家用燃?xì)饪焖贌崴骷叭細(xì)獠膳療崴疇t健康性能等級劃分及評價方法

巴喜亮 周立國 黃官賢 梁國榮 尹忠 劉瓊富

廣東美的廚衛(wèi)電器制造有限公司 廣東佛山 528000

1 引言

隨著人民生活水平提升，對于健康功能的產(chǎn)品需求也逐步增長，日常生活中洗浴用水的健康需求也隨之被關(guān)注。熱水器（包括燃?xì)饪焖贌崴骷叭細(xì)獠膳療崴疇t，以下統(tǒng)稱：熱水器或采暖爐）水路部分的污染主要是物理污染（泥沙、鐵銹和雜質(zhì)）、化學(xué)污染（余氯）、生物污染（細(xì)菌），同時熱水器燃燒加熱也會帶來噪聲方面的健康困擾。

如今伴隨著飲用水除雜質(zhì)、除菌、消毒等技術(shù)的逐步成熟，熱水器行業(yè)部分企業(yè)已經(jīng)將多種有效的水質(zhì)處理技術(shù)應(yīng)用在熱水器和采暖爐上，從而實現(xiàn)了具有健康功能的產(chǎn)品。

2018年以來，從各大熱水器品牌推出的新品來看，都在宣傳凈濾系統(tǒng)，主打過濾、阻垢、無氧銅抑菌、高溫除菌、健康水路、防腐抗垢等賣點，顯然健康洗浴已經(jīng)成為市場熱點。一方面可有效解決自來水中的二次污染問題，保證用戶的使用安全和健康；另一方面指導(dǎo)行業(yè)的技術(shù)方向，有利于產(chǎn)品的更新?lián)Q代。

但是目前國內(nèi)并沒有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)范熱水器的健康功能，用戶雖知洗浴用水健康的重要性，但并無標(biāo)準(zhǔn)來幫助判斷購買的熱水器是否可以提供健康的洗浴用水，所以建立一個合理的健康評價標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范市場，同時引導(dǎo)熱水器行業(yè)向健康方向持續(xù)發(fā)展是十分必要的。

2 健康功能確定及評分規(guī)則

健康功能評分規(guī)則是按照用戶健康需求、技術(shù)實現(xiàn)難度及投入成本，將熱水器健康功能分為3個層次，其中評分為1分的是基礎(chǔ)健康功能，包括高溫除菌、抗菌、顆粒物過濾，這些均為熱水器依靠現(xiàn)有零部件可以實現(xiàn)的健康功能，因此分值為1分；評分為2分的是中級健康功能，包括余氯凈化、水路耐腐蝕以及低噪聲，相應(yīng)功能需要廠家增加零部件或使用特定材料和技術(shù)實現(xiàn)，具有一定的技術(shù)難度，同時也需要增加成本才能實現(xiàn)，因此分值為2分；評分為3分的是高級健康功能，包括殺菌器除菌、去農(nóng)殘清洗和阻垢，需要增加相應(yīng)的裝置來實現(xiàn)，技術(shù)實現(xiàn)難度較高，同時產(chǎn)生的附加值也較高，因此分值最高為3分。

2.1 基礎(chǔ)健康功能（1 分）

基礎(chǔ)健康功能主要是通過熱水器現(xiàn)有零件來實現(xiàn)，其包括高溫除菌、抗菌和顆粒物過濾。

目前生活中供水管路，尤其老舊的供水管路由于銹蝕等問題，會出現(xiàn)雜質(zhì)以及次生細(xì)菌的問題，對于皮膚比較敏感的用戶，當(dāng)細(xì)菌量較多的時候便可引起皮膚和眼、耳、鼻、喉粘膜的各種感染。所以將除菌、抗菌以及顆粒物過濾作為健康洗浴水的重要測試指標(biāo)，也是基礎(chǔ)指標(biāo)。

2.1.1 高溫除菌

熱水器可以設(shè)置超過60℃的出水溫度，水流過熱交換器被加熱時，局部溫度會超過80℃，因此對流過熱水器的水有明顯的殺菌效果。此功能實現(xiàn)方法簡單，而且普及率很高，因此將高溫除菌作為基礎(chǔ)的健康指標(biāo)。

