供水系統中用水器具噪聲測試技術和標準研究*

丁哲宇

(安徽省產品質量監督檢驗研究院 合肥 230092)

隨著經濟的發展,人民生活水平的提高,人們對供水質量的要求也越來越高。然而,一些社會問題也隨之產生,其中包括水質污染、水環境惡化等。而供水系統中用水器具的不合理使用,是導致水質污染和水環境惡化的重要原因之一。

1 用水器具行業概況

1.1 質量層次不齊

當前我國供水系統中用水器具的種類繁多、結構復雜、價格各異,且有些供水系統中用水器具是由不合格的生產廠家生產、銷售,使供水系統中用水器具的質量參差不齊,影響了人們對供水質量的判斷。目前由于我國對供水系統中用水器具的質量標準還沒有明確規定,導致供水系統中用水器具檢測人員無法判斷是否合格。

1.2 沒有明確規范

為了使居民對自來水質量有更好的了解和認識,近年來,國家開展了一系列供水系統中用水器具的檢驗工作。2016年11月1日起正式實施的GB 5749-2006生活飲用水衛生標準,將我國城市飲用水分為了3個類別,即生活飲用水、工業用水、公共供水,對其衛生要求和標準進行了明確規定。其中要求飲用水中應不含有致病微生物、重金屬和其他有毒有害物質;水中各種元素和污染物均不得超過國家規定的衛生標準。由此可見,供水系統中用水器具檢驗是自來水公司檢驗其水質是否合格以及保證居民用水安全的重要環節之一。

2 用水器具噪聲標準

2.1 國內情況

目前,我國對供水系統中用水器具的噪聲沒有具體的規定,主要依據GB 14901-2005民用建筑隔聲設計規范(2011年版)、GB 50189-2005公共建筑節能設計標準等標準中對噪聲的限值進行規定。但隨著我國城市建設的發展,供水系統中用水器具的使用數量不斷增加,而且不同材質和構造的用水器具對噪聲有不同的要求,所以目前我國對供水系統中用水器具的噪聲沒有統一的規定。

2.2 國際情況

國際上常用的用水器具噪聲限值在美國、歐盟、日本等國家和地區也有相應的標準。而我國目前還沒有相關標準,因此,需要在GB 50189-2005民用建筑隔聲設計規范等國家相關標準基礎上,借鑒國際先進經驗,盡快制定我國統一的用水器具噪聲標準。

2.3 建議制定用水器具噪聲標準規范

鑒于我國對供水系統中用水器具噪聲沒有具體的規定,而美國、歐盟、日本等國家和地區對此有明確的規定,因此可參照國際上成熟的標準制定我國統一用水器具噪聲標準。GB 50189-2005民用建筑隔聲設計規范第4.1.2條規定:“民用建筑隔聲設計應采用有效措施,使建筑中主要使用功能房間噪聲降低3dB(A)以上。”第5.2.2條規定:“對有特殊要求的建筑,應進行隔聲設計”;第5.2.3條規定:“對主要使用功能房間或居住人員集中區域噪聲應采取有效措施進行控制,使其滿足現行國家標準GB 50189-2005 民用建筑隔聲設計規范中有關居住建筑和工業企業等其他用房隔聲要求”[1]。

3 不同種類用水器具的噪聲限值

針對不同類型、不同材質和構造的用水器具,可按照GB 5749-2006生活飲用水衛生標準和GB 50189-2005公共建筑節能設計標準中規定的不同類型和構造的用水器具噪聲限值進行分析,從而確定不同類型、材質和構造的用水器具噪聲限值。

