张  磊：住宅室内排水系统卫生性能指标与足尺实验方法研究

  张磊：大家好！下面由我(国家住宅与居住环境工程技术研究中心综合推广部主任)给大家介绍住宅里的小系统----排水系统，住宅室内排水系统卫生性能指标与足尺实验方法的研究。排水系统大家概念里把污水排走，卫生的定义是增进人体的健康或者预防疾病所采取的措施，排水系统的卫生体现在哪些方面，下面我会给大家做个汇报。

  我们未来的实验的方法是足尺实验塔，还有卫生研究路线图。2005年承担了提高住宅排水系统性能技术研发课题，排水系统里用户感觉问题比较大的是排水不畅、噪声，这些问题引起我们的重视，家庭卫生的原则是要消灭这些不利于卫生的因素，有一些污染的因素，污染室内环境的因素，包括生物性的污染，化学性的污染，还有物理性的污染，还有一些影响人与心理健康的污染，毫不夸张地说，住宅排水系统，比如说噪声，它是一种物理性的污染，反抽气是生物性的污染，排水不畅可能引起心理的污染。所以排水系统的卫生性能我觉得应该从这几个方面进行研究，但是现在我很难以给出这个指标，因为我们今年才开始关注PM2.5，这是一个量化指标，有了这个指标，大家开始关注室内环境，但是排水的指标，像这些臭气需要跨行业、跨领域和卫生医疗部门联合做研究，才能有这样的量化指标，但是这个问题，它对室内环境污染的问题是不容忽视的。

  其实我们也经常和开发商或者一些物业单位进行交流，他们反映住宅里面经常出问题的是设备系统，比如说，像一个珠海18层的楼的项目，刚开始建成后住户反映一二层有时候往外冒水，可以看到在这个部位，实在没有办法加了一个管，实际上并没有解决根本的问题，因为南方的管子都放在室外，臭气没有那么明显，他们都开窗。我觉得造成这个问题，是因为我们现在大部分交房是毛坯房，如果说我们一直说同层排水，下降的楼板空间，把管子埋到里面，好像解决了噪声问题，但如果我们交工的都是这样一个坑给用户，很难通过装修做好防水，把洁具，所有的水装到位，在现场经常可以看到，像这样住户自己家装的软管，这样形成了双水峰，可能有影响的。我们经常看到，这个排水管32的口径，一般的塑料排水管是50的，32接到50里怎么封，有的用户拿个东西堵上了，还有像这样的住户装的时候根本不知道装水封，直接装了管子下去了，如果是在这样一种粗放式的建设条件，室内排水系统的卫生性能是难以保证的。返臭气我们在调查中也可以看到，主要有几个原因，住户反映的，地漏，地漏的水封破坏了，比如说洗衣机没有专用的排水口，有时候也返臭气。我们经常看到坐便器冒泡的情况，由于在排水口的沉积造成的污染产生的臭气。

  臭气中到底是含有什么样的，刚才我说生物性的污染，臭气中所包含这样的气态污染物，大多数都属于三致性污染物，含有硫化氢、甲烷、氨和氮，我想通过这个演讲引起大家的注意，不是说卫生间就应该臭，臭了对健康肯定有影响。臭气里除了含有这些气态的污染物，其实还有一些病菌，就是这些生物性的污染物，这个是其他公司做的研究，有害病原体理想的生存方式，其实最适宜的温度就是一个恒温恒湿的温度，排水立管系统里，相对湿度是95%到百分之百，所以在这种不变的温度潮湿的环境下，排水系统是最理想的有害病原体的传播和生长的空间。最极端的一个例子，就是非典，这可能是大家都知道的，2003年的非典事件，最后联合国卫生组织对香港桃大花园的调查也显示出来，受感染的人由于地漏水封和坐便器的水封抽干了，排水管道进入了这一家，又通过这样的一些排气系统抽到了相邻的建筑里面，出现了非典的现象，如果排水系统解决不了卫生性能可能成为疾病传播的途径。

  但是我们现在好像一说起来排水系统，就总是说地漏的问题，地漏产品非常多，系统的问题绝不仅仅是地漏的问题。我们排水系统和洁具相连的位置就是存水弯，这就是保证排水管道里的污染环境不和室内环境连通的最根本的屏障，怎么保证这里面的水不被破坏掉，实际上在系统里面是很容易破坏掉，比如说，像我们北方很干燥，自己就会挥发，还有诱导虹吸的现象，会产生正压，把这个水压出去了。还有就是像最后这个图我们经常说，在刮风天气的时候，为什么顶层会臭，就是因为在屋顶有风的影响，排水立管里造成空气流动，对顶层的水封产生了影响，破坏掉了，所以就返臭了。

