內(nèi)部質(zhì)量控制中，會對性能進(jìn)行分級。例如，根據(jù)墨線殘留長度或顆粒物殘留量，將沖洗性能分為優(yōu)、良、中、差等級別，為產(chǎn)品改進(jìn)提供數(shù)據(jù)支持。

3. 綜合評判：
   一個合格的坐便器產(chǎn)品，必須同時滿足用水量限值和所有強(qiáng)制性沖洗功能項(xiàng)目的要求。任何一項(xiàng)沖洗功能不達(dá)標(biāo)，即使用水量再低，也被視為不合格產(chǎn)品。分析時需綜合所有數(shù)據(jù)，判斷其是否在“節(jié)水”與“”之間取得了佳平衡。例如，一款用水量極低但固體物排放能力勉強(qiáng)及格的產(chǎn)品，其實(shí)際使用體驗(yàn)和可靠性可能不如一款用水量略高但沖洗性能優(yōu)異的產(chǎn)品。