4 用水器具噪聲測試方法

鑒于目前我國供水系統中用水器具的噪聲限值標準還沒有制定,因此采用“等效連續聲源”的方法進行測試。測試時,先將供水系統中用水器具的工作狀態切換為“持續”狀態,然后將被測設備放入到噪聲測試裝置中,連接好被測設備的數據采集器,接通電源后開始進行連續測試。首先進行瞬時噪聲測量,將測量得到的瞬時噪聲值換算成等效聲源的聲壓級。然后再進行連續噪聲測量,測量時將被測設備放入到噪聲測試裝置中,接通電源后開始進行連續測試。當被測設備在連續狀態下的聲壓峰值穩定時,進行測量結果的計算。這里需要注意的是,如果被測設備為水泵時,應該將水泵的運行狀態切換到“運行”狀態。如果使用聲級計等其他測量設備測量時,需要將被測設備調整到“關閉”狀態。當被測設備處于關閉狀態時,可以通過使用聲級計等其他測量設備對其進行噪聲測試;當被測設備在打開狀態時,只能使用聲級計等其他測量設備進行噪聲測試。因此,實際應用中需要注意這一點[2]。

5 國內外研究現狀

5.1 國內研究現狀

目前,國內有關于供水系統中用水器具噪聲的相關標準有:GB 5749-2006生活飲用水衛生標準、GB/T 5750-2006生活飲用水水質衛生規范、GB 50015-2003建筑給水排水設計規范等。根據國家相關部門對上述標準的介紹,對于生活飲用水的衛生標準主要從水源、水質和供水系統3個方面進行規定,而對于生活用水器具的噪聲標準主要從生活用水器具和水處理設備兩個方面進行規定。

除此之外,國內關于供水系統中用水器具的噪聲也有相關的國家標準,如GB/T 39772-2017家用和類似用途電器的空氣凈化功能評價第1 部分:噪聲、GB/T 39768-2017家用和類似用途電器的空氣凈化功能評價第2部分:固體污染物排放濃度。以上標準主要針對生活飲用水,但對于供水系統中用水器具噪聲并沒有相關的規定。

5.2 國際研究現狀

目前,歐美等發達國家的國家和地區均有明確規定,如美國加州標準(California Standard)規定:“任何給水系統或設備產生的任何聲音,如果超過背景噪聲的兩倍,則為噪音;如果超過背景噪聲的3倍,則為噪聲”;德國國家標準(DIN51049)規定:“用于給水的任何設備或管道都有一個允許的最大允許噪聲級,任何超過此限值的設備或管道都是不合格的”。英國國家標準(BSI)規定:“所有用于供水系統的設備都必須按照制造商給出的說明使用,如在安裝或操作中出現任何問題,用戶應向制造商詢問或投訴”;日本國家標準(JIS)規定:“凡是用于給水、給氣和排污系統的任何設備及管道均需滿足上述要求”。同時,日本還專門制定了《給水工器具和設備制造管理規則》對相應產品的制造企業提出了強制性要求。

6 用水器具噪聲檢測技術研究

目前我國還沒有專門針對供水系統中用水器具的噪聲測試標準和規范,但供水系統中用水器具的噪聲影響是客觀存在的,并且該影響還在不斷擴大。所以,有必要針對該項目制定相關標準和規范。我國在該項目方面的研究主要集中在以下幾個方面:

6.1 噪聲測試標準和規范

我國目前還沒有針對供水系統中用水器具的噪聲測試標準和規范,針對這一問題,建議參照歐盟相關標準和技術法規中關于供水系統中用水器具噪聲的要求,結合我國實際情況和供水系統的具體情況,盡快制定相關標準和規范,為供水系統中用水器具的噪聲檢測提供技術依據。

6.2 儀器設備

目前,我國對供水系統中用水器具噪聲的檢測主要采用聲級計、傳聲器等設備。在實際檢測過程中,這些設備往往會因為不同儀器所帶來的差異而產生較大誤差。建議根據我國供水系統實際情況和設備的特點,考慮采用聲強測量系統、噪聲頻譜分析儀等儀器對供水系統中用水器具進行噪聲檢測。

6.3 測量方法

根據用水器具的結構特點及噪聲產生機理,研究建立能夠準確測試供水系統中用水器具噪聲的方法。在對供水系統中用水器具進行測量時,建議采用聲級計法或聲譜法。

6.4 檢測環境

在測試供水系統中用水器具噪聲時,有必要對其工作環境進行適當的調整,如盡量避免在用水器具附近使用大功率電器設備等。

6.5 測量對象

供水系統中用水器具產生噪聲的主要對象是管道中的壓力和流速等因素。因此,在測試供水系統中用水器具的噪聲時,可以采取以下措施:

6.5.1 測試時間

一般情況下,測試時間應盡可能短。當測試時管道內壓力高于設定壓力時,應停止注水或注水結束后再進行測量。

6.5.2 測試位置

在用水器具附近進行測量時,應盡量選擇在用水器具遠離水源的位置進行測量。

6.5.3 注意事項

在檢測過程中,測試人員應采取必要措施避免被測用水器具發出影響測試結果的聲音;測試人員應保持耳朵和身體不受到外界干擾;測試過程中所用到的儀器設備要按照標準要求進行校準或檢定。

7 檢測標準研究制定

供水系統中用水器具噪聲檢測標準研究在國內外都處于起步階段,研究對象主要集中在衛生器具、水嘴、凈水設備等產品,而針對供水系統中用水器具的噪聲檢測標準還很少,主要集中在國外。德國于1970年就頒布了《飲用水用水器具的噪聲評價》標準,日本在1994年頒布了《生活用水器具的噪聲評價》標準,美國、澳大利亞也分別于1998年和2003年制定了《生活用水器具的噪聲評價》標準。

目前我國尚沒有關于供水系統中用水器具噪聲檢測的相關標準,只有部分地方制定了地方標準。國家質量技術監督局于2011年發布了GB 5749-2006生活飲用水衛生標準,該標準主要對水質進行了要求,并未涉及供水系統中用水器具的噪聲。因此,制定一個適用于我國供水系統中用水器具的噪聲檢測標準具有重要意義。

7.1 標準編制原則

(1)在標準中設置了3個級別的噪聲限值,分別為10 d B、20 dB和30 d B,以滿足不同用水器具產品的噪聲檢測要求。其中,10 dB 為強制性限值,20 dB 為推薦性限值。

(2)在標準中設置了標準樣品,以供檢測人員使用。同時,標準中應考慮不同用水器具產品在不同工作狀態下的噪聲差異,以保證標準的適用性。

(3)考慮到用水器具噪聲對居民日常生活的影響,標準中還設置了一個10 dB的參考限值。

(4)考慮到用水器具產品在出廠和銷售過程中的噪聲控制水平不同,標準中還設置了一個30 dB 的推薦限值。

(5)為了保證標準實施過程中的可操作性和可實施性,在標準中還設置了一個“不適用”條款,以使相關檢測機構、使用單位及個人能夠理解并按此執行。

(6)在標準實施過程中,可以根據實際情況對標準進行修訂和補充,以更好地指導和規范用水器具產品的噪聲檢測工作。同時,隨著技術發展和新產品的不斷涌現,標準中還可以針對不同產品類型制定相應的噪聲檢測方法。

7.2 標準主要內容

標準主要對試驗儀器、設備和環境、試樣的選擇、測試步驟及注意事項等內容進行了規定。其中,試驗儀器為符合GB/T 14175-2012標準規定的聲級計,該儀器性能穩定,測量精度高,并具有聲級計校準功能;試樣的選擇需保證被測物具有代表性,試樣的長度為10 cm;噪聲測試步驟分為聲壓級測量和時間測量兩部分,聲壓級測量中,先用半波聲壓級(3 d B)進行前處理,再用半波聲壓級(5 dB)進行后處理;時間測量中,每隔5 min測量1次,直到聲壓級達到穩定值。聲功率級計算是獲取聲功率信號的關鍵設備。該標準還規定了實驗室應配備的儀器及輔助設備[3]。

8 結語

隨著我國經濟的快速發展,人們生活水平的不斷提高,人們對水環境的要求也越來越高,給供水系統中用水器具的噪聲問題提出了新的要求。筆者通過對國內外相關標準和規范進行了分析,并對供水系統中用水器具噪聲測試技術和標準進行了研究。

我國對供水系統中用水器具噪聲還沒有具體的規定,且國內各檢測機構在檢測過程中對該項目也沒有統一的標準和規范,因此我國需要盡快完善和制定相關標準和規范,以保證供水系統中用水器具的衛生和健康。