可移动式带泵电加热暖水器安全认证技术规范解读

可移动式带泵电加热暖水器安全认证技术规范解读

Explanation of Safety Certification Criteria for Portable Water Warmer With Electric Heater and Pumps

摘要：本文介绍了可移动式带泵电加热暖水器，并从条款的根本目的着手解读可移动式带泵电加热暖水器及类似器具安全认证技术规范。

关键词：可移动式；电加热暖水器；泵；认证；技术规范
Abstract：This paper introduces the portable water warmer, and interprets the intent of clauses of the safety certification criteria for portable water warmer with electric heater and pumps.
Key words：portable; water warmer; pump; certification; criteria

　　近年来，沐浴类器具实现了多元化、深层化的发展，新型可移动式带泵电加热暖水器较其他热水器相比，使用地点、使用环境更加灵活，供水方式多变，满足了没自来水的偏远农村、建筑工地及安装使用环境受限的特殊场所使用热水的需求。
　　此类新型产品与传统的储水式电热水器在结构上有很大差别，不能单纯使用GB 4706.1-1998《家用和类似用途电器的要求第１部分：通用要求》、GB 4706.12-1996《家用和类似用途电器的要求 储水式电热水器特殊要求》对此类器具进行合格评定，同时此类器具又没有列入《中华人民共和国实施强制性产品认证的产品目录》内。
　　为支持技术创新，切实维护好、保障好国家、社会和公共利益，中国质量认证中心（CQC）计划对此类器具实施自愿性认证，本文从条款的目的出发，解读《可移动式带泵电加热暖水器及类似器具安全认证技术规范》部分条款。

　　1 可移动式带泵电加热暖水器简介
　　可移动式带泵电加热暖水器种类繁多，典型结构及电气原理图1~2。
　　可移动式带泵电加热洗澡机一般由加热系统和泵水系统构成。使用时，插上电源可启动加热系统，此时泵水系统自动关闭。当打开泵水系统时，加热系统会自动关闭，一般水温能达30~50℃。
　　新型可移动式带泵电加热暖水器的问世，以其特有的结构、功能特点极大程度上满足了中国欠发达地区的使用人群的需求。在没有自来水的情况下一样可以正常使用，安装使用环境更加灵活，即插即用，简单方便。

