太阳能空调器安全检测的问题探讨

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太阳能空调器安全检测的问题探讨

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发布时间：2012-09-27  〖字号：大 中 小〗

谢丽琴
（威凯检测技术有限公司      广州      510663）

摘要：本文介绍了太阳能空调器，提出了近几年太阳光伏空调器安全检测中有别常规空调的几个问题，并结合实例进行了探讨分析，从而论述了产品结构的安全性及合理性，为以后的安全检测提出了一些参考意见。
关键词：太阳能空调；光伏空调；市电；蓄电池；安全检测
1 @: I- O" S0 D: [) nAbstract：This paper introduces the solar air conditioners, then presents some problems of testing and certification of solar- photovoltaic air conditioners in recent year, and discusses them with the examples. Thus it demonstrates the safty and rationality of the constructions of these products, it gives some suggestions for the safety testing and certification of air conditioners.
7 A3 ]4 ?  P  b0 `/ bKey words：solar air conditioner；photovoltaic air conditioner；mains supply；storage battery； safety testing and certification
　　引言
　　近些年来，随着地球环境日益恶化，臭氧层的破坏、温室效应的增加，特别是近几年在我国乃至全球出现的SARS、禽流感、流脑等病毒，以及自然能源的日益匮乏，使人们更加意识到环保和节能的重要。开发新能源和可再生能源已经成为许多发达国家和发展中国家21世纪的基本选择。我国 “十二五”节能减排计划提示在新的世纪要高度重视节能环保事业。
　　与此相呼应，国内空调巨头已先后推出太阳能空调，让空调插上节能、环保的翅膀。新的产品，也就带来产品安全检测工作的复杂性，这也就要求我们灵活地应用标准，具体问题具体分析，保证产品的安全性。本文介绍了太阳能空调的类型，并对太阳能光伏空调安全检测中遇到的若干问题进行探讨分析。
　　1 太阳能空调类型介绍[4]
& W9 l( R6 p' W, c2 f  J　　太阳能制冷可以通过两条途径实现，一种是将太阳能直接转换为电能，利用光伏转换器件发电，俗称光电转换，以电力推动常规的压缩式制冷机制冷；另一种是利用太阳的热能，俗称光热转换，用热作为能源制冷。国内空调企业近期推出的太阳能空调优先选用第一种途径，即光伏电+压缩机的模式。太阳能光伏空调可以分为四种模式：
/ t, x2 w5 J# g2 M/ f　　模式一：太阳能——家用交流电混合供电模式，该模式空调将太阳能电源与家用交流电进行耦合，共同为空调器供电，空调器优先使用太阳能电源，家用交流电作为辅助电源。
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　　模式二：太阳能——蓄电池——家用交流电耦合供电模式，该模式空调是在模式一的基础上增加蓄电池作为电能存储单元，工作时优先使用太阳能电池板产生的电能，同时将多余的电能存储在蓄电池中，供夜晚或太阳能不足时使用，家用交流电作为辅助电源。

