从淋浴用花洒国抽结果解析卫浴产品防虹吸性能*

2018-08-21段先湖

陶瓷 2018年8期

关键词：手持式水阀卫浴

李雯段先湖

(咸阳陶瓷研究设计院有限公司陕西咸阳 712000)

前言

国家质检总局2015年、2016年、2017年连续3年布署了淋浴用花洒的国家监督抽查任务。根据抽查结果统计分析，得出近3年的检验项目质量水平，如表1所示。

表1 近3年检验项目质量统计表

由表1可知，淋浴用花洒产品的安全性能、耐急冷急热性能、机械强度、整体抗拉性能、温降等5项质量水平为100%，连续3年国家监督抽查未发现不合格。这充分说明了，淋浴用花洒质量水平已经比前几年有了很大程度的提高。但是，仍有手持式花洒防虹吸性能、管螺纹精度、流量等5项指标，质量水平不容乐观，特别是手持式花洒防虹吸性能和管螺纹精度两项，不合格项次占总不合格项次的比例分别为39.1%和34.4%，占不合格产品的比率分别为62.5%和55%。

抽查结果显示，淋浴花洒的防虹吸性能存在重大质量问题，是造成抽查不合格的主要原因。鉴于防虹吸性能是一项非常重要的指标，涉及供水系统安全、百姓饮水安全和公共卫生及健康，且抽查检验项目质量水平极低，笔者将在本文对此进行详细的解析。

1 虹吸现象原理、应用和危害

1.1 虹吸现象及产生原理

虹吸(Siphon)是指利用液面高度差的作用力、液态分子间引力和重力的作用，将液体充满一倒U形的管状结构，使水上升后再流到低处的现象。倒U形的管状结构一般称为虹吸管，也常因看上去貌似天上彩虹，故得名。由于管口处承受不同的压力，水会由压力大的一边流向压力小的一边，直到管口处压力相等，容器内的水面变成相同的高度，水就会停止流动，所以，利用虹吸现象可将容器内的水抽出。

虹吸的实质是因为液体压强和大气压强而产生。如图1所示，因为h1p2-ρgh2，那么在A左端的压强就大于A右端的的压强，在大气压和液体压强的共同作用下，水朝C方向移动。

图1 虹吸现象(原理)示意图

1.2 虹吸原理的应用

图2 虹吸原理在日常生活中的应用

人类很早就发现了虹吸现象，并对虹吸原理有科学的应用。不论是建筑工程如建筑屋面排水系统，还是水利工程如大坝虹吸引水，都是应用了虹吸原理。在日常生活中，更是有不少对虹吸原理的应用的例子，见图2。

a)为公平杯，杯子头体下部与杯底连接处留有一小孔，向杯内注水时，若水位低于瓷管上口，水不会漏出；当水位超过瓷管上口时，水即通过杯底的漏水孔漏光。公道杯盛酒最为公道，是虹吸原理制成的，饱含着生活的哲理。

b)为清洗鱼缸，利用虹吸原理排出鱼缸里的水。

c)是利用虹吸原理从汽车油箱里抽出部分燃油。

d)是虹吸式坐便器的剖面图。坐便器是在生活中应用很广的日常生活用具，使生活变得清洁、舒适、安全、卫生，成为虹吸原理应用的典型代表。

1.3 虹吸现象在卫浴产品中的危害

任何事物都具有两面性，虹吸现象也不例外。事实上，虹吸作用并不全部是由大气压力所产生的，真空也能产生压力差，在真空里也能产生虹吸现象。

科学应用虹吸原理，可造福人类，但部分虹吸现象，却会造成不便，甚至危及生命财产安全。如江河或水库大堤的鼠洞蚁穴，洪水来临时，容易产生虹吸现象，对生命财产造成极大危害。同样，在卫生洁具中，不仅有虹吸式坐便器这样造福人类的应用，也有接触介质和使用环境方面的特殊性，会因使用不当或真空产生的负压而产生虹吸现象，这个却是危害用户卫生健康和财产安全的巨大隐患，举例说明如下：

1)坐便器水箱中，水箱配件进水阀给坐便器供水，一端连接供水管网，一端连接坐便器，坐便器水箱中的排水口与坐便器便池相通。一旦进水阀与管网连接的一端因足够大的压力差(或负压)产生虹吸时，水箱里面的污水、细菌、病毒，便器冲洗管道内的污水、细菌、病毒，以及便池表面或空气中的污物、细菌、病毒，就有可能进入供水管网，污染水源，严重危害人民身体健康，危及公共卫生安全，由此造成的严重后果，不可估量。

