供水系统中用水器具噪声测试技术和标准研究*

丁哲宇

(安徽省产品质量监督检验研究院 合肥 230092)

随着经济的发展,人民生活水平的提高,人们对供水质量的要求也越来越高。然而,一些社会问题也随之产生,其中包括水质污染、水环境恶化等。而供水系统中用水器具的不合理使用,是导致水质污染和水环境恶化的重要原因之一。

1 用水器具行业概况

1.1 质量层次不齐

当前我国供水系统中用水器具的种类繁多、结构复杂、价格各异,且有些供水系统中用水器具是由不合格的生产厂家生产、销售,使供水系统中用水器具的质量参差不齐,影响了人们对供水质量的判断。目前由于我国对供水系统中用水器具的质量标准还没有明确规定,导致供水系统中用水器具检测人员无法判断是否合格。

1.2 没有明确规范

为了使居民对自来水质量有更好的了解和认识,近年来,国家开展了一系列供水系统中用水器具的检验工作。2016年11月1日起正式实施的GB 5749-2006生活饮用水卫生标准,将我国城市饮用水分为了3个类别,即生活饮用水、工业用水、公共供水,对其卫生要求和标准进行了明确规定。其中要求饮用水中应不含有致病微生物、重金属和其他有毒有害物质;水中各种元素和污染物均不得超过国家规定的卫生标准。由此可见,供水系统中用水器具检验是自来水公司检验其水质是否合格以及保证居民用水安全的重要环节之一。

2 用水器具噪声标准

2.1 国内情况

目前,我国对供水系统中用水器具的噪声没有具体的规定,主要依据GB 14901-2005民用建筑隔声设计规范(2011年版)、GB 50189-2005公共建筑节能设计标准等标准中对噪声的限值进行规定。但随着我国城市建设的发展,供水系统中用水器具的使用数量不断增加,而且不同材质和构造的用水器具对噪声有不同的要求,所以目前我国对供水系统中用水器具的噪声没有统一的规定。

2.2 国际情况

国际上常用的用水器具噪声限值在美国、欧盟、日本等国家和地区也有相应的标准。而我国目前还没有相关标准,因此,需要在GB 50189-2005民用建筑隔声设计规范等国家相关标准基础上,借鉴国际先进经验,尽快制定我国统一的用水器具噪声标准。

2.3 建议制定用水器具噪声标准规范

鉴于我国对供水系统中用水器具噪声没有具体的规定,而美国、欧盟、日本等国家和地区对此有明确的规定,因此可参照国际上成熟的标准制定我国统一用水器具噪声标准。GB 50189-2005民用建筑隔声设计规范第4.1.2条规定:“民用建筑隔声设计应采用有效措施,使建筑中主要使用功能房间噪声降低3dB(A)以上。”第5.2.2条规定:“对有特殊要求的建筑,应进行隔声设计”;第5.2.3条规定:“对主要使用功能房间或居住人员集中区域噪声应采取有效措施进行控制,使其满足现行国家标准GB 50189-2005 民用建筑隔声设计规范中有关居住建筑和工业企业等其他用房隔声要求”[1]。

3 不同种类用水器具的噪声限值

针对不同类型、不同材质和构造的用水器具,可按照GB 5749-2006生活饮用水卫生标准和GB 50189-2005公共建筑节能设计标准中规定的不同类型和构造的用水器具噪声限值进行分析,从而确定不同类型、材质和构造的用水器具噪声限值。