　　2 技术规范解读
　　2.1术语和定义
　　2.1.1 可移动式带泵电加热暖水器
　　加热水并将水储存在与大气相通的容器中，装有控制水温装置，并有安全特低电压供电的水泵提升水压的可移动式器具。
　　从以上定义可知，此类可移动式带泵电加热暖水器有以下特点：首先，器具为敞开式器具，器具水箱不承受压力；其次，器具靠有安全特低电压供电的泵提升水；再者，器具为可移动式器具。
　　定义里要求提升水压的泵要有安全特低电压供电。针对此部分的理解，要结合GB 4706.1标准中部分条款来理解。部分条款内容如下：
　　3.4.2 安全特低电压
　　导线之间以及导线与地之间不超过42V的电压，其空载电压不超过50V。
　　当安全特低电压从电网获得时，应通过一个安全隔变压器或一个带离绕组的转换器，此时安全隔离变压器和转换器的绝缘应符合双重绝缘或加强绝缘的要求。
　　3.3.13 Ⅲ类结构
　　器具的一部分，它依靠安全特低电压来提供对电击的防护，且其产生的电压不高于安全特低电压。
　　22.26 带有Ⅲ类结构的器具，其结构应使在安全特低电压下工作的部件与其他带电部件之间的绝缘，符合双重绝缘或加强绝缘的要求。
　　技术规范中要求提升水压的泵要由安全特低电压供电，对于此类器具安全特点电压一般均从电网获得，因此相关的安全隔离变压器和转换器的绝缘应符合双重绝缘或加强绝缘的要求。根据标准3.3.13Ⅲ类结构定义和条款22.26，如果器具存在着Ⅲ类结构，那么就要求在安全特低电压下工作的部件与其他带电部件之间的绝缘，符合双重绝缘或加强绝缘的要求。
　　此类器具与传统储水式电热水器在结构上有着相似之处，都是加热水并将水储存在容器中，同时装有水温控制装置。但两者又有着本质区别，储水式电热水器要求必须是固定式器具，接地措施可靠，固定方式也要可靠，可设计成密闭式、敞开式、水槽式、水箱式等，依靠自来水压力或重力供水。而技术规范要求可移动式带泵电加热暖水器为可移动式器具，由水泵提升水压，只能设计成与大气相通的敞开式器具。正因为考虑到使用场所接地措施不可靠，譬如部分偏远欠发达地区住户屋内插座中没有接地线，所以要求水泵要由安全特低电压供电。
　　2.2 标志和说明
　　对于此部分内容，笔者主要针对标准7.1条和7.12条进行解读。
　　规范中条款7.1和条款7.12的区别：条款7.1是对标志的要求，此部分内容必须应标在器具的主体上，从器具外面应清晰可见，如需要，可在取下罩盖可见。对于开关和控制器的标示应标在该元件上或其附近，它们不应标在那些重新拆装能使此标示造成误导的部件上。条款7.12是对说明的要求，此部分内容通常体现在用户使用说明书上。
　　IEC 60335-5和GB 4706.1标准引言中均提到：“一个符合本标准文本的器具，当进行检查和试验时，发现具有的其他特性会损害本部分所涉及的安全水平时，则将未必判其符合本部分中的各项安全准则”。这也就是说在某种层面上器具没有绝对的安全，因此，就要求我们最大程度上保障使用者，尤其是低龄儿童的安全。在器具结构一定的情况下，条款7.1和条款7.12要求内容也就显得尤为重要。
　　2013年9月21日，江西南昌发生一起引起全国注意的疑似洗衣机伤害致死事件，据报道一名2岁女童和一名4岁女童双双死于某品牌洗衣机中，尽管事件本身存在诸多疑点，公安机关也已经介入调查，然而这起事件的发生，客观上还是要求我们必须认真审视家用器具对低龄儿童的潜在伤害风险。虽然家用电器安全标准中明确提出不打算由儿童使用，应看管好儿童，确保他们不玩耍此器具。但是，在生活中难免会出现儿童在无看管情况下玩耍器具，误入器具，甚至会出现玩弄控制面板导致器具启动等一些危险情况。为了降低器具的使用风险，尤其是对低龄儿童的潜在伤害风险，器具在标志和说明方面必须严格按照规范执行。
　　技术规范要求产品上必须标明“警告：请勿将小孩放入容器。”一方面是有责任的制造商对消费者的提示，另一方面也是评估了此类产品何种人群何种场合如何使用该产品的风险。
　　2.3 输入功率和电流
　　输入功率和电流是否符合标准要求，很大程度上取决于设计者如何标识器具的输入功率或电流。对于输入功率或电流标识，条款7.1中没有具体明确如何标志，但功率或电流的标识又是器具合格评定的重要一部分。因此，笔者根据规范中条款22.104对输入功率或电流标识进行分析阐述。
　　根据条款22.104，如果器具为在接地系统异常时提供应急防护的I类器具，也就是说加热系统与排水系统能同时工作，此种情况下只需标识加热系统与排水系统能同时工作的总功率或电流；反之，如果器具不具有上述结构特点，器具的结构应保证加热系统与排水系统不能同时工作，此种情况下应分别标识加热功率或电流、排水功率或电流。
　　2.4 发热
　　在11.6增加条款中规定组合型器具按电热器具进行试验。