  水封装置就是刚才我说的，它已经是我们保护室内环境的一个最后的一道屏障，怎么能够使这个水封不被破坏，其实有两个根本要素，一个就是提高管道系统设计的合理性，再一个就是提高水封的保持能力。当然系统设计的合理性是提高住宅排水系统卫生性能的一个根本，但可能大家都觉得，为什么现在这个问题好像显得很突出，那是因为我们原来也做过调查，在2005年，我们对北京市从1995年到2005年十年的竣工图进行统计，在这十年之间，完成的小高层和高层住宅，占到了住宅里的74%，我想到现在这个比例会越来越高，因为土地的资源很稀缺。所以就是因为高密度的人群的使用，给我们的排水系统带来了前所未有的压力。而我们的系统设计又跟不上，就造成了这样的问题，现在好像日益突出。

  噪声，通常我们在住宅的给排水系统里，给水系统有一些水锤现象或者压力引起的噪声，但是排水管道的噪声也是非常明显的，一种是排水的横支管，每户的支管，排出的水对立管有一个撞击，这会有一个噪声。再一个就是整个污水在立管中流动的时候围绕管壁在动，这也是一个噪声。由于价格的问题，我们普遍是毛坯房，低噪声的器具并没有经常使用，下面的住户能够听得到。

  噪声对人的影响，大家都非常清楚，但是我想说的是我们国家有建筑隔声评价标准，规定了很明确的指标，比如说夜间，因为大家通常感觉排水管道的噪声出现在晚上，允许的噪声是小于等于35分贝，根据我们现在做的测试，不管是目前所标榜的静音管还是螺线管，它的噪声都会远远超过这个数值，管材本身没有解决噪声问题。还有排水不畅，可能体现在地漏排水不畅，还有坐便器排水不畅，有一些节水坐便器，你可能冲一次不行，还得冲两次才能冲干净等等这些现象。

  漏水，给排水系统的跑冒滴漏，这个问题也是长期没有解决，它影响了住宅厨房和卫生间的使用，进了室内直接污染了室内的环境，这可能还是粗放式的施工以及管材的连接方式甚至管材的性能所造成的。那么排水系统的卫生性能可以说是和我们每一个居民的健康息息相关，未来如果我们制订排水系统卫生性能的指标要从三个方面来治理，返臭气，排水不畅和噪声。我们提高水封对立管内压力的抵抗能力，开发这种对水封保持能力强的一个构造方式的水封。排水系统不畅，这也是系统设计，还有就是施工管理的问题。对于噪声问题，重点是在管材构造的突破，现在有些螺旋管，因为里面带有了螺旋，引导了水，在管子里转，实际上对管壁产生冲撞，它的构造是一个关键。管材本身解决好的话依然不够，还需要给它配合更合理的隔声措施，这个也是未来我们要专注于研究的。

  说到这个我们不得不说一下，为什么这个问题在我们这显得这么明显，因为今天上午万科的王经理提到，为什么同样的管径的管子，我们国家跟别的国家排的水不一样，其实标准是有问题的，我们在研发排水系统里面缺乏研究基础。比如说，像这个图上，这个实验塔，这在国际上证明了，因为排水系统里面是固体、液体、气体的三项流，很难用等比例缩小的方式对它的性能进行检测，必须建立足尺度的1：1实验塔进行研究，这个实验塔日本80年代已经建好的，这是他们国家都市住宅技术研究所建的，108米，除了这个所，有的几个大型的排水管道生产企业，都有自己的实验塔，通过这个实验塔不断完善自己的产品构造，提高产品性能，有了这样的实验塔有了标准检测的方法，为所有的产品性能比对提供了依据。我们一直在努力，这个就是在2004年同济大学房子外面临时搭建的定性的模拟实验。

  正是由于这些基础研究是非常匮乏，我们在设计方面，因为所有系统性能根本是在设计，我们没有全面系统，可以比对的科学实验数据为支撑，我们现在给排水设计规范的设计参数，大部分引用前苏联的设计参数，现在发展到高层住宅，这个问题可能凸显出来。这个也是我们原来通过简单的实验方法来测试，实际上在我们的系统测出来以后，如果说是一个17层的单立管的系统，常用的系统，可能110管径流量值1.5升每秒，我们规定的是4.5升/秒，系统使用中肯定会出问题的。

  我们目前的检测也只有针对材料性能的检测，我们没有针对系统性能的检测，很多企业现在提供给我们设计院的设计说明书上的这些参数都是自己企业各自想不同的方法来测定的。所以这个性能是无法比对的。

  我们为了解决这个问题，同时我们也是进行了技术的研发，当时是在2007年我们完成科技部的课题之后，我们最主要的一个成果，就是要建立中国自己的可以比对的技术平台，所以就设计了这样的一个高层住宅性能的足尺实验塔，就是上午跟大家介绍的，我们跟万科集团一起合作建设的，在他的研发基地，这个塔目前已经建设完成，是去年正式开始投入使用，它的高度目前是世界最高，122.8米，当时我们平面设计是按一个住宅单元的平面设计的，它可能除了将来做设备系统的性能模拟，也可以做一些住宅的功能的性能模拟。但是目前我们是按照一套排水系统能力的检测设备和一套住宅排气设备来做的系统，这是新建的，我们在系统精度和自动化控制程度上都优于国际上现有的实验塔。

