花灑的淋浴舒適度與流體特性研究

張夢云

摘 要 自我國進(jìn)入新時(shí)代以來，國民對于生活質(zhì)量的要求也日益提升，更加重視生活的舒適度。而對于人們?nèi)粘Ｊ褂玫牧茉』ⅲ?dāng)前國內(nèi)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(gè)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(guān)討論研究。本文主要針對流體水溫、流體流量兩大參數(shù)進(jìn)行差異性分析，以一定數(shù)值的供水靜壓為相對因變量，進(jìn)行大致評測。

關(guān)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(shí)行相關(guān)法律標(biāo)準(zhǔn)，但人們每日由于清洗而浪費(fèi)的水資源不可計(jì)數(shù)。為了實(shí)現(xiàn)花灑等產(chǎn)品的節(jié)水性能，我國對于其標(biāo)準(zhǔn)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(dú)的規(guī)章制度。本文旨在為當(dāng)前淋浴花灑的設(shè)計(jì)與制造做出適當(dāng)理論研究指導(dǎo)，依托相關(guān)流體特性，結(jié)合當(dāng)前國內(nèi)外的先進(jìn)理念與實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，深入探究最適用于人們的舒適淋浴體驗(yàn)。

1國內(nèi)外對于花灑淋浴效果的研究現(xiàn)狀

（1）國內(nèi)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(xué)者對洗浴過程中身體的要求與身體限制狀況有相關(guān)研究，在一定程度上提升了國內(nèi)對洗浴舒適度的理論指導(dǎo)，為國內(nèi)對于花灑淋浴舒適度的相關(guān)研究做出了間接貢獻(xiàn)。當(dāng)前，應(yīng)用于洗浴系統(tǒng)從而提升洗浴舒適度體驗(yàn)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(diào)節(jié)流體水溫、流量大小以及流體打擊強(qiáng)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(dá)國家對于建筑節(jié)水的理論推行較早，在花灑淋浴相關(guān)參數(shù)的制定標(biāo)準(zhǔn)上有一定的研究。為了控制水量使用，早在上個(gè)世紀(jì)末他們已限制花灑在單位時(shí)間內(nèi)的出水流量。隨著近代以來對于綠色建筑的呼聲愈發(fā)強(qiáng)烈，行業(yè)內(nèi)逐步開始提倡進(jìn)一步對建筑給水系統(tǒng)采用節(jié)水設(shè)計(jì)。經(jīng)過國外某些權(quán)威機(jī)構(gòu)調(diào)查，在偏熱區(qū)域范圍內(nèi)，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(shí)驗(yàn)者大都選擇偏中熱區(qū)偏上的水溫區(qū)域進(jìn)行淋浴，他們普遍認(rèn)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(bào)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(chǎn)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(guān)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(guān)系。當(dāng)人體進(jìn)行淋浴時(shí)，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(jìn)行設(shè)計(jì)制造時(shí)，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(nèi)優(yōu)秀實(shí)驗(yàn)結(jié)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(jié)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(guān)系。周圍環(huán)境的溫度與相關(guān)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(jìn)行實(shí)際淋浴花灑設(shè)計(jì)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(jìn)一步實(shí)現(xiàn)花灑的節(jié)水性和舒適性。參照皮爾遜相關(guān)公式計(jì)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(xí)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(nèi)外溫度、室內(nèi)外濕度、洗浴間溫度等環(huán)境因素，但經(jīng)過相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，這些因素都與流量狀況呈現(xiàn)非線性相關(guān)，因?yàn)橛脩糇陨砩眢w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。花灑殼體中間部位所受壓力最大，而后壓力隨著半徑向四周擴(kuò)散并逐漸減小。在花灑盆面最內(nèi)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(shí)驗(yàn)測算，此區(qū)域中壓力相對花灑周圍壓力較小。在實(shí)際花灑設(shè)計(jì)制造時(shí)，若改造升級為強(qiáng)壓力花灑，則需要在此區(qū)域設(shè)置進(jìn)氣孔，提供有效壓力支持。在實(shí)際花灑與輸水管相連處，水流壓力是整個(gè)設(shè)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(shè)壓力控制調(diào)節(jié)閥，使用戶對于淋浴舒適度達(dá)到滿意效果，這一技術(shù)的應(yīng)用也符合相關(guān)水力學(xué)范疇[3]。

（2）湍流強(qiáng)度分布。常用花灑工作時(shí)會出現(xiàn)盆面中央?yún)^(qū)域湍流強(qiáng)度較小，并呈現(xiàn)向四周強(qiáng)度先增大后減小的趨勢。最內(nèi)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(qiáng)度呈現(xiàn)波狀變化，但是最內(nèi)層水流強(qiáng)度依舊大于最外層強(qiáng)度，故花灑出水強(qiáng)度與盆面分布有緊密的關(guān)系。此外，根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)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(nèi)毫無阻礙地行進(jìn)并突然遇到接口處斷層，會由于斷層使水流湍流強(qiáng)度大幅度上升，但是湍流強(qiáng)度最大的位置在不靠及任何壁面的位置以及遠(yuǎn)離花灑出水口軸線的位置，故高湍流強(qiáng)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(shí)際工作中，流動的流體分布比較復(fù)雜，根據(jù)實(shí)際研究可知，輸水管內(nèi)部流速較小，輸水管與花灑連接處流速較大。流體到達(dá)花灑盆面后由中央向四周擴(kuò)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(jié)束語

本文主要探究用戶使用淋浴習(xí)慣以及花灑相關(guān)參數(shù)，深入研究影響舒適度的相關(guān)外部環(huán)境因素，分析最適舒適度參數(shù)的容錯性、相關(guān)性。此外，由于淋浴舒適度受多種因素的交錯影響，所以在實(shí)際測驗(yàn)時(shí)，仍有較大疏漏，需要相關(guān)學(xué)者進(jìn)行進(jìn)一步研究與補(bǔ)充。

參考文獻(xiàn)

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

[2] 白雪. 基于老年人行為分析的淋浴產(chǎn)品設(shè)計(jì)研究[D].武漢：武漢理工大學(xué)，2016.

[3] 吳俊奇，喬曉峰，李庚，等.居民生活用水舒適度調(diào)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(nèi)外用水舒適度研究進(jìn)展[J].給水排水，2016，52（5）：136-141.