花洒的淋浴舒适度与流体特性研究

张梦云

摘 要 自我国进入新时代以来，国民对于生活质量的要求也日益提升，更加重视生活的舒适度。而对于人们日常使用的淋浴花洒，当前国内外对各类型人群尚未有明确的舒适度评测方法。本文旨在考虑淋浴过程中所涉及的主观因素，排除个人新陈代谢等不确定因素，对花洒水流流体特性对人体感知舒适度的影响作相关讨论研究。本文主要针对流体水温、流体流量两大参数进行差异性分析，以一定数值的供水静压为相对因变量，进行大致评测。

关键词 花洒;淋浴舒适度;流体特性

引言

水，是生命起源。我国对于生活用水很早便出台实行相关法律标准，但人们每日由于清洗而浪费的水资源不可计数。为了实现花洒等产品的节水性能，我国对于其标准规格也提出了限制范围。淋浴花洒这一工具作为日常生活中的输水终端，必须做出单独的规章制度。本文旨在为当前淋浴花洒的设计与制造做出适当理论研究指导，依托相关流体特性，结合当前国内外的先进理念与实际经验，深入探究最适用于人们的舒适淋浴体验。

1国内外对于花洒淋浴效果的研究现状

（1）国内花洒淋浴系统特性研究。我国目前对于花洒淋浴舒适度的系统研究甚少，但是，近几年有不少学者对洗浴过程中身体的要求与身体限制状况有相关研究，在一定程度上提升了国内对洗浴舒适度的理论指导，为国内对于花洒淋浴舒适度的相关研究做出了间接贡献。当前，应用于洗浴系统从而提升洗浴舒适度体验的方案有：添加温度传感器、装备压力感受器。这些方案使用户在淋浴过程中可以方便地自行调节流体水温、流量大小以及流体打击强度，确保用户找到属于自己的最适水温、水压、流量[1]。

（2）国外花洒淋浴系统特性研究。发达国家对于建筑节水的理论推行较早，在花洒淋浴相关参数的制定标准上有一定的研究。为了控制水量使用，早在上个世纪末他们已限制花洒在单位时间内的出水流量。随着近代以来对于绿色建筑的呼声愈发强烈，行业内逐步开始提倡进一步对建筑给水系统采用节水设计。经过国外某些权威机构调查，在偏热区域范围内，用户对于水温的敏感性与在正常室温下的热敏感性最为接近。经过研究发现，受实验者大都选择偏中热区偏上的水温区域进行淋浴，他们普遍认为更加温暖的触感会使淋浴过程的舒适度与满意程度上升。研究报告还显示，水流流量对于用户皮肤的热敏感性有着举足轻重的影响，水量越大对于水温的敏感性就越大，水量轻微的波动性也会使得身体产生不适状态。此外，经过精密研究，在热、冷混合水流自混合至人体表面有不足1℃的差异。

2相关流体特性对淋浴舒适度的影响

（1）淋浴舒适度与水流流量的关系。当人体进行淋浴时，在可人为改变的自变量中，一大主要参数便是出水流量，这也要求在对花洒规格进行设计制造时，既要考虑淋浴的舒适度又要满足大众的普遍用水要求。借鉴国内优秀实验结果可以得出，国民对于冷水动压满意程度均小于热水动压。此外，研究结果还表明女性整体对于最适水温区段略高于男性最适水温区段，而在水流流量最适淋浴大小因素上也有较大差距[2]。

（2）淋浴舒适度与水流温度的关系。周围环境的温度与相关湿度直接影响着用户后续在淋浴过程中流量与热度的使用情况，故在进行实际淋浴花洒设计制造过程中要综合考虑环境温度与周围湿度的具体状况从而进一步实现花洒的节水性和舒适性。参照皮尔逊相关公式计算得出用户自身最适水温主要受到自身新陈代谢以及日常习惯影响，而淋浴环境温度与湿度对于用户所满足的舒适度影响较小。受周围环境因素影响最大的为用户的使用水流流量，而对水流流量影响最为显著的为：室内外温度、室内外湿度、洗浴间温度等环境因素，但经过相关研究发现，这些因素都与流量状况呈现非线性相关，因为用户自身身体状况也是一大未知自变量。

3不同情况下供水静压对淋浴舒适度的影响

（1）压力分布。花洒壳体中间部位所受压力最大，而后压力随着半径向四周扩散并逐漸减小。在花洒盆面最内圈的出水孔向外喷洒形成类似于圆环的压力区域，经过实验测算，此区域中压力相对花洒周围压力较小。在实际花洒设计制造时，若改造升级为强压力花洒，则需要在此区域设置进气孔，提供有效压力支持。在实际花洒与输水管相连处，水流压力是整个设备中压力最大区域。为了让用户能够自主控制水流压力状态，可在花洒中间部位装设压力控制调节阀，使用户对于淋浴舒适度达到满意效果，这一技术的应用也符合相关水力学范畴[3]。

（2）湍流强度分布。常用花洒工作时会出现盆面中央区域湍流强度较小，并呈现向四周强度先增大后减小的趋势。最内圈出水口部位会形成类似于圆环的块区。虽然花洒盆面水流强度呈现波状变化，但是最内层水流强度依旧大于最外层强度，故花洒出水强度与盆面分布有紧密的关系。此外，根据相关试验数据可知，水流在花洒与输水管接口处所承受的水流湍流较小，流体在通道内毫无阻碍地行进并突然遇到接口处断层，会由于断层使水流湍流强度大幅度上升，但是湍流强度最大的位置在不靠及任何壁面的位置以及远离花洒出水口轴线的位置，故高湍流强度位置主要集中在输水管连接处与花洒面盘稍靠后的区域。

（3）流速分布。在花洒实际工作中，流动的流体分布比较复杂，根据实际研究可知，输水管内部流速较小，输水管与花洒连接处流速较大。流体到达花洒盆面后由中央向四周扩散，并且流速呈现向四周逐渐降低最后趋于稳定的状态，花洒中央区域流速最大，四周出水圈较低且基本相等[4]。

4结束语

本文主要探究用户使用淋浴习惯以及花洒相关参数，深入研究影响舒适度的相关外部环境因素，分析最适舒适度参数的容错性、相关性。此外，由于淋浴舒适度受多种因素的交错影响，所以在实际测验时，仍有较大疏漏，需要相关学者进行进一步研究与补充。

参考文献

[1] 张毅敏.卫浴行业节能花洒设计分析[J].技术与市场，2019，26（11）： 106-107.

[2] 白雪. 基于老年人行为分析的淋浴产品设计研究[D].武汉：武汉理工大学，2016.

[3] 吴俊奇，乔晓峰，李庚，等.居民生活用水舒适度调查研究[J].给水排水，2016，52（8）：84-88.

[4] 吴俊奇，乔晓峰，李庚，等.国内外用水舒适度研究进展[J].给水排水，2016，52（5）：136-141.