随着社会经济不断发展和居民生活质量逐渐提高,城市用水量日益增长,使得许多城市不可避免地陷入缺水的困境^[1],因此引发了各种节水技术、节水系统、节水器具等的快速开发与应用。但是节水研究曾主要从一味减小系统压力、减少器具出流量考虑,希望达到“节水”的目的。然而,单靠减小水压、减少流量,不一定能够达到节水的目的。以市场上曾出现极小流量花洒为例,因其流量过小,用户体验不舒适,洗净效果不佳,使得淋浴时间大幅度增加,有些用水者的淋浴耗水量不减反增。

　　 因此,节水与否的评定标准并不单纯是流量的大小,它与完成一次用水活动(如洗手、淋浴等)的持续时间有关,即节水与否的评价标准为一次用水活动消耗总用水量的多少。用水的舒适感受直接影响总用水量的大小,因此各国开始关注用水舒适性并对其进行研究。

　　 为应对全球水资源日益稀缺的形势,澳大利亚、欧盟等国家和地区据用水舒适性对用水器具的流量进行分级。2008年,欧洲标准委员会发布《卫浴水龙头-机械混合水龙头(PN10)- 通用技术要求》(EN817:2008)^[2]。相比于1998年版本,EN:817引入节水要求和流量分级。节水要求见表1,其中流量在动压0.30 MPa±0.02 MPa下测试得出^[3],流量范围在4~9L/min内具有节水功能。

　　 澳大利亚综合考虑节水与用水舒适性,推出了一系列标准和规范。2005年6 月,澳大利亚与新西兰联合发布 《水效率产品———分等和标识》(AS/NZS 6400:2005Water efficient products-rating and labelling)^[4],其中花洒、水龙头的用水效率等级明细见表2^[5]。澳大利亚最早针对用水器具进行效率评价,加贴水效标识,规范节水市场,进行节水管理,影响十分广泛^[6,7]。

　　 水龙头的流量测定方法见《供水装置———水龙头 》(AS/NZS 3718 - 2005 Water supply-tap ware)^[8],花洒的流量测定方法见 《淋浴花洒性能》(AS/NZS 3662-2005Performance of showers for bathing)^[9],测定方法类似。 分别在动压0.15MPa、0.25 MPa、0.35 MPa下测试水龙头或花洒流量,计算以上测试流量的平均值(每个压力下记录到的最大与最小流量的差别不得超过2.0L/min),作为名义流量值,进行水效等级评价^[10]。

　　 美国和加拿大据节水和舒适性要求在2005年联合推出 《管道供水装置》(ASME A112.18.1-2005/CSA B125.1 - 05 Plumbing supply fit-tings)^[11],2013 年联合推出 《花洒规范》(Specifica-tion for Showerheads Supporting Statement)^[12]。与澳大利亚、欧盟不同,美国和加拿大没有对流量进行分级,而是对最小流量和最大流量做出相应规定(见表3),测试压力见表4。

　　 随着20世纪日本经济突飞猛进,日本居民住宅内的热水设备不断普及并改良,性能显著提高,用水者对其安全性、卫生性、便利性、舒适性、经济性等各方面要求也逐渐提高^[13]。80年代末,日本研究人员开始关注用水舒适性,提出舒适水温、舒适流量等概念,并对水龙头、花洒等不同用水终端清洗餐具、手洗织物、淋浴等不同用水活动,展开试验测试,研究影响用水舒适性的各种因素^[14]。

　　 日本坂上恭助、新タ格等曾在1988年对清洗餐具的用水舒适性进行试验研究^[15]。在试验前,研究人员对料理情况与清洗餐具情况进行调查,调查内容及结果如图1所示。

　　 调查结果显示,大部分人(约70%)选择日式料理且少油;大部分人(62.5%)一日内清洗餐具2次或3次;多数人(58.5%)清洗餐具有时使用热水;大部分人(74.6%)采用流水清洗方式;清洗餐具用时集中(40%)在11~19min。

