論文價值的評定意見：
智慧馬桶去除異味效能評價有很多影響因素，因此，準確評價具有較大挑戰。該論文在以往工作基礎之上，較系統地進行了比較研究。結果對於完善此類產品的準確評價具有重要的實際意義。
朱吉興1 廖明燕1 焦曉蘭2 馮征祥1 王佳興1
1. 佛山市順德區阿波羅環保器材有限公司
2. 中家院（北京）檢測認證有限公司
摘要
Abstract
針對如何有效評價智慧馬桶異味去除裝置的效能優劣，提出「艙體異味去除率」「異味瞬時去除率」「異味潔凈空氣量」三個異味去除試驗方案，以及「除臭凈化效果長效性測定」「容汙量」「異味累積凈化量」三個異味去除壽命試驗方案，加上模擬實際如廁下的感官體驗等，開展不同方案的試驗研究。試驗表明，選取氨氣、硫化氫和甲硫醇三種異味作為表征汙染物的條件下，「異味瞬時去除效率」「異味累積凈化量」「異味感官體驗」三個試驗方法最優，以試驗搭建難易程度、分析方法成熟度及評價方式可靠性的角度更適合評價除臭裝置的異味去除效果。
關鍵詞
Keywords
馬桶異味去除裝置；壽命；感官體驗；試驗研究
DOI: 10.19784/j.cnki.issn1672-0172.2024.05.007
0 引言
隨著生活水平的提高，人們對室內空氣品質的要求越來越高，除了起居室外，對於洗浴室、衛生間的臭氣排放處理及排放效能評價方式也越來越重視。而衛生間的臭氣排放方式從傳統的換氣扇、增加香精（除臭噴劑）和點盤香的掩蓋臭味方法上向改進馬桶結構以達到去除臭氣的功能[1]轉換。常見的馬桶除臭產品有管道排氣式、除臭蓋板、除臭坐便器，其中除臭坐便器是當下備受關註的智慧馬桶，其主要透過設計特殊的異味去除裝置結構，將排便過程中產生的臭味吸進除臭器中進行分解，達到消除異味的目的。
智慧馬桶坐便器在市場的需求下增加了除菌、除異味等功能。同時，智慧馬桶坐便器的除臭評價標準也備受關註。現行標準GB/T 231 31—2019【家用和類似用途電坐便器便座】[2]和GB/T 37216—2018【衛生潔具 便器用除臭沖水裝置】[3]，是涵蓋了具有除異味馬桶裝置效能評價的指導性檔。
其中，GB/T 23131—2019【家用和類似用途電坐便器便座】針對除異味效能給出了測試方法，但對除異味壽命的評價是缺失的；GB/T 37216—2018【衛生潔具 便器用除臭沖水裝置】除異味以氨氣為表征瓦斯提出了除臭效能和除臭永續性評價方法和指標，臭氣的選擇單一。據研究表明，衛生間的臭味主要由氨氣、硫化氫、甲硫醇、甲硫二醇、乙胺、吲哚等物質組成，不但氣味讓人感到難受，其中有毒物質達到一定含量還會對身體產生健康危害[4]，此外，在臭氣永續性評價測試中，進行氨氣載入時，濃度波動大，控制異味濃度較為困難。
本文透過參考智慧馬桶坐便器現行標準的評價方法，結合評價體系中缺失的內容，以衛生間排泄物主要異味成分（氨氣、硫化氫和甲硫醇），從異味去除效能、異味去除壽命方面設計不同的試驗方案進行比對，選擇更為合適的評價方式。並結合公眾對智慧馬桶更高品質和舒適體驗的要求[5]，增加異味去除的感官體驗評價方法的搭建等內容的試驗研究，為宣稱馬桶異味去除裝置品牌研發和消費者了解智慧馬桶異味去除裝置的效果提供一些有價值的參考。
1 試驗方案研究
智慧馬桶異味去除裝置（以下簡稱「裝置」），以「氨氣」「硫化氫」「甲硫醇」三種物質來表征異味，參考GB/T 23131—2019【家用和類似用途電坐便器便座】[2]、GB/T 37216—2018【衛生潔具 便器用除臭沖水裝置】[3]、GB/T 18801—2022【空氣凈化器】[6]、GB 32085.2—2015【汽車空調濾清器 第2部份：瓦斯過濾測試】[7]等標準、設計不同試驗方法開展驗證。
