适用标准:IEC 60335-2-40:2024(Edition 8.0)+ IEC 60335-1:2020 目标读者:热泵/空调/除湿机 R&D 工程师、合规认证工程师、结构设计师 阅读时间:约 12 分钟
1. 这份标准怎么读
IEC 60335-2-40 管的是电热泵、空调和除湿机三类产品。和所有 Part 2 一样,它自己不构成完整标准:Clause 22 开头一句 "This clause of Part 1 is applicable except as follows",意味着 IEC 60335-1:2020 第 22 章的几十条通用结构要求(防积水、防夹手、非自复位保护、手柄强度……)全部继续有效,2-40 只是在上面叠加增补。编号从 101 开始的条款(22.101 起)都是 2-40 私有的。
第 8 版(2024-12)取代 2022 年的第 7 版,结构相关的主要变化有三处:允许器具连续运行和远程运行而不产生危险的表述调整;新增双壁换热器防互漏的结构与验证要求(19.106 / 21.102 / 22.135);Annex LL 被删除,制冷剂传感器改引 IEC TS 63542:2024。如果你手里是按第 6 版(2018)做的老平台,升级差距主要在可燃制冷剂那一整块——那部分是第 7 版重写的,第 8 版只是继续打补丁。
下图先把 22.101 到 22.135 的三十多个增补条款分成六堆,后面逐堆展开。
2. 辅热系统:双热断路器是硬架构(22.102 – 22.103)
带电辅热(supplementary air heater)的热泵和空调,Clause 22 给的第一个硬性结构要求是:至少两级热断路器。先动作的那一级可以是自复位的,也可以不是;后动作的那一级必须是非自复位(22.102.1)。这套"先软后硬"的逻辑在 Clause 19 的非正常测试里会被实际验证——19.104.8 会把自复位那级短接,再跑一遍堵转、堵风口,看非自复位那级能不能兜住。
水辅热(supplementary water heater)的要求更严:必须是一个与水温控器分开动作的、提供全极断开的非自复位热断路器(22.102.2)。固定接线的产品可以不断中性线。有个例外值得记:防霜加热器不算水辅热,前提是把温控开关短接、水流截止,在最高工作温度下 6 小时内水温升不到 80 °C 以上。
两个容易踩的细节。其一,毛细管式热断路器必须设计成毛细管泄漏时触点断开(22.102.3)——感温包漏了不能变成"永远导通"。其二,非自复位热断路器的感温与开关元件必须功能独立于其他控制器(22.103);如果它的开关元件驱动的是一个继电器,那个继电器可以被别人共用,但断路器本身不能靠别的温控器代劳。
设计成动作后可更换的非自复位热断路器,还有两条专属要求:接线要固定好,换断路器或换加热管组件时不能顺带扯坏其他内部连线(22.109);而且它在断开瞬间不能把不同电位的带电件短到一起、也不能让带电件碰外壳(22.110)——这条是用五次动作、外壳经 3 A 熔丝接地的试验来验的,熔丝不许断。
裸露加热元件(bare heating element)在 2-40 下被要求:断裂或下垂时发热导体不能碰到可触及金属件,也不能用在木质或木复合外壳里(22.24,替换了 Part 1 原文)。判定方式很粗暴——在最不利位置剪断发热丝看它的走向,而且这项检查安排在 Clause 29 试验之后做。
顺带提一句 Clause 19 的配套结构要求:控制加热元件主回路的接触器,触点粘连算一种故障状态,除非你串了两组独立触点(19.14)。做电辅热原理图的时候,这一条和 22.102.1 要一起看。
3. 热泵热水器的水侧结构(22.104 – 22.108)
卫生热水热泵(sanitary hot water heat pump)的水箱在 Clause 22 里有五条专属结构要求,本质上是把压力容器的常规安全逻辑搬进了家电标准:
