智能马桶异味去除装置性能评价试验研究

摘要：智能马桶去除异味性能评价有很多影响因素，因此，准确评价具有较大挑战。该论文在以往工作基础之上，较系统地进行了比较研究。结果对于完善此类产品的准确评价具有重要的实际意义。

论文价值的评定意见：

智能马桶去除异味性能评价有很多影响因素，因此，准确评价具有较大挑战。该论文在以往工作基础之上，较系统地进行了比较研究。结果对于完善此类产品的准确评价具有重要的实际意义。

朱吉兴1 廖明燕1 焦晓兰2 冯征祥1 王佳兴1

1. 佛山市顺德区阿波罗环保器材有限公司
2. 中家院（北京）检测认证有限公司

摘要

Abstract

针对如何有效评价智能马桶异味去除装置的性能优劣，提出“舱体异味去除率”“异味瞬时去除率”“异味洁净空气量”三个异味去除试验方案，以及“除臭净化效果长效性测定”“容污量”“异味累积净化量”三个异味去除寿命试验方案，加上模拟实际如厕下的感官体验等，开展不同方案的试验研究。试验表明，选取氨气、硫化氢和甲硫醇三种异味作为表征污染物的条件下，“异味瞬时去除效率”“异味累积净化量”“异味感官体验”三个试验方法最优，以试验搭建难易程度、分析方法成熟度及评价方式可靠性的角度更适合评价除臭装置的异味去除效果。

关键词

Keywords

马桶异味去除装置；寿命；感官体验；试验研究

DOI:10.19784/j.cnki.issn1672-0172.2024.05.007

0 引言

随着生活水平的提高，人们对室内空气质量的要求越来越高，除了起居室外，对于洗浴室、卫生间的臭气排放处理及排放性能评价方式也越来越重视。而卫生间的臭气排放方式从传统的换气扇、增加香精（除臭喷剂）和点盘香的掩盖臭味方法上向改进马桶结构以达到去除臭气的功能[1]转换。常见的马桶除臭产品有管道排气式、除臭盖板、除臭坐便器，其中除臭坐便器是当下备受关注的智能马桶，其主要通过设计特殊的异味去除装置结构，将排便过程中产生的臭味吸进除臭器中进行分解，达到消除异味的目的。

智能马桶坐便器在市场的需求下增加了除菌、除异味等功能。同时，智能马桶坐便器的除臭评价标准也备受关注。现行标准GB/T 231 31—2019《家用和类似用途电坐便器便座》[2]和GB/T 37216—2018《卫生洁具便器用除臭冲水装置》[3]，是涵盖了具有除异味马桶装置性能评价的指导性文件。

其中，GB/T 23131—2019《家用和类似用途电坐便器便座》针对除异味性能给出了测试方法，但对除异味寿命的评价是缺失的；GB/T 37216—2018《卫生洁具便器用除臭冲水装置》除异味以氨气为表征气体提出了除臭性能和除臭持久性评价方法和指标，臭气的选择单一。据研究表明，卫生间的臭味主要由氨气、硫化氢、甲硫醇、甲硫二醇、乙胺、吲哚等物质组成，不但气味让人感到难受，其中有毒物质达到一定含量还会对身体产生健康危害[4]，此外，在臭气持久性评价测试中，进行氨气加载时，浓度波动大，控制异味浓度较为困难。

本文通过参考智能马桶坐便器现行标准的评价方法，结合评价体系中缺失的内容，以卫生间排泄物主要异味成分（氨气、硫化氢和甲硫醇），从异味去除性能、异味去除寿命方面设计不同的试验方案进行比对，选择更为合适的评价方式。并结合公众对智能马桶更高质量和舒适体验的要求[5]，增加异味去除的感官体验评价方法的搭建等内容的试验研究，为宣称马桶异味去除装置品牌研发和消费者了解智能马桶异味去除装置的效果提供一些有价值的参考。

1 试验方案研究

智能马桶异味去除装置（以下简称“装置”），以“氨气”“硫化氢”“甲硫醇”三种物质来表征异味，参考GB/T 23131—2019《家用和类似用途电坐便器便座》[2]、GB/T 37216—2018《卫生洁具便器用除臭冲水装置》[3]、GB/T 18801—2022《空气净化器》[6]、GB 32085.2—2015《汽车空调滤清器第2部分：气体过滤测试》[7]等标准、设计不同试验方法开展验证。

