GB/T 38979-2020《卫生洁具 坐便器冲洗噪声试验方法》国家标准解读*

张一函 王 博 刘小云 李文杰

(1 咸阳陶瓷研究设计院有限公司 陕西 咸阳 712000)

(2 唐山出入境检验检疫局国家检测重点实验室 河北 唐山 063000)

在崇尚健康环保、倡导绿色生活的当代，消费者对卫浴陶瓷尤其是坐便器的品质要求日益严格。坐便器冲洗噪声已成为评价坐便器质量的重要指标，卫浴行业纷纷将“静音”、“超静音”系列坐便器研制作为转型发展的主攻方向。目前，国外在供水装置和设备噪音监测方面已形成相应的实验室试验方法。ISO 3822-1-1999《Acoustics-Laboratory tests on noise emission from appliances and equipment used in water supply installations-Part1:Method of measurement》[1]标准规定了实验室中测量供水装置中使用的装置和设备中水流产生的噪声排放方法。但有关坐便器冲洗噪声测量方面尚属空白。

国家标准GB/T 6952-2015《卫生陶瓷》[2]虽明确规定了坐便器冲洗噪声的允许限量L50≤55 dB、L10≤65 dB，但其指定的试验方法标准GB/T 3768-2017《声学 声压法测定噪声源声功率级 反射面上方采用包络测量表面的简易法》[3]仅能够提供噪音检测的一般原则，未对测试环境条件、仪器设备、测试方法步骤和结果数据处理等关键技术环节加以具体规定。因此，国内外尚无相关标准对坐便器冲洗噪声测量方法有统一的规定。通过对河北、广东、河南等国内主产地广泛调研后发现，由于相关测试技术规范欠缺导致坐便器冲洗噪声的实验操作随意性大、结果数据可比性差，不同实验室的检测方法、测试步骤和结果处理方式各异，使得坐便器冲洗噪声难以准确定量验证。同一坐便器样品的检测结果存在较大误差，可达20%～40%以上。因此，测试方法的不统一影响着企业对新技术的推广，制约着产业的进一步发展。国家标准GB/T 38979-2020《卫生洁具 坐便器冲洗噪声试验方法》的发布实施解决坐便器冲洗噪声无统一测试方法的问题。文章对国家标准GB/T 38979-2020《卫生洁具 坐便器冲洗噪声试验方法》中的样品安装及定位、声压级测量、结果计算和测量不确定度进行了解读。

1 标准概况

2016年，国办发〔2016〕68号文印发了《消费品标准和质量提升规划(2016-2020年)》，卫生陶瓷被列为质量提升的重点领域。坐便器冲洗噪声试验方法被列为2017年消费品专项项目。2020年7月21日，国家市场监督管理总局、国家标准委发布中华人民共和国国家标准公告(2020年第17号)，批准发布了GB/T 38979-2020《卫生洁具 坐便器冲洗噪声试验方法》国家标准,并于2021年6月1日起正式实施。该国家标准的发布实施，推进卫生陶瓷新型标准体系建设，完善卫生陶瓷检测方法标准体系。

2 标准内容分析

本标准共分为9章，规定了坐便器(不包含压力式坐便器和智能坐便器)冲洗噪声检测的设施条件和测量仪器、样品安装调试、声压级测量、结果计算、测量不确定度和测试报告。主要内容分为4部分：样品安装及定位、声压级测量、结果计算和测量不确定度。

2.1 样品安装及定位

选取1件坐便器样品，配备满足额定用水量要求的重力式冲洗水箱，并配备适合尺寸的坐圈、盖板及法兰(对于排水方式为后排式的坐便器样品，应使用尺寸合适的法兰将其排水方式由后排式调整为下排式)；确保冲洗水箱的工作水位能够满足正常冲洗过程需要。将待测坐便器置于0.1 MPa的试验用水压力下，连续保持15 min，进行连接密封性测试，连接管路应无泄漏，以确保坐便器和冲水装置有良好的密封性。

待测坐便器安装不靠近任何一面墙壁，待测坐便器直接置于地面并使其与任何一面墙壁之间的距离均不小于1.5 m，连接供水与排污系统管道，确保坐便器冲洗功能正常。

2.2 声压级测量

2.2.1 确定声源基准体

利用空间直角坐标系确定声源基准体的位置和尺寸。如图1所示，以声源基准体及其相邻投影平面上的投影所组成箱体的中心作为坐标原点O，x和y轴分别与声源基准体的长和宽平行。坐便器的水平长度为声源基准体的长度l1；坐便器与冲洗水箱水平宽度的最大值为声源基准体的宽度l2(对于壁挂式冲洗水箱、隐藏式冲洗水箱及内置式冲洗水箱的坐便器，以其水平宽度作为声源基准体的宽度l2)。；坐便器的高度作为声源基准体的高度l3。声源基准体的特征尺寸d0为[(l1/2)2+(l2/2)2+l32]1/2。