　　此类器具有电加热部分和电动部分（泵）构成，按照标准GB 4706.1中对器具的分类，此类器具为组合型器具。标准GB 4706.1中11章规定，电热器具在正常工作状态下以1.15倍额定输入功率工作；电动器具以0.94倍和1.06倍额定电压之间的最不利电压供电，在正常工作状态下工作；组合型器具以0.94倍和1.06倍额定电压之间的最不利电压供电，在正常工作状态下工作。那么对于此类组合型器具为什么要按电热器具进行试验呢？
　　此类器具电动部分是有安全特低电压供电，排水泵功率一般为几十瓦以内，电加热功率一般在1000W以上。针对器具11章发热测试，甚至是器具防电击防护方面，显而易见，电热部分的影响举足轻重。另一方面，电动部分功率相对于电热部分是很小的，如果将器具看成纯阻性元件，在1.15倍额定功率下其输入电压约为额定≈1.07倍>1.06倍额定电压，其相较于0.94倍和1.06倍额定电压为最不利工作情况。
　　11.7 代替：
　　加热系统和排水系统，经受使用说明书规定的能导致最高温升的两个周期。两个周期之间将器具容器的盖打开，停歇5分钟，重新注水。
　　排出的水的位置应按照使用说明书规定高于支撑面的最大高度。
　　此部分的测试按说明书规定的能导致最高温升的两个周期，规范中对于两个周期的规定，笔者认为可从两个方面理解：器具工作模式是先进行加热，然后进行排水，如果在第一个周期刚结束就进行测试，一方面很难根据测试结果判定测试结果是否为最不利情况，另一方面考虑到热的水箱热量的传导对发热的测试也有影响，器具在排水刚结束瞬间，很难保证热传导达到动态平衡。器具工作两个周期以上，尽可能保证最不利情况产生，另一方面也能对测试结果进行对比判断，进而得出准确的测试结果。 
　　温升的测量，首先要让器具运行到最不利条件产生，非绕组类温升测量可以通过测量设备进行实时监控，试验结束后计算出测量的最不利结果。对于绕组类温升是否是根据试验结束直接测得值进行计算呢？绕组类温升，在试验结束瞬间变化是比较快的，因此，不能单纯通过试验结束测得结果对试验进行判定，而是要做出时间对试验结束时绕组阻值的变化曲线，找出试验结束瞬间（即t=0s时），绕组阻值，进而计算出绕组类温升。
　　在11.8增加条款中规定正常使用中出水口水温不超过55℃，笔者认为是基于两个方面的考虑，一方面，如果温度设定太低，用户的使用需求可能就会受限，特别是在寒冷的冬天。另一方面，由于此类器具一般都不具有冷热混水输出结构，因此，如果温度过高的热水直接与皮肤接触，很容易导致皮肤的烫伤。55℃热水直接接触人体，即使造成烫伤也需要一定的时间，一般当使用者感知到烫感后，会本能的在引起烫伤时间内脱离。因此，出水口水温不超过55℃，对使用者来说还是相对比较安全的。
　　储水式电热水器为什么对出水温度没有限制？一般储水式电热水器都带有混水结构，使用者可以根据需要调节到所需温度，一般也不存在烫伤危险。单纯从洗浴方面考虑，如果此类器具不具有混水结构，出水温度不能通过设定实现多温度出水的话， 笔者认为55℃出水口水温限值设置得不够合理。过高的水温不仅没法直接满足洗浴要求，长时间接触皮肤表面的油脂更易破坏，毛细血管扩张，加剧皮肤干燥的程度，给皮肤带来损伤，甚至，会造成使用者烫伤。同时，也会增加心脏负担。单纯从洗浴方面考虑，出水口水温应不会引起烫伤，对于不带有混水结构，出水温度固定，不能实现调整的器具，笔者认为应设置在35—40℃之间（资料显示39℃为洗澡最佳水温）。
　　2.5 非正常工作
　　在19.13增加条款中规定在进行19.4试验期间，容器不应破裂，水温不应超过99℃。
　　对此条款的理解，可结合不同类型的其他器具相关条款进行分析。如表1所示。
　　由表1对比可以看出，各类器具对在非正常试验期间出水温度有着不同的规定，这些规定也是根据器具本身的结构、使用特点而设定的，笔者认为此类温度设定主要是根据防爆和对使用者防护而定。
　　密闭式储水式电热水器和密闭式快热式热水器都有在某种情况下温度的限制，笔者认为主要是考虑在进出水口都密封的情况下，如果没有对温度的限制，类似热断路器失效，在水温达到一定值，压力足够大时，很可能会发生爆炸危险；对于敞开式储水式电热水器、水槽式电热水器、水箱式电热水器为什么没有对此类温度的限制？此类器具内胆均保持与大气相通，即使出现高温高压情况，也可以进行安全泄放，不会发生爆炸危险；密闭式储水式电热水器和密闭式快热式热水器温度限值为何不同？笔者认为主要是快热式电热水器功率较储水式大，高温高压产生速率较快，结合安全保护装置动作响应时间和内胆承压情况设定；为什么敞开式快热式热水器此类试验也要有水温限制呢？笔者认为主要是快热式电热水器功率较大，高温高压产生速率较快，很难保证在高温高压的安全泄放，处于安全防爆方面考虑，对其也要有一定的限制；对浴缸类器具，这类器具基本不存在爆炸危险，主要考虑是对使用者的伤害风险，如果水温过高，很可能在极短时间内使使用者造成大面积烫伤。