　　 在试验测试时,测试对象按照自己的使用习惯调整水龙头出水清洗餐具,期间记录出水温度、流量等数据,测试结果见表5。

　　 出水形态的差异与季节的差异,均对手洗织物的用水舒适性造成影响。无论在冬季或夏季,散开形出水的舒适流量明显小于普通形出水。冬季洗净餐具的舒适温度略高于夏季,舒适流量也略高于夏季。

　　 日本坂上恭助、新タ格等曾在1987、1988年对手洗织物的舒适温度与舒适流量进行试验研究。在试验前,研究人员对手洗织物情况进行调查,调查内容及结果如图2所示。

　　 调查结果显示,大部分人(76.6%)偶尔进行手洗织物,大部分人总是使用热水(40.6%)或有时使用热水(43.8%)。

　　 在试验中,手洗织物试验的洗净对象是1条厚毛巾和1双袜子,测试对象按照自身习惯调整水龙头出水,进行手洗织物,期间记录出水温度、流量等数据,测试结果见表6。

　　 洗涤对象和季节的不同,均对手洗织物的用水舒适性产生影响。冬季的舒适温度高于夏季,舒适流量也高于夏季。

　　 日本洪玉珠、鎌田元康等曾在1985年、1986年对淋浴的用水舒适性进行试验研究^[16]。试验分别在夏季、冬季进行,测试对象包含3类人群———青年男性、青年女性、中老年男性,测试花洒包括3种型号———L型花洒(大流量花洒)、M型花洒(标准流量花洒)、S型花洒(小流量花洒)。测试对象按照自己的习惯进行淋浴,期间记录出水温度、流量、花洒型号等数据。在夏季,只对青年男性进行试验测试;在冬季,对青年男性、青年女性、中老年男性3类人群进行试验测试。测试结果见表7、表8。

　　 在淋浴试验中,既考虑主观影响因素,不同性别、不同年龄的人对淋浴的舒适感受不同,又考虑客观影响因素,包括器具因素和环境因素,不同的花洒类型、不同季节对淋浴舒适性有不同影响。

　　 性别与年龄的差异对淋浴用水舒适性有影响。各类人群在冬季淋浴的舒适温度分别为:青年男性39.2 ℃,青年女性39.3 ℃,中老年男性40.8~41.0 ℃。中老年男性的舒适温度高于青年男性、青年女性。各类人群在冬季淋浴的舒适流量分别为:青年男性10.3L/min,青年女性11.0L/min,中老年男性9.4L/min。青年女性的舒适流量高于青年男性和中老年男性。

　　 器具因素也会影响淋浴舒适性,淋浴用水舒适性不仅与花洒的型号有关,而且与花洒的使用方式有关。 使用壁挂花洒淋浴时,舒适温度范围是37.2~42.8 ℃,舒适流量范围是:L型花洒10.1~14.7L/min,M型花洒9.4~15.9L/min,S型花洒8~12.9L/min,不同型号的花洒舒适流量不同。使用浴缸且手持M型花洒时,舒适温度范围是39.3~40.7℃;舒适流量范围是8.2~8.6L/min。与使用壁挂M型花洒淋浴相比,使用浴缸且手持M型花洒时,需求的舒适流量明显减小。

　　 我国的节水研究主要集中在减小系统压力、减少器具出流量方面,未考虑用水舒适性。近年来,我国的节水工作也在广泛借鉴国际先进经验,积极推进我国节水器具标准和用水效率标识体系的建设。

　　 在借鉴澳大利亚与新西兰联合发布的水效产品规定《AS/NZS 6400:2005》、用水终端规范《供水装置———水龙头》(AS/NZS 3718-2005 Water sup-ply-tap ware)和《淋浴花洒性能》(AS/NZS 3662-2005Performance of showers for bathing)的基础上,2011年我国颁布了《水嘴用水效率限定值及用水效率等级》(GB 25501-2010)^[17],其中水嘴用水效率等级指标明细见表9;2012年颁布了《淋浴器用水效率限定值及用水效率等级》(GB 28378-2012)^[18],其中淋浴器用水效率等级指标明细见表9。

