摘要

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

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

　　

高原對家電的挑戰(zhàn)

　　隨著中國西部地區(qū)社會和經(jīng)濟的發(fā)展，尤其是近年大家電連鎖銷售企業(yè)以及電商的進入，家電在西部地區(qū)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(qū)云貴高原、青藏高原以及川西高原形成的高原地區(qū)，在地理高度上明顯高于家電傳統(tǒng)銷售地區(qū)。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(qū)。高原地區(qū)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(qū)，其中絕大部分地區(qū)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(shù)經(jīng)驗幾乎都是在海拔500m以下地區(qū)獲得，這些經(jīng)驗無法全面解決高原地區(qū)的環(huán)境條件對家電形成的問題。

　　在高原地區(qū)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(jié)構(gòu)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(guī)定了在高原地區(qū)使用的電器的相應修正規(guī)則。

　　其次是控制失靈，氣壓改變了水的沸點，在低海拔地區(qū)銷售的電熱水壺在高原地區(qū)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(shè)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(shè)定值就啟動壓縮機運行。

　　第三是性能降低，與空氣流量相關(guān)的指標通常會顯著變化，以空氣源熱泵為例，該產(chǎn)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(shù)(COP)相應只能達到85%左右。換言之，高海拔不僅導致產(chǎn)品使用性能發(fā)生變化，而且運行經(jīng)濟性也明顯變化，節(jié)能效益相應顯著下降。燃氣灶具使用性能受環(huán)境氣壓影響較大，以燃氣熱水器為例，在高原地區(qū)不僅熱負荷明顯降低，而且出水的溫度調(diào)節(jié)能力降低，此外排出的煙氣指標也出現(xiàn)劣化。

　　第四是結(jié)構(gòu)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(cè)的壓力，致使玻璃發(fā)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(xiàn)象。

　　第五是材料老化，高原強烈的日照加速了戶外產(chǎn)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(jié)構(gòu)材料壽命縮短，造成一系列的零部件機械、電氣性能的變化?？諝饷芏冉档褪沟每諝饫鋮s性能下降，對于內(nèi)部的電氣部件，環(huán)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(guī)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(guān)于家電在海拔超過2000m的高原地區(qū)使用的特殊要求，將隨著新版GB 4706.1的發(fā)布成為家電新增的強制要求。

　　音頻、視頻及類似電子設(shè)備安全標準則在前幾年已經(jīng)完成了涉及高原環(huán)境特殊要求的內(nèi)容修訂，相關(guān)要求體現(xiàn)在GB 8898-2011《音頻、視頻及類似電子設(shè)備 安全要求》(IEC 60065:2005，MOD)和，GB 4943.1-2011 《信息技術(shù)設(shè)備 安全 第1部分：通用要求》(IEC 60950-1:2005，MOD)等技術(shù)標準。

　　新版GB 4706.1針對高原環(huán)境使用的安全要求新增內(nèi)容中，包括瞬態(tài)過電壓和電氣間隙。新版標準中規(guī)定，如果瞬態(tài)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(shù)值。因此，打算在高海拔地區(qū)使用的器具，在低海拔地區(qū)試驗時，可施加較高的試驗數(shù)值;相反，打算在低海拔地區(qū)使用的器具，在高海拔地區(qū)試驗時，可施加較低的試驗數(shù)值。而對于打算用于海拔超過2000m地區(qū)的器具，規(guī)定電氣間隙應隨海拔高度而增加。例如，在海拔5000m地區(qū)使用的產(chǎn)品的電氣間隙，應為海拔2000m及以下地區(qū)使用的產(chǎn)品1.48倍。