　　通过上述分析，对于此类器具如果水温限制超过99℃，水很容易达到100℃沸点，水的沸腾，容易造成溢出器具，进而导致漏电或者烫伤的危险，其次，沸腾的水也会对容器产生一定的压力，对于敞开式热水器也可能会发生压力触发器具意外工作情况，导致使用者烫伤。
　　结合此类器具的结构、使用特点，其主要用于淋浴场合，且不存在爆炸的风险，正常使用时水温一般也不会超过55℃，因此，笔者认为此处水温设定在99℃不太合理。在非正常情况下，如果水温达99℃，使用者手或其他部位误接触此高温水，必将发生烫伤。笔者认为，结合器具结构特点，最大程度上保障使用者使用安全，将水温设定为55℃比较合理。
　　2.6 结构
　　在 22.6 增加条款中规定外壳应具备排水孔，除非在正常使用中外壳内不会聚集凝结水。排水孔的直径至少为5mm或面积为20mm2而宽度至少为3mm。其位置应是流出的水不会影响电气绝缘。
　　从上述条款看出，如果器具在正常使用中外壳内不会聚集凝结水，则不要在器具外壳上设置排水孔，否则，则需要设置满足一定要求的排水孔来保证流出的水不会影响器具的电气绝缘。排水孔的设置可以按规范中提到两种方法实现，但规范中排水孔的直径、面积、宽度是指一个排水孔尺寸参数还是多个排水孔尺寸参数的和？
　　微观上讲，水是由水分子组成。水分子和水分子间有作用力，这个作用力（键能）使两个分子间的距离既不能太近又不能太远。水表面会有表面张力。开孔的大小与表面张力有关系。在重力的作用下，开孔越大，表面张力越大，当水分子之间的作用力小于使两分子分开的表面张力时，水就会落下。因此即便排水孔多个小孔构成，其直径、面积、宽度尺寸也是有一定限制的，否则就会出现水“欲滴还休”的情形，水滴呈球状静止在孔口。另外，考虑到此类器具的具体使用环境，如果孔太小也极易导致堵塞，一旦出现堵塞情况，也就满足不了规范要求。因此，这里笔者认为排水孔是指单纯的一个孔。
　　2.7 元件
　　24.101 用于接通和断开电热元件的控制器应保证所有极上的触点全断开。
　　为什么规范中要求此类控制器应保证所有极触点全断开，而不是全极断开？在实际应用中，此类控制装置常见的有热断路器、继电器，热短路器主要是在非正常工作情况下，才会实现通断，继电器在正常工作、非正常工作情况下都会实现通断。之所以要求用于接通和断开电热元件的控制器应全极断开电极的触电开距等效于基本绝缘，笔者认为主要是出于防电击、防烫伤等方面的考虑，此类器具核心工作元件也即使加热元件，泵水系统通过安全特低电压供电，即使在出现故障情况下，泵水部分一般也不会造成伤害，在此情况下，如果断开断开电热元件的控制器触点开距等效绝缘性能太差，很可能会导致电热管在非正常工作情况下，继续加热，导致烫伤，甚至会发生电击危险等。
　　值得指出，标准中对无人看管器具的要求明显高于有人看管器具，制造商在选用非金属材料防水等级上要重视。
　　2.10.2 试验用水要求
　　规范中要求试验需使用水温为25±5℃，电阻率为1250±50Ω.cm的试验用水。我们知道纯水的电阻率很大，而一般自来水的电阻率是远小于纯水电阻率，在我国，不同地区水的电阻率又有所不同，因此，试验用水电阻率要有一个合适的设定值。
　　规范中要求试验用水电阻率为1250±50Ω.cm，这一数据来源于欧洲测试标准。笔者认为在我国应结合我国具体情况，采用合适试验用水电阻率，而不是直接、简单的采用1250±50Ω.cm这个结果。

　　3 总结
　　结合此类可移动式带泵电加热暖水器结构特点、具体使用环境，笔者对规范中部分条款进行了分析解读。全面阐述了规范要求，结合其他结构器具适用标准进行了对比分析，多角度、深层化的对规范进行了剖析，希望通过分析能够使设计人员以及检测人员加深对规范的理解，对此类器具的合格评定有更全面的认识。

参考文献
[1]GB 4706.1-2005,家用和类似用途电器的安全 第一部分：通用要求[S].
[2]GB 4706.1-1998,家用和类似用途电器的安全 第一部分：通用要求[S].
[3]GB 4706.11-2008 ,家用和类似用途电器的安全快热式热水器的特殊要求[S].
[4]GB 4706.12-2006 ,家用和类似用途电器的安全储水式热水器的特殊要求[S].
[5]GB 4706.53-2008 ,家用和类似用途电器的安全坐便器的特殊要求[S].
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[7]可移动式带泵电加热暖水器及类似器具安全认证技术规范（申请备案稿）[Z].