密闭容器要能承受正常使用的水压——以每秒 0,13 MPa 的速率升压到最大允许压力的两倍(开口容器为 0,15 MPa),保压 5 分钟,不渗漏、不破裂(22.104)。密闭容器内部必须预留气垫或蒸汽垫,占容积的 2 % 到 10 %,给热膨胀留缓冲(22.105)。泄压装置动作后,容器内压力不得超过最大允许压力 +0,1 MPa(22.106)。
开口容器的出水系统不允许有可能造成憋压的堵塞结构;通气式容器必须始终通过一个直径至少 5 mm(或面积 20 mm²、宽度至少 3 mm) 的开口与大气相通(22.107)。储水箱还要抗真空:非通气容器抽 33 kPa 真空 15 分钟,不能出现带来危险的变形(22.108)——这个场景对应的是用户误操作快速放水时水箱被吸瘪。
4. 制冷回路:一半要求写在 ISO 5149-2 里
22.112 本身没有实质内容,它只是一张引用清单:制冷系统结构必须符合 ISO 5149-2:2014 及其 AMD1:2020 中挑出来的十几条(4.1、4.2、4.3、5.2.1 至 5.2.9 系列)。这意味着评审制冷回路结构时你手里必须有 ISO 5149-2 原文,单看 60335-2-40 是评不下去的。实务上很多实验室会直接拿 ISO 5149-2 的条款做 checklist 逐项打钩,建议研发阶段就按同样方式自查。
可燃制冷剂在此基础上再加两条材料级限制:制冷剂管路必须被防护或包容以避免机械损伤,而且管路不能被设计成搬运时当把手用——机箱内部的管路视为已受保护(22.113);铅锡这类低温焊料合金不得用于管道连接或任何承压部位(22.114)。第二条只在用可燃制冷剂时适用,A1 产品不受限。
现场安装接头(22.118)的逻辑是"先接管、后开阀":分体机连接室内外机时,钎焊、焊接或机械连接必须先做完,才能打开阀门让制冷剂流通,未充注侧要有抽真空的阀门。室内用的机械接头要符合 ISO 14903;重复利用机械接头时密封件必须换新,扩口接头重做喇叭口。这些要求写在标准正文里,但执行依赖安装说明书和安装工——Annex DD 对说明书有对应要求。
压力边界上还有三条散装要求:冷凝机组和蒸发机组必须配限压装置或等效措施,保证不超过最大允许压力(22.119);跨临界循环(比如 CO₂ 系统)的限压装置动作压力连公差都不能超过最大允许压力(22.131),且该装置本身要符合 IEC 60730-2-6 的 2.A/2.B 型、2.J 脱扣机构、偏差漂移 +0 %(24.102);部分单元(partial unit)必须能独立接电网,不许从另一台器具取电(22.120)。
5. 可燃制冷剂:先守住充注量,再谈点火源
这是 Clause 22 里篇幅最大、也是 A2L 切换潮里工作量最大的一块。22.115 只规定一件事:每个使用可燃制冷剂的制冷系统,充注量 mc 不得超过 m3,且系统结构要满足 Annex GG。m1、m2、m3 三个阶梯由 Annex GG 用 LFL 定义,直接决定你的产品落在哪条合规路径上。
图上两个例子很能说明问题。R32(A2L,LFL 0,306 kg/m³)的 m1 约 1,84 kg,家用分体机常见充注量基本落在 m1 到 m2 区间,走 GG.2 的最小房间面积公式就能合规;R290(A3,LFL 0,038 kg/m³)的 m1 只有 152 g,这就是除湿机和移动空调用 R290 时充注量被压到一百多克的原因——不是为了性能,是为了躲开整个 Annex GG 的房间面积约束。我在项目里见过不止一个除湿机平台,冷量冗余明明够,最后是被 m1 这条线卡住才砍的充注量。
常用制冷剂的判定参数集中在 Annex BB 的 Table BB.1,摘三个最常用的:
| 制冷剂 | 安全组 | 自燃温度 AIT | 最高允许表面温度 | LFL(名义组分) | 燃烧速度 Su |
|---|---|---|---|---|---|
| R32 | A2L | 648 °C | 700 °C | 0,306 kg/m³ | 6,7 cm/s |
