王曦中国社会经济调查研究中心区域经济研究所
| 创建时间： | 2012-12-01 |
| 最后更新时间： | 2013-03-11 |
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日 志
王振初将军在4108节水马桶鉴定会上报告
4108节水马桶技术研究报告
——发明人王振初在技术鉴定会上报告
我喜欢科技，多年积淀形成一些“想法”，也有成功的经历。退下来后，在科技兴国激励下，从2001年搞起了科研。在筛选这些“想法”中，发现卫生间洁具存有很不卫生、不环保、不文明问题，不符合现代人卫生健康需求和“节能减排”的时代要求，决心搞一次“厕所革命”，就选为“课题”研究。在社会科技人员支持下，首先针对日本发明的洁身器（用于便后清洁下身）弊端，进行理论、技术、结构创新，历时6年，发明了洁身宝，能即时清除“污染源”，防止和减少下身疾病，并能省水、省电、省手纸，国家鉴定该产品“属于高新技术产品，技术水平处国际领先地位。市场广阔，能产生巨大的社会效益和经济效益”。
马桶研制是从2004年开始的，主要针对它用水多、易堵塞和漏水、污染卫生间等问题，攻克了“用水少，冲不干净和必然堵塞，”两大世界性技术难关，发明了4108节水马桶，解决了以上问题。它同各种新节水马桶根本区别是，符合国家“节水器具必须在保持原有功能基础上达到节水”的规定；它同国家标准马桶比较，每次用水从6升降为0.9升，节水率85%,并且不堵不漏不污染，使用更简便卫生；它同国际名牌马桶测试比较，评估结论，如同黑白电视机比彩电，是时代的差距。期间，获三项国家专利，报国际专利（PCT）审查意见：该马桶具有“新颖性，创造性，工业实用性”。
该两个产品由济南时兴科贸有限公司开发，经政府批准和质检合格，已小批量生产，使用者反映很好。它们在中国国际博览会上双获金奖，填补我国没有家电原创产品知识产权的空白，国家科技部《科技中国》月刊推荐文章标题：“王振初‘弃旧立新’，开启厕所洁具新时代”。现将4108节水马桶的研制情况汇报如下。
一、技术背景
据我了解，马桶是舶来品，历史久远。古代，人们排污在“树后坑边”分散解决。随着社会发展，人们交流集聚时间多了，为避开“恶臭”，4000年前先在“驿站”出现公厕；2600年前罗马的奥斯蒂亚公厕很先进，有马蹄形座圈、双流水、备有擦拭棒。
家用马桶是从“公厕”移植过来的。400多年前，英国女王伊莉莎白一世经常责骂厕所臭味难闻，1596年 英国约翰·哈灵顿爵士按照公厕的原理和技术结构，专门为女王做一个用水冲洗的马桶，有水池、座圈、下水和阀门控制，减少了臭味，但粘连粪便、下水道返臭味问题未解决。之后的179年期间，欧洲发生了几起大的疫情，病死很多人。医学发现，疫情与人的粪便病菌有直接关系，英政府颁发法令处理好粪便，引起社会重视。1775年，英国大发明家约瑟夫·布拉梅，发明了抽水马桶，解决了臭味上返和粪便粘壁的问题，并报了第一个专利，就是今天用的抽水马桶，距今237年。84年后的1861年，英国水管工博斯特尔，在水箱加了浮球等结构，实现了自动化，沿用至今。1885年，英国商人汤玛斯土威福，受中国陶瓷启发，把木制抽水马桶改为陶瓷的，解决了木质马桶难清理问题，外形漂亮，很快风靡欧美，逐步推向世界。
抽水马桶的发明问世，对于改变人类生存环境，卫生文明进步起了革命性作用，被世界科技界评为千年来对人类影响最伟大的发明，是联合国考察各国卫生条件的主要设施。当然，在推广和实践过程中，既进行了完善改进，也走了一些弯路。如20世纪初期，人们追崇大水箱马桶，每次用水20几升，给城市供水带来压力。1947年，美国纽约市议会同意环保局长意见，决定政府拿钱给市民换马桶节水，每天节水30万立方，解决了供水难问题，在世界影响很大。之后，马桶节水技术不断改进，从16升逐步降到6升，禁止6升水以上马桶生产，为城市节水做出了贡献。
