GB/T 28737-2012 太阳能热水系统(储水箱容积大于0.6 m3)控制装置

　　ICS 27. 160 F 12

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 28737—2012

　　太阳能热水系统(储水箱容积大于 0. 6 m3)

　　控制装置

　　Controller forsolarwaterheatingsystem (tank volumemorethan0. 6 m3)

　　2012-11-05发布 2013-06-01实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 28737—2012

　　目 次

　　前言 Ⅲ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 产品分类与命名 2

　　5 技术要求 3

　　6 试验方法 7

　　7 检验规则 9

　　8 标志 10

　　9 包装 、运输和贮存 10

　　附录 A (资料性附录) 铜导线承载电流对照表 11

　　附录 B (规范性附录) 在短时电流引起热应力情况下 ,保护导体截面积的计算方法 12

　　表 1 分类组成及内容 2

　　表 2 温度传感器技术要求与安装位置对照表 4

　　表 3 不同相序或极性线路的颜色 5

　　表 4 不同相序或极性的排列 6

　　表 5 保护导线的截面 6

　　Ⅰ

　　GB/T 28737—2012

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1. 1—2009给出的规则起草 。

　　本标准由全国太阳能标准化技术委员会(SAC/TC402)提出并归 口 。

　　本标准起草单位 :北京创意博能源科技有限公司 、国家太阳能质量监督检验中心(北京) 、中国标准化研究院 、浙江无限新能源股份有限公司 、浙江比华丽电子科技有限公司 、浙江理想新能源有限公司 、天科电子有限公司 、皇明太阳能股份有限公司 、浙江达峰科技有限公司 、同济阳光新能源有限公司 。

　　本标准主要起草人 :贾铁 鹰 、张 一 宇 、何 涛 、唐 轩 、张 立 峰 、高 小 英 、徐 国 红 、付 存 谓 、李 芳 、朱 国 华 、吴立仁 、杨会强 、张昕宇 、冯爱荣 、邓昱 、黄祝连 、张磊 、王聪辉 。

　　Ⅲ

　　GB/T 28737—2012

　　太阳能热水系统(储水箱容积大于 0. 6 m3 )

　　控制装置

　　1 范围

　　本标准规定了太阳能热水系统(储水箱容积大于 0. 6 m3 ) 控制装置(以下简称控制装置) 的术语和定义 、产品分类与命名 、技术要求 、试验方法 、检验规则 、标志 、包装 、运输和贮存 。

　　本标准适用于储水箱容积大于 0. 6 m3 的太阳能热水系统 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的 。凡是注 日期的引用文件 ,仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 。

　　GB/T 191 包装储运图示标志

　　GB/T 2829 周期检验计数抽样程序及表(适用于对过程稳定性的检验)

　　GB/T 3797 电气控制设备

　　GB 4208 外壳防护等级(IP代码)

　　GB 4706. 1 家用和类似用途电器的安全 第 1部分 :通用要求

　　GB/T 5023. 3 额定电压 450/750 V 及 以 下 聚 氯 乙 烯 绝 缘 电 缆 第 3 部 分 : 固 定 布 线 用 无 护 套电缆

　　GB/T 5023. 5 额定电压 450/750V及以下聚氯乙烯绝缘电缆 第 5部分 :软电缆(软线)

　　GB 7251. 1 低压成套开关设备和控制设备 第 1部分 :型式试验和部分型式试验成套设备GB/T 7251. 8 低压成套开关设备和控制设备 智能型成套设备通用技术要求

　　GB/T 10217 电工控制设备造型设计导则

　　GB/T 11463 电子测量仪器可靠性试验

　　GB/T 12936 太阳能热利用术语

　　GB/T 13384 机电产品包装通用技术条件

　　GB 14048. 1 低压开关设备和控制设备 第 1部分 :总则

　　GB 14536. 1 家用和类似用途电自动控制器 第 1部分 :通用要求

　　GB/T 17212 工业过程测量和控制 术语和定义

　　GB/T 23888 家用太阳能热水系统控制器

　　GB 50364 民用建筑太阳能热水系统应用技术规范

　　JB/T 8734. 2 额定电压 450/750V及以下聚氯乙烯绝缘电缆电线和软线 第 2部分 : 固定布线用电缆电线

　　3 术语和定义

　　GB 4706. 1、GB/T 12936、GB 14048. 1、GB 14536. 1、GB/T 17212、GB/T 23888、GB 50364界定的以及下列术语和定义适用于本文件 。

