蹲便器水效限定值檢測技術研究

一、檢測原理

蹲便器水效檢測的核心原理在于，在模擬實際使用條件下，定量測定單次沖水動作所消耗的水量，并評估其沖洗功能能否滿足清潔要求。其科學依據主要涉及流體力學、陶瓷工藝學及衛(wèi)生工程學。

1. 沖洗水量計量原理：通過高精度流量計或計量水箱，精確測量從沖水閥門開啟到關閉整個周期內，流入蹲便器并排入下水管道的總水量。該過程需確保測量系統(tǒng)本身對水流狀態(tài)無明顯干擾。

2. 沖洗功能驗證原理：

   • 污物移送能力：采用特定材質、形狀和質量的替代污物（如顆粒物、海綿條）投入便器內，通過沖水觀察其是否能被完全沖出存水彎并進入后續(xù)管道，以此模擬糞便的輸送效能。其原理基于水流的動能、勢能轉換以及對污物的剪切、攜帶作用。

   • 陶瓷表面清潔能力：通過涂覆特定附著力的標記物（如墨線、專用試驗介質）于便器內表面關鍵部位，沖水后檢查殘留情況，評估水流對陶瓷表面的沖刷、覆蓋和自潔效果。這依賴于沖洗瞬間的水流形態(tài)、覆蓋面積和動態(tài)壓力。

   • 水封恢復及防濺性：檢測沖洗后存水彎內水封高度的恢復情況，以確保其隔臭功能。防濺性測試則通過分析水滴沖擊排泄物接收面或水面的動力學，評估產生濺滴的風險。

二、檢測項目

蹲便器水效檢測項目可系統(tǒng)分為兩大類：水量相關項目和功能相關項目。

1. 水量相關項目：

   • 全沖用水量：單次完整沖水動作所消耗的總水量。

   • 半沖用水量（如適用）：對于雙擋沖水蹲便器，輕沖擋位的用水量。

   • 平均用水量：根據規(guī)定的全沖、半沖使用比例計算出的加權平均單次沖水水量。

2. 功能相關項目：

   • 污物移送功能：包括“小球試驗”（測試細小顆粒物排出能力）和“排放功能試驗”（測試較大固體污物排出能力）。

   • 洗凈功能：評估沖洗后便器內表面（尤其是盆壁和排放通道）的清潔程度，通常使用墨線或類似方法。

   • 水封恢復功能：沖洗完成后，存水彎內水封深度是否恢復到標準要求值以上。

   • 管道輸送能力（可選或高級測試）：測試沖水后污物在后續(xù)設定管道中的輸送距離，評估系統(tǒng)兼容性。

   • 防濺性能（可選）：評估使用過程中液體飛濺的程度。

三、檢測范圍

蹲便器水效限定值檢測覆蓋廣泛的行業(yè)和應用領域，其具體要求隨應用場景有所不同。

1. 民用建筑：住宅、公寓、酒店等。要求在于節(jié)水、沖洗可靠性和靜音性。水效等級是核心指標。

2. 公共建筑：機場、車站、學校、醫(yī)院、辦公樓、商場等。除節(jié)水外，更強調高頻率使用下的沖洗可靠性、耐用性和衛(wèi)生性（如抗菌要求）。用水量限值通常更為嚴格。

3. 工業(yè)建筑：工廠、倉庫等。可能側重于對特定污物（如工業(yè)廢料）的沖洗能力，對水效的要求與民用標準基本一致。

4. 特殊領域：如火車、輪船等移動交通工具上使用的蹲便器，除水效外，還需考慮振動、傾斜等特殊工況下的性能。

5. 政府采購與綠色建筑認證：在中國，節(jié)水型產品政府采購、綠色建筑評價標準（如GB/T 50378）均對衛(wèi)生潔具的水效等級有強制性或引導性要求，驅動市場向節(jié)水產品集中。

四、檢測標準

國內外標準對蹲便器水效的要求存在差異，但核心原理相通。

1. 中國標準：

   • GB 25502-2017《坐便器水效限定值及水效等級》：該標準是目前對坐便器（含蹲便器系統(tǒng)）水效的核心強制性標準。它將水效分為3級，并規(guī)定了限定值。例如，節(jié)水評價值為單擋蹲便器用水量≤5.0L，雙擋蹲便器平均用水量≤4.0L。

   • GB/T 6952-2015《衛(wèi)生陶瓷》：此標準詳細規(guī)定了蹲便器的功能試驗方法，包括洗凈功能、排放功能、水封回復等，是水效檢測中功能驗證部分的主要依據。

   • CSC/T 45-2013《節(jié)水型衛(wèi)生潔具》等行業(yè)標準也提出了相關技術要求。

2. 與國外標準：

   • ISO 30500:2018《無下水道衛(wèi)生系統(tǒng)》：雖非專門針對城市管網連接的蹲便器，但提供了在無水或節(jié)水場景下的性能參考。

   • 美國ASME A112.19.2/CSA B45.1：北美標準，對便器的用水量、沖洗功能有詳細規(guī)定。其沖洗功能測試方法與國內有差異，例如使用的試驗介質不同。

