從淋浴用花灑國抽結果解析衛浴產品防虹吸性能*

2018-08-21 09:12:30段先湖

陶瓷 2018年8期

李雯段先湖

(咸陽陶瓷研究設計院有限公司陜西咸陽 712000)

前言

國家質檢總局2015年、2016年、2017年連續3年布署了淋浴用花灑的國家監督抽查任務。根據抽查結果統計分析，得出近3年的檢驗項目質量水平，如表1所示。

表1 近3年檢驗項目質量統計表

由表1可知，淋浴用花灑產品的安全性能、耐急冷急熱性能、機械強度、整體抗拉性能、溫降等5項質量水平為100%，連續3年國家監督抽查未發現不合格。這充分說明了，淋浴用花灑質量水平已經比前幾年有了很大程度的提高。但是，仍有手持式花灑防虹吸性能、管螺紋精度、流量等5項指標，質量水平不容樂觀，特別是手持式花灑防虹吸性能和管螺紋精度兩項，不合格項次占總不合格項次的比例分別為39.1%和34.4%，占不合格產品的比率分別為62.5%和55%。

抽查結果顯示，淋浴花灑的防虹吸性能存在重大質量問題，是造成抽查不合格的主要原因。鑒于防虹吸性能是一項非常重要的指標，涉及供水系統安全、百姓飲水安全和公共衛生及健康，且抽查檢驗項目質量水平極低，筆者將在本文對此進行詳細的解析。

1 虹吸現象原理、應用和危害

1.1 虹吸現象及產生原理

虹吸(Siphon)是指利用液面高度差的作用力、液態分子間引力和重力的作用，將液體充滿一倒U形的管狀結構，使水上升后再流到低處的現象。倒U形的管狀結構一般稱為虹吸管，也常因看上去貌似天上彩虹，故得名。由于管口處承受不同的壓力，水會由壓力大的一邊流向壓力小的一邊，直到管口處壓力相等，容器內的水面變成相同的高度，水就會停止流動，所以，利用虹吸現象可將容器內的水抽出。

虹吸的實質是因為液體壓強和大氣壓強而產生。如圖1所示，因為h1p2-ρgh2，那么在A左端的壓強就大于A右端的的壓強，在大氣壓和液體壓強的共同作用下，水朝C方向移動。

圖1 虹吸現象(原理)示意圖

1.2 虹吸原理的應用

圖2 虹吸原理在日常生活中的應用

人類很早就發現了虹吸現象，并對虹吸原理有科學的應用。不論是建筑工程如建筑屋面排水系統，還是水利工程如大壩虹吸引水，都是應用了虹吸原理。在日常生活中，更是有不少對虹吸原理的應用的例子，見圖2。

a)為公平杯，杯子頭體下部與杯底連接處留有一小孔，向杯內注水時，若水位低于瓷管上口，水不會漏出；當水位超過瓷管上口時，水即通過杯底的漏水孔漏光。公道杯盛酒最為公道，是虹吸原理制成的，飽含著生活的哲理。

b)為清洗魚缸，利用虹吸原理排出魚缸里的水。

c)是利用虹吸原理從汽車油箱里抽出部分燃油。

d)是虹吸式坐便器的剖面圖。坐便器是在生活中應用很廣的日常生活用具，使生活變得清潔、舒適、安全、衛生，成為虹吸原理應用的典型代表。

1.3 虹吸現象在衛浴產品中的危害

任何事物都具有兩面性，虹吸現象也不例外。事實上，虹吸作用并不全部是由大氣壓力所產生的，真空也能產生壓力差，在真空里也能產生虹吸現象。

科學應用虹吸原理，可造福人類，但部分虹吸現象，卻會造成不便，甚至危及生命財產安全。如江河或水庫大堤的鼠洞蟻穴，洪水來臨時，容易產生虹吸現象，對生命財產造成極大危害。同樣，在衛生潔具中，不僅有虹吸式坐便器這樣造福人類的應用，也有接觸介質和使用環境方面的特殊性，會因使用不當或真空產生的負壓而產生虹吸現象，這個卻是危害用戶衛生健康和財產安全的巨大隱患，舉例說明如下：

1)坐便器水箱中，水箱配件進水閥給坐便器供水，一端連接供水管網，一端連接坐便器，坐便器水箱中的排水口與坐便器便池相通。一旦進水閥與管網連接的一端因足夠大的壓力差(或負壓)產生虹吸時，水箱里面的污水、細菌、病毒，便器沖洗管道內的污水、細菌、病毒，以及便池表面或空氣中的污物、細菌、病毒，就有可能進入供水管網，污染水源，嚴重危害人民身體健康，危及公共衛生安全，由此造成的嚴重后果，不可估量。

