蹲便器洗凈功能檢測技術(shù)研究

一、檢測原理

蹲便器洗凈功能的檢測基于流體力學、固體力學和光學原理，通過模擬實際使用條件，量化評估其污物輸送與表面清潔能力。

1. 沖洗效率原理：依據(jù)流體動力學與牛頓力學定律，通過分析沖洗瞬間水流的動能、勢能轉(zhuǎn)換以及虹吸作用形成的壓差，評估其對替代污物（如固體顆粒、染色液）的移送能力。關(guān)鍵參數(shù)包括沖洗閥開啟特性、瞬時流量、水封更新率及排污管道內(nèi)流場形態(tài)。

2. 洗凈面清潔原理：基于附著力與剪切力相互作用機制。沖洗水流沿洗凈面（瓷體表面）形成的液膜產(chǎn)生剪切應(yīng)力，用以克服并剝離模擬污物（如顏料殘留）與瓷體表面的粘附力。清潔度通過沖洗前后表面反射率或殘留物覆蓋面積的變化來量化。

3. 防濺性能原理：應(yīng)用流體沖擊動力學與液滴飛濺模型。分析便器內(nèi)排泄物替代物在特定高度和角度下墜落后，與水面及瓷體表面撞擊時產(chǎn)生的液滴大小、數(shù)量及分布，評估其飛濺程度。

二、檢測項目

檢測項目系統(tǒng)分為性能類、功能類及衛(wèi)生類。

1. 性能類檢測：

   • 固體物排放功能：評估在規(guī)定沖水量下，一次性排出規(guī)定數(shù)量、直徑、質(zhì)量的模擬糞便（如聚乙烯顆粒、海綿球）的能力。

   • 顆粒排放功能：評估排出規(guī)定質(zhì)量、粒徑分布的中性懸浮固體顆粒（如聚丙烯顆粒）的能力，檢驗對細小污物的輸送效果。

   • 水封回復(fù)：測量一次沖洗后，存水彎內(nèi)水封深度的恢復(fù)值，確保其能滿足隔臭氣要求。

   • 污水置換功能：通過測定沖洗前后便器內(nèi)高錳酸鹽溶液濃度的變化，計算污水的置換率，評估水封水的更新效率。

   • 排水管道輸送特性：測試便器在模擬管道系統(tǒng)中，將污物輸送至規(guī)定距離的能力。

2. 功能類檢測：

   • 洗凈面功能：使用特定可洗墨水或顏料在洗凈面關(guān)鍵部位劃線，沖洗后評估殘留痕跡的長度與面積。

   • 防濺性能：使用替代介質(zhì)從規(guī)定高度自由落至便器內(nèi)預(yù)定位置，通過圖像分析或感光紙測定濺起液滴的數(shù)量和分布范圍。

   • 水封深度和水面面積：靜態(tài)測量便器存水彎內(nèi)水封的深度及水面面積，確保其符合隔臭和防結(jié)垢的基本設(shè)計。

3. 衛(wèi)生類檢測：

   • 耐污性：將便器試樣浸泡于特定染色液（如墨水、紅茶液）中規(guī)定時間，清洗后觀察表面殘留色差或痕跡。

   • 抗菌性能（如適用）：對具有抗菌功能的陶瓷釉面，測試其對抗特定菌種的抗菌率。

三、檢測范圍

蹲便器洗凈功能檢測覆蓋以下主要應(yīng)用領(lǐng)域：

1. 民用建筑：住宅、公寓等，關(guān)注沖洗效率、防濺性能及靜音性。

2. 公共建筑：辦公樓、商場、學校、醫(yī)院、車站、機場等，要求高可靠性、強排污能力、高衛(wèi)生標準（如高污水置換率、易清潔性）及耐用性。

3. 特殊領(lǐng)域：

   • 醫(yī)療衛(wèi)生機構(gòu)：除基本功能外，對釉面抗菌性能、無死角清潔設(shè)計有更高要求。

   • 交通運輸（如火車、輪船）：需考慮在晃動環(huán)境下的沖洗性能和防濺性能。

   • 工業(yè)建筑：可能涉及對特殊污物的沖洗能力測試。

四、檢測標準

國內(nèi)外標準體系在檢測項目和限值上存在差異。

1. 中國標準：

   • GB/T 6952-2015《衛(wèi)生陶瓷》：核心標準。詳細規(guī)定了固體物排放、顆粒排放、水封回復(fù)、污水置換、洗凈面、防濺、水封深度等項目的測試方法和合格判定準則。方法相對具體，貼近國內(nèi)使用習慣和產(chǎn)品特點。

   • JC/T 2116-2012《非陶瓷類衛(wèi)生潔具》：針對非陶瓷材質(zhì)（如人造石）蹲便器的補充標準。

2. 及國外標準：

   • ASME A112.19.2/CSA B45.1 (美/加)：對沖洗功能測試（如顆粒物排放）有詳細規(guī)定，部分測試介質(zhì)和方法與國標存在差異（如使用乒乓球作為測試介質(zhì)之一）。對用水量有嚴格分級。

   • EN 997:2012 (歐洲)：包含小便器和水沖洗蹲便器的測試要求。強調(diào)一次沖洗周期內(nèi)的污物輸送能力和水封特性。測試裝置和程序與國標有區(qū)別。