　　3. 1

　　太阳能热水系统控制装置 solarwaterheatingsystem controller

　　用于太阳能热水系统 ,对太阳能热水系统给予控制调节使其按照指定的逻辑策略正常运行的电气

　　1

　　GB/T 28737—2012

　　控制装置 。

　　3. 2

　　集热温差循环 temperaturedifferentialcirculation between collectorand tank

　　以安装在太阳能集热器的温度传感器与太阳能集热水箱温度传感器的测量温差为条件 ,控制传热工质通过集热器进行的强制循环 。

　　3. 3

　　管路防冻循环 frostprotection circulation

　　以安装在太阳能集热器的温度传感器测量的温度为条件 ,控制传热工质通过集热器防止管路冻结的循环 。

　　3. 4

　　集热器定温出水 hotwatertransferatpresettemperature from collectorto solarstorage tank

　　以安装在太阳能集热器的温度传感器测量的温度为条件 ,控制传热工质通过集热器直接进入水箱的过程 。

　　3. 5

　　水箱定温上水 cold watersupplyto storage tank atpresettemperature

　　以安装在太阳能集热水箱内温度传感器测量的温度为条件 ,直接向水箱补水的过程 。 3. 6

　　水箱定温补水 hotwatertransferatpresettemperature from a tank to anothertank

　　在多组太阳能集热水箱的太阳能热水系统中 , 当指定太阳能集热水箱水温达到设定温度时 ,水从太阳能集热水箱补到其他水箱的过程 。

　　3. 7

　　管道伴热带防冻 frostprotection by electricheatingbelt

　　以安装在太阳能集热系统管道上温度传感器测量温度为条件 ,控制或是采用 自 限式伴热带加热管路 , 防止管路冻结的过程 。

　　3. 8

　　用户管路循环 hotwaterrecirculation

　　以安装在用户管路回水端的温度传感器测量温度为条件 ,控制用户管路内工质流动以保证用户端用水在设定温度范围内的过程 。

　　4 产品分类与命名

　　4. 1 控制装置的分类

　　太阳能热水系统控制装置分类组成及内容见表 1。

　　表 1 分类组成及内容

　　第一部分

　　第二部分主控制单元

　　第三部分

　　第四部分

　　第五部分序号

　　供电

　　形式

　　供电

　　电压

　　供电

　　频率

　　额定功率

　　安装方式

　　传输方式

　　能量计量

　　TKZ:太阳能 控 制装置

　　D:单片机

　　K:可编程控制器

　　Q:嵌入式系统

　　J:计算机

　　Z:组合控制

　　Ⅰ :单相

　　Ⅱ :三相

　　额 定 输入电压 。单位 V

　　额 定 输入频率 。单位 Hz

　　控 制 装 置

　　额 定 输 入

　　功 率 。 单位 kW

　　B:壁挂式L:立式

　　F:分体

　　0:无

　　1:有线

　　2:无线

　　0:无

　　1:有

　　控 制 装 置 的功能序 号 , 用数字表示

　　2

　　GB/T 28737—2012

　　4. 2 控制装置的命名

　　控制装置的产品命名由以下几部分组成 ,各部分之间用 “— ”隔开 : TKZ—×—× / × / × / ×—× / × / ×—×

　　序号

　　安装方式/传输方式/能量计量

　　供电形式/供电电压/供电频率/功率

　　主控制单元

　　控制装置

　　4. 3 命名示例

　　控制装置主控制单元采用可编程控制器 ,供电形式为单相 , 电压为 AC 220 V,频率为 50 Hz,额定功率为 10 kW ,安装为立式 ,有无线数据接 口 ,有能量计量 ,控制装置命名标记为 :

