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广东万和新电气有限公司 黄逊青
在《家用和类似用途热泵热水器（讨论稿）》中，附录Ａ（资料性附录）《以ＣＯ２为制冷剂的热泵热水器》（以下简称附录Ａ）大体上是参照日本ＪＡＲ４０５０ ： ２００２《家用热泵热水器》中关于二氧化碳热泵热水器的安全要求编制的，并将ＪＡＲ４０５０中关于运行条件的规定予以简化之后作为附录Ａ的部分内容。本文对附录Ａ中存在的一些问题进行简要讨论。
网络隔离１运行条件规定
从使用的角度，二氧化碳热泵热水器的特点体现在：①二氧化碳在气体冷却器的放热过程是单相对流换热，所以获得较高的水温通常不需要额外付出热力效率的代价；②二氧化碳热泵系统在较低的蒸发温度下运行优势较为明显。 因此，除了热水出口温度和最低运行环境温度范围与常规热泵热水器有所差别外，其它的运行条件不需要与普通热泵热水器形成差异。而且，标准中采用的部分指标看来是直接引用日本ＪＡＲ４０５０标准，而ＪＡＲ４０５０是针对热泵的气候条件和日本用户的使用要求制订的，弃而不用在《家用和类似用途热泵热水器（讨论稿）》中已经确定的普通热泵运行条件，而套用
日本的数据似乎不太合理。事实上，ＪＡＲ４０５０并没有为二氧化碳热泵热水器专门制订另外的运行条件。
根据制冷系统的特点，高压侧和低压
侧的系统设计压力的确定依据是不同的。高压侧的设计压力通常应取运转状态中制冷剂可能达到的最高压力；低压侧的设计
压力通常应取运转或停止状态中该制冷剂气体的最高压力，二者之中较高值；若系统存在中压侧，中压侧压力的确定方式与低压侧相同。
在实际应用中，低压侧在停机时达到的最高压力往往高于运转状态中达到的最高压力，所以确定该压力的依据通常为：
① 当地夏季的极端高温，日本约为３８℃（７．４４ＭＰａ），中国约为４３℃（７．５７ＭＰａ），热带地区约为５５℃（７．８７ＭＰａ）；
② 在运输过程中，产品置于暴露在日光下集装箱内可能达到的最高温度，温带地区通常不低于６３℃（８．０５ＭＰａ），热带地区通常不低于７０℃（８．２２ＭＰａ）。
而且，在运行过程中，高压侧达到的最高压力，不同型号略有差异，常见的范围是１２～１４ＭＰａ。
因此，建议低压侧设计压力≥８．０ＭＰａ，高压侧设计压力≥１２ＭＰａ，且不低于压缩机的最高排气压力。这些内容在标准中直接规定比较合适。２．２ 压缩机与阀类部件
Ａ．６．２条规定压缩机、阀的强度应符合设计强度确认要求。其确认压力应为设计压力的３倍以上。此规定与现行标准确
定的风险水平有显著的差异。EVA气味很重怎么办
按ＧＢ４７０６．１７第２２．７条的要求，高压侧的壳体应能承受制冷剂在７０℃时饱和压力３．５倍的压力或３．５倍临界温度时的压
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力，如果制冷剂饱和温度低于７０℃，试验压力调整至０．５ＭＰａ（５ｂａｒ）。低压侧的壳体应能承受制冷剂在２０℃时饱和压力５倍
的压力或２．５ＭＰａ（２５ｂａｒ），两者中取大值，试验压力调整至０．２ＭＰａ（２ｂａｒ）。
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对于家用蒸汽压缩式循环热泵系统而言，目前所使用的压缩机冷凝温度上限通常仅为７０℃，而且此温度水平也是热泵机组在热带地区运输期间，置于集装箱内可能处于最高的环境温度，换言之，在此温度条件下，将是压缩机可能承受的制冷剂最高饱和压力；而蒸发温度达到２０℃时，压缩机低压侧所承受的饱和压力，通常就是在运行过程中可能达到的最高压力。
虽然严格来说，ＧＢ４７０６．１７现行版本并不适用于跨临界二氧化碳热泵系统使用的压缩机，不过按照风险控制原理，若要求跨临界二氧化碳热泵系统的安全性不低于普通热泵系统，则应确保压缩机的高压侧和低压侧由于承受压力而发生破损的概率大致相等，而实现此意图的主要措施就是令压缩机高压侧和低压侧的爆破强度对应于运行过程中可能达到的最高值的安全系数相等。
跨临界二氧化碳循环热泵系统使用的压缩机，不仅在运行过程高压侧将处于超临界状态，而且在环境温度达到７０℃的运输过程中，也处于超临界状态，而且在运行过程中高压侧达到的最高压力，不同型号略有差异，常见的范围是１２～１４ＭＰａ。若以压缩机运行、停机或运输过程可能达
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到的最高压力的３．５倍作为高压侧爆破强度要求，而以二氧化碳在２０℃时饱和压力５倍作为低压侧爆破强度要求，那么压缩机高压侧的爆破强度为４９ＭＰａ，低压侧的爆破强度为２８．２ＭＰａ。
若按Ａ．６．２条规定，以高压侧设计压力为１４ＭＰａ，低压侧设计压力为８ＭＰａ计算，其爆破强度达到３倍设计压力的话，高
