路达 叶立明
摘 要:恒温水龙头亦称温控龙头或恒温混合龙头,它的作用是将冷水和热水自动混合成预先设定温度的水,主要具有节能、安全、供水断路自动保护功能。国内外对针对恒温龙头的测试标准不相同,本文针对欧洲EN1111、EN1287、D08标准,北美ASSE1016标准,国内QB2806标准对恒温龙头的安全性作标准要求、测试要点、设备要求方面作比较性畅述。
关键词:恒温水龙头; 压力变化; 温度变化; 安全性
恒温水龙头亦称温控龙头或恒温混合龙头,它的作用是将冷水和热水自动混合成预先设定温度的水,主要具有节能、安全、供水断路自动保护功能。无论是冷水或热水供水管因故障停水还是供水压力的突然剧变,恒温龙头可自动停止工作或保持出水口温度的恒定,从而确保使用者安全、舒适。目前,国内生产的温控龙头主要出口欧、美市场,欧洲执行EN 1111高压恒温阀标准,EN 1287低压恒温阀标准,D08恒温混合阀(符合卫生保健要求),北美执行ASSE1016和ASME A112.18.1-2005/CSA B125.1-05标准,国内温控龙头执行QB2806标准,国内外标准都对安全性有严格的要求,最严格的是D08,其次是北美标准,本文就安全性的差异要点作畅述。
1.进水压力变化对混合水温度的影响
本测试条款主要模拟用户在淋浴时,由于楼层差异或用户数量不同造成供水压力的变化,为使用户不会受到冷热急剧变化带来的不舒适性,要求出水口温度维持在2℃范转内变化。下表为不同标准的比对表。
压力变化过程 冷热进水0.3MPa→冷水降到0.25MPa →冷热恢复至0.3MPa,没有要求压力变化完成时间 冷热进水0.02MPa→冷水降到0.01MPa →冷热恢复至0.02MPa,没有要求压力变化完成时间 高压HP型:冷热进水0.3MPa,热水压力不变,冷水0.2→0.1→0.05 →0.3→0.5→0.3间变化;冷热进水0.3MPa,冷水压力不变,热水0.2→0.1→0.05 →0.3→0.5→0.3间变化;没有要求压力变化完成时间 P型:冷热进水0.31MPa→热水降50% →冷热恢复→冷水降50%→冷热恢复
T型:冷热进水0.31MPa→热水降20% →冷热恢复→冷水降50%→冷热恢复,要求1秒内完成压力变化 同ASSE1016
判定 1.在压力降低并稳定后,混合水的温度与设定的温度的偏差不得超过2℃;
2.在冷水压力恢复并稳定后,混合水的温度与设定的温度的偏差不得超过2℃; 1.除0.05MPa外,混合水温度与设定的温度的偏差不得超过2℃;2.单个测试结果不能超过允许温度变化值0.5℃ 1. 前5S 混合水温度比设定温度高±2.0 ℃是允许的, 但每个峰值停留的时间不能超过1S ;
2. 后5s混合水不允许超过设定温度的±2.0 ℃;
从上表可以看出,欧洲标准对压力变化完成时间和混合水稳定的时间没有作出具体的规定,而北美标准要求1秒内完成压力变化过程,10秒内对混合水温度进行采集、判定,欧洲标准没有要求是不是就可以不控制压力变化完成时间和稳定时间呢?根据笔者从事检测的经验,压力变化最好控制在3~5秒内,混合水稳定时间控制在10秒内,这样才能够更符合用户的使用情况,更为安全。
检测设备要实现对数据的自动采集,必须配高精度的热电偶和压力变送器,欧洲标准中对热电偶的精度要求为±2%,对数据的采集速度没有明确的规定。相反,北美和国标均要求配备高速的热电偶,要求每秒中采集20个数据,采用一般热电偶是无法实现的,高速的热电偶与检测软件相匹配是实现正确检测的难点。
2.进水温度的变化对混合水温度的影响
本测试条款主要模拟进水温度发生变化时,混合水温度是否有保持小范围的波动,若混合水温度急剧升高或降低会给使用者带来烫伤或冻伤;若混合水温度不会急剧变化则消费者使用更舒适、更安全。下表为国内外标准的比较表:
项目 欧洲标准 北美 中国
EN1111 EN1287 D08 ASSE1016 QB 2806
温度
变化 冷热进水0.3MPa,混合水温度(38±1)℃,热水降低10℃→恢复热水温度 冷热进水0.02MPa,混合水温度(38±1)℃,热水降低10℃→恢复热水温度 冷热进水温度在初始值,冷水温度不变,热水降低5℃→热水升高8℃→恢复热水温度;热水温度不变,冷水降低8℃→冷水升高5℃→恢复冷水温度 P型:不要求
T型:热水温度以3.0℃每分钟的速度增加13.8℃ 同ASSE1016
判定 1.温度降低并稳定后,混合水的温度与设定的温度的偏差不得超过2℃;
2.温度回复并稳定后,混合水的温度与设定的温度的偏差不得超过2℃; 混合水温度与设定的温度的偏差不得超过2℃; 1. 前5S 混合水温度比设定温度高±2.0 ℃是允许的, 但每个峰值停留的时间不能超过1S ;
2. 后5s混合水不允许超过设定温度的±2.0 ℃;