注：试验研究中气体浓度的检测均采用分辨率0.01 mg/m³的在线气体浓度分析仪采集。

1.1 异味去除

设计3个试验方案，对比装置在高风速和低风速两个工况下的异味去除效果。

注：高低风速的定义指风量在（5～30） m³/h范围内，高风速选取25 m³/h，低风速选取10 m³/h[8]。

1.1.1 试验方案1：舱体异味去除率

测试方法：

a）模拟马桶内腔容积，选取30 L舱体作为试验舱体；

b）将装置作为独立对象，放置在30 L舱体内通电运行；

d）注入（10±1） ppm高浓度异味物质后运行装置，采集10 min后的异味物质浓度；

e）通过对比异味去除装置运行前初始浓度及运行后浓度变化情况，得到该方案下的异味去除效果。

试验结果见图1，从试验结果看，高风速和低风速下的舱体异味去除率水平相当，无法拉开性能差距。该测试方案选用的舱体与马桶内腔体积较为接近，但不适合用来安排不同风速工况下的性能优劣评价。

图1 舱体异味去除率

1.1.2 试验方案2：异味瞬时去除率

测试方法：

a）模拟马桶正常工作情况，将异味去除装置作为独立验证对象安装在参考GB/T 23131—2019[2]建立的检测线（如图2）中，通电运行；

b）上游注入端稳定发生一定浓度异味物质（氨气：（1.5±0.1）ppm，甲硫醇、硫化氢：（10±1） ppm）；

c）下游端采集异味物质的浓度；对比上下游浓度变化得到该方案下的异味去除效果。

图2 瞬时去除率检测线

试验结果见图3。

图3 异味瞬时去除率

从试验结果看，异味瞬时除去率在低风速下比高风速高出很多。这也说明了在合适的风速下，异味与除臭块接触时间越久，被去除的可能越大。

1.1.3 试验方案3：异味洁净空气量

测试方法：

a）参考GB/T 18801—2022[6]，选取1 m³舱体作为试验舱体；

b）将装置作为独立对象，放置在1 m³舱体内通电运行；

c）注入（10±1） ppm高浓度异味物质，待初始样采集完成后，开始试验。试验过程中，每5 min采集1次，全部采样时间为60 min。

d）异味物质洁净空气量按下式计算：

(1)

式中：

Q：洁净空气量，m³/h；ke：总衰减常数，min-1；kn：自然衰减常数，min-1；V：试验舱容积，m³。

试验结果见图4。

图4 异味洁净空气量

洁净空气量是指装置在除异味过程中提供洁净空气的速率。该方法选用了快速反应型的A方案及催化型B方案功能块进行洁净空气量的验证，从验证数值上看，最大的问题是给不了消费者很直观的性能优劣评判标准。

1.1.4 异味去除评价方法选择

综合以上3个实验方案的验证结果，既能反映不同装置下的性能差异性，又接近实际使用情况下的异味去除，GB/T 23131—2019[2]宣称的评价方法异味瞬时去除率的测试方案为首选测评方法。

1.2 异味去除寿命

安排3个试验方案，对比装置在不同方案下臭气寿命的评价情况。

1.2.1 除臭净化效果长效性测定

参考GB/T 37216—2018[3]附录D，评价异味去除装置在低浓度下加载48 h的长效性。试验结果见表1和图5。

表1 氨气净化效果长效性测试结果

根据试验结果，选取的装置方案不满足除臭净化效果长效性的要求。从这个测试方案上看，存在两个难点，一个是氨气这类可挥发性物质，在采用稀释后的氨水通过自然挥发控制低浓度，保持舱内0.4 ppm±0.1 ppm氨气浓度很难实现，见图5；另一个是甲硫醇、硫化氢无法通过自然挥发进行测试，若采用特殊装置（如气瓶、配气仪等）稳定发生，也需考虑如何做到多减少补（浓度高需降低，浓度低需补充）的可行性操作方案。整体操作性及浓度控制稳定性上存在很大的阻碍，直接影响长效性结果的准确性。