註：試驗研究中瓦斯濃度的檢測均采用分辨率0.01 mg/m³的線上瓦斯濃度分析儀采集。
1.1 異味去除
設計3個試驗方案，對比裝置在高風速和低風速兩個工況下的異味去除效果。
註：高低風速的定義指風量在（5～30） m³/h範圍內，高風速選取25 m³/h，低風速選取10 m³/h[8]。
1.1.1 試驗方案1：艙體異味去除率
測試方法：
a）模擬馬桶內腔容積，選取30 L艙體作為試驗艙體；
b）將裝置作為獨立物件，放置在30 L艙體內通電執行；
d）註入（10±1） ppm高濃度異味物質後執行裝置，采集10 min後的異味物質濃度；
e）透過對比異味去除裝置執行前初始濃度及執行後濃度變化情況，得到該方案下的異味去除效果。
試驗結果見圖1，從試驗結果看，高風速和低風速下的艙體異味去除率水平相當，無法拉開效能差距。該測試方案選用的艙體與馬桶內腔體積較為接近，但不適合用來安排不同風速工況下的效能優劣評價。
圖1 艙體異味去除率
1.1.2 試驗方案2：異味瞬時去除率
測試方法：
a）模擬馬桶正常工作情況，將異味去除裝置作為獨立驗證物件安裝在參考GB/T 23131—2019[2]建立的檢測線（如圖2）中，通電執行；
b）上遊註入端穩定發生一定濃度異味物質（氨氣：（1.5±0.1）ppm，甲硫醇、硫化氫：（10±1） ppm）；
c）下遊端采集異味物質的濃度；對比上下遊濃度變化得到該方案下的異味去除效果。
圖2 瞬時去除率檢測線
試驗結果見圖3。
圖3 異味瞬時去除率
從試驗結果看，異味瞬時除去率在低風速下比高風速高出很多。這也說明了在合適的風速下，異味與除臭塊接觸時間越久，被去除的可能越大。
1.1.3 試驗方案3：異味潔凈空氣量
測試方法：
a）參考GB/T 18801—2022[6]，選取1 m³艙體作為試驗艙體；
b）將裝置作為獨立物件，放置在1 m³艙體內通電執行；
c）註入（10±1） ppm高濃度異味物質，待初始樣采集完成後，開始試驗。試驗過程中，每5 min采集1次，全部采樣時間為60 min。
d）異味物質潔凈空氣量按下式計算：
(1)
式中：
Q ：潔凈空氣量，m³/h； ke ：總衰減常數，min-1； kn ：自然衰減常數，min-1； V ：試驗艙容積，m³。
試驗結果見圖4。
圖4 異味潔凈空氣量
潔凈空氣量是指裝置在除異味過程中提供潔凈空氣的速率。該方法選用了快速反應型的A方案及催化型B方案功能塊進行潔凈空氣量的驗證，從驗證數值上看，最大的問題是給不了消費者很直觀的效能優劣評判標準。
1.1.4 異味去除評價方法選擇
綜合以上3個實驗方案的驗證結果，既能反映不同裝置下的效能差異性，又接近實際使用情況下的異味去除，GB/T 23131—2019[2]宣稱的評價方法異味瞬時去除率的測試方案為首選測評方法。
1.2 異味去除壽命
安排3個試驗方案，對比裝置在不同方案下臭氣壽命的評價情況。
1.2.1 除臭凈化效果長效性測定
參考GB/T 37216—2018[3]附錄D，評價異味去除裝置在低濃度下載入48 h的長效性。試驗結果見表1和圖5。
表1 氨氣凈化效果長效性測試結果
根據試驗結果，選取的裝置方案不滿足除臭凈化效果長效性的要求。從這個測試方案上看，存在兩個難點，一個是氨氣這類可揮發性物質，在采用稀釋後的氨水透過自然揮發控制低濃度，保持艙內0.4 ppm±0.1 ppm氨氣濃度很難實作，見圖5；另一個是甲硫醇、硫化氫無法透過自然揮發進行測試，若采用特殊裝置（如氣瓶、配氣儀等）穩定發生，也需考慮如何做到多減少補（濃度高需降低，濃度低需補充）的可行性操作方案。整體操作性及濃度控制穩定性上存在很大的阻礙，直接影響長效性結果的準確性。