号召“节能减排”之后，各国都在研制用水更少的节水马桶，市场出现不少，但都失败了，市场比较乱。失败的标志：一是这些马桶因用水少，冲不干净，加重堵塞，违反了国家关于“节水器具必须在保持原有功能基础上达到节水”之规定；二是扰乱了市场。有些厂家为了掩盖堵塞，用冲刷浮球的宣传把戏欺骗消费者；使用者怕堵塞，每次使用就多按几次，把“节水马桶”变成了费水马桶；三是增加了社会公共服务负担。报载，近些年为应付管道堵塞，大城市都有几百家“疏通公司”在忙，并且影响下水管道使用寿命。原因有三：一是节水心切，有意无意降低马桶使用功能标准和批准入市场门槛；二是对市场不符合标准的马桶监管不力，使违规追利者钻了空子；三是最根本的是“用水少，冲不干净和必然堵塞，”成为世界研究马桶节水不可逾越的技术难关。
另一方面，城市供水形势严峻。水是生命之源，城市的命脉,现在把它称作“新石油”。人类面临世界性缺水，有80％人口受到缺水困扰。我国水资源贫乏，三分之二城市供水不足，有110个城市严重缺水，成为建设小康社会，城市化发展的主要瓶颈。在水资源达到极限情况下，节水必成唯一选择，时代在呼唤高效节水器具出现。再者，马桶是市民用水最多的器具，占50%，量大权重，把它的用水量降下来，科技贡献率大，意义深远。
二、研制理念和技术路线
一、研制理念。我决心研制新马桶主要目标——解决我国110个城市严重缺水难题。在研制理念上，我给自己订了三条原则：
一是另辟蹊径。考虑到马桶几百年的实践，技术达到完美，不能搞小技小改，推倒重来，以原理技术创新打造原创马桶。
二是抓住主要矛盾。紧紧围绕高效节水，攻克“用水少，必然堵塞和冲不干净”世界性难关，打通城市节水道路。
三是严格执行国家规定，提升使用功能，提高市民如厕质量。
2004年就设计出1升水马桶，有人劝我，“已经达到高效节水和马桶内不堵塞目标，下水道堵塞是建筑上的事，应该推向市场。”这不符合我的设计理念，必须达到“全程永不堵塞”。尤其测算出新马桶能解决我国城市缺水问题时，决心变成使命和责任，进入痴迷状态，还好，终于成功了。现在看来，正确的设计理念可保证研制工作少走弯路。
二、技术路线。
技术路线的确定，是按照设计理念三原则，搞清旧马桶成功的机理和核心点；找准它的局限性和问题，确定攻关方向；制定可行的技术路线和设计方案。
一是充分肯定旧马桶。我分析，布拉梅当时之所以采用“虹吸”原理，设计一段S弯型管道，在马桶后上方设计一个水箱，最核心的目的是马桶在待用期间，便池下口有一个储水区，解决臭味上泛和粪便粘连问题，立世200多年，他设计巧妙，至今被世人赞美称道，我也很钦佩和崇敬。
二是找准问题和原因。时代在发展，科技在进步。时代要求节水，人们期盼使用更轻松卫生节水的马桶，实事求是地对旧马桶进行刨析，找准问题和原因，共有六个方面：
1、耗水多，不符合时代要求。原因是由抽水马桶“虹吸原理”决定的。马桶实现虹吸原理必须具备三个条件：①要有一定的水位落差；②有满足粪便顺利通过、足够长和足够粗的S型弯管的路径；③水箱在短时间内把S弯管路径全部注满水，才能形成虹吸抽力，把污水排走，三个条件缺一不可。这是“虹吸原理”的局限性，也是耗水多的根本原因。
2、水箱漏水故障多。原因是水箱结构复杂不可靠，遇有杂质和水垢就漏。估算全国每年总有几亿吨水跑掉。
3、易堵塞，影响使用。原因：①马桶内的S弯狭窄；②建筑规范规定，从马桶到化粪池，有两段几乎是平行管道（国家标准坡度0.46度，后段管道长18米），粪便是成型的比重大于水的粘稠物，冲刷的水少，流速慢，极易在这三个位置沉集粘连堵塞。
4、污染卫生间。抽水马桶污染卫生间是近几年发现的。原因是在排污时形成涡轮旋转，粪便病菌随雾气上升污染卫生间。据我了解，首先由美国科学家测试，病菌随雾气可上升6米；复旦大学两位教授检验马桶座圈，一位检验有32%的座圈沾染痢疾杆菌，另一位一次性投入脑灰质病毒，座圈沾染3000个病毒，验证了抽水马桶污染问题；南京一研究所对卫生间的毛巾、牙刷等取样检验，得到证实，中央台播10套播出后，人们看到培养皿的病菌团，无不感到意外和惊讶，称之为“隐形杀手”。