图5 氨气浓度监控

注1：整个48 h的加载下，人为操作控制浓度满足要求的次数达8次。

注2：图中绿色线框内的数据远超（0.4 ppm±0.1 ppm）浓度要求，为夜间无人监控下的自然挥发浓度变化情况。

1.2.2 容污量

参考GB/T 32085.2—2015[7]附录E，采用图1检测线评价异味去除装置稳定通入异味物质下一定时间内装置去除异味的总量。试验结果见图6。

图6 氨气容污量

通过检测上下游异味物质浓度变化，以瞬时去除效率为纵坐标，浓度监控时间为横坐标，以瞬时去除率75%为终止点绘制容污量测试曲线。橙色线框内为异味去除装置测试时间内功能块去除异味物质的总量，根据积分公式求出氨气容污量为220 mg。

该方法的优点，是与实际使用情况非常接近，也是消费者想了解的重要参数之一。但缺点同样存在，一个是异味物质的长期稳定性发生及物质采购的不便。以氨气容污量测试为例，如果采用鼓泡法在上游实现浓度发生，长时间下来氨气有效成分越来越少，需手动多次添加，不然会直接影响上游浓度的控制；第二个是，采用配气仪进行稳定性发生，从压力容器瓶装气体的采购上，部分试验室的安全评估就会影响采购，其次是长期发生下的耗材用量、费用昂贵。因此，该方法还需要继续优化。

1.2.3 异味累积净化量

a）参考GB/T 18801—2022[6]，选取1 m³舱体作为加载异味物质的试验舱体；

b）按照1.1.2试验方案2：异味瞬时去除率，测试初始性能；

c）将安装好功能块的装置放置在舱内中间位置，通电运行。异味物质单次加载量不超过30 mg，8 h内加载次数（5～6）次，完成加载后按照b）进行瞬时去除率阶段性性能测试。

d）重复步骤b）至c），当实测的瞬时去除率阶段性性能小于初始性能50%时，试验结束，加载试验实际去除量与每次除臭性能测试中去除量之和，记为装置的异味累积净化量。实验结果见图7。

图7 异味物质累积净化量

该方法参考GB/T 18801—2022[6]气态污染物累积净化量测试，是比较成熟的关于寿命的测试方式。类似于1.2.1除臭净化效果长效性测定方法，在密闭空间进行异味物质的加载，但比较好的特点，是可以量化加载物质的量，不需要稳定控制在某一浓度下进行，操作易实现，测试成本低。此外，寿命终止点定义是以瞬时去除率来判断，回归了马桶异味去除装置的实际使用情况下的方式去评价，是比较好的测试方案。

1.2.4 异味去除寿命评价方法选择

综合以上3个试验方案的验证结果，从方法可实现难易程度及符合实际使用情况两个因素考虑，异味累积净化量是最优选择，可以合理评价异味去除装置的使用寿命。

1.3 异味感官体验

异味，是令人情绪产生波动的因素之一。面对现在的消费市场，在空气净化器、空调、冰箱等家用电器市场中，异味的产生和去除成了大家共同关注的焦点，当然，面对智能马桶快速增长的需求，异味的去除也不仅仅满足于仪器设备的检测手段评价，如厕时异味快速去除的亲身感受更是大众所需要的感官体验。针对智能马桶异味去除感官体验，参考图1检测线。在上游注入一定异味物质，随机抽选至少6名满足要求的嗅辨员在经过异味去除装置前（上游端嗅辨点1）后（下游端嗅辨点2）对异味进行评价，每组样品安排2次异味评价。

1.3.1 嗅辨员[9]

a）鉴定人员要求没有鼻炎，身体健康（无狐臭、身体异味）不常接触芳香类物质，对味道不过敏，经过嗅辨筛选培训的人员；

b）嗅辩评价当天，嗅辨员不能携带和使用有气味的香料及化妆品，不能食用有刺激气味的食物，患感冒或嗅觉器官不适的嗅辩员不能参加当天的测定；

c）嗅辨员证：经过专门的第三方机构经过培训和考核，获得国家认可的嗅辨员证书；或经过有证人员培训考核合格的人员。

1.3.2 评分标准[10]