　　TKZ—K—I/AC220/50/10kW—L/1/1—01

　　序号 1

　　立式/有线传输/带能量计量

　　单相 ,额定电压 AC220V,频率 50Hz,额定功率 10kW

　　主控制单元为可编程控制器

　　控制装置

　　5 技术要求

　　5. 1 控制功能

　　控制装置应具有以下基本功能 ,如制造商与用户另有协议 ,按协议内执行 。

　　5. 1. 1 高温保护

　　控制装置应采集太阳能集热水箱温度 , 当水箱温度大于或等于设定温度时 ,启动高温保护功能 ,并显示报警 。 当水箱温度小于或等于设定温度时 ,停止高温保护功能 。设定高温保护功能的启动或停止值应可以调整 。

　　5. 1. 2 防冻保护

　　控制装置应具备防冻保护功能 ,保证防冻点温度不低于设定温度 。

　　5. 1. 3 高水位保护

　　控制装置应判断集热水箱水位的变化 ,具有高水位报警功能和相应保护措施 。

　　5. 1. 4 低水位保护

　　控制装置应判断集热水箱水位的变化 ,具有低水位报警功能和相应保护措施 。

　　3

　　GB/T 28737—2012

　　5. 1. 5 恢复出厂设置

　　控制装置应具有恢复出厂设置的方法 。

　　5. 1. 6 断电记忆

　　控制装置设置参数可以保存 ,断电情况下 ,系统参数 3个月内不丢失 。

　　5. 1. 7 手动功能

　　控制装置具有手动操作功能 ,其中辅助加热控制应有手动强制停止功能 。

　　5. 1. 8 其他可选功能

　　控制装置可具有集热温差循环 、集热器定温出水 、水箱定温上水 、水箱定温补水 、用户管路循环等功能 。

　　说明书或产品标识上应显著明确技术指标 。

　　5. 2 传感器

　　5. 2. 1 传感器的 分 类 : 控 制 装 置 中 使 用 的 传 感 器 包 含 水 温 传 感 器 、水 位 传 感 器 、水 温 水 位 一 体 传 感器等 。

　　5. 2. 2 温度传感器要求 :控制装置温度传感器应满足 -20 ℃ ~ 150 ℃的工作测量范围要求 ,特殊太阳能热水系统的控制装置应考虑太阳能系统的极低环境温度在 -30℃和极高集热器温度在 300 ℃的条件 。表 2 为温度传感器技术要求与安装位置对照表 。

