解讀《帶電輔助能源的太陽能熱水系統(tǒng)技術(shù)條件》

編者按：國家標(biāo)準(zhǔn)《帶電輔助熱源的太陽能熱水系統(tǒng)技術(shù)條件》制定，在規(guī)范帶電輔助能源的太陽能熱水系統(tǒng)產(chǎn)品質(zhì)量的同時，對推動系統(tǒng)技術(shù)廣泛應(yīng)用于各種生活和生產(chǎn)領(lǐng)域有積極作用，將會促進太陽能為國家節(jié)能減排做出更大貢獻。 　　背景 　　1. 隨著國家對節(jié)能減排的重視，太陽能熱水器大面積使用。但是太陽能能量密度低，具有不穩(wěn)定性、分散性，造成單位面積內(nèi)的太陽能輻射量有限，太陽能容易受晝夜、季節(jié)、地理緯度、日照時間、日照強度、海拔高度等自然條件限制，特別在陰雨天必須使用輔助加熱裝置。 　　2.電能是常規(guī)的輔助能源，考慮我國目前帶電輔助能源太陽能熱水系統(tǒng)的生產(chǎn)能力、工程現(xiàn)狀、應(yīng)用和發(fā)展趨勢，對國家標(biāo)準(zhǔn)《帶電輔助能源的太陽能熱水系統(tǒng)技術(shù)條件》解讀。 　　標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容 　　1. 研究內(nèi)容 　　帶電輔助能源的太陽能熱水系統(tǒng)由太陽能集熱器、儲熱水箱、管道、電輔助加熱器及控制器等組成，用于加熱儲熱水箱內(nèi)水的裝置，在住宅、小型商業(yè)建筑或公共建筑中使用。 　　本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了帶電輔助能源太陽能熱水系統(tǒng)的術(shù)語和定義、產(chǎn)品分類與標(biāo)記、技術(shù)要求、試驗方法、檢驗規(guī)則、標(biāo)志、包裝、運輸以及儲存。本標(biāo)準(zhǔn)適用于儲熱水箱容積0.6m3帶電輔助能源的太陽能熱水系統(tǒng)。 　　2. 技術(shù)要求 　　平板型太陽能集熱器、真空管型太陽能集熱器、全玻璃真空太陽集熱管、控制器的外觀均應(yīng)符合相關(guān)要求。太陽能熱水系統(tǒng)輔助電加熱器功率配置合理。 　　輔助電加熱器在使用前啟動，在使用過程中切斷電源。 　　1）儲熱水箱 　　封閉式儲熱水箱容水質(zhì)量的銘牌顯示值與測量值之差應(yīng)≤3%，出口敞開式、開口式、水槽供水式儲熱水箱容水質(zhì)量銘牌顯示值與測量值之差應(yīng)≤5%。 　　排污口設(shè)置在儲熱水箱的適當(dāng)位置，便于充分排出水箱內(nèi)的水；對于敞開和開口的太陽能熱水系統(tǒng)，在儲熱水箱的適當(dāng)位置設(shè)有溢流口，進水口和出水口應(yīng)有清晰標(biāo)志，標(biāo)志不應(yīng)標(biāo)在可更換的部件上，如采用顏色作標(biāo)志，則藍色表示冷水進口，紅色表示熱水出口。進水口和出水口亦可用箭頭表示水流方向。 　　2）耐壓 　　太陽能熱水系統(tǒng)的耐壓是指儲熱水箱及設(shè)備管路系統(tǒng)承受一定壓力的能力。太陽能熱水系統(tǒng)應(yīng)能承受10min試驗壓力。水槽供水式、出口敞開式和開口式系統(tǒng)的試驗壓力為0.065MPa。封閉式系統(tǒng)的額定工作壓力應(yīng)≥0.6 MPa，試驗壓力為額定工作壓力1.5 倍。 　　