——1级：无察觉；

——2级：可察觉，不让人觉得不舒服；

——3级：能明显察觉，但仍不让人感觉不舒服；

——4级：让人感觉难受；

——5级：让人感觉很难受；

——6级：无法忍受。

1.3.3 结果评价

异味评价差值=上游端异味评价平均值-下游端异味评价平均值

异味评价差值≥1且下游端异味评价平均值≤3，则认为装置有异味去除能力。

1.3.4 试验结果及结论

本试验采用具有异味去除配方碳块及对照组进行比较。结果如表2所示。

表2 异味感官体验

以上评价方式是以甲硫醇或硫化氢特定表征物质进行嗅辨，对于异味瞬时去除率性能较好的除臭方案，在感官体验上的评价效果也是显著的。

2 如厕感官体验研究

异味感官体验是近几年消费者关注的焦点，1.3中是针对试验室的评价方法，与实际如厕产生的气味存在一定的差异。所以在此基础上，我们安排了卫生间改造，在其内部实施具有异味去除配方的碳块去除异味方案下进行实际卫生间如厕异味去除感官评价。结果见表3和图8。

表3 卫生间异味感官体验结果

图8 感官体验结果

卫生间异味感官评价的相关要求如下：

参与体验评价次数不低于200次；

针对排便瞬间异味去除效果进行“非常好”“良好”“一般”“无效果”四个等级进行评价。

据实际如厕异味感官体验研究结果，可以看出异味去除装置的效果同样显著。但相比实验室的异味感官评价方法，卫生间如厕感官体验，耗费的时间长、改造成本高，也不利于不同装置下的感官体验评价，而选取特定异味物质下的感官评价同样可以评价出装置的异味去除效果。

3 结论

随着智能马桶功能的日臻完善，在附加了除菌和除异味等健康功能后，人们对智能马桶的青睐度越来越高，其市场前景也会更加广阔，而如何选购一款具有健康功能并且舒适的智能马桶就依赖于有效的性能评价方式。本文在现行标准的基础上，参考其他家电行业较为成熟的性能评价方式进行不同的试验方案设计验证，结果如下：

（1）异味去除性能的三个试验结果中，以“异味瞬时去除率”评价方式最优，该评价方式参考GB/T 23131—2019标准的试验方法，在符合实际使用情况下，令消费者最能直观了解到异味去除性能的优劣。

（2）异味去除寿命的三个试验结果中，“异味累计净化量”的评价方式是参考GB/T 18801中成熟的试验方法，从试验搭建、耗材获取、充分体现异味除臭块的吸附量方面考虑是比较合适的寿命评价方式。

（3）感官体验，感官体验进行了检测线的评价及卫生间实际排便下的异味去除效果评价体验，对于异味去除性能好的装置，两种感官评价结果接近。检测线的异味感官体验是更能快速评价异味去除装置的性能优劣。

本文通过搭建不同的试验方法进行验证，希望能给智能马桶异味去除装置的性能评价体系提供一些有价值的参考。验证中未考虑到的或未涉及到的其他异味成分的评价，也是后面继续需要开展验证的方向。

参考文献

[1] 郑翔骥, 林庆锋. 彻底解决人类排便过程的臭气困扰[J]. 中国住宅设施, 2013(Z5): 36-37.
[2] GB/T 23131—2019家用和类似用途电坐便器便座[S].
[3] GB/T 37216—2018卫生洁具便器用除臭冲水装置[S].
[4] 刘皓男, 仲崇镇, 郭侃, 等. 市售电子坐便器除异味性能概况与分析[J]. 家电科技,
2020(zk): 242-244.
[5] 陈世江. 智能马桶的创新除臭技术与应用[J]. 环球市场信息导报, 2017(37): 106.
[6] GB/T 18801—2022空气净化器[S].
[7] GB 32085.2—2015汽车空调滤清器第2部分：气体过滤测试[S].
[8] 吴海涛. 马桶自动吸除异味装置: CN201120214476.7[P]. 2012-05-09.
[9] HJ 1262—2022环境空气和废气臭气的测定三点比较式臭袋法[S].
[10] VDA270—1992汽车内饰材料的气味性质[S].

作者简介：

朱吉兴，学士学位。

研究方向：主要研究净水、空净、白电板块相关产品的性能评价方式。

地址：广东省佛山市顺德区大良街道五沙社区顺源路1。

E-mail:Charles.Zhu@freudenberg-apollo.com。

文章引用 (GB/T 7714—2015格式引文):

[1]朱吉兴, 廖明燕, 焦晓兰, 等. 智能马桶异味去除装置性能评价试验研究[J]. 家电科技, 2024(05): 54-58.

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