2.1.2 抗菌

除了對使用過程中流過的水除菌之外，待機時熱水器主要儲水部件熱交換器的抗菌也非常重要，為了保證熱水器出來的水時時刻刻都是健康的，所以需要將抗菌也作為基礎(chǔ)健康的指標(biāo)。熱交換器材料磷脫氧銅TP2按照GB 21551.2-2010測試效果如表1。

表1 熱水器熱交換器材料TP2的抗菌效果

2.1.3 顆粒物過濾

水中的顆粒物進(jìn)入到熱水器后，其累積在熱水器內(nèi)后也會促使細(xì)菌滋生，將長期污染流過熱水器的水。因此熱水器需要帶有顆粒過濾的裝置，阻擋水中的雜質(zhì)顆粒進(jìn)入熱水器，在過濾后可以有效避免因為顆粒物堆積產(chǎn)生的細(xì)菌滋生問題。

綜上所述，將除菌、抗菌和顆粒物過濾作為熱水器基本健康功能，健康星級熱水器應(yīng)至少具備高溫除菌和顆粒物過濾兩項基礎(chǔ)健康功能。

2.2 中級健康功能（2 分）

中級健康功能包括余氯凈化、水路耐腐蝕和低噪聲三個功能。余氯凈化功能需要通過增加濾芯實現(xiàn)；水路耐腐蝕需要將熱交換器材質(zhì)使用耐腐蝕性更好的不銹鋼水箱實現(xiàn)。

2.2.1 余氯凈化

自來水中加氯的目的是為了殺菌消毒，雖然自來水中的余氯含量遠(yuǎn)低于人體可耐受的最大量，但是洗澡時熱水不停地往身上沖洗，水中余氯的副產(chǎn)物經(jīng)過加熱后揮發(fā)，經(jīng)由呼吸道大量進(jìn)入人體。此外，余氯本身帶有異味，特別是對部分皮膚敏感的人及身體較弱的人，會因為洗澡時余氯對皮膚的刺激，影響洗浴健康體驗，所以把余氯凈化作為一項中級健康功能。

2.2.2 水路耐腐蝕

水路耐腐蝕功能則是要求熱交換器水路不出現(xiàn)腐蝕，一般熱水器使用的是銅管，銅管腐蝕后會在表面產(chǎn)生銅綠，在急性毒性反應(yīng)試驗中結(jié)論為低毒性（經(jīng)口灌胃），亞慢性毒性試驗中結(jié)論為無毒可正常代謝（污染水飲用）。雖然極其少量的銅綠并不會在洗浴的過程中對人體產(chǎn)生影響，但如果較長時間未使用，銅綠析出的濃度過高時，也會產(chǎn)生毒性反應(yīng)。只有保證熱交換器沒有被腐蝕，才不會有毒性物質(zhì)融入洗浴水中。因此，把水路的耐腐蝕作為中級健康功能。

2.2.3 低噪聲

低噪聲是用戶實際使用熱水器時聽覺感受上的要求。家庭環(huán)境中噪聲是不可忽視的健康參數(shù)，熱水器國標(biāo)中規(guī)定的噪聲值較大，因此健康熱水器需要有更加嚴(yán)格的噪聲要求。

三個中級健康功能，余氯凈化是水質(zhì)凈化體驗方向；水路耐腐蝕是從保護(hù)水質(zhì)干凈的方向；低噪聲是從使用過程中聽覺感受方向。這三項健康功能無論在技術(shù)實現(xiàn)難度以及健康效果方面都在基礎(chǔ)健康功能之上，所以將這三項作為中級健康功能技術(shù)。

2.3 高級健康功能（3 分）

熱水器的高級健康功能，分別是殺菌器除菌功能，阻垢功能以及去農(nóng)殘清洗功能。高級健康功能有一個共同特點，就是通過特定的裝置來實現(xiàn)相應(yīng)的健康功能，技術(shù)實現(xiàn)難度相對較大，帶來的成本也相對較高。

