花灑的淋浴舒適度與流體特性研究

張夢云

摘 要 自我國進入新時代以來，國民對于生活質量的要求也日益提升，更加重視生活的舒適度。而對于人們日常使用的淋浴花灑，當前國內外對各類型人群尚未有明確的舒適度評測方法。本文旨在考慮淋浴過程中所涉及的主觀因素，排除個人新陳代謝等不確定因素，對花灑水流流體特性對人體感知舒適度的影響作相關討論研究。本文主要針對流體水溫、流體流量兩大參數(shù)進行差異性分析，以一定數(shù)值的供水靜壓為相對因變量，進行大致評測。

關鍵詞 花灑;淋浴舒適度;流體特性

引言

水，是生命起源。我國對于生活用水很早便出臺實行相關法律標準，但人們每日由于清洗而浪費的水資源不可計數(shù)。為了實現(xiàn)花灑等產品的節(jié)水性能，我國對于其標準規(guī)格也提出了限制范圍。淋浴花灑這一工具作為日常生活中的輸水終端，必須做出單獨的規(guī)章制度。本文旨在為當前淋浴花灑的設計與制造做出適當理論研究指導，依托相關流體特性，結合當前國內外的先進理念與實際經(jīng)驗，深入探究最適用于人們的舒適淋浴體驗。

1國內外對于花灑淋浴效果的研究現(xiàn)狀

（1）國內花灑淋浴系統(tǒng)特性研究。我國目前對于花灑淋浴舒適度的系統(tǒng)研究甚少，但是，近幾年有不少學者對洗浴過程中身體的要求與身體限制狀況有相關研究，在一定程度上提升了國內對洗浴舒適度的理論指導，為國內對于花灑淋浴舒適度的相關研究做出了間接貢獻。當前，應用于洗浴系統(tǒng)從而提升洗浴舒適度體驗的方案有：添加溫度傳感器、裝備壓力感受器。這些方案使用戶在淋浴過程中可以方便地自行調節(jié)流體水溫、流量大小以及流體打擊強度，確保用戶找到屬于自己的最適水溫、水壓、流量[1]。

（2）國外花灑淋浴系統(tǒng)特性研究。發(fā)達國家對于建筑節(jié)水的理論推行較早，在花灑淋浴相關參數(shù)的制定標準上有一定的研究。為了控制水量使用，早在上個世紀末他們已限制花灑在單位時間內的出水流量。隨著近代以來對于綠色建筑的呼聲愈發(fā)強烈，行業(yè)內逐步開始提倡進一步對建筑給水系統(tǒng)采用節(jié)水設計。經(jīng)過國外某些權威機構調查，在偏熱區(qū)域范圍內，用戶對于水溫的敏感性與在正常室溫下的熱敏感性最為接近。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，受實驗者大都選擇偏中熱區(qū)偏上的水溫區(qū)域進行淋浴，他們普遍認為更加溫暖的觸感會使淋浴過程的舒適度與滿意程度上升。研究報告還顯示，水流流量對于用戶皮膚的熱敏感性有著舉足輕重的影響，水量越大對于水溫的敏感性就越大，水量輕微的波動性也會使得身體產生不適狀態(tài)。此外，經(jīng)過精密研究，在熱、冷混合水流自混合至人體表面有不足1℃的差異。

2相關流體特性對淋浴舒適度的影響

（1）淋浴舒適度與水流流量的關系。當人體進行淋浴時，在可人為改變的自變量中，一大主要參數(shù)便是出水流量，這也要求在對花灑規(guī)格進行設計制造時，既要考慮淋浴的舒適度又要滿足大眾的普遍用水要求。借鑒國內優(yōu)秀實驗結果可以得出，國民對于冷水動壓滿意程度均小于熱水動壓。此外，研究結果還表明女性整體對于最適水溫區(qū)段略高于男性最適水溫區(qū)段，而在水流流量最適淋浴大小因素上也有較大差距[2]。