3）熱性能 　　輔助熱源和太陽能聯(lián)合工作時系統(tǒng)熱性能應(yīng)符合下列要求： 　　試驗結(jié)束時儲熱水箱內(nèi)水溫度應(yīng)≥45℃； 　　帶輔助熱源的太陽能熱水系統(tǒng)的太陽能保證率應(yīng)≥0.70。 　　4）耐真空沖擊 　　封閉式系統(tǒng)應(yīng)能承受在正常使用中出現(xiàn)的真空沖擊，當(dāng)出現(xiàn)真空沖擊時，容器不應(yīng)有影響安全的變形。 　　5）脈沖壓力 　　封閉式太陽能熱水系統(tǒng)在承受至少8 萬次脈沖壓力試驗后，加熱管和儲熱水箱焊縫應(yīng)無滲漏，儲熱水箱應(yīng)無明顯變形和開裂。 　　6）耐撞擊 　　平板型太陽能集熱器、全玻璃真空太陽集熱管、玻璃-金屬封接式熱管真空太陽集熱管的耐撞擊性能應(yīng)分別滿足相應(yīng)的要求。太陽能熱水系統(tǒng)的水質(zhì)、過熱保護、支架強度和剛度、空曬、外熱沖擊、淋雨、內(nèi)熱沖擊、防倒流、耐凍等性能應(yīng)滿足GB/T19141要求。 　　3. 試驗方法 　　1）耐壓試驗 　　對太陽能熱水系統(tǒng)注水施壓，檢驗熱水系統(tǒng)是否損壞。將太陽能熱水系統(tǒng)內(nèi)注滿水，通過放氣閥排盡熱水系統(tǒng)內(nèi)的殘留空氣，關(guān)閉放氣閥，用液壓系統(tǒng)緩慢加壓至試驗壓力，達到試驗壓力后維持10min，同時檢查熱水系統(tǒng)有無膨脹、變形、滲漏或破裂。試驗期間環(huán)境溫度應(yīng)在0℃～39℃之間。應(yīng)檢查熱水系統(tǒng)是否有滲漏，儲熱水箱、集熱器、輔助熱源和管道等設(shè)備和部件是否膨脹變形和破裂，集熱管是否有縱向位移、變形和破裂。試驗結(jié)果應(yīng)注明試驗壓力值、環(huán)境溫度、試驗持續(xù)時間。 　　2）熱性能試驗 　　將太陽能熱水系統(tǒng)輔助熱源關(guān)閉，輔助熱源工作時系統(tǒng)單天熱性能試驗條件：應(yīng)至少包括1整天滿足以下條件的試驗： 　　試驗期間的太陽輻照量H為12.0±0.1 MJ/m2； 　　集熱試驗開始時儲熱水箱內(nèi)水溫tb應(yīng)滿足tb = 20℃； 　　集熱試驗期間日平均環(huán)境溫度0℃≤tad≤39℃； 　　周圍環(huán)境風(fēng)速v ≤ 4 m/s。 　　3）耐真空沖擊試驗 　　太陽能熱水系統(tǒng)連接到真空試驗裝置上，確認(rèn)系統(tǒng)處于封閉狀態(tài)，將太陽能熱水系統(tǒng)抽至33kPa真空度，并保持5min。 　　試驗完成后目測太陽能熱水系統(tǒng)的儲熱水箱、集熱器、集熱管、管路以及其他設(shè)備組件有無滲漏和明顯變形。 　　4）脈沖壓力試驗 　　將太陽能熱水系統(tǒng)連接到耐壓試驗裝置上，對太陽能熱水系統(tǒng)注水加壓至額定工作壓力100%±5%，保持5min，檢查熱水系統(tǒng)是否有滲漏等異?，F(xiàn)象。 　　將太陽能熱水系統(tǒng)連接到脈沖壓力試驗裝置上，按如下要求進行試驗： 　　脈動壓力：容器內(nèi)注入與環(huán)境溫度相同溫度的水；排空容器內(nèi)空氣，按額定工作壓力的15%—（100%±5%）交替對容器加壓。 　　頻率：每min25次～60次。 　　循環(huán)次數(shù)：至少8 萬次，每加壓1萬次結(jié)束時，將壓力至少維持在額定工作壓力10min，目測容器無明顯變形，再進行下面循環(huán)試驗。 　　脈沖壓力試驗完成后目測太陽能熱水系統(tǒng)的儲熱水箱、輔助熱源、集熱器、集熱管、管路以及其他設(shè)備組件有無滲漏和明顯變形。 　　