2.3.1 殺菌器除菌

熱水器雖然有高溫除菌的方式，但有很多用戶喜歡不混水使用，設(shè)置熱水器出水溫度在40℃左右，這個溫度下除菌效果會大大下降，因此需要使用殺菌器除菌。

殺菌器除菌采用波長為254 nm的深紫外線殺滅細(xì)菌，可選擇汞燈或者LED燈，燈管發(fā)射的紫外光照射到流過殺菌器的水上，高強度的紫外光可以在極短時間內(nèi)殺滅細(xì)菌。表2為某品牌功率6 W的殺菌器殺菌效果，在洗浴用水的常見水流量范圍內(nèi)可以實現(xiàn)殺菌率超過99%。

表2 某品牌功率6 W殺菌器殺菌效果

2.3.2 阻垢

熱水器的水垢主要產(chǎn)生在熱交換器的直管上，由于水溫較高，較容易產(chǎn)生水垢，水垢本身的化學(xué)成分并不影響健康，但水垢可能會帶來微生物生長，當(dāng)微生物水平超過標(biāo)準(zhǔn)后，會對健康帶來影響。

阻垢功能，作為一個主動防止產(chǎn)生阻垢的方式，防止洗浴用水被水垢或者水垢次生的細(xì)菌影響。

阻垢功能是通過阻垢劑抑制水垢產(chǎn)生的技術(shù)措施，由于開發(fā)驗證阻垢劑技術(shù)可行性、安全及效果是一項技術(shù)實現(xiàn)難度較高的工作，因此阻垢功能是一個高級健康功能。

2.3.3 去農(nóng)殘清洗

熱水器的熱水常用來洗菜、洗水果，因此，對于清洗果蔬去農(nóng)殘的功能也是一個重要的健康功能，熱水器內(nèi)置微納米氣泡發(fā)生裝置，在使用過程中使水中產(chǎn)生微納米氣泡來提高去除效果。

一般把直徑小于50 μm的微小氣泡稱為微納米氣泡，微納米氣泡在緩慢上升的過程中逐步縮小，不斷破裂，最后溶于水中，從而能夠大大提高氣體（空氣、氧氣、臭氧、二氧化碳等）在水中的溶解度。另外其破裂瞬間能產(chǎn)生大量羥基自由基，使用微氣泡水功能的方式清洗果蔬的農(nóng)殘效果會比自來水更好。

殺菌器除菌、阻垢以及去農(nóng)殘清洗功能，在解決基本的健康性能后，增加可選的、更高級的健康功能供用戶選擇，這三項技術(shù)實現(xiàn)難度較大，投入成本高，所以定義為高級健康功能。

以上9個健康功能描述及評分規(guī)則如表3所示。

表3 評分規(guī)則

3 等級劃分規(guī)則

為了讓消費者易于辨別買到的產(chǎn)品健康功能等級，方便選購對比，因此根據(jù)表3，對熱水器、采暖爐各項健康功能進(jìn)行評價，進(jìn)而確定健康性能等級，共分六個等級：健康3星級、健康4星級、健康5星級、健康6星級、健康7星級和健康7星+級，星級越高的產(chǎn)品說明健康功能越好。

機型每符合一項，得到對應(yīng)分值，統(tǒng)計總分：當(dāng)3≤分?jǐn)?shù)≤7分時，星級與分?jǐn)?shù)相等，為健康X星級熱水器或健康X星級采暖爐；當(dāng)分?jǐn)?shù)＞7時，為健康7星+級熱水器或健康7星+級采暖爐。其中，健康星級熱水器或者采暖爐應(yīng)至少具備高溫除菌和顆粒物過濾兩項健康防護(hù)功能。具體健康功能技術(shù)要求如表4所示。

表4 健康功能技術(shù)要求

4 評價方法

4.1 除菌（含高溫除菌和殺菌器除菌）

4.1.1 安裝調(diào)試

（1）熱水器或采暖爐按照圖1系統(tǒng)安裝；

圖1 除菌測試安裝示意圖

（2）清洗好水箱和相應(yīng)管路，保證菌落總數(shù)不高于100 CFU/100 ml。使用碳纖維或活性炭類濾芯過濾，余氯濃度低于0.4 mg/L的水加入水箱中，總量50 L；