2)坐便器或蹲便器冲洗阀，与坐便器水箱配件产生虹吸的原因相似，危害相同。

3)手持式淋浴花洒是花洒的常见类型。在使用时，手持式花洒的软管连接供水管网，使用时方便、舒适，但是，如果因为花洒支架损坏使花洒掉落在浴缸里，或者是用户在使用时或使用后将花洒放在浴缸水里，一旦机缘巧合产生虹吸现象，浴缸里的废水就有可能回流到管网中。

4)水嘴，特别是安装在面盆上的水嘴，也有可能产生虹吸现象，当水嘴的出水口低于面盆边缘的最低点，当面盆中装满水时，如果产生足够的压力差(或负压)，就有可能产生虹吸现象，使面盆中的污水回流到管网中。

2 防虹吸技术、产品防虹吸技术要求及测试方法

2.1 防虹吸技术的发展新阶段

在2000年之前，卫浴产品中的虹吸现象时有发生。在当时我国生产力相对落后，卫生陶瓷和卫浴产业还很不发达。在一定程度上，社会、企业和用户对卫浴产品的虹吸现象知之甚少，对虹吸现象造成的危害缺乏深刻认识和评估，对日常生活的饮水安全和公共卫生造成很大的隐患。媒体上也时有报道某小区或用户，在家中厨房水龙头中流出蓝色的水，经专家判断是坐便器水箱中的蓝精灵溶液；甚至高档小区、别墅区也发生过类似的情况。这些都是虹吸现象造成的，也是防虹吸措施不足造成的。

随着人们生活水平的不断提高，大家越来越关心、关注饮水安全，防虹吸技术则得到了显著地发展和提高。2005年，JC 987-2005《便器水箱配件》的发布实施，被行业认为是卫浴行业饮水安全里程碑式的事件。事实证明，该标准的实施，不仅极大地促进了卫生陶瓷坐便器、水箱配件产业的技术、贸易进步和发展，也促使整个卫浴行业，真正认识、体会到了卫浴产品防虹吸的重要性。

2.2 卫浴产品中主要的防虹吸技术或措施

现阶段卫浴产品防虹吸技术主要有以下几种方式或措施：

1)真空破坏器。真空破坏器在系统产生真空时能够迅速吸入大气，破坏真空，避免因为真空导致的回流污染，以及对管道的损坏。如蹲便器机械式冲洗阀，常用的方式是真空破坏器。

2)真空阻断器。类似于单向阀，当一端产生真空或压差时，真空阻断器可向确定的方向关闭，隔断管路，阻止液体回流。如部分机械式压力冲洗阀、感应式冲洗阀、手持式花洒。

3)空气间隙。保证卫浴产品的进水口与水面保持足够的高度，没有机会接触水。如水嘴安装时，水嘴出水口尽可能高出面盆最低处足够距离。

4)组合式。就是前3种或2种式的组合运用，如现在最常用的坐便器进水阀，是真空阻断、真空破坏、空气间隙等技术或措施组合运用的成功代表。

2.3 现阶段主要卫浴产品的防虹吸要求和测试方法

随着我国卫浴行业不断的做大做强，卫浴产品的防虹吸技术不仅在产品中得到了广泛应用和发挥，在产品标准中也有明确、具体的技术要求和测试方法。简要归纳阐述如下：

2.3.1 GB/T 23447-2009《卫生洁具淋浴用花洒》

手持式花洒防虹吸性能技术要求：手持式花洒应有防虹吸功能，防虹吸性能按本标准6.13规定进行试验，水位上升高度应不大于13 mm。

手持式花洒防虹吸试验方法：如图3所示，将防虹吸装置的出水口安装一根1 000 mm±20 mm的软管，软管的另一端连接一根内径为13 mm±0.5 mm的透明观察管，在防虹吸装置进水口处施加真空度为17.0 kPa压力，保持30 s；将进水口处真空度分别依次增加到34.0 kPa、51.0 kPa、68 kPa、85.0 kPa，并各保持30 s；然后将真空度逐渐从85.0 kPa降至0 kPa。以上步骤为一次循环，测量并记录观察管内的水位上升的最大高度。共进行5次循环，取最大值。