　　 我国规范中规定的水龙头、花洒流量测定方法与澳大利亚、新西兰规范不同,我国的水龙头、花洒在0.10 MPa±0.01 MPa动压下测试流量,以此评价用水效率等级。我国规范一方面考虑国内供水压力低于国外,另一方面分析了20家大中型企业和国家节水检测中心的检测数据,调整测试水压为0.10 MPa±0.01 MPa动压^[19]。

　　 中国台湾李孟杰对不同供水压力下的淋浴舒适流量进行研究,在住宅中实地测量使用节水花洒在不同供水压力下的淋浴流量^[20,21],测试结果见表10。

　　 李孟杰提出在台湾地区定义淋浴节水的3个等级:第一级是低于7 L/min,第二级是7 ~8.5L/min,第三级是8.5~10L/min。此结果可为花洒设计者、用水量管理者和建筑师提供参考。

　　 用水舒适性属于用水者的主观感受,因而个体差异明显,不同个体根据自身不同感受选择个人的舒适流量和舒适温度^[22]。日本研究人员在试验前,记录用水者的基本信息,包括性别、年龄、婚龄、身高、体重、血型、面部皮肤粗糙程度、手部皮肤粗糙程度等。不同个体的冷热喜好也存在差异,因此日本研究人员在试验前对用水者的冷热喜好进行测试。用水者感受不同温度的热水后,对其进行温感评价,同时测试血压、心跳数、脉波数等生理指标辅助评价,得到水温感受评价结果^[23]。

　　 供水压力不仅关乎用水者的体表冲击感受等感官体验,而且影响用水活动的洗净效果。如达不到用水者舒适的感官体验,用水者自然会进行调节,这样势必增加总用水量。又如无法实现洗净效果,用水者自然会延长用水时间,也势必增加总用水量。所以,研究每一项用水活动(如洗手、手洗织物、淋浴等)对应的供水水压十分重要,并关注完成用水活动的持续时间,从而实现舒适用水前提下的节水。

　　 每一项用水活动都离不开用水器具,因而器具的不同特性,也会影响用水舒适性。

　　 对水龙头来说,不同出水形态对用水舒适性存在影响。日本厨用水龙头的出水形态分为普通形、散开形和泡沫形^[24]。在不同的出水形态下,用水者选择的舒适水温、流量存在差异,节水效果也存在差异^[25]。

　　 对花洒来说,不同型号的花洒,具有不同的盘径、孔数、孔径和散水角度,造成出水情况不同,用水者得到的用水体验不同。因此,不同型号的花洒会影响淋浴用水舒适性^[26]。

　　 在不同季节、不同天气、不同环境下,人们使用水舒适体验不尽相同。因此,对同一用水活动的舒适性研究,应记录测试时的季节、时间、天气、室温、室内湿度等外界环境因素,以研究其对舒适性的影响。

　　 随着水资源战略地位的日益凸显,中国十三五规划继续提出保护水资源、节约用水的战略。建筑内用水与人民生活息息相关,而建筑内终端节水也应考虑用水舒适性。

　　 综合国内外对用水舒适性的研究成果和课题组进行的初期试验测试,对用水舒适性提出判定标准———用水舒适度,即:用水舒适度是用水者在完成一项用水活动过程中,从生理和心理两方面对用水器具出流特性(如流量、水温等)的满意程度,其满意的用水流量称为舒适流量,其满意的出水温度称为舒适温度。用水舒适度受主观因素与客观因素共同影响。

　　 在今后的研究中,要从各种影响因素入手研究不同的用水活动,如洗手、洗脸、洗菜、淋浴等。针对某项用水活动设计测试装置,实现水压、水温、流量的可调节。在不同的水压下,请体验者在测试装置下按自己的舒适习惯完成用水动作,测量体验者选择的舒适水温与舒适流量,分析水压对用水舒适度的影响。同时,关注体验者完成用水活动的持续时间与总用水量。把用水舒适度的研究与节水相结合,提出最适合某种用水活动的供水压力。此外,记录体验者的个人信息,分析不同年龄、不同性别、不同职业的人群对舒适水温、舒适流量的不同选择。

　　 用水舒适度体现了以人为本的宗旨,有助于实现真正的节水,具有重要现实意义,将为中国建设资源节约型和环境友好型社会做出贡献。