　　表 2 温度传感器技术要求与安装位置对照表

　　安装位置

　　技术要求

　　适用范围

　　测量范围

　　显示分辨率

　　准确度

　　太阳能集热器阵列出 口

　　-30 ℃ ~ 300 ℃ a

　　0 ℃ ~ 99 ℃

　　1 ℃

　　±1 ℃

　　太阳能集热器阵列入 口

　　-20 ℃ ~ 150 ℃

　　0 ℃ ~ 99 ℃

　　贮热水箱

　　-20 ℃ ~ 150 ℃

　　0 ℃ ~ 99 ℃

　　供水管道

　　-20 ℃ ~ 150 ℃

　　0 ℃ ~ 99 ℃

　　冷水管道

　　-20 ℃ ~ 150 ℃

　　0 ℃ ~ 99 ℃

　　其他

　　根据测温点范围确定

　　a 应用场合要求不高的情况下允许使用范围为 -20 ℃ ~ 150 ℃ 。

　　5. 2. 3 测量水位量程应根据水箱高度决定 ,显示单位用格 、百分比或米来表示 。精度为 ±2% 。

　　5. 2. 4 传感器信号线应符合 GB/T 5023. 3、GB/T 5023. 5 和 JB/T 8734. 2 的相关规定 。

　　5. 2. 5 其他要求应符合 GB/T 23888规定 。

　　4

　　GB/T 28737—2012

　　5. 3 结构和材料

　　5. 3. 1 外观

　　5. 3. 1. 1 控制装置的外形设计应符合 GB/T 10217的要求 。

　　5. 3. 1. 2 控制装置的结构应牢固 ,应能承受运输和正常条件下可能遇到的机械 、电气 、以及潮湿影响 。

　　5. 3. 1. 3 所有紧固处应有防松措施 。

　　5. 3. 1. 4 铭牌和面膜应经久耐用 ,经型式试验后不得变形 、脱落 , 图案和字迹仍应清晰 。

　　5. 3. 1. 5 控制装置显示值应清晰 、亮度均匀 , 不应有不亮 、缺笔画 、数字指示面板影响读数的缺 陷 等现象 。

　　5. 3. 1. 6 控制装置表面平整无凹凸现象 ,漆层应美观 、颜色均匀一致 ,不得有起泡 、裂纹和流痕等现象 。

　　5. 3. 1. 7 控制装置安装尺寸应符合产品说明中的要求 。

　　5. 3. 1. 8 柜门能在不小于 90°的角度内灵活启闭 。

　　5. 3. 1. 9 控制装置应考虑安装便利 。

　　5. 3. 2 外壳等级

　　控制装置应具有阻止水 、尘侵入的防护等级 ,规定如下 :

　　a) 在一般使用场所下 , 防护等级应不低于 IP20;

　　b) 在室外或室内接触到水的场合或类似场合 ,应采取必要措施 ,使防护等级应不低于 IP24;

　　c) 防护等级符合 GB 4208要求 。

　　5. 3. 3 布线规范

　　5. 3. 3. 1 连接方式可以采用压接 、绕接 、焊接或插接 。所有接线点的连接线必须牢固 ,连接在覆板或门上的电器元件和控制部件上的导线 ,应该使覆板或门的移动不会对导线产生任何机械损伤 。

　　5. 3. 3. 2 控制信号线应与动力线或母排分开 ,避免信号线与动力线靠近或平行走向 ,接地线要良好 ,存在干扰源的场合 ,控制装置内控制信号线应采用屏蔽线 ,控制装置外接入的信号线也应采用屏蔽线 ,根据干扰源强度大小 ,正确接地 。

　　5. 3. 3. 3 控制装置母线与绝缘导线如果用颜色作为标记的 ,按表 3规定进行 。

　　表 3 不同相序或极性线路的颜色

　　电路类型

　　相序

　　颜色标记

　　交流

　　A相

　　黄色

　　B相

　　绿色

　　C相

　　红色

　　零线或中性线

　　淡蓝色

　　安全用的接地线

　　黄和绿双色

　　直流

　　正极

　　棕色

　　负极

　　蓝色

　　接地中线

　　淡蓝色

　　5. 3. 3. 4 控制装置的相序排列 , 以控制装置的正视方向为准 ,按表 4 的规定进行排列 。控制装置内元 、器件标有极性的 ,应按实际相序排列 。

　　5

　　GB/T 28737—2012

　　表 4 不同相序或极性的排列

　　相序

　　垂直排列

　　水平排列

　　前后排列

　　A相

　　上方

　　左方

　　远方

　　B相

　　中间

　　中间

　　中间

　　C相

　　下方

　　右方

　　近方

　　正极

　　上方

　　左方

　　远方

　　负极

　　下方

　　右方

　　近方

　　中性线(接地中性线)

　　最下方

　　最右方

　　最近方

　　5. 3. 3. 5 控制装置的用线 :宜按照附录 A 的要求选择导线 ,带过热保护器件的主电路用线应符合附录B 的要求 。

　　5. 3. 3. 6 接地线 :控制装置的金属钩体上 ,应有接地点 ,与接地点相连的保护导线的截面 ,按表 5 的规定进行 。

　　表 5 保护导线的截面

　　设备相导体截面积 S/mm2

　　相应保护导体(PE、PEN)的最小截面积/ mm2

　　S≤16

　　S

　　16

　　16

　　35

　　S/2

　　400

　　200

　　S>800

　　S/4

　　设备采用黄 、绿接地线 ,保护导体端子的标记符号可省略 。

　　连接接地线的螺钉和接地点不能用作其他的途径 。

　　器件上的导电部件不能用固装方式与保护电路连接 ,需用导线连接到控制装置保护电路上 ,导线的截面积根据 GB 7251. 1 的规定进行 。

　　5. 4 电气安全

　　电气 间 隙 与 爬 电 距 离 、温 升 和 保 护 应 符 合 GB/T 3797 的 规 定 。 电 气 强 度 和 接 地 电 阻 应 符 合GB 4706. 1的规定 。

