管网压力变化对冲洗阀节水性能影响研究

李济源，司 琦，管清坤，吕 鑑

(1.安徽工程大学建筑工程学院，安徽 芜湖 241000；2.北京林业大学总务与产业管理处，北京 100083；3.北京工业大学建筑工程学院，北京 100124)



管网压力变化对冲洗阀节水性能影响研究

李济源1，司 琦2，管清坤3，吕 鑑3

(1.安徽工程大学建筑工程学院，安徽 芜湖 241000；2.北京林业大学总务与产业管理处，北京 100083；3.北京工业大学建筑工程学院，北京 100124)

根据北方某市节水器具市场的调研情况，选取了6种小便冲洗阀和1种感应式冲洗阀，利用开发的新型试验测试装置，依据《节水型生活用水器具》(CJ164-2002)与《小便冲洗阀》(QB 2948-2008)相关规定，对其节水性能进行测试研究。研究结果发现：《非接触式给水器具》(CJ/T194-2004)现行标准对感应小便冲洗阀的工作周期出水量规定较高，水量范围过于宽泛，不能适用于现阶段的节水要求，且没有相关出水峰值流量的概念，使用效果不能有效界定，建议冲洗阀出水峰值流量为0.2～0.3 L/s。

冲洗阀；标准；压力；节水性能

建筑给排水与人类生活息息相关，建筑节水对社会有着重要的作用[1-4]。冲洗阀主要应用在公共建筑中的大便器和小便器供水管道上，如果使用不满足标准的产品，会造成水资源浪费。我国很多学者针对冲洗阀进行了相关研究[5]，本试验根据市场调研情况，选取6种小便冲洗阀及1种感应式冲洗阀进行测试，对管网压力变化对冲洗阀节水性能的影响进行研究。

图1 试验装置示意图

1 试验装置及方法

1.1 试验装置

试验装置采用北京工业大学建筑给水排水实验室的流态分析仪[6]，辅以其它装置进行测试分析(见图1)。图1中水箱作为整个测试系统的水源，用水器具的出水回流到水箱，以节约试验用水。测试所需的压力由变频水泵连续变频和手动阀门共同调节提供，冲洗阀门由DN15 mm的镀锌钢管进行配水，电磁流量计(精确度为5%)、压力传感器(精确度为2.5%)分别用于测试冲洗阀的出流量及其引入压力，其输出的电信号经电缆和采集卡传至电脑，利用Lab View软件开发的一套测试软件将电信号转化为实际的流量值和压力值，从而得到测试的数据，采集的最小周期为1/20 s。

1.2 试验方法

根据《节水型生活用水器具》(CJ 164-2002)中第4.4.1条规定：水压为0.3 MPa时，大便冲洗用产品，一次冲水量6～8 L，小便冲洗用产品一次冲水量2～4 L(如分为两段冲洗，为第一段与第二段之和)，冲洗时间3～10 s[7]。而《小便冲洗阀》(QB 2948-2008)中对小便器冲洗阀的规定为：小便冲洗阀冲洗过程中，动水压为(0.1±0.01 MPa)时，出水量(含一段出水和二段出水)应不超过3 L。出水量应尽快达到最大瞬时流量，最大瞬时流量应不小于0.12 L/s(出水量小于1 L的冲洗阀无此要求)，出水量必须逐渐减少直至关闭[8]。

在试验测试过程中，冲洗阀节水性测试应符合《节水型生活用水器具》(CJ 164-2002)第5.3.1条规定。确定该试验的试验条件为冲洗阀前的供水管路的管径规格应取阀的进水口的上一个规格尺寸，方法为采用将冲洗阀调至最大的冲洗量，在压力0.3 MPa下，测定冲洗量和冲洗时间，各进行3次，取其平均值。

2 数据分析

该试验根据市场调研情况，选取6种小便冲洗阀和1种感应式冲洗阀，分3次进行试验。

2.1 不同压力下，冲洗时间对冲洗阀节水性能的影响

选取其中一个小便器冲洗阀进行试验。对该冲洗阀进行测试的过程中，分别测定了其在3～10 s的最大瞬时流量和冲洗水量，试验结果见图2。

图2 冲洗阀在0.1 MPa不同冲洗时间下最大瞬时流量及冲洗水量

图3 冲洗阀在0.3 MPa不同冲洗时间下最大瞬时流量及冲洗水量

由图2可以看出：在各个冲洗时间下，最大瞬时流量均大于0.12 L/s，而冲洗水量则小于3 L，所以该冲洗阀在符合《小便冲洗阀》(QB 2948-2008)对小便器冲洗阀节水性的规定。

为了验证该冲洗阀是否符合《节水型生活用水器具》(CJ 164-2002)的相关规定，对其在0.3 MPa压力下3～10 s的冲洗水量是否达到2～4 L进行试验，试验结果见图3。

由图3结果可以看出：该冲洗阀在0.3 MPa压力下的冲洗水量，只有冲洗时间在8～10 s时才满足《节水型生活用水器具》(CJ 164-2002)要求。而在3～8 s的过程中，冲洗水量则明显偏小。

2.2 冲洗时间一定，不同压力下对冲洗阀节水性能的影响

由图4可以看出：在0.1 MPa下，所有的小便器冲洗阀最大瞬时流量均大于0.12 L/s，在冲洗时间为10 s时冲洗水量均小于3 L，符合《小便冲洗阀》(QB 2948-2008)中对小便器冲洗阀的节水性能规定。

由图5可以看出：测试用的小便器冲洗阀在冲洗时间为10 s时的冲洗水量均在2～4 L，《节水型生活用水器具》(CJ 164-2002)对冲洗阀规定：“水压为0.3 MPa时，大便冲洗用产品，一次冲水量6～8 L。小便冲洗用产品一次冲水量2～4 L(分为两段冲洗，为第一段与第二段之和)。冲洗时间3～10 s”。因此，符合《节水型生活用水器具》(CJ 164-2002)对小便器冲洗阀规定。