压侧为４２ＭＰａ，低压侧为２４ＭＰａ。显然，两项指标均明显低于参照ＧＢ４７０６．１７规定计算的爆破强度要求。
至于阀类部件的强度要求，ＧＢ９２３７－２００１《制冷和制热用机械制冷系统安全要求》第５．４．６．１条规定，公称内径小于等于１５０ｍｍ的切断器件的壳体或用锻钢制造的壳体的最大强度应能承受不小于５倍的系统最高压力的作用。同时，公称内径大于１５０ｍｍ的非锻钢制造的切断器件的壳体应经受住不小于６．５倍的系统最高工作压力的作用。
家用热泵热水器的制冷系统中，通常不需要使用公称内径大于１５０ｍｍ的阀件，但是公称内径小于等于１５０ｍｍ的阀件的爆破强度达到设计压力的５倍是基本要求，ＧＢ９２３７的这项要求明显高于Ａ．６．２规定的爆破强度达到设计压力的３倍的规定。
此外，Ａ．６．３条规定，压力容器以外的容器、换热器的强度应符合设计强度确认要求。其确认压力应为设计压力的３倍以上。但对于设计压力在３．３ＭＰａ以下、外径在１０ｍｍ以下的铜管且管的公称厚度为０．４ｍｍ以上的传热管可以省略设计强度确认。传热管以外的部分应符合ＧＢ１５０的要求。
但是，对于二氧化碳工质而言，３．３ＭＰａ的压力对应的饱和温度是０℃以下，在跨临界系统中，低压侧的设计压力≥８．０ＭＰａ，因
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此低压侧所有与二氧化碳工质接触的部件，均必须满足≥２４ＭＰａ的爆破强度试验要求。所以，设计压力在３．３ＭＰａ以下、外径
在１０ｍｍ以下的铜管且管的公称厚度为０．４ｍｍ以上的传热管，按理说来是相当特殊的部件，在此规定其免于爆破强度试验似乎意义不大。
３ 本质压力安全规定
本质压力安全设计是主要针对小型制冷系统而实施的压力安全措施，在附
录Ａ中实际上也引入了本质压力安全措施，如Ａ．７．１．ｄ（２）规定，当冷剂充入量为９ｋｇ以下、以额定电压和额定频率的电源运转，强制性地使得循环泵停止时，如果可维持设计压力１．５倍
以下的压力，则可以省略高压保护装置的安装。此时，根据以下条件之一，在可维持设计压力的１．５倍以下的压力时也可以省略高压保护装置的安装：
① 温度、电流、过载继电器等保护装置工作时；
② 压缩机具有内置安全阀的。ＧＢ９２３７第５．７．２．３条对制冷系统的本质压力安全特性的认定的必要条件给予了规定，ＧＢ９２３７第５．７．２．４条则规定了具备本质压力安全特性的认定准则。ＧＢ９２３７对制冷系统本质压力安全特性的认定基本准则是，在不利的运行条件以及停机、储运条件下，无需配置保护装置就能确保所有部件所承受的制冷剂压力在最高温度条件下不超过最高工作压力。结合ＧＢ９２３７第５．１．１．１．２对强度要求的规定：公认的规范或标准中不包括的各种承压部件，除部件制造所必需的变形外，试验压力不应使部件产生永久变形。如果设计的部件能承受大于等于３倍的ＭＷＰ（最大工作压力）而不破坏，那么可以认为其强度是足够的。由此可知，符合ＧＢ９２３７规定的本质压力安全特性要求的系统，必须能够确保制冷系统中的所有部件在可以预期的任何
不利条件下，爆破强度的安全系数≥３。但是，按附录Ａ的规定，由于部分部件的爆破强度是最高工作压力的３倍，若
取最高工作压力为设计压力，则在上述保护措施发挥作用时，爆破强度的安全系数仅为２。
况且，已经发布的关于制冷系统压力安全的欧盟标准ＥＮ３７８－２：２００８，以及即将
发布的制冷系统压力安全的国际标准ＩＳＯ５１４９－２，均将超临界状态的二氧化碳制冷剂的压力安全要求纳入标准中。作为本质压力安全性的基本要求，这两项标准均规定部件的爆破强度不得低于最高工作压力的３倍。而ＧＢ９２３７－２００１是以等效采用方式由ＩＳＯ５１４９－１９９３转换而来，显然若新版的ＧＢ９２３７也是以同样方式转换新版的ＩＳＯ５１４９标准，其相应的安全要求将成为在中国生产的二氧化碳热泵系统必须符合的强制性安全要求。
二氧化碳跨临界热泵系统的压力水平相当于常规热泵系统的数倍，发生压力安全事故的危害程度不压于常规热泵系统，若在不利运行条件下，系统中爆破强度的安全系数减小，将意味发生事故的概率增大，按照风险的衡量准则，二氧化碳热泵系统的安全性因而显著降低。显然，这是不可接受的。所以，Ａ．７．１．ｄ）２）规定应取消，或按不低于常规热泵系统的风险的原则予以修订。
４ 结束语
附录Ａ（资料性附录）《以ＣＯ２为制冷剂的热泵热水器》存在的突出问题，是与现行安全标准要求不一致。考虑到我国的家用电器产品的安全标准原则上采用ＩＳＯ／ＩＥＣ体系，同时与ＥＮ标准体系相近，按照这些相关标准要求，以风险评估方法进行考核，结果显示，附录Ａ将导致二氧化碳热泵热水器的安全性低于普通热泵热水器，也不符合现行以及将来的相关安全标准要求，所以应引起标准
起草以及相关部门、人员重视，及时采取有效措施解决。
（因版面原因，参考文献略）
「编辑／张 磊」