　　5. 5 通电操作

　　在额定工作电压情况下对控制装置进行通电操作 ,模拟所有工作状态并进行操作 ,要求显示和动作 、功能及程序应准确无误 。

　　5. 6 连续运行

　　使控制装置在规定的最高工作环境温度下 ,模拟太阳能热水系统实际工作情况不间断地带负载连续运行 。在整个连续运行过程中 ,其显示 、动作 、功能及程序应准确无误 。运行时间一般不低于 24h。

　　5. 7 工作环境要求

　　控制装置应满足 GB/T 3797正常使用条件的要求 。

　　6

　　GB/T 28737—2012

　　5. 8 数据传输接口

　　在一定场合需要多台控制装置集中管理 ,需要提供标准的通信接 口 ,如 RS485,应遵循 Modbus协议或自定义协议 ,Modbus协议参考 GB/T 7251. 8 附录 ,其他协议应遵循相关技术标准的要求 。

　　5. 9 可靠性

　　正常工作条件下 ,平均无故障工作时间(MTBF) :控制装置主机应不低于 10 000 h,传感器不低于10 000 h。

　　6 试验方法

　　6. 1 控制功能试验

　　6. 1. 1 高温保护试验

　　将集热水箱温度传感器加热至 70℃ ,检查高温保护是否启动 。再将该温度传感器冷却到 65℃时 ,检验高温保护是否停止 ,并做记录 。

　　6. 1. 2 防冻保护试验

　　将防冻点温度降到要求的 5 ℃时 ,检查防冻保护是否启动 ,将防冻点温度上升到 8 ℃时 ,检查防冻保护是否停止 ,并做记录 。

　　6. 1. 3 高水位保护试验

　　将水位传感器测量水位上升到 95%(或者 6格 、或 1. 5 m)时 ,检查高水位保护是否启动 ,并做记录 。

　　6. 1. 4 低水位保护试验

　　将水位传感器测量水位降到 5%(或者 1格 、或 0. 3 m)时 ,检查低水位保护是否启动 ,并做记录 。

　　6. 1. 5 恢复出厂设置试验

　　按照控制装置恢复出厂设置的方法操作使其恢复出厂设置 ,检查是否恢复为出厂设置状态 ,并记录试验结果 。

　　6. 1. 6 断电记忆试验

　　可用短期试验和长期试验方法 。

　　a) 短期试验方法 : 随意修改一些参数 ,并做好记录 , 断电 1 h 后 ,通电检查设置的参数是否变化 ,并作记录 。

　　b) 长期试验方法 : 随意修改一些参数 ,并做好记录 , 断电 3 个月后 , 通电检查设置的参数是否变化 ,并做记录 。

　　6. 1. 7 手动功能试验

　　手动操作控制装置 ,是否能启停被控对象 ,并做记录 。

　　6. 1. 8 其他功能试验

　　应按照对应功能的逻辑策略进行试验 ,并做记录 。

　　7

　　GB/T 28737—2012

　　6. 2 传感器试验

　　根据 GB/T 23888的规定 ,并进行试验 。

　　6. 3 结构和材料

　　6. 3. 1 外观

　　按 5. 3. 1 的规定 ,用目测 、手动检查的方法检查控制装置的外观 。

　　6. 3. 2 外壳等级

　　按照 GB 4208中规定的试验方法进行检验 。

　　6. 3. 3 布线规范

　　用目测 、手动检查的方法检查布线规范是否符合 5. 3. 3 的要求 。

　　6. 4 电气安全试验

　　按 GB/T 3797和 GB 4706. 1规定的方法进行试验 。

　　6. 5 通电操作试验

　　在额定工作电压情况下对控制装置进行通电 ,改变输入信号 ,模拟太阳能热水系统处于不同的工作状态并按设计要求进行各种操作 ,检查控制装置显示 、动作 、功能是否满足设计要求 。