图4 0.1 MPa下冲洗阀最大瞬时流量与冲洗水量

图5 0.3 MPa下冲洗阀最大瞬时流量和冲洗水量

2.3 管网压力对感应式冲洗阀节水性能影响分析

感应式冲洗阀是利用红外感应装置控制出水，主要组成装置包括本体、设于本体下部的固定座、设于固定座上的阀瓣、设于阀瓣上的电磁阀、设于本体前侧的发送和接收装置。不同的是，试验选用感应式冲洗阀是二段式出水模式：第一次出水5 s，第二次出水8 s。

根据目前实行标准《非接触式给水器具》(CJ/T 194-2004)中6.3所述：单体小便池冲洗器在进水口动态水压调整至0.1 MPa±0.01 MPa后，工作周期出水量应为2～5 L[8]。如图6所示，本样品的冲洗水量在0.1 MPa下为0.175 L，符合规范规定，并随着压力升高出水量逐渐增大，在0.05～0.155 MPa，出水量增加了1.5 L以上,而在0.15～0.25 MPa，出水量趋于平缓，出水量增加了1 L,之后在0.25～0.3 MPa，出水量骤然增大1 L,平缓之后出水量趋于稳步升高。

图6 感应式冲洗阀冲洗水量随压力变化曲线

图7 感应式冲洗阀峰值流量随压力变化曲线

在使用过程中，冲洗水量、冲洗时间和冲洗水量的瞬时峰值是影响感应小便冲洗阀的使用效果的重要因素。本样品的工作过程为：当红外线感应器工作2 s后样本进入一段冲洗状态，持续时间约为5 s。当移开外线感应器前的物体后，进入二段冲洗状态，持续时间约为8 s，冲洗时间可以满足使用要求。本试验测定该样本不同压力状态下的峰值流量如图7所示。压力在0.05～0.15 MPa，峰值流量平稳上升，而在0.15～0.2 MPa区间内，与相应压力区间内的出水量一样，峰值流量骤升至0.3 L/s；之后压力在0.2～0.35 MPa内，峰值流量趋于平稳，平缓之后趋于缓和。在实际生活中，管网压力一般是在0.05～0.25 MPa，出于冲洗阀冲洗效果和节水的平衡考虑，建议冲洗阀出水峰值流量为0.2～0.3 L/s。

3 结论

(1)第一次测试的小便器冲洗阀符合《小便冲洗阀》(QB 2948-2008)，但是冲洗时间偏短时(小于8 s)不符合《节水型生活用水器具》(CJ 164-2002)要求，存在冲洗水量偏小的问题。

(2)《非接触式给水器具》(CJ/T194-2004)现行标准对感应小便冲洗阀的工作周期出水量规定较高，水量范围过于宽泛，不能适用于现阶段的节水要求，且没有相关出水峰值流量的概念，使用效果不能有效界定，建议冲洗阀出水峰值流量为0.2～0.3 L/s。

[1]王若竹, 莫畏, 钱永梅.节水及水资源利用措施在绿色建筑设计中的应用[J].中国给水排水，2009,25(14): 22-24.

[2]李爽, 张海迎, 李青，等.城市大规模节水器具改造的费用效益分析案例[J]. 给水排水，2002,38(5): 143-147.

[3]潘国庆, 刘春华, 李育松.美国绿色建筑认证的节水设计与计算[J]. 中国给水排水，2011,27(22):18-21.

[4]张勤,赵福增.住宅建筑节水器具的经济评价[J].中国给水排水，2007,29(5):123-125.

[5]张祥中，庞胜华.便器冲洗阀最低工作压力探讨[J].给水排水，2006(1)：113-114.

[6]吕鑑,张英,秦子明，等.建筑给水系统用水器具节水性能测试装置:中国, ZL2010 2 0136582[P].2011-03-30.

[7]CJ 164-2002.节水型生活用水器具[S].

[8]CJ/T194-2004.非接触式给水器具[S].

[9]QB2948-2008.中华人民共和国轻工业行业标准-小便冲洗阀[S].

Pressure variation of pipe network on water-saving flush valve performance

LI Ji-yuan1, SI Qi2, GUAN Qing-kun3, LÜ Jian3

(1.SchoolofConstructionEngineering,AnhuiPolytechnicUniversity,Wuhu241000,China; 2.DivisionofGeneralAffairsandPropertyAdministration,BeijingForestryUniversity,Beijing100083,China; 3.CollegeofArchitectureandCivilEngineering,BeijingUniversityofTechnology,Beijing100124,China)

The investigation has been carried out on the market of a northern city. Six kinds of flush valve and one sensor flush valve are selected. By using a new experimental test equipment development, according to regulations of “Water-saving Domestic Water Appliances” (CJ-164) and the “Light Industry Standard of People’s Republic of China-Urine Flush Valve” (QB 2948-2008), testing is performed on its water-saving performance. The results showed that it has a higher provision for its duty cycle of induction urine flush valve according to the current standard of “Non-contact Water Appliances” (CJ/T194-2004), and it is broad in scope, which cannot be applied to water conservation requirements at this stage, and there is no concept of peak flows, the results cannot be effectively defined flushing water valve peak flow 0.2 L/s～0.3 L/s is recommended.

flush valve; standards; pressure; water-saving performance

2015-01-21

安徽工程大学青年科研基金项目(2013YQ39)

李济源(1986-),男，河南新乡人，硕士，讲师，主要从事水处理技术与环境生物技术研究。

1674-7046(2015)02-0055-04

10.14140/j.cnki.hncjxb.2015.02.012

TU991

A