　　模式三：太阳能——蓄电池耦合供电模式，此模式无需接入市电，完全依靠太阳能供电及蓄电池提供的直流电驱动。

　　模式四：太阳能——蓄电池——并网发电式模式。该模式在太阳变频空调器的基础上进行功能拓展，将蓄电池中储存的电能进行逆变，变压等处理，供其它家用电器使用。
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　　2 太阳能光伏空调安全检测中有别常规空调的问题[1-3]
　　太阳能光伏空调主要有两个部分：空调+太阳能电池。太阳能电池是光－电转换的基本装置，是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件，是一个半导体光电二极管。当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。当许多个电池串联或并联起来就可以成为有较大输出功率的太阳能电池方阵。太阳能电池检测标准主要有:GB/T 2296《太阳电池型号命名方法》，GB/T 6495.1《光伏器件第1部分：光伏电流一电压特性的测量》，GB/T 6495.4《晶体硅光伏器件的I-V实测特性的温度和辐照度修正方法》等等。太阳能电池的测量主要是测I-V曲线，测光电转换效率，目前的标准还不够全面和规范，企业标准往往也仅仅是用于生产控制或进货检验。
7 n: m/ ^  [6 ?" V4 \3 c　　空调安全检测标准有GB 4706.1和GB 4706.32，现通过实例对太阳能光伏安全检测中存在的问题进行探讨。
　　2.1 太阳能——家用交流电混合供电模式的空调器
! C' X, G) [7 R/ i- L3 ^! D$ F　　此类空调与常规空调器相比，除了电源输入及控制不同外，其余基本相同。因此，在安全检测中需重点考察电源及接地。
  N0 E/ `8 E8 g+ ^! G　　图1所示为某厂家生产的太阳能空调电源接线图：室内机交流电源是用带插头的电源线连接市电，室外机用带断路器的光伏线连接太阳能直流电源，器具室内机插头不接市电，空调器不开启，但是太阳能直流电源的输入端是带电的，当太阳能电源部分需要维修时，断开熔断器，切断此部分电源。不满足GB 4706.1-1998第22.2条款的要求。
2 O6 |' r; h7 n+ E1 M+ L　　这里的问题是：当室内机不接市电，但是器具连接太阳能，室外机是带电的，虽然用户一般接触不到接线端子，但接线端子还是带电的，并且外机的接地是靠室内机电源接地来接地的，拔掉插头后，外机带电且没有接地。要让整机不带电，必须同时拔掉插头和关闭太阳能断路器。假如用户在某种情况下，不知道太阳能电源没关，拔掉插头以为器具已不带电了，就去触及器具，这样会给用户造成危险。标准GB 4706.1-1998第22.2条款，原文如下：“对驻立式器具，应提供确保与电源全极断开的。这类手段应是下述之一：——带插头的一条电源软线；——符合24.3的一个开关；——在说明书中指出，提供一种在固定布线中的断开装置”，关键在于带着重号语句，连接电源手段应该是仅一种，图1所示的器具断电动作不能一步到位，一是插头，二是太阳能光伏线断路器。那么整改方案有两种：一、留插头的话，当拔掉插头的同时，器具也断开了太阳能直流电源，器具不带任何电；二、去掉插头，室内电源线以固定布线连接，并且室内电源线断开装置与太阳能直流电源断开装置通过联动方式，一个动作全部电源断开。在说明书里指出，提供一种在固定布线中的断开装置。
4 h: U$ h$ N: A: k: I　　由于厂家考虑到生产工艺及流程等，最后选择了整改方案二。整改后的接线图见图2，说明书中在电器安全方面补充：“在太阳能电源线路中必须加一个直流空气开关，市电固定线路中必须加一个交流空气开关，空气开关要求全极断开，并且触点开断距离至少为3mm。空调市电开关需与太阳能空气开关使用同一导轨固定，且二者相邻，通过手柄适配器将二者联动。为确保联动效果，请确保交流空气开关与直流空气开关为同一品牌产品。”
　　2.2 太阳能——蓄电池耦合供电模式的空调器
' X: Y" L4 m+ z( v* r　　此类空调器，完全使用太阳能以及蓄电池提供的直流电驱动，无需接入市电。太阳能在光照强烈时可对蓄电池充电和运行空调，当太阳光照弱时，蓄电池可以放电和运行空调，当两者电源电压小于设定值时，空调器才关机。此类空调器在安全检测中有别常规空调器的问题如下：
& P9 d, q' }2 f! |: }8 P　　2.2.1 产品名称，由于此产品完全由太阳能电池提供全部电力，为了在名称上能清晰反应电源，产品名称前面加上“太阳能供电”字样。如常规空调器叫：分体变频热泵型挂壁式房间空调器，此类光伏空调可以叫：太阳能供电分体变频热泵型挂壁式房间空调器。
　　2.2.2 电源电压。由于太阳能所产生的电力大小及蓄电池的充放电都是随太阳光的强度不同而变化，故电压确定就更加复杂了。这只能是依据设计和试验来确认。为了简单化，仅标注某个值的电压是不准确的。如本例，原先标明电压为307V。但是经过试验，太阳能在光照强烈时可产生的370V瞬态电压后降为320V，而蓄电池充满电最高放电电压达到350V，并且运行一定时间后才减小, 当电压降为300V以下时，空调关机。考虑到安全，忽略瞬态电压（瞬间电压可做非正常试验），电压标示应正确描述出范围：300-350V，而不应仅标出中间电压322V或307V。电压确定之后，安全试验中输入功率、发热、泄漏电流及电气强度等设定的试验电压就确定范围，在此范围内寻找最恶劣情况判断是否超出标准要求。
. F! Y, ^. G4 a$ [! ]; Q　　2.2.3 器具所使用的元器件应满足整机电压要求（实际使用电压），见GB 4706.1标准24.1条款。这点在常规空调中及前文提到的光伏空调模式一基本不常见，但在此案例中，这个问题就很突出。一种是实际使用电压与整机电压相同，如风扇电机、继电器、变压器，但这类取证的多数是220V、230V或250V电压，虽然有符合相关的国家标准了但已不适合，只有电压包含其实际使用电压300-350V范围才算符合要求，如果没有，则必须送样随机测试，测试不通过，只能选择其它可替换的元器件再测试，直到通过了才允许使用。另一种就是电压经过分压过的，实际使用中最大电压比整机电压小，那么只要包含实际使用电压即可，这方面就要实际测量。如本例中的压缩机，压缩机在整机输入电压为DC350V, 压缩机调到最大频率下进行测试，压缩机的测试波形，见图3，测试的为线电压波形，有效值为最大180V。根据线电压和相电压关系：U线=U相，得相电压104V。那么有CCC证书的压缩机参数所标相电压为34-178V，满足整机要求，不用再送样随机测试。
- r# y1 O: @& n  v7 n! v' v; Y　　2.2.4 接地。太阳能光伏空调的各个模式，光伏组件都必须可靠接地，接地线应接在建筑物的专用接地装置上。本案例中，空调器、蓄电池、光伏组件三者分别接地。其中光伏组件进行防雷接地，并由专业安装人员进行安装。
/ K* d) _- o+ `6 c　　3 结束语
4 s8 x* r) [/ l" b1 q7 I　　本文通过案例对太阳能空调器安全检测中存在的问题进行分析和探讨。随着空调器产品的日益更新，以后的认证检测中将会碰到越来越多的新问题，这就需要我们更深入地研究标准，灵活运用标准解决实际问题。
# o* X9 F- r. E参考文献
[1] GB 4706.1-2005 《家用和类似用途电器的安全第1部分: 通用要求》
$ H& O1 a7 [* o2 I[2] GB 4706.32-2004 《家用和类似用途电器的安全 热泵、空调器和除湿机的特殊要求》
[3] 吴国平, 薛守仁, 柳荣贵等，《家用电器检验技术》 2000
[4] 于璇，太阳能空调：市场前景迷雾重重，《电器》 2011/9
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图1 整改前接线图（内机交流电源以带插头的电源线连接）
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图2 整改后接线图（内机电源以带空气开关的固定布线连接）
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6 X! E# L$ ^8 Y3 p图3 压缩机测试波形图

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新能源的安全也需要注意的哟

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