　　6. 6 连续运行试验

　　使控制装置在规定的最高工作环境温度下运行 。 改变输入信号模拟太阳能热水系统实际工作情况 ,并接入可满足电气参数的模拟设备或器件 ,连续运行 24h 以上 ,其显示 、动作 、功能及程序应准确无误 。 出厂试验可在环境温度下进行 。

　　6. 7 工作环境试验

　　依据 GB/T 3797进行工作环境试验 。

　　6. 8 数据传输试验

　　根据控制单元的技术资料 ,按照 5. 8 的数据传输协议接入计算机 ,进行试验 ,发送指令 , 回传数据正常有效 。

　　6. 9 可靠性试验

　　按照 GB/T 11463中规定的试验方法对控制装置的可靠性进行试验 。

　　6. 10 跌落试验

　　包装件一端支起 100 mm~ 150 mm ,提起另一端自由下落于平整的地面或钢板上 。根据控制装置的特点和储运情况 ,选择不同的跌落高度(一般不小于 300 mm) ,每端跌落两次 ,设备应无明显破损与变形 。并再次按 6. 5进行试验 ,应满足要求 。

　　8

　　GB/T 28737—2012

　　7 检验规则

　　7. 1 总体要求

　　控制装置的试验分出厂试验和型式试验 。对某些控制装置的试验项目可以根据协议在设备的运行现场进行 。

　　7. 2 出厂试验

　　每台控制装置出厂前必须进行出厂试验 ,全部出厂试验项目检查合格后应挂合格证 。

　　出厂试验中 ,如有不符合本标准的地方 ,则该产品为不合格品 。应返修并经再次试验合格后 ,方可发放合格证 。

　　出厂试验项目包括 :

　　a) 控制功能试验(见 6. 1) ;

　　b) 传感器试验(见 6. 2) ;

　　c) 结构和材料检查(见 6. 3) ;

　　d) 通电操作试验(见 6. 5) ;

　　e) 连续运行试验(见 6. 6) ;

　　f) 数据传输试验(见 6. 8) 。

　　注 : 特殊要求的控制装置进行 7. 2 f) 的试验 。

　　7. 3 型式试验

　　7. 3. 1 型式试验可以在一台(组)产品的样机上进行 ,也可以在相同设计而制造的同一批产品中的多台产品上分别进行 。对某些型式试验项 目 ,也可以在相同设计而制造的关键部件上进行 。如为系列设计产品,可选取若干种典型品种 、规格进行型式试验 。

　　7. 3. 2 产品有下列情况之一时 ,应进行型式检验 :

　　a) 新产品试制定型时 ;

　　b) 老产品转产或停产期超过 1 年恢复生产时 ;

　　c) 需要进行全面质量考核时 ;

　　d) 改变产品结构 、材料 、工艺而影响产品性能时 ;

　　e) 制造厂第一次试生产时 ;

　　f) 国家质量技术监督检验机构提出要求时 ;

　　g) 制造厂在正常生产情况下 ,每年至少进行一次型式检验 。

　　7. 3. 3 型式检验为抽检 ,在出厂检验合格的产品中 ,按 GB/T 2829规定抽取相应数量的产品进行型式检验 。

　　7. 3. 4 型式检验项目按 6. 1~ 6. 10进行 ,6. 9 可靠性检验只在鉴定检验或有需要时进行 。

　　7. 3. 5 型式检验中 ,6. 1~ 6. 10规定的各项检验全部合格者 ,判定产品为合格 。若各检验项 目 中有 一项不合格 ,则判定产品为不合格 。

　　7. 3. 6 型式试验项目包括 :

　　a) 控制功能试验(见 6. 1) ;

　　b) 传感器试验(见 6. 2) ;

　　c) 结构和材料检查(见 6. 3) ;