5）耐撞擊試驗 　　對于太陽能熱水系統(tǒng)中的平板型太陽能集熱器，采用直徑為30mm、表面光滑的鋼球進行撞擊。鋼球從0.5m高度、靜止?fàn)顟B(tài)、并不施加外力的情況下自由落到透明蓋板的中央部分，落點要落入距中心0.1m 的范圍之內(nèi)。對一個試件只做一次試驗，檢查透明蓋板有無損壞。對于太陽能熱水系統(tǒng)中的真空太陽集熱管，拆下被檢太陽能熱水系統(tǒng)的的全部真空太陽能集熱管，逐一檢查真空太陽能集熱管有無損壞。 　　重點解讀 　　1. 工作溫度下泄漏電流和電氣強度試驗 　　帶輔助電加熱器太陽能熱水系統(tǒng)的水箱外殼和內(nèi)水箱的進出水接頭易觸及輔助電加熱器。因此需要測定它們與輔助電加熱器間的泄漏電流和電氣強度，圖1 為泄漏電流試驗電路原理，圖2為電氣強度試驗電路原理。 　　2. 接地措施檢查 　　接地電阻試驗電路原理如圖3所示。 　　帶輔助電加熱器的太陽能熱水系統(tǒng)對觸及帶電部件的防護、內(nèi)部布線、電器元件、電源連接和外部軟線、外部導(dǎo)線用接線端子、電器間隙、爬電距離和固體絕緣等按照滿足相關(guān)要求的方法進行檢查和試驗。 　　3. 安全泄壓閥檢查 　　檢查太陽能熱水系統(tǒng)，確認(rèn)1）集熱器組中每個可以關(guān)閉的回路至少安裝一個安全閥； 　　2）安全閥的規(guī)格和性能符合本標(biāo)準(zhǔn)6.2.7規(guī)定的要求； 　　3）安全閥釋放壓力處的傳熱工質(zhì)溫度不會超過傳熱工質(zhì)的最高允許溫度。 　　4. 安全閥和膨脹箱連接管檢查太陽能熱水系統(tǒng)確認(rèn) 　　1）安全閥和膨脹箱的連接管都不能關(guān)閉； 　　2）安全閥的連接管徑符合本標(biāo)準(zhǔn)6.2.7規(guī)定的要求； 　　3）安全閥和膨脹箱的連接與管道鋪設(shè)可以避免沉積任何污物、水垢、類似雜質(zhì)。 　　5. 安全性能電擊防護與防水等級 　　帶輔助電加熱器的太陽能熱水器室外安裝部分的防水等級至少是IPX4，室內(nèi)安裝部分的防水等級至少是IPX1，安裝在淋浴場中的是IPX4。 　　太陽能熱水系統(tǒng)的輔助電加熱器在正常工作溫度下，其輸入功率對額定輸入功率的偏離不應(yīng)大于表1中所示的偏差。 　　工作溫度下的泄漏電流和電氣強度工作溫度下，在至少連續(xù)正常工作1h后，輔助電加熱器以額定輸入功率1.15 倍工作，泄漏電流不應(yīng)超過0.75mA或0.75mA/kW（額定輸入功率），兩者中選較大值，但是最大為5mA。 工作溫度下，在至少連續(xù)正常工作1h后斷開電源，輔助電加熱器立即經(jīng)受頻率為50Hz 或60Hz 的1000V 電壓，實驗時間1min，在試驗期間，不應(yīng)出現(xiàn)擊穿。 　　冷態(tài)泄漏電流和電氣強度在室溫且不連接電源的情況下，對輔助電加熱器施加額定電壓1.06 倍，輔助電加熱器的泄漏電流不應(yīng)超過0.75mA 或0.75mA/kW（額定輸入功率），兩者中選較大值，但是最大為5mA。 　　在冷態(tài)泄漏電流試驗結(jié)束后，輔助電加熱器的絕緣要立即經(jīng)受頻率為50Hz或60Hz的1250V 電壓，實驗時間1min，在試驗期間，不應(yīng)出現(xiàn)擊穿。 　　6. 接地措施 　　輔助電加熱器的易觸及金屬部件應(yīng)永久并可靠地連接到輔助電加熱器的一個接地端子，或輔助電加熱器輸入插口的接地觸點。