图1 声源基准体尺寸

说明：

d0—声源基准体的特征尺寸，单位为米(m)；

l1—声源基准体的长度，单位为米(m)；

l2—声源基准体的宽度，单位为米(m)；

l3—声源基准体的高度，单位为米(m)；

O—坐标原点。

2.2.2 确定半球测量表面

标准GB/T 3768中提供了平行六面体和半球两类不同的测量表面模型，其中平行六面体更适合较长的箱形声源，而坐便器样品通常尺寸较小，半球面较为适合。另外，在有限的噪声频率范围内进行坐便器冲洗噪声测试时，由于半球面较小的测量半径对于声学环境的要求相对不高，因此，在规划半消音室时，不必采用大面积的空间，在一定程度上可降低成本。试验所采用的半球测量表面与声源基准体具有相同的空间直角坐标系。半球的球心是箱体的原点O，半球测量半径r≥2d0。由于在坐便器冲洗过程中，其洗净面上方声强最大、前方次之、左方及右方弱之、后方噪声强度最小，因此在实际测量时须利用噪声源的指向性合理设置测点分布。相应的传声器位置如图2所示，测点坐标见表1。

(a)立体图

如果在4、5、6、10四个基本传声器的位置处测得的A计权声压级数值范围(最高和最低声压级差)超过测点数目的2倍，则通过增加等尺寸单元面积设置附加传声器位置，图中14、15、16、20则为附加传声器的位置。坐便器属于一个大声源，其噪声仅仅通过声源的一个很小局部向外辐射的一种产品，因此坐便器冲洗噪声具有较强的指向性，95%以上的样品均须增设附加传声器位置。为提高标准方法的统一性和规范性，将半球测量表面上传声器位置设定为上述4、5、6、10、14、15、16、20共8个点。表1所示的表面传声器位置坐标为相对坐标，即传声器位置的坐标与半球测量半径的比值。附加传声器的位置为基本传声器相对面的投影位置。

表1 半球测量表面传声器位置坐标

2.2.3 声压级测量步骤

(1)实验人数的确定。除保留1个待测坐便器样品及三脚架等必要实验器具外，将测试室内其余物品全部搬离，实验操作员不得超过2人，不得穿戴有明显吸声特性的衣物，其中1个人启动冲水装置，另外一个人进行声频信号采集；或者使用多通道声分析仪进行声频信号的自动采集时，测试室内仅保留1名实验人员完成坐便器样品冲水装置的启动。

(2)声源基准体的空间定位及传声器位置的确定。首先选择相适用的半球包络声源测量表面，根据样品安装方式确定声源基准体的空间位置，计算各个测点坐标并记录。根据所选用半球测量表面的传声器位置阵列，用钢直尺和直角尺对各个测点坐标进行定位；同时将三脚架移至该点位置处并将具备相关声学性能的声级计置于其顶部云台，确保传声器的取向与其校准时声波入射角相同并垂直指向测量表面。

(3)仪器设备性能要求。测量所用声级计应符合GB/T 3785.1-2010中2型仪器要求，推荐使用1级仪器。每次试验开始前，均使用符合GB/T 15173中1级准确度要求的声级校准器在测量频率为1 000 Hz，94 dB的点处对声级计进行校准。

(4)噪声测试室的声学条件。坐便器冲洗噪声测试室可以为半消音室或刚性壁面室，半球测量面上背景噪声比待测坐便器冲洗噪声的A计权声压级平均值低3 dB(A)以上，半消音室能够提供反射面上方近似自由场的声学条件。

(5)试验静压力和测量时段的确定。坐便器冲洗噪声测试采用全冲模式，以一个完整的正常冲水周期作为声级计声频信号采集的测量时段；并将试验静压力设定为0.14 MPa±0.01 MPa(使用冲洗水箱等重力式冲水装置)。对于使用压力式冲水装置的传统坐便器和智能坐便器而言，在冲洗阀启动瞬间所形成的气穴噪声较大，而冲水周期通常较短，一般为10 s～20 s,由于声频信号采集时间过短，导致冲洗噪声检测结果普遍不合格。另外，目前智能坐便器市场规模不断扩大，但受产业生产技术制约，无法兼顾用水效能与冲洗噪声，且部分国内外企业采用的电机和水泵排水模式，使得冲水周期进一步缩短、排水噪声进一步加剧。因此，使用压力式冲水装置的传统坐便器和智能坐便器产品的冲洗噪声不适用累计百分数声压级测量法，其噪声测试方法有待进一步研究探讨。