圖5 氨氣濃度監控
註1：整個48 h的載入下，人為操作控制濃度滿足要求的次數達8次。
註2：圖中綠色線框內的數據遠超（0.4 ppm±0.1 ppm）濃度要求，為夜間無人監控下的自然揮發濃度變化情況。
1.2.2 容汙量
參考GB/T 32085.2—2015[7]附錄E，采用圖1檢測線評價異味去除裝置穩定通入異味物質下一定時間內裝置去除異味的總量。試驗結果見圖6。
圖6 氨氣容汙量
透過檢測上下遊異味物質濃度變化，以瞬時去除效率為縱座標，濃度監控時間為橫座標，以瞬時去除率75%為終止點繪制容汙量測試曲線。橙色線框內為異味去除裝置測試時間內功能塊去除異味物質的總量，根據積分公式求出氨氣容汙量為220 mg。
該方法的優點，是與實際使用情況非常接近，也是消費者想了解的重要參數之一。但缺點同樣存在，一個是異味物質的長期穩定性發生及物質采購的不便。以氨氣容汙量測試為例，如果采用鼓泡法在上遊實作濃度發生，長時間下來氨氣有效成分越來越少，需手動多次添加，不然會直接影響上遊濃度的控制；第二個是，采用配氣儀進行穩定性發生，從壓力槽瓶裝瓦斯的采購上，部份試驗室的安全評估就會影響采購，其次是長期發生下的耗材用量、費用昂貴。因此，該方法還需要繼續最佳化。
1.2.3 異味累積凈化量
a）參考GB/T 18801—2022[6]，選取1 m³艙體作為載入異味物質的試驗艙體；
b）按照1.1.2試驗方案2：異味瞬時去除率，測試初始效能；
c）將安裝好功能塊的裝置放置在艙內中間位置，通電執行。異味物質單次載入量不超過30 mg，8 h內載入次數（5～6）次，完成載入後按照b）進行瞬時去除率階段性效能測試。
d）重復步驟b）至c），當實測的瞬時去除率階段性效能小於初始效能50%時，試驗結束，載入試驗實際去除量與每次除臭效能測試中去除量之和，記為裝置的異味累積凈化量。實驗結果見圖7。
圖7 異味物質累積凈化量
該方法參考GB/T 18801—2022[6]氣態汙染物累積凈化量測試，是比較成熟的關於壽命的測試方式。類似於1.2.1除臭凈化效果長效性測定方法，在密閉空間進行異味物質的載入，但比較好的特點，是可以量化載入物量，不需要穩定控制在某一濃度下進行，操作易實作，測試成本低。此外，壽命終止點定義是以瞬時去除率來判斷，回歸了馬桶異味去除裝置的實際使用情況下的方式去評價，是比較好的測試方案。
1.2.4 異味去除壽命評價方法選擇
綜合以上3個試驗方案的驗證結果，從方法可實作難易程度及符合實際使用情況兩個因素考慮，異味累積凈化量是最優選擇，可以合理評價異味去除裝置的使用壽命。
1.3 異味感官體驗
異味，是令人情緒產生波動的因素之一。面對現在的消費市場，在空氣凈化器、空調、冰箱等家用電器市場中，異味的產生和去除成了大家共同關註的焦點，當然，面對智慧馬桶快速增長的需求，異味的去除也不僅僅滿足於儀器裝置的檢測手段評價，如廁時異味快速去除的親身感受更是大眾所需要的感官體驗。針對智慧馬桶異味去除感官體驗，參考圖1檢測線。在上遊註入一定異味物質，隨機抽選至少6名滿足要求的嗅辨員在經過異味去除裝置前（上遊端嗅辨點1）後（下遊端嗅辨點2）對異味進行評價，每組樣品安排2次異味評價。
1.3.1 嗅辨員 [9]
a）鑒定人員要求沒有鼻炎，身體健康（無狐臭、身體異味）不常接觸芳香類物質，對味道不過敏，經過嗅辨篩選培訓的人員；
b）嗅辯評價當天，嗅辨員不能攜帶和使用有氣味的香料及化妝品，不能食用有刺激氣味的食物，患感冒或嗅覺器官不適的嗅辯員不能參加當天的測定；