（3）菌種制備，按GB 21551.2-2010附錄A.4菌種、材料、儀器和設(shè)備章節(jié)，制備并活化菌種。

4.1.2 測試步驟

（1）取新鮮細(xì)菌培養(yǎng)物上的新鮮細(xì)菌，加入培養(yǎng)液中，然后加入水箱中稀釋，充分?jǐn)嚢?，使得菌液濃度?04～105CFU/ml左右；

（2）從水箱中取適量初始菌液，分離計數(shù)作為對照組A；

（3）打開熱水器或采暖爐，打開燃?xì)?，高溫除菌測試，殺菌器除菌功能不能啟動，需要設(shè)置機器所能設(shè)置的最高出水溫度；殺菌器除菌測試時，高溫除菌功能不能啟動，設(shè)置出水溫度為42℃；

（4）啟動水泵，通過調(diào)水閥調(diào)節(jié)水流量為5 L/min，穩(wěn)定出水2 min后，依據(jù)GB/T 5750.2-2006的方法從熱水器或采暖爐出水口取樣B，分離計數(shù)作為試驗組；

（5）按GB/T 5750.12-2006方法測試菌落總數(shù)，根據(jù)式（1）計算除菌率η。

式中：

η——除菌率，單位：%；

A——初始水樣菌落總數(shù)，單位：CFU/100 ml或MPN/100 ml；

B——試驗后水樣菌落總數(shù)，單位：CFU/100 ml或MPN/100 ml。

試驗進(jìn)行3次，取3次的平均值作為最終除菌率。

注：以上方法適用于高溫除菌率和殺菌器除菌率的測試。

4.2 抗菌

涉水部件按GB 21551.2-2010附錄A或附錄B進(jìn)行試驗，測試抗菌率。

4.3 顆粒物過濾

4.3.1 易清潔性

通過視檢或查閱產(chǎn)品使用說明中關(guān)于過濾網(wǎng)的維護(hù)說明內(nèi)容檢查其是否符合3.3.1的要求。

4.3.2 過濾網(wǎng)孔徑測量

測量過濾網(wǎng)連續(xù)n個網(wǎng)孔和n根過濾網(wǎng)絲所占的長度l以及過濾網(wǎng)絲直徑d（見圖2），其中當(dāng)網(wǎng)孔尺寸大于或等于1 mm時，n至少取10；當(dāng)網(wǎng)孔尺寸小于1 mm時，n至少取20。

圖2 過濾網(wǎng)孔徑測量示意圖

過濾網(wǎng)長度l以及網(wǎng)絲直徑d的值應(yīng)至少在不同位置進(jìn)行5次測量，以5次測量結(jié)果的平均值來確定。

網(wǎng)孔尺寸ω用式（2）計算：

式中：

ω——網(wǎng)孔尺寸，單位：mm；

n——l長度上的網(wǎng)孔數(shù)量；

l：連續(xù)分布的n個網(wǎng)孔和n根過濾網(wǎng)絲所占的長度，單位：mm；

d：過濾網(wǎng)絲直徑，單位：mm。

4.4 阻垢

4.4.1 安裝調(diào)試

（1）熱水器或采暖爐按照圖1系統(tǒng)安裝；

（2）同型號熱水器或采暖爐2臺同型號，一臺帶有阻垢裝置，一臺不帶；

（3）通過視檢或查閱產(chǎn)品使用說明中是否帶有阻垢部件的說明，如果是使用阻垢劑方式阻垢，阻垢劑應(yīng)符合GB/T 17218-1998《飲用水化學(xué)處理機衛(wèi)生安全性評價》；

（4）參照GB 34914-2017，配置2.5倍附錄A濃度的試驗用水，即Ca離子含量約300 mg/L，共100 L。

4.4.2 測試步驟（1）取加標(biāo)水2 L，密封處理，作為原水對照組A；

（2）將帶阻垢裝置的的機器掛在測試臺上，連通水路以及燃?xì)?，插電源并開機設(shè)置到最高溫度；

（3）打開水泵，通過調(diào)水閥調(diào)節(jié)水流量（5±0.5）L/min，待穩(wěn)定2 min，后開始取出口水樣B，密封后自然冷卻至室溫；

