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注。熱水器（包括燃氣快速熱水器及燃氣采暖熱水爐，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）、化學污染（余氯）、生物污染（細菌），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、除菌、消毒等技術的逐步成熟，熱水器行業(yè)部分企業(yè)已經將多種有效的水質處理技術應用在熱水器和采暖爐上，從而實現(xiàn)了具有健康功能的產品。

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；另一方面指導行業(yè)的技術方向，有利于產品的更新?lián)Q代。

但是目前國內并沒有相應的標準來規(guī)范熱水器的健康功能，用戶雖知洗浴用水健康的重要性，但并無標準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準規(guī)范市場，同時引導熱水器行業(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，相應功能需要廠家增加零部件或使用特定材料和技術實現(xiàn)，具有一定的技術難度，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、去農殘清洗和阻垢，需要增加相應的裝置來實現(xiàn)，技術實現(xiàn)難度較高，同時產生的附加值也較高，因此分值最高為3分。

2.1 基礎健康功能（1 分）

基礎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)雜質以及次生細菌的問題，對于皮膚比較敏感的用戶，當細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，也是基礎指標。

2.1.1 高溫除菌

熱水器可以設置超過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的健康指標。

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健康的指標。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

水中的顆粒物進入到熱水器后，其累積在熱水器內后也會促使細菌滋生，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，阻擋水中的雜質顆粒進入熱水器，在過濾后可以有效避免因為顆粒物堆積產生的細菌滋生問題。

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，健康星級熱水器應至少具備高溫除菌和顆粒物過濾兩項基礎健康功能。

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，水中余氯的副產物經過加熱后揮發(fā)，經由呼吸道大量進入人體。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生銅綠，在急性毒性反應試驗中結論為低毒性（經口灌胃），亞慢性毒性試驗中結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，也會產生毒性反應。只有保證熱交換器沒有被腐蝕，才不會有毒性物質融入洗浴水中。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)，熱水器國標中規(guī)定的噪聲值較大，因此健康熱水器需要有更加嚴格的噪聲要求。

三個中級健康功能，余氯凈化是水質凈化體驗方向；水路耐腐蝕是從保護水質干凈的方向；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實現(xiàn)難度以及健康效果方面都在基礎健康功能之上，所以將這三項作為中級健康功能技術。

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)相應的健康功能，技術實現(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殺滅細菌。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生在熱交換器的直管上，由于水溫較高，較容易產生水垢，水垢本身的化學成分并不影響健康，但水垢可能會帶來微生物生長，當微生物水平超過標準后，會對健康帶來影響。

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

阻垢功能是通過阻垢劑抑制水垢產生的技術措施，由于開發(fā)驗證阻垢劑技術可行性、安全及效果是一項技術實現(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，對于清洗果蔬去農殘的功能也是一個重要的健康功能，熱水器內置微納米氣泡發(fā)生裝置，在使用過程中使水中產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殘效果會比自來水更好。

殺菌器除菌、阻垢以及去農殘清洗功能，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行評價，進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，星級越高的產品說明健康功能越好。

機型每符合一項，得到對應分值，統(tǒng)計總分：當3≤分數(shù)≤7分時，星級與分數(shù)相等，為健康X星級熱水器或健康X星級采暖爐；當分數(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至少具備高溫除菌和顆粒物過濾兩項健康防護功能。具體健康功能技術要求如表4所示。

表4 健康功能技術要求

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、儀器和設備章節(jié)，制備并活化菌種。

4.1.2 測試步驟

（1）取新鮮細菌培養(yǎng)物上的新鮮細菌，加入培養(yǎng)液中，然后加入水箱中稀釋，充分攪拌，使得菌液濃度為104～105CFU/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，打開燃氣，高溫除菌測試，殺菌器除菌功能不能啟動，需要設置機器所能設置的最高出水溫度；殺菌器除菌測試時，高溫除菌功能不能啟動，設置出水溫度為42℃；

（4）啟動水泵，通過調水閥調節(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

通過視檢或查閱產品使用說明中關于過濾網的維護說明內容檢查其是否符合3.3.1的要求。

4.3.2 過濾網孔徑測量

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

圖2 過濾網孔徑測量示意圖

過濾網長度l以及網絲直徑d的值應至少在不同位置進行5次測量，以5次測量結果的平均值來確定。

網孔尺寸ω用式（2）計算：

式中：

ω——網孔尺寸，單位：mm；

n——l長度上的網孔數(shù)量；

l：連續(xù)分布的n個網孔和n根過濾網絲所占的長度，單位：mm；

d：過濾網絲直徑，單位：mm。

4.4 阻垢

4.4.1 安裝調試

（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，阻垢劑應符合GB/T 17218-1998《飲用水化學處理機衛(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，連通水路以及燃氣，插電源并開機設置到最高溫度；

（3）打開水泵，通過調水閥調節(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——帶有阻垢劑的燃氣熱水器的水樣B鈣離子濃度數(shù)值，單位：mg/L；

ρ2——不帶有阻垢劑的燃氣熱水器的水樣C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，共30000 L；。

（3）余氯凈化率測試：參考GB/T 35937-2018內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，通過調水閥將配置的試驗用水A以7 L/min的流量經過熱水器或采暖爐（包含余氯去除裝置）；

b)在測試達到標稱的總凈水量的0%、25%、50%、75%、100%分別進行取樣；

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，通過調水閥將配置的試驗用水B以7 L/min的流量經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 農殘去除率

4.6.1 安裝調試

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）農殘加標液制備：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）開水調節(jié)水壓到0.5 MPa，開啟熱水器或采暖爐去農殘清洗功能（如微細氣泡功能），設置38℃，待有微細氣泡水流出的時候，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）計算殘留農藥去除率η：

式中：

η——殘留農藥去除率；

A——原樣農藥殘留含量均值A=(A1+A2+A3)/3；

B——清洗后農藥殘留含量均值B=(B1+B2+B3)/3。

通過本試驗結論可知，氣泡水去農殘效果達到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殘，可以更好地保護用戶的健康。

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的問題，可有效保護用戶的沐浴水質干凈，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）。

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）。

5 結論

本文從用戶需求角度出發(fā)，按照技術實現(xiàn)難度及投入成本，將熱水器健康功能分為3個層次：基礎健康、中級健康、高級健康。其中基礎健康包括：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、去農殘清洗和阻垢，并針對每項功能經過多次的試驗驗證確定了具體的技術要求，提供了詳細的、可操作性強和經濟性好的測試評價方法。同時根據(jù)健康功能指標的達成情況，按照表3“評分規(guī)則”對熱水器、采暖爐各項健康功能進行客觀評價進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。該標準填補了行業(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品；另一方面企業(yè)可以依據(jù)此評價方法進行第三方認證，促進健康產品的市場銷售，最后可以指引行業(yè)的健康技術發(fā)展方向，有利于產品的更新?lián)Q代。隨著行業(yè)技術的迭代升級，會積極傾聽行業(yè)意見，及時修訂和完善該評價方法。