2)坐便器或蹲便器沖洗閥，與坐便器水箱配件產生虹吸的原因相似，危害相同。

3)手持式淋浴花灑是花灑的常見類型。在使用時，手持式花灑的軟管連接供水管網，使用時方便、舒適，但是，如果因為花灑支架損壞使花灑掉落在浴缸里，或者是用戶在使用時或使用后將花灑放在浴缸水里，一旦機緣巧合產生虹吸現象，浴缸里的廢水就有可能回流到管網中。

4)水嘴，特別是安裝在面盆上的水嘴，也有可能產生虹吸現象，當水嘴的出水口低于面盆邊緣的最低點，當面盆中裝滿水時，如果產生足夠的壓力差(或負壓)，就有可能產生虹吸現象，使面盆中的污水回流到管網中。

2 防虹吸技術、產品防虹吸技術要求及測試方法

2.1 防虹吸技術的發展新階段

在2000年之前，衛浴產品中的虹吸現象時有發生。在當時我國生產力相對落后，衛生陶瓷和衛浴產業還很不發達。在一定程度上，社會、企業和用戶對衛浴產品的虹吸現象知之甚少，對虹吸現象造成的危害缺乏深刻認識和評估，對日常生活的飲水安全和公共衛生造成很大的隱患。媒體上也時有報道某小區或用戶，在家中廚房水龍頭中流出藍色的水，經專家判斷是坐便器水箱中的藍精靈溶液；甚至高檔小區、別墅區也發生過類似的情況。這些都是虹吸現象造成的，也是防虹吸措施不足造成的。

隨著人們生活水平的不斷提高，大家越來越關心、關注飲水安全，防虹吸技術則得到了顯著地發展和提高。2005年，JC 987-2005《便器水箱配件》的發布實施，被行業認為是衛浴行業飲水安全里程碑式的事件。事實證明，該標準的實施，不僅極大地促進了衛生陶瓷坐便器、水箱配件產業的技術、貿易進步和發展，也促使整個衛浴行業，真正認識、體會到了衛浴產品防虹吸的重要性。

2.2 衛浴產品中主要的防虹吸技術或措施

現階段衛浴產品防虹吸技術主要有以下幾種方式或措施：

1)真空破壞器。真空破壞器在系統產生真空時能夠迅速吸入大氣，破壞真空，避免因為真空導致的回流污染，以及對管道的損壞。如蹲便器機械式沖洗閥，常用的方式是真空破壞器。

2)真空阻斷器。類似于單向閥，當一端產生真空或壓差時，真空阻斷器可向確定的方向關閉，隔斷管路，阻止液體回流。如部分機械式壓力沖洗閥、感應式沖洗閥、手持式花灑。

3)空氣間隙。保證衛浴產品的進水口與水面保持足夠的高度，沒有機會接觸水。如水嘴安裝時，水嘴出水口盡可能高出面盆最低處足夠距離。

4)組合式。就是前3種或2種式的組合運用，如現在最常用的坐便器進水閥，是真空阻斷、真空破壞、空氣間隙等技術或措施組合運用的成功代表。

2.3 現階段主要衛浴產品的防虹吸要求和測試方法

隨著我國衛浴行業不斷的做大做強，衛浴產品的防虹吸技術不僅在產品中得到了廣泛應用和發揮，在產品標準中也有明確、具體的技術要求和測試方法。簡要歸納闡述如下：

2.3.1 GB/T 23447-2009《衛生潔具淋浴用花灑》

手持式花灑防虹吸性能技術要求：手持式花灑應有防虹吸功能，防虹吸性能按本標準6.13規定進行試驗，水位上升高度應不大于13 mm。

手持式花灑防虹吸試驗方法：如圖3所示，將防虹吸裝置的出水口安裝一根1 000 mm±20 mm的軟管，軟管的另一端連接一根內徑為13 mm±0.5 mm的透明觀察管，在防虹吸裝置進水口處施加真空度為17.0 kPa壓力，保持30 s；將進水口處真空度分別依次增加到34.0 kPa、51.0 kPa、68 kPa、85.0 kPa，并各保持30 s；然后將真空度逐漸從85.0 kPa降至0 kPa。以上步驟為一次循環，測量并記錄觀察管內的水位上升的最大高度。共進行5次循環，取最大值。