   • 歐洲EN 997：歐洲標準，對便器的工作性能包括沖洗功能、水封等有統(tǒng)一要求。用水量方面，歐盟主要通過ErP指令等法規(guī)性文件設定限值。

3. 標準對比分析：

   • 用水量限值：中國、北美、歐洲的強制性用水量限值日趨嚴格，目前節(jié)水產品的單次沖水量普遍要求在4.8升以下。

   • 測試介質與方法：各國標準在污物移送測試中使用的介質（小球數(shù)量材質、海綿條規(guī)格）、涂覆墨線的位置和長度等細節(jié)上存在差異，導致檢測結果不能完全橫向對比。

   • 功能側：中國標準GB/T 6952對“洗凈功能”的墨線試驗要求較為獨特和嚴格；北美標準可能更側重于固體物排放能力和管道輸送距離。

五、檢測方法

1. 用水量檢測方法：

   • 操作方法：將蹲便器、沖水裝置（水箱或沖洗閥）按照使用狀態(tài)安裝于檢測臺上。調節(jié)供水壓力至標準規(guī)定值（如0.2±0.01MPa）。啟動沖水裝置，用校準過的流量計或計量水箱收集并測量單次沖水的總水量。重復數(shù)次取平均值。

   • 操作要點：確保供水系統(tǒng)穩(wěn)定無波動；沖水裝置的操作方式（力度、持續(xù)時間）需模擬正常人使用；測量儀器精度需滿足標準要求。

2. 沖洗功能檢測方法：

   • 小球試驗：將100個特定材質和直徑的塑料小球投入便器內，一次沖水后，計數(shù)排出下水管道的小球數(shù)量，計算排出率。

   • 排放功能試驗：將特定規(guī)格、質量的聚乙烯海綿條或類似固體物投入便器，沖水后檢查是否完全排出。

   • 墨線試驗：用專用墨水在便器內圈水面邊緣上方10mm處劃一條連續(xù)細線，沖水后檢查殘留墨線的總長度。

   • 水封回復試驗：沖水前測量初始水封深度，沖水動作結束后，待水面穩(wěn)定再次測量，確認其恢復至規(guī)定值以上。

六、檢測儀器

1. 水效檢測平臺/試驗臺：集成化設備，包含標準供水系統(tǒng)、壓力調節(jié)裝置、便器安裝支架、回水收集系統(tǒng)等。要求管路布局規(guī)范，能模擬真實安裝條件。

2. 高精度流量計：通常采用電磁式或超聲波式流量計，量程和精度需符合標準要求（如精度±1%），能實時采集和記錄瞬態(tài)流量與累計水量。

3. 壓力傳感器與調節(jié)裝置：用于精確控制和監(jiān)測測試點的供水壓力，確保其穩(wěn)定在標準規(guī)定的范圍內。

4. 專用試驗介質：包括標準塑料小球、聚乙烯海綿條、專用墨水、標準砝碼（用于測試沖擊功能）等。這些介質的規(guī)格必須嚴格符合標準規(guī)定，否則影響結果準確性。

5. 測量輔助工具：如鋼直尺、卷尺（測量水封深度、管道輸送距離）、電子天平（稱量試驗介質）、照相機或圖像分析系統(tǒng)（用于評估墨線殘留、洗凈面清潔度）。

七、結果分析

1. 數(shù)據分析方法：

   • 用水量：計算多次測量結果的平均值，與該產品宣稱的擋位用水量及標準規(guī)定的限定值、水效等級進行比對。

   • 功能項目：

     • 小球排出率：計算（排出小球數(shù)/總小球數(shù)）*，判斷是否達到標準規(guī)定的下限（如≥95%）。

     • 排放功能：直接判斷試驗介質是否完全排出。

     • 墨線殘留：測量殘留墨線總長度，判斷是否小于標準規(guī)定的大值（如≤25mm）。

     • 水封回復：直接比較測量值與標準要求的小水封深度。

2. 評判標準：

   • 合格判定：一款蹲便器必須同時滿足以下兩個條件，方可判定為符合水效限定值及沖洗功能要求：

     • 用水量：單次沖水用水量（或平均用水量）不大于強制性標準GB 25502規(guī)定的水效限定值。

     • 沖洗功能：所有規(guī)定的功能檢測項目（小球試驗、排放功能、墨線試驗、水封回復等）的結果均符合GB/T 6952等標準的要求。

   • 水效等級評定：在合格的基礎上，根據其用水量達到的更低水平，對照GB 25502中的水效等級分級指標，確定其為1級、2級或3級節(jié)水產品。

   • 綜合性能分析：對于研發(fā)和品質控制，需分析用水量與沖洗功能之間的關系。理想的產品是在保證強勁沖洗功能的前提下，大限度地減少用水量。若用水量達標但沖洗功能不合格，或沖洗功能優(yōu)異但用水量超標，均為不合格產品。