c）嗅辨員證：經過專門的第三方機構經過培訓和考核，獲得國家認可的嗅辨員證書；或經過有證人員培訓考核合格的人員。
1.3.2 評分標準 [10]
——1級：無察覺；
——2級：可察覺，不讓人覺得不舒服；
——3級：能明顯察覺，但仍不讓人感覺不舒服；
——4級：讓人感覺難受；
——5級：讓人感覺很難受；
——6級：無法忍受。
1.3.3 結果評價
異味評價差值=上遊端異味評價平均值-下遊端異味評價平均值
異味評價差值≥1且下遊端異味評價平均值≤3，則認為裝置有異味去除能力。
1.3.4 試驗結果及結論
本試驗采用具有異味去除配方碳塊及對照組進行比較。結果如表2所示。
表2 異味感官體驗
以上評價方式是以甲硫醇或硫化氫特定表征物質進行嗅辨，對於異味瞬時去除率效能較好的除臭方案，在感官體驗上的評價效果也是顯著的。
2 如廁感官體驗研究
異味感官體驗是近幾年消費者關註的焦點，1.3中是針對試驗室的評價方法，與實際如廁產生的氣味存在一定的差異。所以在此基礎上，我們安排了衛生間改造，在其內部實施具有異味去除配方的碳塊去除異味方案下進行實際衛生間如廁異味去除感官評價。結果見表3和圖8。
表3 衛生間異味感官體驗結果
圖8 感官體驗結果
衛生間異味感官評價的相關要求如下：
參與體驗評價次數不低於200次；
針對排便瞬間異味去除效果進行「非常好」「良好」「一般」「無效果」四個等級進行評價。
據實際如廁異味感官體驗研究結果，可以看出異味去除裝置的效果同樣顯著。但相比實驗室的異味感官評價方法，衛生間如廁感官體驗，耗費的時間長、改造成本高，也不利於不同裝置下的感官體驗評價，而選取特定異味物質下的感官評價同樣可以評價出裝置的異味去除效果。
3 結論
隨著智慧馬桶功能的日臻完善，在附加了除菌和除異味等健康功能後，人們對智慧馬桶的青睞度越來越高，其市場前景也會更加廣闊，而如何選購一款具有健康功能並且舒適的智慧馬桶就依賴於有效的效能評價方式。本文在現行標準的基礎上，參考其他家電行業較為成熟的效能評價方式進行不同的試驗方案設計驗證，結果如下：
（1）異味去除效能的三個試驗結果中，以「異味瞬時去除率」評價方式最優，該評價方式參考GB/T 23131—2019標準的試驗方法，在符合實際使用情況下，令消費者最能直觀了解到異味去除效能的優劣。
（2）異味去除壽命的三個試驗結果中，「異味累計凈化量」的評價方式是參考GB/T 18801中成熟的試驗方法，從試驗搭建、耗材獲取、充分體現異味除臭塊的吸附量方面考慮是比較合適的壽命評價方式。
（3）感官體驗，感官體驗進行了檢測線的評價及衛生間實際排便下的異味去除效果評價體驗，對於異味去除效能好的裝置，兩種感官評價結果接近。檢測線的異味感官體驗是更能快速評價異味去除裝置的效能優劣。
本文透過搭建不同的試驗方法進行驗證，希望能給智慧馬桶異味去除裝置的效能評價體系提供一些有價值的參考。驗證中未考慮到的或未涉及到的其他異味成分的評價，也是後面繼續需要開展驗證的方向。
參考文獻
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（責任編輯：張晏榕）
作者簡介：
朱吉興，學士學位。
研究方向：主要研究凈水、空凈、白電板塊相關產品的效能評價方式。
地址：廣東省佛山市順德區大良街道五沙社群順源路1。
E-mail:[email protected]。
文章參照 (GB/T 7714—2015格式引文):
[1]朱吉興, 廖明燕, 焦曉蘭, 等. 智慧馬桶異味去除裝置效能評價試驗研究[J]. 家電科技, 2024(05): 54-58.
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