圖3 防虹吸試驗示意圖

2.3.2 GB/T 6952-2015《衛生陶瓷》

防虹吸功能技術要求：所配套的沖水裝置應具有防虹吸功能。

安全水位技術要求：便器用重力式沖洗水箱的安全水位應符合GB 26730-2011第5.4.1條規定，隱藏式水箱安全水位應符合GB 26730-2011第5.4.10.2條的規定。(注：安全水位，在很大程度上是防虹吸的需要)。

2.3.3 GB 26730-2011《衛生潔具便器用重力式沖水裝置及潔具機架》

技術要求：

進水閥上應標記出永久性CL線標識。經防虹吸功能試驗，標記的CL線位置不得高于實測的CL線位置。

試驗方法：

1)用直徑為0.8 mm±0.05 mm的金屬絲將進水閥的密封面墊起使之失效，金屬絲應只有一處和膜片接觸。

2)將進水閥進氣孔關閉。安裝進水閥，進水使水箱中的水位淹沒閥體。1 分鐘后逐漸抽真空從0～-0.08 MPa，分別在-0.01 MPa 、-0.02 MPa、-0.04 MPa、-0.06 MPa、-0.08 MPa下檢查透明管中有無回流出現。如果透明管中沒有回流出現，說明進水閥中有隱藏的止回閥存在，將所有的止回閥墊起，新抽真空直到透明管中有回流出現為止；若有回流出現，則繼續進行以下試驗。

3)將進水閥進氣孔打開，有補水功能的進水閥，應將補水比率調整到最大值，并將補水管插入水面20 mm以下。

4)向水箱進水至進氣口或出水口高度以下3 mm處。開始抽真空至-0.02 MPa，通過透明管觀察直到回流停止；再抽真空至-0.08 MPa，觀察透明管直到回流停止；然后分別在-0.02 MPa 、-0.04 MPa、-0.06 MPa、-0.08 MPa下進行間斷真空試驗，每個壓力點下開啟5 s，關閉5 s，觀察透明管直到沒有回流出現。將此時的水位高度標記“BB”線。

5)向水箱進水至BB線以下25 mm處，抽真空至-0.02 MPa，若無回流，則分別在-0.02 MPa 、-0.04 MPa、-0.06 MPa、-0.08 MPa下進行間斷真空試驗，保持開啟5s，關閉5 s。觀察透明管中是否有回流出現，若無回流，將水箱中的水位提高3 mm繼續試驗，直到透明管中出現回流。將此時的水位高度標記“AA”線。

6)若“AA”線和“BB”線不重合，則以其中較低的位置為實測CL線。

7)若標記的CL線下邊沿與實測的CL線吻合或低于實測的CL線，則報告防虹吸功能符合要求；

8)若標記的CL線下邊沿高于實測的CL線，則報告防虹吸功能不符合要求。

2.3.4 GB/T 26750-2011《衛生潔具壓力式沖洗裝置》

壓力沖洗水箱：

1)技術要求。壓力沖洗水箱應有真空破壞裝置，進氣口最小進氣間隙直徑不小于4 mm或等效直徑不小于4 mm。按本標準7.1.3.7進行試驗時，不應有虹吸產生。

2)測試方法。將壓力沖洗水箱按使用狀態安裝在測試設備上，將壓力沖洗水箱進水管路或部件上的單向閥或止回閥，用直徑不小于0.8 mm的金屬絲墊起使之失效，有補水功能的進水閥，應將補水率調整到最大值，將補水管插入水中不小于20 mm以下。進水口與設備真空系統相連，逐漸抽真空至真空度為0.08 MPa，維持30 s。然后逐漸地將真空度在120 s內降至0。連續測試3次，觀察是否有虹吸產生。

大便器沖洗閥和非接觸式大便器用壓力沖洗閥：

1)技術要求。大便器沖洗閥應具有防虹吸功能，在進水口真空度為0.08 MPa下，按本標準7.2.4.5進行試驗時出水口水位上升高度應符合表3的規定。

表3 大便器沖洗閥防虹吸性能

2)測試方法。測試裝置如圖4所示，將被測壓力沖洗閥按使用狀態安裝在測試裝置上。將沖洗閥出水口浸沒在水面以下(30±5) mm，且離水槽底部距離不小于60 mm。開啟真空泵，使真空罐壓力保持在(-0.08±0.002) MPa，迅速開啟截止閥3，使沖洗閥與真空系統相連，開啟沖洗閥控制開關并保持30 s，然后將真空壓力調整到-0.054 MPa并保持5 s，接著在120 s內，將壓力調整到大氣壓。在整個過程中，觀察并測量透明管中的的水位上升高度。測定3次，取最大值。