（2）淋浴舒適度與水流溫度的關系。周圍環(huán)境的溫度與相關濕度直接影響著用戶后續(xù)在淋浴過程中流量與熱度的使用情況，故在進行實際淋浴花灑設計制造過程中要綜合考慮環(huán)境溫度與周圍濕度的具體狀況從而進一步實現(xiàn)花灑的節(jié)水性和舒適性。參照皮爾遜相關公式計算得出用戶自身最適水溫主要受到自身新陳代謝以及日常習慣影響，而淋浴環(huán)境溫度與濕度對于用戶所滿足的舒適度影響較小。受周圍環(huán)境因素影響最大的為用戶的使用水流流量，而對水流流量影響最為顯著的為：室內外溫度、室內外濕度、洗浴間溫度等環(huán)境因素，但經(jīng)過相關研究發(fā)現(xiàn)，這些因素都與流量狀況呈現(xiàn)非線性相關，因為用戶自身身體狀況也是一大未知自變量。

3不同情況下供水靜壓對淋浴舒適度的影響

（1）壓力分布?；んw中間部位所受壓力最大，而后壓力隨著半徑向四周擴散并逐漸減小。在花灑盆面最內圈的出水孔向外噴灑形成類似于圓環(huán)的壓力區(qū)域，經(jīng)過實驗測算，此區(qū)域中壓力相對花灑周圍壓力較小。在實際花灑設計制造時，若改造升級為強壓力花灑，則需要在此區(qū)域設置進氣孔，提供有效壓力支持。在實際花灑與輸水管相連處，水流壓力是整個設備中壓力最大區(qū)域。為了讓用戶能夠自主控制水流壓力狀態(tài)，可在花灑中間部位裝設壓力控制調節(jié)閥，使用戶對于淋浴舒適度達到滿意效果，這一技術的應用也符合相關水力學范疇[3]。

（2）湍流強度分布。常用花灑工作時會出現(xiàn)盆面中央?yún)^(qū)域湍流強度較小，并呈現(xiàn)向四周強度先增大后減小的趨勢。最內圈出水口部位會形成類似于圓環(huán)的塊區(qū)。雖然花灑盆面水流強度呈現(xiàn)波狀變化，但是最內層水流強度依舊大于最外層強度，故花灑出水強度與盆面分布有緊密的關系。此外，根據(jù)相關試驗數(shù)據(jù)可知，水流在花灑與輸水管接口處所承受的水流湍流較小，流體在通道內毫無阻礙地行進并突然遇到接口處斷層，會由于斷層使水流湍流強度大幅度上升，但是湍流強度最大的位置在不靠及任何壁面的位置以及遠離花灑出水口軸線的位置，故高湍流強度位置主要集中在輸水管連接處與花灑面盤稍靠后的區(qū)域。

（3）流速分布。在花灑實際工作中，流動的流體分布比較復雜，根據(jù)實際研究可知，輸水管內部流速較小，輸水管與花灑連接處流速較大。流體到達花灑盆面后由中央向四周擴散，并且流速呈現(xiàn)向四周逐漸降低最后趨于穩(wěn)定的狀態(tài)，花灑中央?yún)^(qū)域流速最大，四周出水圈較低且基本相等[4]。

4結束語

本文主要探究用戶使用淋浴習慣以及花灑相關參數(shù)，深入研究影響舒適度的相關外部環(huán)境因素，分析最適舒適度參數(shù)的容錯性、相關性。此外，由于淋浴舒適度受多種因素的交錯影響，所以在實際測驗時，仍有較大疏漏，需要相關學者進行進一步研究與補充。

參考文獻

[1] 張毅敏.衛(wèi)浴行業(yè)節(jié)能花灑設計分析[J].技術與市場，2019，26（11）： 106-107.

[2] 白雪. 基于老年人行為分析的淋浴產品設計研究[D].武漢：武漢理工大學，2016.

[3] 吳俊奇，喬曉峰，李庚，等.居民生活用水舒適度調查研究[J].給水排水，2016，52（8）：84-88.

[4] 吳俊奇，喬曉峰，李庚，等.國內外用水舒適度研究進展[J].給水排水，2016，52（5）：136-141.