5、上冒污水。指楼房一层卫生间马桶，因下水道堵塞，上层污水会从便池冒出污染房间，原因是用水软密封挡不住上冒污水。
6、马桶生产属高耗能、高污染行业，如何降低能耗和污染，也应通过技术创新解决。
三是确定技术路线。根据以上分析，确定的技术路线是：先破后立→理论创新突破→技术创新实现→设计创新完善。
1、解放思想，取消了旧马桶的“虹吸”原理、S型弯管和水箱，废除了全部结构，为重新设计提供最大的自由空间。
2、采用“重力势能”原理，直排结构。请看剖面图。使用时，用脚踏下脚踏连杆1，横连杆通过竖连杆推动叉连杆4，把排污开关6打开，粪便和污水在重力作用下，从便池10下口直接落入下水通道。解决了以下三个问题：
①直排缩短了排污路径，把原马桶“虹吸原理”要求S型弯管占用的水省下来，每次用水0.9升，世界用水最少；
②根除了马桶内S型弯管易堵塞隐患，解决了第一个堵塞区；
③污水直接排入下水道，防止粪便在便池内滞留旋转形成涡轮，消除了带病菌雾气上升污染卫生间的“隐形杀手”；
3、采用“弹力势能”原理，在便池排污口下方设计为单向硬密封排污开关6，同叉连杆4固连，当脚踏下打开排污开关6的瞬间，污物随即落入下水通道，即刻抬起脚，同叉连杆4相连的弹簧3和阻尼轮5合力拉动排污开关延时关闭密封，保证储水干净。这样设计主要解决四个问题：
①防止下水道臭味上返污染卫生间；
②反向硬密封，避免下水道堵塞造成底层马桶排污口上返污水流入房间，造成灾难性污染；
③保证平时储水区无残留污物，卫生间干净卫生；
④粪便落入水底减少臭味，不同便池壁粘连，便于冲刷干净。
4、采用“电磁势能”原理，解决了以下几个问题：
①采用隐蔽粉碎液化技术。在便池排污口下方设计了粉碎组合16，粪便通过粉碎液化，形成微小颗粒成悬浮状，在重力和粉碎推力作用下，顺畅通过下水两段平行管道进入化粪池。经平管测试，排污结束后，管道底部留存3mm左右残渣，管道始终保留98.5%的空腔截面积（计算公式：60mm管径、R=30ｍｍ和弓高H=3ｍｍ，圆心角A=50°，求空腔截面积比例F={1-【A πR2 /360- R Sin(A/2) (R-H) 】/πR2 }100% =98.5%），遇有小便冲刷，一扫而光，通透率100%。至此，下水道这两个堵塞区的解决，加上座便器内消除堵塞，三个堵塞区全部解决，做到了国家规定的从座便器到化粪池全程永不堵塞，攻克了最大技术难关。
v=），形成高速射流，把每一滴水都打在便池壁上，比漫灌式低效能冲刷用水少，动能大，冲刷更干净，解决了世界研究马桶节水第二个技术难关。
研制过程中，在用电问题上犹豫几个月，经过找专家多方求证，科学论证，反复实验测试，用电是必须的，也是正确的。
一是不仅解决了研究马桶节水两个世界性难题，用户算经济账也合算。一台新马桶一年耗电4.8度，付电费2.64元；节水33.5吨，省水费105元，费效比1：40，是技术上的四两拨千斤。
二是安全和可靠性。采用先进成熟电子技术，由专业3C认证厂家生产，电路板由公司监督生产供应，保障使用安全可靠。
三是停电问题。国家电网公布，全国今年全年停电时间7小时，城市停电少于农村，一般不会影响使用；如个别特殊情况停电比较多，公司有备用电池供应解决。
四是关于价格问题。产品价格的确定，由使用价值、成本高低、同类比较和供求关系四要素决定的。虽然新马桶优于名牌，应当定高档价。但是，考虑到是新产品，没有品牌效应，定价原则是“高档产品，中档偏低定价”，不到名牌一半，是可以被市场接受的。
三、创新点和推广意义
4108节水马桶主要创新点和推广意义是：
一是理论创新,占领了世界技术的“制高点”。研制中，在应用科学理论中发现地球四种“势能”中，有引力、电磁、弹力三种可解决原理问题。大家知道，一个产品在新原理指导下，通过技术结构设计，实现高效能，具有很强的生命力、竞争力和不可替代性，必将引起世界性变革，成为换代原创产品，填补了我国无家电原创产品知识产权的空白，提高国际竞争力。