（4）更換不帶有阻垢裝置的機器，重復(fù)步驟（3），取出口水樣C；

（5）參照GB/T 16632-2019中的碳酸鈣沉積法，計算阻垢性能，計算公式如式（3）：

阻垢率計算公式：

式中：

ρ1——帶有阻垢劑的燃?xì)鉄崴鞯乃畼覤鈣離子濃度數(shù)值，單位：mg/L；

ρ2——不帶有阻垢劑的燃?xì)鉄崴鞯乃畼覥鈣離子濃度數(shù)值，單位：mg/L；

ρ3——為原水A中的鈣離子濃度數(shù)值，單位：mg/L。

4.5 余氯凈化

4.5.1 安裝調(diào)試

（1）熱水器或采暖爐按照圖1系統(tǒng)安裝；

（2）總凈水量測試：配置余氯濃度為（1.0±10%）mg/L試驗用水a(chǎn)，共30000 L；。

（3）余氯凈化率測試：參考GB/T 35937-2018內(nèi)4.5.5.2.1配置余氯濃度為（2±10%）mg/L試驗用水，共50 L。

4.5.2 測試步驟

（1）額定總凈水量測試

a)打開水泵，通過調(diào)水閥將配置的試驗用水A以7 L/min的流量經(jīng)過熱水器或采暖爐（包含余氯去除裝置）；

b)在測試達(dá)到標(biāo)稱的總凈水量的0%、25%、50%、75%、100%分別進(jìn)行取樣；

c)凈水流量低于5 L/min或余氯去除去除率低于50%時，結(jié)束試驗；

d)記錄總凈水量是否滿足30000 L要求。

（2）余氯凈化率測試

a)測試前取試驗用水B，作為對比組，按GB/T 5750.11-2006章節(jié)1檢測水的余氯濃度C；

b)打開水泵，通過調(diào)水閥將配置的試驗用水B以7 L/min的流量經(jīng)過帶有除氯裝置的熱水器或采暖爐；

c)水流動3 min之后，熱水器或采暖爐出水口取水，并檢測水的余氯濃度C1；

d)按照式（4）計算余氯凈化率η：

式中：

η——余氯凈化率，單位：百分號（%）；

C——試驗用水中游離余氯的濃度，單位：mg/L；

C1——過濾后水中游離余氯的濃度，單位：mg/L。

4.6 農(nóng)殘去除率

4.6.1 安裝調(diào)試

熱水器或采暖爐按照圖3系統(tǒng)安裝。

圖3 除菌測試安裝示意圖

4.6.2 測試步驟

（1）選取1.5 kg大小相同，長度5 cm～10 cm，無裂口、無損傷的荷蘭豆為本實驗的蔬菜樣本；選取單個重量250 g～400 g，大小均勻，表面無損傷的雪梨6個作為水果樣本。將荷蘭豆和雪梨使用自來水清洗泥沙、雜物等，清洗后甩干表面水分；

（2）農(nóng)殘加標(biāo)液制備：配制氯氰菊酯的混合原水浸泡液濃度為100 mg/L；

（3）加標(biāo)樣制備：將充分洗凈曬干后的荷蘭豆和雪梨浸沒于配制好的原水浸泡液中，泡2 h，放置10 min，荷蘭豆平均分開6份（約250 g/份），將加標(biāo)后6份荷蘭豆樣品和6個雪梨樣品放置于干凈盤子中用于以下操作測試；

（4）取加標(biāo)后的3份荷蘭豆樣品和3個雪梨分別放入不銹鋼瀝水盆中，并一同放入水槽中；

（5）開水調(diào)節(jié)水壓到0.5 MPa，開啟熱水器或采暖爐去農(nóng)殘清洗功能（如微細(xì)氣泡功能），設(shè)置38℃，待有微細(xì)氣泡水流出的時候，把水放入水槽中，浸泡時水的液面高度需要高于樣品最高位置不小于2 cm，然后計時2 min浸泡；

