新型可燃制冷剂是空调爆炸的“罪魁祸首”?



2018年2月7日 | 产品安全

      

 

制冷剂,又称冷媒,在制冷空调等设备上的应用相当广泛,包括汽车、冰箱、冷气机、除湿机以及饮水机等家用、商用以及运输用的制冷空调系统,而制冷剂爆炸的消息时有耳闻,之前江苏盐城发生一起空调爆炸致人死亡事故,类似事故令人唏嘘。

早期的制冷剂为氟氯碳化物 (CFCs), 因被科学家发现会长时间停留在臭氧层造成臭氧层空洞的问题,于是在1989年蒙特娄公约生效后,CFCs及Halons(卤化烃)被列为管制物质,之后几年更陆续废除CFCs与HBFCs,并逐步监管HCFCs的使用量,计划于2030年全面停止使用HCFCs。

至今,全球各国陆续强制厂商改用零臭氧消耗潜值 (Ozone depletion potential, ODP)、可接受的全球暖化潜能值 (Global warming potential, GWP) 以及高性能系数 (Coefficient of performance, COP) 的环保制冷剂。

 

环保却易燃

环保制冷剂(冷媒)可分为两类:碳氢冷媒(Hydrocarbons, HCs) 与氢氟烃冷媒 (Hydrofluorocarbons, HFCs)。从分子结构上来看,此两类环保制冷剂皆具有 C 与 H 原子,因此有易燃、爆炸的危险性。此化学特性势必要求零部件及品牌厂商加强关注产品设计及制造过程中的安全性及防爆需求。另外,许多家用产品都与消费者有直接的接触,包括冰箱、家用/车用空调,以及除湿机。如果忽视产品防爆安全,不但有危害消费者的风险,也可能导致工厂爆炸,危害员工生命,严重影响公司声誉。

虽然很多地区并没有规范产品必须使用环保制冷剂,但制造商与品牌商如果要在国内销售,或销往台湾地区或欧美国家,均须符合当地的规定。台湾标检局也参照IEC 60335-2-40: 2013 编拟制订CNS 60335-2-40,其适用于家用电热泵、空调及除湿机和类似用途电器,强制规范制造商和品牌商遵守。新产品使用环保制冷剂就必须符合此项标准规定。

另外,防爆电子设备产品的设计规范则须参考IEC 60079,产品设计的保护概念分布在 IEC 60079 各章节。与环保制冷剂接触的众多零部件中,下方列出最常见的几项,主要分成三类。

 

IEC/EN 60079设计注意事项

IEC/EN 60079针对无火花低功率设备的补充要求(功耗≤20W)提到,额定电压在AC 275V/DC 390V以下,工作环境低于污染等级2,爬电距离和电气间隙不满足6.4和6.5.2的要求包括:

  1. 设备外壳需要满足IP54的要求,或者在实际应用过程中有同等的防护;
  2. 工作电压不超过AC60V/DC85V的电路,不需要考虑爬电距离和电气间隙,工作电压在AC60V/DC85V以上,但在AC 275V/DC 390V以下的部分,需要满足表10的要求;
  3. 设备内部或外部提供瞬态保护电路,瞬态保护电路的设定值不应超过额定电压峰值的1.4倍。

图表:低功耗设备的最小爬电距离与电气间隙要求

 

而对于受控环境下「ec」设备的隔离间距的替代要求如下:

  1. 在污染等级2及以下的环境使用 (H.3)
  2. 设备需要提供一个至少是IP54级别的设备保护外壳 (H.2)
  3. 额定电压范围(H.4)
  4. 提供满足过电压等级Category II的瞬态保护(H5)

工作电压不超过AC60V/DC85V的电路,不需要考虑爬电距离和电气间隙,工作电压在AC60V/DC85V以上,但在AC 275V/DC 390V以下的部分,需要满足表H.1的要求

图表:在可控环境下,设备电气间隙的替代要求

 

易燃易爆危机如何破?

新型环保制冷剂在减轻环境负荷的同时,其易燃可爆的特性,对制造商和品牌商的生产技术也有着严格的要求,如何控制相关设备在生产环境中的潜在爆炸风险,成为大家最关注和最急需解决的问题。

作为欧盟ATEX指令的公告机构及IECEx(国际电工委员会防爆电气产品认证体系)的认证机构,德国莱茵TÜV在防爆检查和认证方面有强大的技术实力和服务团队,可针对家电产业的特殊环境和环保制冷剂易燃性,通过对防爆电气设备及非电气设备的测试和权威认证,为空调企业提供从产品设计到生产安全的全方位技术支持,协助通过CNS & IEC 60335及IEC 60079测试或核发ATEX及IECEx证书。

 

质者

张小龙

德国莱茵TÜV大中华区工业服务部防爆安全技术总经理。
在ATEX/IECEx认证技术服务领域拥有超过15年的行业经验, 在电子家用电器零部件等领域担任技术审核及签证官,同时也是IECEx05防爆人员资格评定计划的授权讲师。

 

李思翰

德国莱茵TÜV大中华区工业服务ATEX/IECEx认证经理
在防爆电气设备认证拥有多年服务经验,擅长防爆电气认证,以及制造商工厂检查与质量体系审核、IECEx 05人员资格培训等相关服务。