二是高效节水，解决城市缺水问题。该马桶每次用水0.9升，同国标6升水马桶比较，节水率85%。经测算，我国都换成该马桶效益：①每年节水90多亿吨，能解决城市缺水60亿吨问题；②在现供水不变情况下，可满足新增60%城市人口饮用水，北京可满足新增近千万人口，解决了李克强同志最近提出建设小康社会，需增加4亿城镇人口缺水的大难题；③可减少等量污水排放，减轻水资源污染，促进绿化美化城市；④效益高。按“全民节能减排手册”标准，全国换马桶使用10年，综合计算，投入5153亿元，节省各项费用22303亿元，投入产出比1：4.3。称它“城市节水福星”不为过。
三是提高市民如厕生活质量。追求健康、长寿、舒服的生活是人的本性，人每天必须多次进入卫生间是铁律。市民用上新马桶：①全程永不堵塞，结束使用皮揣子历史；②马桶冲刷的更干净；③根除病菌污染卫生间的 “隐形杀手”；④硬密封杜绝了上冒脏水污染房间；⑤脚踏开关，既方便，又防止交叉感染。市民如厕变得轻松舒服健康，使用者称它“卫生间宝贝”。
四是引导行业升级换代，支持经济持续增长。卫生陶瓷是高耗能、高污染行业，新马桶已减少陶瓷用量31%。这种设计来自我的调研启示。我国生产马桶40%出口。如广东省潮州有“小陶瓷”600多家，生产马桶占我国一半，大部分出口，出口美国每台350元，而美国进口到中国的每台四五千元甚至上万元，原因是设备落后、产品技术含量低。潮州是我国陶都之一，陶土储量3200万吨，现每年消耗300万吨，十年枯竭。这种以高耗能、高污染为代价，低价大量消耗资源不能持续发展。应借推广新马桶之机，改造和装备一批设备先进、生产高附加值新马桶大企业，淘汰“小陶瓷”。这样，很快打掉世界十大洁具公司传统马桶的名牌优势，提高国际竞争力，相应减少陶土消耗，降低能耗和污染，企业产值提高6倍，科技贡献行业产值提高十倍以上。
四、产业化建议
根据以上分析不难看出，该马桶是建筑业一项重大科研成果，应作为一个大产业规划，建议：
一、把济南公司建成集科研和经营于一体，设备先进，技术雄厚的高效科技实业公司。走品牌发展之路。不断推新，让世人体验中国产品高品质，以“中国创造”赢得国内外两个市场，使公司成为世界新马桶发祥地、发展和供应中心。
二、生产模式。选择大中型洁具企业，采用“委托加工”和“许可专利经营权”的两种生产模式。“委托加工”企业除完成生产指标外，还担负公司新产品试生产任务。公司负责技术服务和销售；把成熟产品生产经营权许可给合格企业；为保护知识产权，确保产品质量，生产新马桶企业，必须使用公司监控生产的电路板。公司在合作公司派驻技术代表，监控产品质量。
三、、销售模式。考虑到产品的独有性，销售群体高度集中，初期采用专营专卖的办法。
一是申报将该产品列入国家重大科技成果项目给予扶持，列入节能减排产品奖励推广，打掉国外名牌优势，扫除推广障碍。
二是销售指向是我国严重缺水110个城市，重点是京津，顺序是先新建后更换，方式是预订团购，恕不零售。
三是搞好广告宣传。包括制作平面广告、软文，准备投放报刊和网络；制作影像广告和简介，准备投放电视和展会；改装一台现场演示宣传车，重点机动宣传；做好宣传计划，讲究效果。
四是先在北京、沈阳、西安成立办事处（之后可改为“经营分公司”），负责北方9省市，其它由公司销售部负责。另在广州设出口办事处。他们的任务是，宣传攻关拉订单，制定供货计划，搞好售后服务，追踪和反馈客户意见。
四、生产规模和盈利模式。
一是“委托加工” 两个企业三年达到年产100万台，销售后，按照典墨（北京）企业策划有限公司给新马桶做的“商业计划书”计算方法，税后净利4.47亿元(见财务测算表)；
二是“许可专利经营权”，三年达到年产300万台。公司经营电路板，共销售400万块，每块税后净利100元以上，按100元计算，一年税后净利4亿元；
公司三年达到年产400万台，税后净利8.47亿元。
三是争取公司5年上市，行业年产值目标最终过二千亿元。
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