  这个实验塔完善有系统控制，包括了网络系统、监控系统和数据分析系统、数据采集系统，我们从去年正式运营以来到现在做的一些实验成果的技术发布，所以我也不在这里详细地讲我们这些技术成果了，明天会有我的同事进行发布。我想说一下，正是因为我们有了这样的一个硬件，就可以实现所有的实验数据是在线的，我们可以说不管谁做这个实验，数据是可在线的。整个排水系统性能的研究比对平台在系统设计的时候，当时征求了很多国际专家的意见，应该有很多的难点，怎么能保证100多米高的数据，能够同时在10毫秒之内传回来，如果不在时间起点，这里面的压力值也就没有用了，在系统设计的时候，包括测试仪器的精密性和未来实验数据的准确性方面都是国际最先进的，这样保证我们的数据作为第三方公正的数据呈现给大家的。目前这样的排水系统的实验方法简单介绍一下，主要有日本的，像目前的方法是用一个稳定的流量，比如说在顶层，像模拟一个坐便器加一个浴缸可能是2.5升每秒这个流量，恒定往这个立管里排水，我们在底下这些层放压力传感器，测立管里面每一层的压力。这是日本的测量方法，在中国是不是还要用这种方法，国内很多专家提到，日本的方法是符合日本的习惯，因为他们泡澡，放一浴缸水，我们中国浴缸用的很少，到底用日本的方法做还是我们中国的方法，这也是现在重点研究的一个问题，我们希望能够选择特别有代表性的坐便器作为排水的装置，根据不同坐便器的个数和排水时间组合来测它的流量。

  还有一种想法，是瞬时流，它对立管的影响可能小，我们测出来的数据对于企业来说，可能有点宽松，因为定流量是严格的数据，对系统的安全有保障。我们想也有可能未来用一个小的定常流和瞬间流叠加来做这样一个实验，这是下一步正在研究的。我也想跟大家简单汇报一下，我们在住宅排水系统卫生性能的研究，刚才跟大家汇报，2005年完成了科研院所的专项基金的课题，最大的成果建立了一个实验塔，构建了中国研究和检测的基础平台，在今年2013年我们也获得了住建部的批准开始编制住宅排水系统排水能力测试标准，如果有了这样的基本标准，又有了基本的检测装置，我们就可以给业界提供一个最公平的检测平台，能够为大家提供准确的住宅排水性能里面所有的数值。

  今年基本申报成功，2014年开始水体污染控制与治理科技重大专项的研究，其中建筑水系统微循环重构技术，这是一个子课题在里面。这就是我们的研究路线图，在现今，可能把住宅排水系统1：1的模拟技术完全研究透，不管用定流量还是瞬间流，我们定这样的模拟技术，以这个模拟技术为基础，可能向纵向发展，因为我们的塔是122.8米，能测37层的排水系统，我们的住宅可能越来越高，现在200米、300米，一公里的住宅都有可能出现，所以未来我们会发展超高层排水系统的数值预测技术，因为它是基于我们模拟实测技术测出来的数据，才能够编出这样未来的数值模拟的计算文件来做它的预测。

  这是从设计层面来说往纵向做，还有对于既有住宅，不能说有问题了怎么解决，可能针对这些既有住宅研究现场检测，对问题进行诊断，有针对性的提出修复方案，这也是我们纵向的研究方向。在横向来说，我们还要开展的是几个方向，一个是排水系统的降噪技术，这就是从管材的开发和系统怎么设计和降噪措施怎么做来做研究。还有厨余垃圾管道排放系统，在每户的洗衣盆底下装垃圾处理器，把固体的垃圾打碎之后排到排水管道里，这个东西如果没有做这个研究，这个系统应该怎么设计，包括它排到户外以后，这个系统对我们室外的排水系统的影响是什么样的，这个需要整个系统的研究，还有可能会配合未来的物业管理的方式。

  我们要开发高水封保持能力的产品，一再强调的怎么能够提供水封的构造抵抗破坏的能力，还有就是管道更替技术，这个是针对既有住宅的，因为管子安在那儿以后，我们建筑是70年甚至说百年建筑，但是管道不可能有那么长的使用寿命，在中间肯定会有一次更替，而且这个未来已经迫在眉睫。所以怎么能快速地把现有的坏的管道换走，尽量小的影响居民的生活，这也是要研究的技术。还有就是用水空间可变技术，刚才我们一直在说，随着逐步步入老龄化社会，人的岁数越来越大，一套房子可能年轻的时候，起夜是没有问题，但是年龄大了，可能需要坐便器在附近，用水管道的变化，实现室内空间的使用变化，这也是我们要研究的。排水系统防臭技术，这也是未来最明显的能够提升排水系统的卫生性能的关键技术。

  现在这个研究正起步，我们有了实验塔，能够切入国际最先进的研究领域，未来我们也希望能有更多的业界朋友和我们一起参与我们的研究，我的报告汇报到这里，谢谢大家！