从上表可以看出,国内外标准对稳定后混合水温度变化不超过初始设定温度的2℃。欧洲标准对稳定的时间没有严格的要求,北美对进水温度变化时间和变化后前5秒,后5秒数据采集的时间都有严格的要求。D08包括了冷热水温度变化,测试过程复杂而且严格。因此D08标准是对温控龙头要求最高的标准。要达到此要求对温控龙头的核心部件温控阀芯的公差有严格的要求,对热敏元件的可靠性提出更高的要求。一般来讲,在卫浴行业都用带石蜡的热敏元件, 要保证热敏元件在一定的温度下不泄漏和记忆的功能,否则使用一段时间后给用户带来安全隐患。
3.冷、热水中断安全性测试
冷热水中断安全性测试是恒温龙头安全性的最重要指标之一,该测试模拟用户在使用过程中突然断冷水或热水的情况下,水路是否会自动切断,确保水温不会骤冷骤热,尤其是在冷水切断情况下不会对用户烫伤,此点对老人或孩子特别重要。国内外的温控水嘴对此要求极为严格,要求出货的产品100%合格,产品不能出现误判或漏判,对测试机台的可靠性提出很高的要求。下表为国内外标准对安全性要求的比较:
项目 欧洲标准 北美 中国
EN1111 EN1287 D08 ASSE1016 QB 2806
水
中断 冷水中断 冷水中断 冷水中断和热水中断 冷水中断和
热水中断 冷水中断
判定 1.在第一个5秒所收集的水的体积要≤200ml;
2.如果在第一个5秒所收集的水的体积>200ml时,那么水温不得超过42℃。
3. 在第二个30秒的收集期内所收集的水的体积最多为300ml;
4. 在重新供应冷水并稳定后,与设定的混合水的温度的偏差不得超过2℃; 冷水中断:
1.短暂性升高每升高1℃或1℃以上时的平均持续时间不能长大于10秒;
2.混合水温度与初始设置温度相差小于2℃
热水中断:
花洒、坐浴缸前5秒收集的水量小于0.25升,5—35秒收集的水量小于0.75升
1. 5秒内流量自动减少到≤1.9L/ min;
2. 5秒后还大于1.9L/ min,混合水温度不得超过48.9℃)
从上表可以看出,EN1111、EN1287、QB2806仅要求冷水故障,D08、ASSE1016除冷水外还要做热水中断测试。冷热突然中断后对出水流量和混合水温度变化有严格的要求,其中D08最严、北美ASSE1016第二,EN1111和EN1287最为宽松。下图为北美ASSE1016标准冷水故障的测试图:
4.突然启用时的混合水温度偏差(较长时间未启用)
温控龙头突然启用时的混合水温度偏差测要模拟用户长时间未使用突然开启时混合水温度的变化,若刚刚开始时过冷或过热都将给用户带来不舒适性,下表为国内外测试的比对:
欧洲标准 北美 中国
EN1111 EN1287 D08 ASSE1016 QB 2806
标准不要求 测试标准要求:每组测试的最终混合水温度应与样品实际的初始设置温度相差不超过2℃ 标准不要求
从上表可以看出,D08标准最为严格,EN1111/EN1287/ASSE1016/QB2806标准都不做要求。
5.其它测试
温控龙头除安全性测试外,还包括密封性测试、寿命测试、流量测度、灵敏度测试、扭力测试等,这些测试都根安全性有关,但这是最基本的要求。而压力变化、温度变化、冷热水中断与出水温度有关,把他作为与一般龙头的区别点。
由于国内外对恒温龙头测试差异性大,国内外标准用一台测试设备完成安全性测试是很复杂,也比较难实现,所以要针对不同市场来做不同测试要机台,根据笔者从事多年检测的经验,尽管欧洲标准对压力变化、温度变化、冷水失效的时间没有严格的要求,但建议按北美的标准要求配置温度、压力、流量采集传感器。编写自动化检测程序,一次完成压力变化、温度变化、冷水故障的测试并能输出测试结果、自动判定产品是否符合要求。
参考文献
[1]D08-2002 Thermostatic Mixing Valve 恒温混合阀 ,(英国)国家医疗卫生典型工程标准
[2]EN1111-1999卫浴龙头 恒温混合阀(PN10)——总体技术说明,英国国家标准
[3]EN1287-1999低压恒温混合阀——总体技术说明,英国国家标准
[4]ASME A112.18.1-2005/CSA B125.1-05 Plumbing Fitting 管道装置,美国/加拿大联合标准
[5]ASSE 1016-2011/ASME A112.1016-2011/CSA B125.16-11 Performance requirement for automatic compensation valve for individual showers and tub /shower Combinations单独花洒和带水嘴/花洒淋浴龙头使用的自动补偿阀,美国卫生基金会标准
[6]QB/T 2806-2006温控水嘴,中国行业标准
作者简介:
叶立明 (1976.11-)男,民族 :汉,毕业学校 :淮南工业学院,研究方向 :卫浴产品设计开发方向,职称:工程师