4 用水器具噪声测试方法

鉴于目前我国供水系统中用水器具的噪声限值标准还没有制定,因此采用“等效连续声源”的方法进行测试。测试时,先将供水系统中用水器具的工作状态切换为“持续”状态,然后将被测设备放入到噪声测试装置中,连接好被测设备的数据采集器,接通电源后开始进行连续测试。首先进行瞬时噪声测量,将测量得到的瞬时噪声值换算成等效声源的声压级。然后再进行连续噪声测量,测量时将被测设备放入到噪声测试装置中,接通电源后开始进行连续测试。当被测设备在连续状态下的声压峰值稳定时,进行测量结果的计算。这里需要注意的是,如果被测设备为水泵时,应该将水泵的运行状态切换到“运行”状态。如果使用声级计等其他测量设备测量时,需要将被测设备调整到“关闭”状态。当被测设备处于关闭状态时,可以通过使用声级计等其他测量设备对其进行噪声测试;当被测设备在打开状态时,只能使用声级计等其他测量设备进行噪声测试。因此,实际应用中需要注意这一点[2]。

5 国内外研究现状

5.1 国内研究现状

目前,国内有关于供水系统中用水器具噪声的相关标准有:GB 5749-2006生活饮用水卫生标准、GB/T 5750-2006生活饮用水水质卫生规范、GB 50015-2003建筑给水排水设计规范等。根据国家相关部门对上述标准的介绍,对于生活饮用水的卫生标准主要从水源、水质和供水系统3个方面进行规定,而对于生活用水器具的噪声标准主要从生活用水器具和水处理设备两个方面进行规定。

除此之外,国内关于供水系统中用水器具的噪声也有相关的国家标准,如GB/T 39772-2017家用和类似用途电器的空气净化功能评价第1 部分:噪声、GB/T 39768-2017家用和类似用途电器的空气净化功能评价第2部分:固体污染物排放浓度。以上标准主要针对生活饮用水,但对于供水系统中用水器具噪声并没有相关的规定。

5.2 国际研究现状

目前,欧美等发达国家的国家和地区均有明确规定,如美国加州标准(California Standard)规定:“任何给水系统或设备产生的任何声音,如果超过背景噪声的两倍,则为噪音;如果超过背景噪声的3倍,则为噪声”;德国国家标准(DIN51049)规定:“用于给水的任何设备或管道都有一个允许的最大允许噪声级,任何超过此限值的设备或管道都是不合格的”。英国国家标准(BSI)规定:“所有用于供水系统的设备都必须按照制造商给出的说明使用,如在安装或操作中出现任何问题,用户应向制造商询问或投诉”;日本国家标准(JIS)规定:“凡是用于给水、给气和排污系统的任何设备及管道均需满足上述要求”。同时,日本还专门制定了《给水工器具和设备制造管理规则》对相应产品的制造企业提出了强制性要求。

6 用水器具噪声检测技术研究

目前我国还没有专门针对供水系统中用水器具的噪声测试标准和规范,但供水系统中用水器具的噪声影响是客观存在的,并且该影响还在不断扩大。所以,有必要针对该项目制定相关标准和规范。我国在该项目方面的研究主要集中在以下几个方面:

6.1 噪声测试标准和规范

我国目前还没有针对供水系统中用水器具的噪声测试标准和规范,针对这一问题,建议参照欧盟相关标准和技术法规中关于供水系统中用水器具噪声的要求,结合我国实际情况和供水系统的具体情况,尽快制定相关标准和规范,为供水系统中用水器具的噪声检测提供技术依据。

6.2 仪器设备

目前,我国对供水系统中用水器具噪声的检测主要采用声级计、传声器等设备。在实际检测过程中,这些设备往往会因为不同仪器所带来的差异而产生较大误差。建议根据我国供水系统实际情况和设备的特点,考虑采用声强测量系统、噪声频谱分析仪等仪器对供水系统中用水器具进行噪声检测。

6.3 测量方法

根据用水器具的结构特点及噪声产生机理,研究建立能够准确测试供水系统中用水器具噪声的方法。在对供水系统中用水器具进行测量时,建议采用声级计法或声谱法。

6.4 检测环境

在测试供水系统中用水器具噪声时,有必要对其工作环境进行适当的调整,如尽量避免在用水器具附近使用大功率电器设备等。

6.5 测量对象

供水系统中用水器具产生噪声的主要对象是管道中的压力和流速等因素。因此,在测试供水系统中用水器具的噪声时,可以采取以下措施:

6.5.1 测试时间

一般情况下,测试时间应尽可能短。当测试时管道内压力高于设定压力时,应停止注水或注水结束后再进行测量。

6.5.2 测试位置

在用水器具附近进行测量时,应尽量选择在用水器具远离水源的位置进行测量。

6.5.3 注意事项

在检测过程中,测试人员应采取必要措施避免被测用水器具发出影响测试结果的声音;测试人员应保持耳朵和身体不受到外界干扰;测试过程中所用到的仪器设备要按照标准要求进行校准或检定。

7 检测标准研究制定

供水系统中用水器具噪声检测标准研究在国内外都处于起步阶段,研究对象主要集中在卫生器具、水嘴、净水设备等产品,而针对供水系统中用水器具的噪声检测标准还很少,主要集中在国外。德国于1970年就颁布了《饮用水用水器具的噪声评价》标准,日本在1994年颁布了《生活用水器具的噪声评价》标准,美国、澳大利亚也分别于1998年和2003年制定了《生活用水器具的噪声评价》标准。

目前我国尚没有关于供水系统中用水器具噪声检测的相关标准,只有部分地方制定了地方标准。国家质量技术监督局于2011年发布了GB 5749-2006生活饮用水卫生标准,该标准主要对水质进行了要求,并未涉及供水系统中用水器具的噪声。因此,制定一个适用于我国供水系统中用水器具的噪声检测标准具有重要意义。

7.1 标准编制原则

(1)在标准中设置了3个级别的噪声限值,分别为10 d B、20 dB和30 d B,以满足不同用水器具产品的噪声检测要求。其中,10 dB 为强制性限值,20 dB 为推荐性限值。

(2)在标准中设置了标准样品,以供检测人员使用。同时,标准中应考虑不同用水器具产品在不同工作状态下的噪声差异,以保证标准的适用性。

(3)考虑到用水器具噪声对居民日常生活的影响,标准中还设置了一个10 dB的参考限值。

(4)考虑到用水器具产品在出厂和销售过程中的噪声控制水平不同,标准中还设置了一个30 dB 的推荐限值。

(5)为了保证标准实施过程中的可操作性和可实施性,在标准中还设置了一个“不适用”条款,以使相关检测机构、使用单位及个人能够理解并按此执行。

(6)在标准实施过程中,可以根据实际情况对标准进行修订和补充,以更好地指导和规范用水器具产品的噪声检测工作。同时,随着技术发展和新产品的不断涌现,标准中还可以针对不同产品类型制定相应的噪声检测方法。

7.2 标准主要内容

标准主要对试验仪器、设备和环境、试样的选择、测试步骤及注意事项等内容进行了规定。其中,试验仪器为符合GB/T 14175-2012标准规定的声级计,该仪器性能稳定,测量精度高,并具有声级计校准功能;试样的选择需保证被测物具有代表性,试样的长度为10 cm;噪声测试步骤分为声压级测量和时间测量两部分,声压级测量中,先用半波声压级(3 d B)进行前处理,再用半波声压级(5 dB)进行后处理;时间测量中,每隔5 min测量1次,直到声压级达到稳定值。声功率级计算是获取声功率信号的关键设备。该标准还规定了实验室应配备的仪器及辅助设备[3]。

8 结语

随着我国经济的快速发展,人们生活水平的不断提高,人们对水环境的要求也越来越高,给供水系统中用水器具的噪声问题提出了新的要求。笔者通过对国内外相关标准和规范进行了分析,并对供水系统中用水器具噪声测试技术和标准进行了研究。

我国对供水系统中用水器具噪声还没有具体的规定,且国内各检测机构在检测过程中对该项目也没有统一的标准和规范,因此我国需要尽快完善和制定相关标准和规范,以保证供水系统中用水器具的卫生和健康。