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背景

1. 隨著國家對(duì)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(shí)間、日照強(qiáng)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(duì)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(chǔ)熱水箱、管道、電輔助加熱器及控制器等組成，用于加熱儲(chǔ)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(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸以及儲(chǔ)存。本標(biāo)準(zhǔn)適用于儲(chǔ)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(dòng)，在使用過程中切斷電源。

1）儲(chǔ)熱水箱

封閉式儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)熱水箱的適當(dāng)位置，便于充分排出水箱內(nèi)的水；對(duì)于敞開和開口的太陽能熱水系統(tǒng)，在儲(chǔ)熱水箱的適當(dāng)位置設(shè)有溢流口，進(jìn)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(lán)色表示冷水進(jìn)口，紅色表示熱水出口。進(jìn)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(chǔ)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(yàn)壓力。水槽供水式、出口敞開式和開口式系統(tǒng)的試驗(yàn)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(yàn)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(shí)系統(tǒng)熱性能應(yīng)符合下列要求：

試驗(yàn)結(jié)束時(shí)儲(chǔ)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(shí)，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(yàn)后，加熱管和儲(chǔ)熱水箱焊縫應(yīng)無滲漏，儲(chǔ)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(hù)、支架強(qiáng)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(yàn)方法

1）耐壓試驗(yàn)

對(duì)太陽能熱水系統(tǒng)注水施壓，檢驗(yàn)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(yàn)壓力，達(dá)到試驗(yàn)壓力后維持10min，同時(shí)檢查熱水系統(tǒng)有無膨脹、變形、滲漏或破裂。試驗(yàn)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(chǔ)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(yàn)結(jié)果應(yīng)注明試驗(yàn)壓力值、環(huán)境溫度、試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間。

2）熱性能試驗(yàn)

將太陽能熱水系統(tǒng)輔助熱源關(guān)閉，輔助熱源工作時(shí)系統(tǒng)單天熱性能試驗(yàn)條件：應(yīng)至少包括1整天滿足以下條件的試驗(yàn)：

試驗(yàn)期間的太陽輻照量H為12.0±0.1MJ/m²；

集熱試驗(yàn)開始時(shí)儲(chǔ)熱水箱內(nèi)水溫tb應(yīng)滿足tb = 20℃；

集熱試驗(yàn)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(yàn)

太陽能熱水系統(tǒng)連接到真空試驗(yàn)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(yàn)完成后目測太陽能熱水系統(tǒng)的儲(chǔ)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(yàn)

將太陽能熱水系統(tǒng)連接到耐壓試驗(yàn)裝置上，對(duì)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)是否有滲漏等異常現(xiàn)象。

將太陽能熱水系統(tǒng)連接到脈沖壓力試驗(yàn)裝置上，按如下要求進(jìn)行試驗(yàn)：

脈動(dòng)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(duì)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(shí)，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(jìn)行下面循環(huán)試驗(yàn)。

脈沖壓力試驗(yàn)完成后目測太陽能熱水系統(tǒng)的儲(chǔ)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(yàn)

對(duì)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(jìn)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(diǎn)要落入距中心0.1m的范圍之內(nèi)。對(duì)一個(gè)試件只做一次試驗(yàn)，檢查透明蓋板有無損壞。對(duì)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(diǎn)解讀

1. 工作溫度下泄漏電流和電氣強(qiáng)度試驗(yàn)

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(jìn)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(qiáng)度，圖1 為泄漏電流試驗(yàn)電路原理，圖2為電氣強(qiáng)度試驗(yàn)電路原理。

2. 接地措施檢查

接地電阻試驗(yàn)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(duì)觸及帶電部件的防護(hù)、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(jìn)行檢查和試驗(yàn)。

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(gè)可以關(guān)閉的回路至少安裝一個(gè)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(huì)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(hù)與防水等級(jí)

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(jí)至少是IPX4，室內(nèi)安裝部分的防水等級(jí)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(duì)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(qiáng)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(shí)驗(yàn)時(shí)間1min，在試驗(yàn)期間，不應(yīng)出現(xiàn)擊穿。

冷態(tài)泄漏電流和電氣強(qiáng)度在室溫且不連接電源的情況下，對(duì)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(yàn)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(shí)驗(yàn)時(shí)間1min，在試驗(yàn)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(gè)接地端子，或輔助電加熱器輸入插口的接地觸點(diǎn)。接地端子和接地觸點(diǎn)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(dòng)。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(diǎn)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25A（兩者中取較大者），讓該電流輪流在接地端子或接地觸點(diǎn)與每個(gè)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(diǎn)與易觸及金屬部件之間測量電壓降。由電流和該電壓降計(jì)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(duì)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(huì)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(huì)對(duì)人或周圍環(huán)境造成任何危險(xiǎn)。

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(huì)凍結(jié)，不會(huì)在管路中積水。

帶輔助電加熱器的太陽能熱水系統(tǒng)對(duì)觸及帶電部件的防護(hù)、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(xiàng)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(huì)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(yàn)方法》。本標(biāo)準(zhǔn)自實(shí)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(jìn)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(yàn)收，達(dá)到環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益目的，將促進(jìn)行業(yè)健康發(fā)展。

該標(biāo)準(zhǔn)有助于企業(yè)、工程商進(jìn)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(duì)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。

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