图3 防虹吸试验示意图

2.3.2 GB/T 6952-2015《卫生陶瓷》

防虹吸功能技术要求：所配套的冲水装置应具有防虹吸功能。

安全水位技术要求：便器用重力式冲洗水箱的安全水位应符合GB 26730-2011第5.4.1条规定，隐藏式水箱安全水位应符合GB 26730-2011第5.4.10.2条的规定。(注：安全水位，在很大程度上是防虹吸的需要)。

2.3.3 GB 26730-2011《卫生洁具便器用重力式冲水装置及洁具机架》

技术要求：

进水阀上应标记出永久性CL线标识。经防虹吸功能试验，标记的CL线位置不得高于实测的CL线位置。

试验方法：

1)用直径为0.8 mm±0.05 mm的金属丝将进水阀的密封面垫起使之失效，金属丝应只有一处和膜片接触。

2)将进水阀进气孔关闭。安装进水阀，进水使水箱中的水位淹没阀体。1 分钟后逐渐抽真空从0～-0.08 MPa，分别在-0.01 MPa 、-0.02 MPa、-0.04 MPa、-0.06 MPa、-0.08 MPa下检查透明管中有无回流出现。如果透明管中没有回流出现，说明进水阀中有隐藏的止回阀存在，将所有的止回阀垫起，新抽真空直到透明管中有回流出现为止；若有回流出现，则继续进行以下试验。

3)将进水阀进气孔打开，有补水功能的进水阀，应将补水比率调整到最大值，并将补水管插入水面20 mm以下。

4)向水箱进水至进气口或出水口高度以下3 mm处。开始抽真空至-0.02 MPa，通过透明管观察直到回流停止；再抽真空至-0.08 MPa，观察透明管直到回流停止；然后分别在-0.02 MPa 、-0.04 MPa、-0.06 MPa、-0.08 MPa下进行间断真空试验，每个压力点下开启5 s，关闭5 s，观察透明管直到没有回流出现。将此时的水位高度标记“BB”线。

5)向水箱进水至BB线以下25 mm处，抽真空至-0.02 MPa，若无回流，则分别在-0.02 MPa 、-0.04 MPa、-0.06 MPa、-0.08 MPa下进行间断真空试验，保持开启5s，关闭5 s。观察透明管中是否有回流出现，若无回流，将水箱中的水位提高3 mm继续试验，直到透明管中出现回流。将此时的水位高度标记“AA”线。

6)若“AA”线和“BB”线不重合，则以其中较低的位置为实测CL线。

7)若标记的CL线下边沿与实测的CL线吻合或低于实测的CL线，则报告防虹吸功能符合要求；

8)若标记的CL线下边沿高于实测的CL线，则报告防虹吸功能不符合要求。

2.3.4 GB/T 26750-2011《卫生洁具压力式冲洗装置》

压力冲洗水箱：

1)技术要求。压力冲洗水箱应有真空破坏装置，进气口最小进气间隙直径不小于4 mm或等效直径不小于4 mm。按本标准7.1.3.7进行试验时，不应有虹吸产生。

2)测试方法。将压力冲洗水箱按使用状态安装在测试设备上，将压力冲洗水箱进水管路或部件上的单向阀或止回阀，用直径不小于0.8 mm的金属丝垫起使之失效，有补水功能的进水阀，应将补水率调整到最大值，将补水管插入水中不小于20 mm以下。进水口与设备真空系统相连，逐渐抽真空至真空度为0.08 MPa，维持30 s。然后逐渐地将真空度在120 s内降至0。连续测试3次，观察是否有虹吸产生。

大便器冲洗阀和非接触式大便器用压力冲洗阀：

1)技术要求。大便器冲洗阀应具有防虹吸功能，在进水口真空度为0.08 MPa下，按本标准7.2.4.5进行试验时出水口水位上升高度应符合表3的规定。

表3 大便器冲洗阀防虹吸性能

2)测试方法。测试装置如图4所示，将被测压力冲洗阀按使用状态安装在测试装置上。将冲洗阀出水口浸没在水面以下(30±5) mm，且离水槽底部距离不小于60 mm。开启真空泵，使真空罐压力保持在(-0.08±0.002) MPa，迅速开启截止阀3，使冲洗阀与真空系统相连，开启冲洗阀控制开关并保持30 s，然后将真空压力调整到-0.054 MPa并保持5 s，接着在120 s内，将压力调整到大气压。在整个过程中，观察并测量透明管中的的水位上升高度。测定3次，取最大值。