（6）放掉水槽的水，開水調(diào)節(jié)水壓到0.5 MPa均勻的沖洗樣品，荷蘭豆樣品和雪梨樣品需分開沖洗，以順時針或逆時針畫圈沖洗，沖洗10 min；翻轉(zhuǎn)樣品后，再次以同樣方法沖洗10 min，總共沖洗3次，共30 min，完成后將樣品晾干；

（7）分別取清洗前的3份荷蘭豆、3個雪梨和清洗后的3份荷蘭豆、3個雪梨，按照GB/T 24691-2009內(nèi)附錄A，A8章節(jié)的測試方法，分別測試清洗前A和清洗后B樣品的氯氰菊酯含量均值，通過式（5）計算殘留農(nóng)藥去除率η：

式中：

η——殘留農(nóng)藥去除率；

A——原樣農(nóng)藥殘留含量均值A(chǔ)=(A1+A2+A3)/3；

B——清洗后農(nóng)藥殘留含量均值B=(B1+B2+B3)/3。

通過本試驗結(jié)論可知，氣泡水去農(nóng)殘效果達(dá)到90%，比自來水沖洗效果好，因此如果手搓清洗果蔬的時候使用氣泡水，會有更好的去除效果，有效的去除表面的農(nóng)殘，可以更好地保護(hù)用戶的健康。

4.7 水路耐腐蝕

（1）配置濃度為5%稀硫酸和3%濃度的稀硝酸溶液60 L，放入塑料水槽中；

（2）將熱交換器烘干2 h后稱重并記錄重量M1；

（3）將熱交換器置于所配置的溶液中在室溫條件下靜置22 h；

（4）取出熱交換器吹干水分后烘干2 h后再次稱量重量M2；

（5）計算熱交換器的腐蝕失重率，按照式（6）：

式中：

η——腐蝕失重率，單位為百分號（%）；

M1——試驗前熱交換器重量，單位：kg；

M2——試驗后熱交換器重量，單位：kg。

水路耐腐蝕效果好，代表了水路部分生銹的幾率非常低，基本杜絕了因為生銹而二次污染水質(zhì)的問題，可有效保護(hù)用戶的沐浴水質(zhì)干凈，沐浴健康。

4.8 低噪聲

4.8.1 熱水器按照GB 6932-2015中第7.7條燃燒工況試驗，表13（7）燃燒噪聲測試方法，測試噪聲值（A計權(quán)）。

4.8.2 采暖爐按照GB 25034-2020中7.11噪聲試驗方法，測試噪聲值（A計權(quán)）。

5 結(jié)論

本文從用戶需求角度出發(fā)，按照技術(shù)實現(xiàn)難度及投入成本，將熱水器健康功能分為3個層次：基礎(chǔ)健康、中級健康、高級健康。其中基礎(chǔ)健康包括：高溫除菌、抗菌、顆粒物過濾，中級健康包括余氯凈化、水路耐腐蝕以及低噪聲，高級健康包括殺菌器除菌、去農(nóng)殘清洗和阻垢，并針對每項功能經(jīng)過多次的試驗驗證確定了具體的技術(shù)要求，提供了詳細(xì)的、可操作性強和經(jīng)濟性好的測試評價方法。同時根據(jù)健康功能指標(biāo)的達(dá)成情況，按照表3“評分規(guī)則”對熱水器、采暖爐各項健康功能進(jìn)行客觀評價進(jìn)而確定健康性能等級，共分六個健康等級：健康3星級、健康4星級、健康5星級、健康6星級、健康7星級、健康7星+級。該標(biāo)準(zhǔn)填補了行業(yè)空白，一方面，可以保證用戶的洗浴健康，便于用戶選擇健康產(chǎn)品；另一方面企業(yè)可以依據(jù)此評價方法進(jìn)行第三方認(rèn)證，促進(jìn)健康產(chǎn)品的市場銷售，最后可以指引行業(yè)的健康技術(shù)發(fā)展方向，有利于產(chǎn)品的更新?lián)Q代。隨著行業(yè)技術(shù)的迭代升級，會積極傾聽行業(yè)意見，及時修訂和完善該評價方法。