　　高原環(huán)境雖然日平均溫度較低，但晝夜溫差大，太陽輻射強烈，可能導致通常戶外安裝的空氣源熱泵的電氣部件熱設(shè)計需要重新驗證。例如，在停機時，強烈的太陽輻射可能導致產(chǎn)品內(nèi)部溫度處于較高的水平;較低的空氣密度導致依賴空氣自然冷卻的電氣部件的工作溫度可能發(fā)生不利的變化，尤其是一些安裝在內(nèi)部的電氣部件，其內(nèi)部微環(huán)境溫度受外部環(huán)境溫度影響不大卻受冷卻條件影響較大，就可能出現(xiàn)影響該部件可靠性的狀況。不過，電機類的溫升指標，環(huán)境溫度降低時，基本可以補償空氣冷卻能力下降的影響。所以，在針對高原運行條件進行設(shè)計變更時，需要區(qū)別情況合理采取措施。無論如何，針對高原地區(qū)應用的家電在瞬態(tài)過電壓和電氣間隙方面滿足安全標準的要求，設(shè)計變更通常無法避免。

　　

海拔1000m的意義

　　雖然，家電電氣安全標準以2000m作為適用高原環(huán)境特殊要求的分界線，但即使在海拔1000m的地區(qū)，空氣源熱泵、燃氣壁掛爐、燃氣熱水器等與環(huán)境空氣參數(shù)密切相關(guān)的產(chǎn)品性能已出現(xiàn)明顯的變化，空氣源熱泵的制熱量也將下降到在海平面運行的94%，燃氣壁掛爐、燃氣熱水器的熱負荷也降低相同的幅度。對于通常以±5%作為合格范圍的家電，1000m的海拔高度足以將合格產(chǎn)品誤判為不合格產(chǎn)品。例如，JJF 1261.2-2010《房間空調(diào)器能源效率標識計量檢測規(guī)則》規(guī)定檢測場所的大氣壓強范圍是86kPa~106kPa，相對于101.3kPa氣壓條件下獲得的空調(diào)制熱量數(shù)據(jù)，僅由于檢測實驗室環(huán)境氣壓造成的制熱量偏差范圍為-8%~2%，而測量方法和儀表構(gòu)成的測量不確定度只有3%以下。事實上，多年來，相關(guān)企業(yè)和檢測機構(gòu)似乎都沒有注意類似問題，也許是因為空調(diào)生產(chǎn)企業(yè)多數(shù)在海拔500m以下地區(qū)，國內(nèi)地處最高地理高度的空調(diào)生產(chǎn)企業(yè)所處的位置也不超過海拔700m，尤其是由于氣候的原因，高原地區(qū)普遍對空調(diào)需求不大。但是，近年隨著空氣源熱泵的技術(shù)進步，低溫制熱性能水平的逐步提高，空氣源熱泵采暖設(shè)備陸續(xù)進入西部地區(qū)。高原地區(qū)全年氣溫較低，晝夜溫差大，對空氣源熱泵采暖的市場需求正在逐漸形成，是未來的潛在市場。

　　以空氣源熱泵為例，從相關(guān)部件的運行情況分析，制冷系統(tǒng)的制冷劑側(cè)的運行狀態(tài)不受產(chǎn)品運行環(huán)境影響，受環(huán)境氣壓影響的是空氣側(cè)，制熱量下降的根本原因是，氣壓降低導致蒸發(fā)器進風質(zhì)量流量減少所致。換言之，由于空氣側(cè)性能的不適應，造成制冷劑側(cè)性能浪費。所以，預期在高原地區(qū)使用的產(chǎn)品，如果在空氣側(cè)的風機電機參數(shù)和蒸發(fā)器參數(shù)針對高原地區(qū)的運行條件進行調(diào)整。例如，將進風的質(zhì)量流量適當提高就可以解決此問題?？尚械拇胧┌ǎ诟咴貐^(qū)運行的風機電機，由于空氣密度降低，電機扭矩和輸出功率相應降低，因此電機特性曲線需要調(diào)整;同蒸發(fā)器迎風面積和翅片的片距等參數(shù)，也需要調(diào)整等;風機的噪聲水平也可能會相應提高。顯而易見，消除海拔1000m造成的性能變化的設(shè)計變更，不見得比通常的產(chǎn)品優(yōu)化簡單，工作量更不見得可以減少。也就是說，海拔1000m的高度對于這類產(chǎn)品是不能忽視的高度。

 

　　本刊“聲音”版塊中的文章為作者個人觀點，與本刊立場無關(guān)。