2.3 结果计算

2.3.1 计算公式

(1)

(2)

(3)

若ΔLPA(50)>10 dB，则无需进行背景噪声修正；若3 dB≤ΔLPA(50)≤10 dB，则按照式(4)进行修正。

K1A=-101g(1-10-0.1ΔLPA(50))

(4)

(5)

A=α·SV

(6)

(7)

(8)

式中：

NM——半球测量表面传声器位置数目；

K1A——背景噪声修正值，单位为分贝(dB(A))；

K2A——测试环境修正值，单位为分贝(dB(A))；

S——半球测量表面的面积，单位为平方米(m2)；

A——测试室内1 kHz频率处房间的等效吸声面积，单位为平方米(m2)；

α——测试室房间表面的A计权平均吸声系数，其数值范围参见GB/T 3768-2017中表A.1；

SV——测试室房间边界的总面积(墙、地板、天花板)，单位为平方米(m2)；

LW(50)——在测试地点气象条件下，每个落地式或壁挂式陶瓷坐便器在正常冲水周期内冲洗噪声A计权声功率级，单位为分贝(dB(A))；

S0=1 m2。

2.3.2 数值修约要求

坐便器冲洗噪声和背景噪声的A计权累计百分数声压级的测量结果保留小数点后一位有效数字，其A计权累计百分数声压级平均值的计算结果四舍五入后取整数。A计权累计50%声压级的背景噪声修正值及环境修正值的计算结果保留小数点后一位有效数字。

2.4 测量不确定度

测量不确定度是指利用可获得的信息，表征赋予被测量量值分散性的非负参数。测量中可能导致不确定的来源很多，一般来说主要原因是测量设备、测量人员、测量方法和被测对象的不完善引起的。本标准坐便器冲洗噪声测量不确定度按照评定方法分为标准不确定度和扩展不确定度。

2.4.1 标准不确定度

坐便器冲洗噪声的标准不确定度主要来源于由坐便器样品安装及测试条件、测量复现性引起的标准偏差。

(1)安装及测试条件引起不确定度的标准偏差σomc。在0.14 MPa±0.01 MPa的试验静压力下，由同一位试验操作员使用同一台声级计，对测试室内安装在同一个位置处的同一件坐便器样品冲洗噪声的A计权累计百分数声压级平均值进行至少6次重复测量(每次测量前需重新安装坐便器)，并对测量结果进行背景噪声修正。

标准偏差σomc按照式(9)计算，其上限值不大于2 dB。

(9)

式中：

LpA(50),j——第j次重复测量并经背景噪声修正后的坐便器冲洗噪声A计权累计50%声压级,单位为分贝(dB(A))；

LpA(50)av——LpA(50),j所有重复测量结果的算术平均值,单位为分贝(dB(A))。

(2)测量复现性标准偏差σR0。测量复现性标准偏差σR0包括测量方法、声压级测量的重复性、测量表面面积、背景噪声修正、测试环境修正、气象条件修正、声级计性能、测点数目、声发射方向与测量面法向之间的角度差、频谱形状和有调声等不确定度分量，按照式(10)计算：

(10)

式中：

c1、c2、…、cn——各个不确定度分量的灵敏系数；

u1、u2、…、un——各个分量的不确定度，单位为分贝(dB(A))。

2.4.2 合成标准不确定度uLWA

将上述各个标准不确定度分量合成标准不确定度uLWA，按照式(11)计算：

(11)

式中：

uLWA——声功率级不确定度，单位为分贝(dB(A))；

σR0——测量复现性标准偏差，单位为分贝(dB(A))；

σomc——安装及测试条件引起不确定度的标准偏差，单位为分贝(dB(A))。

2.4.3 扩展不确定度U

坐便器冲洗噪声的扩展不确定度U按照式(12)计算：

U=ku(LWA)

(12)

式中：

U——扩展不确定度, 单位为分贝(dB(A))；

k——包含因子，当置信水平为95%时，k=1.6；

uLWA——合成不确定度，单位为分贝(dB(A))。

3 结语

文章综合分析了坐便器冲洗噪声国外标准和国内标准的情况，对GB/T 38979-2020《卫生洁具 坐便器冲洗噪声试验方法》的测试环境、仪器设备、样品安装、测试步骤、结果计算、数据处理和测量不确定度等关键技术环节进行了分析解读。该标准的制定解决坐便器冲洗噪声测量无标可依问题，提升卫生陶瓷产品整体质量水平，加快了我国传统陶瓷产业转型升级，同时为我国主导制定相关国际标准奠定坚实基础。