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家電在高原地區的特殊要求應引起重視


黃遜青

  

  在高原地區使用的家電,面臨包括電氣安全、控制失靈、性能降低、結構劣化以及材料老化等問題,企業應針對高原環境的特殊條件,對這些產品的技術要求進行變更。企業在研發產品時,應基本明確,海拔2000m 是高原電氣安全要求的分界線。關于海拔2000m 以上高原地區使用的產品電氣安全的特殊要求,近期將隨著新一版GB 4706.1 的發布成為家電的強制要求。同時,對于一些性能與環境空氣參數密切相關產品,如空氣源熱泵、燃氣灶具等,海拔1000m 對產品所帶來的影響也是應當引起重視。

  高原對家電的挑戰

  隨著中國西部地區社會和經濟的發展,尤其是近年大家電連鎖銷售企業以及電商的進入,家電在西部地區的銷量快速增長。中國地勢分布從南到北梯度升高,典型的高海拔地區云貴高原、青藏高原以及川西高原形成的高原地區,在地理高度上明顯高于家電傳統銷售地區。按照地理學概念,中國65% 的國土面積海拔超過1000m,屬于高原地區。高原地區不僅氣壓低,而且平均氣溫低、晝夜溫差大,同時太陽輻照強度大,對家電的使用帶來了一系列問題。以往大量使用空氣源熱泵的基本是在海拔1000m 以下地區,其中絕大部分地區海拔高度更是低于500m 的沿海,所以,中國空氣源熱泵積累的技術經驗幾乎都是在海拔500m 以下地區獲得,這些經驗無法全面解決高原地區的環境條件對家電形成的問題。

  在高原地區使用的家電,主要面臨的問題包括電氣安全、控制失靈、性能降低、結構劣化以及材料老化等。

  首先是電氣安全,氣壓降低導致空氣介電強度下降,從而增加了飛弧、爬電或電暈的危險。因此,電氣安全標準針對脈沖試驗電壓和電氣間隙指標,規定了在高原地區使用的電器的相應修正規則。

  其次是控制失靈,氣壓改變了水的沸點,在低海拔地區銷售的電熱水壺在高原地區失去了自動控制功能;電熱水器的液脹式溫度控制器由于氣壓變化,改變了動作值,在水溫未達到設定值就停止電熱元件的供電。類似地,還有在冰箱中使用的機械式溫度控制器可能在溫度未達到設定值就啟動壓縮機運行。

  第三是性能降低,與空氣流量相關的指標通常會顯著變化,以空氣源熱泵為例,該產品在拉薩的的制熱量只能達到在海平面運行時的80%左右,性能系數(COP)相應只能達到85%左右。換言之,高海拔不僅導致產品使用性能發生變化,而且運行經濟性也明顯變化,節能效益相應顯著下降。燃氣灶具使用性能受環境氣壓影響較大,以燃氣熱水器為例,在高原地區不僅熱負荷明顯降低,而且出水的溫度調節能力降低,此外排出的煙氣指標也出現劣化。

  第四是結構劣化,一些冷柜和冰箱的密封式雙層玻璃門,由于氣壓變化改變了玻璃板兩側的壓力,致使玻璃發生破裂的情況大幅度增加;一些運動部件由于潤滑油的劣化加速,造成運動摩擦力增大,卡死,磨損加速等現象。

  第五是材料老化,高原強烈的日照加速了戶外產品非金屬部件和涂層的老化,氣溫的大幅度變化以及低氣壓,高分子材料的增塑劑和其他功能性成分加速損耗,不僅結構材料壽命縮短,造成一系列的零部件機械、電氣性能的變化。空氣密度降低使得空氣冷卻性能下降,對于內部的電氣部件,環境溫度降低不足以補償空氣冷卻性能降低的影響,從而導致電氣部件可靠性顯著降低,因而故障率顯著提高。

  海拔2000m 的意義

  目前,家電安全標準GB 4706.1 正在修訂,該標準等同采用IEC 60335-1:2013(Ed 5.1)《家用和類似用途電器的安全 第1 部分:通用要求》。在IEC 60335-1 :2013第7.12 條規定,在海拔高于2000m 使用的器具,應說明最高使用海拔。中國約有37% 的國土面積海拔超過2000m,關于家電在海拔超過2000m 的高原地區使用的特殊要求,將隨著新版GB 4706.1 的發布成為家電新增的強制要求。

  音頻、視頻及類似電子設備安全標準則在前幾年已經完成了涉及高原環境特殊要求的內容修訂,相關要求體現在GB 8898-2011《音頻、視頻及類似電子設備 安全要求》(IEC 60065:2005,MOD)和,GB 4943.1-2011《 信息技術設備 安全 第1 部分:通用要求》(IEC 60950-1:2005,MOD)等技術標準。

  新版GB 4706.1 針對高原環境使用的安全要求新增內容中,包括瞬態過電壓和電氣間隙。新版標準中規定,如果瞬態過電壓測試地點高于海拔500m,在較高海拔的地方,由于空氣密度減小,空氣間隙的脈沖電壓承受能力會減小,所以需要重新計算試驗數值。因此,打算在高海拔地區使用的器具,在低海拔地區試驗時,可施加較高的試驗數值;相反,打算在低海拔地區使用的器具,在高海拔地區試驗時,可施加較低的試驗數值。而對于打算用于海拔超過2000m 地區的器具,規定電氣間隙應隨海拔高度而增加。例如,在海拔5000m 地區使用的產品的電氣間隙,應為海拔2000m 及以下地區使用的產品1.48倍。


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