   • ISO 30500:2018 (非座便式衛(wèi)生潔具)：提供了非座便式潔具（包括蹲便器）性能評估的框架性指導。

對比分析：國標GB/T 6952的檢測項目設(shè)置較為全面，尤其洗凈面、防濺等測試更具中國特色。歐美標準在管道輸送性能、用水效率分級方面可能更為細化。間正致力于標準的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，但介質(zhì)、方法和限值的差異依然存在，體現(xiàn)了不同地域的使用習慣和基礎(chǔ)設(shè)施條件。

五、檢測方法

1. 固體物排放測試：將規(guī)定數(shù)量和類型的試件（如海綿球、聚乙烯球）置于便器存水彎底部，一次沖洗后檢查殘留。

2. 顆粒排放測試：將規(guī)定質(zhì)量的顆粒物均勻投入便器水中，沖洗后收集并通過篩網(wǎng)稱重計算排出率。

3. 洗凈面測試：使用模板和特定墨水在洗凈面關(guān)鍵區(qū)域劃線，沖洗干燥后，對照標準樣板或使用圖像分析軟件評估殘留。

4. 防濺測試：使用規(guī)定質(zhì)量的模擬介質(zhì)（如凝膠體）從指定高度自由落體，通過下方放置的感光紙或高速攝像系統(tǒng)記錄和分析濺落點。

5. 污水置換測試：便器內(nèi)配置已知濃度的KMnO4溶液，沖洗后測量新形成水封的濃度，計算置換率。

6. 水封深度與面積測量：使用深度尺、坐標網(wǎng)格或面積儀進行靜態(tài)幾何尺寸測量。

操作要點：

• 測試前，便器必須按標準要求正確安裝，供水系統(tǒng)參數(shù)（動態(tài)壓力、流量）需精確校準。

• 所有模擬污物（試件、顆粒、墨水）必須符合標準規(guī)定的物理化學特性。

• 每次測試前，需清潔并濕潤便器表面，確保初始條件一致。

• 環(huán)境溫度、水溫可能影響測試結(jié)果，需在標準規(guī)定范圍內(nèi)進行。

六、檢測儀器

1. 沖洗性能測試系統(tǒng)：集成供水管路、壓力調(diào)節(jié)裝置、流量計、定時控制閥及試件投放裝置，可精確模擬沖洗過程并采集數(shù)據(jù)。

2. 顆粒收集與分析裝置：包括標準篩網(wǎng)、干燥箱、精密天平，用于顆粒排放測試后的收集與稱重。

3. 圖像采集與分析系統(tǒng)：高分辨率相機、恒定光源箱及圖像處理軟件，用于客觀量化洗凈面殘留和防濺液滴分布。

4. 色差計/光度計：用于耐污性測試中表面顏色變化的精確測量，或洗凈面測試中反射率的測定。

5. 幾何測量工具：內(nèi)徑千分尺、深度規(guī)、坐標測量儀等，用于水封深度、水面面積及關(guān)鍵結(jié)構(gòu)尺寸的精確測量。

6. 液體濃度檢測儀（如分光光度計）：用于污水置換測試中溶液濃度的快速準確測定。

技術(shù)特點：現(xiàn)代檢測儀器趨向于自動化、數(shù)字化和可視化。例如，采用高速攝像分析沖洗水流形態(tài)和液滴飛濺軌跡；利用機器視覺替代人眼主觀評判洗凈面清潔度；通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)自動記錄流量、壓力曲線，提高測試精度和效率。

七、結(jié)果分析

1. 量化評分法：

   • 排放率/排出率：固體物、顆粒物的排放功能以百分比表示，需達到標準規(guī)定的低限值（如GB/T 6952要求固體物一次排出率，顆粒物排出率≥90%）。

   • 殘留面積/長度：洗凈面功能以殘留痕跡總長度或大單段長度不超過標準規(guī)定值為合格。

   • 濺滴數(shù)/范圍：防濺性能以感光紙上的濺滴點數(shù)或分布半徑不超過標準規(guī)定為合格。

   • 置換率：污水置換功能以計算出的置換率不低于標準規(guī)定值（如≥80%）為合格。

2. 符合性判定：

   • 依據(jù)產(chǎn)品宣稱的等級或標準強制性要求，將各項測試結(jié)果與標準限值逐條比對，所有項目均合格則判定產(chǎn)品洗凈功能總體合格。

   • 對于分級產(chǎn)品（如用水效率等級），需根據(jù)關(guān)鍵性能指標（如沖洗功能、用水量）達到的級別進行綜合定級。

3. 趨勢分析與診斷：

   • 若某項檢測結(jié)果不合格或處于臨界值，需結(jié)合沖洗過程的現(xiàn)象（如水流形態(tài)、虹吸形成速度）和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計進行分析。

   • 例如，固體物排放失敗可能源于沖洗瞬間動能不足、水道設(shè)計不合理或虹吸效應(yīng)弱；洗凈面殘留過多可能因釉面平整度差、水流覆蓋不均或剪切力不足。通過結(jié)果反推設(shè)計缺陷，為產(chǎn)品改進提供方向。

4. 不確定度評估：重要的檢測報告應(yīng)包含測量不確定度的評估，考慮儀器精度、環(huán)境波動、操作人員差異等因素對結(jié)果可靠性的影響。