接地端子和接地觸點不應(yīng)連接到中性接線端子。 　　接地端子的夾緊裝置應(yīng)充分牢固，以防止意外松動。用于連接外部等電位導(dǎo)線的接線端子，應(yīng)連接2.5mm2～6mm2標(biāo)稱橫截面積的導(dǎo)線，并且它不應(yīng)用來提供器具不同部件之間的接地連續(xù)性。 　　接地端子或接地觸點與接地金屬部件之間的連接，應(yīng)具有地電阻值。從空載電壓≤12V（交流或直流）的電源取得電流，并且該電流等于用電器額定電流1.5 倍或25 A（兩者中取較大者），讓該電流輪流在接地端子或接地觸點與每個易觸及金屬部件之間通過。在輔助電加熱接地端子或輸入插口的接地觸點與易觸及金屬部件之間測量電壓降。由電流和該電壓降計算電阻，該電阻≤0.1Ω。 　　7. 安全泄壓閥 　　封閉式太陽能熱水系統(tǒng)應(yīng)安裝安全泄壓閥應(yīng)能耐受傳熱工質(zhì)，尺寸應(yīng)能釋放最大熱水流量或可能出現(xiàn)的最大蒸汽流量，安全泄壓閥與系統(tǒng)安裝了連接管道，該管道不能關(guān)閉。 　　如果太陽能熱水系統(tǒng)安裝了安全泄壓閥和膨脹箱的連接管，則安全泄壓閥和膨脹箱的連接管尺寸應(yīng)能保證即使對于最大熱水流量或可能出現(xiàn)的最大蒸汽流量，集熱器回路中的壓力都不會因這些管路的壓降而超過最大允許壓力值。 　　安全泄壓閥的出口應(yīng)適當(dāng)布置，保證從安全泄壓閥噴出的蒸汽或傳熱工質(zhì)不會對人或周圍環(huán)境造成任何危險。 　　安全泄壓閥和膨脹箱的連接與管道鋪設(shè)，應(yīng)避免沉積任何污物、水垢、類似的雜質(zhì)。 　　8. 排空水管 　　如果家用太陽能熱水系統(tǒng)安裝了排空水管，則排空水管的鋪設(shè)應(yīng)保證管路不會凍結(jié)，不會在管路中積水。 　　帶輔助電加熱器的太陽能熱水系統(tǒng)對觸及帶電部件的防護、發(fā)熱、內(nèi)部布線、電器元件、電源連接和外部軟線、外部導(dǎo)線用接線端子、電器間隙、固體絕緣等項目均應(yīng)滿足相應(yīng)要求。 　　結(jié)語 　　本標(biāo)準(zhǔn)由全國太陽能標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會提出并歸口，本標(biāo)準(zhǔn)的制定參考了歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN12976-1：2006《太陽能熱利用系統(tǒng)和部件－工廠制造的系統(tǒng)第1部分：總體要求》及EN12976-2：2006《太陽能熱利用系統(tǒng)和部件－工廠制造的系統(tǒng)第2部分：試驗方法》。本標(biāo)準(zhǔn)自實施以來旨在為更好保障帶電輔助能源的太陽能熱水系統(tǒng)質(zhì)量，促進行業(yè)健康發(fā)展。 　　標(biāo)準(zhǔn)的制定規(guī)范帶電輔助能源的太陽能熱水系統(tǒng)安裝與驗收，達到環(huán)境效益和經(jīng)濟效益目的，將促進行業(yè)健康發(fā)展。 　　該標(biāo)準(zhǔn)有助于企業(yè)、工程商進一步自我規(guī)范，避免某些為了追求短期利益的不負(fù)責(zé)任企業(yè)作質(zhì)量不合格的帶電輔助能源的太陽能熱水系統(tǒng)，對行業(yè)造成負(fù)面影響，通過提升帶電輔助能源的太陽能熱水系統(tǒng)，助行業(yè)健康發(fā)展。