| R454B | A2L | 496 °C | 700 °C | 0,307 kg/m³ | 5,7 cm/s |
| R290 | A3 | 470 °C | 470 °C | 0,038 kg/m³ | — |
落在 m1 到 m2 区间的产品,GG.2.1 给的判定公式是双向的:已知房间面积 A 求允许充注量 mmax = 2,5 × (LFL)(5/4) × h0 × (A)(1/2),或者已知充注量 mc 反推最小房间面积 Amin = ( mc / (2,5 × (LFL)^(5/4) × h0) )²。两条公式各有一条封顶/托底约束(mmax 不超过 CF × LFL × h0 × A,Amin 不小于 mc / (CF × LFL × h0)),浓度系数 CF 对 A2L 取 0,75,对 A2/A3 取 0,5。释放高度 h0 取安装高度加释放偏置,但最低按 0,6 m 计——这意味着同样的充注量,挂高装的机型比落地机型能用更小的房间。多联系统的每个制冷回路独立评估。
注意 Su 不能直接用表里的值算完事:22.116.6 要求考虑湿度影响,取 ISO 817 给定值与 27 °C 露点湿空气实测值中的较大者。潮湿空气下 A2L 的燃烧速度会上升,Annex JJ 的开孔公式和 22.116.4 的感性负载公式都以 Su 为输入,取值偏小会直接让你的豁免计算失真。
6. 点火源:22.116 的九条豁免路径
22.116.1 的总原则一句话能说完:泄漏的制冷剂不能流到或积聚在"正常运行或泄漏后可能动作的电气元件"所在的区域。热断路器这类只在故障时动作的不算。判定方式是 Annex FF 的泄漏模拟——把制冷剂从最不利泄漏点喷进去,测元件周围浓度。
真处在风险区域的元件,标准给了 a 到 i 九条出路,满足任意一条即可:
九条路径的工程成本差异很大。b 路径(IEC 60079 系列防爆认证)免做 marking、冲击、IP、跌落和爬电要求(22.116.2 列出了豁免项),但元件选型面窄;c 路径的 22.116.3 密封试验本身不贵,三个样品、冷热循环后 50 °C 浸水看气泡,做密封继电器和密封温控器的供应商大多已有数据;A2L 专属的 f 路径(Annex JJ 开孔公式)是成本最低的——普通继电器量一下开孔有效直径,满足 deff < 22,3 × Su^−1,09 且不超过 7 mm 就算过,这也是目前 A2L 机型最主流的做法。g 路径适合大电流开关件:10 万次寿命的元件,阻性负载每触点不超过 48 A 即可豁免。i 路径是第 8 版的新口子——装了 IEC TS 63542 合规传感器的,直接视为满足 22.116 和 22.117,等于用主动探测替代被动点火源控制。
热表面走另一条线(22.117)。凡是在 Annex FF 试验中可能暴露于 25 % LFL 以上浓度泄漏环境的表面,温度不得超过 Annex BB 给的最高允许表面温度——R32、R454B 是 700 °C,R290 直接等于 AIT 470 °C。A2L 制冷剂如果 Annex BB 没列,取 AIT 与"Annex KK 热表面点燃温度减 100 K"中的较高者。合规温度在 Clause 11 试验期间测量;A2L 还有个例外:风量被监控、低于最小风量就断热源的热表面可以超限(22.117.2)。至于明火类点火源,只有在燃烧空气可能吸入泄漏制冷剂、且配了阻火结构防止火焰外传时才允许存在(22.117.3)。
7. 泄漏检测与安全关断阀(22.121 – 22.123、22.132)
靠泄漏检测系统(LDS)来满足 Annex GG 或压缩可释放充注量的产品,传感器位置是有几何规则的(22.121.1):风管机、通风壳体内的放在壳体内;释放高度 h0 不超过 1,5 m 的放机内;h0 超过 1,5 m 的可以放机内、机器正下方 100 mm 以内、或离地 300 mm 以内的远程位置。远程安装还有视距约束——与机器通视的墙上水平距离 10 m 内,不通视 7 m 内。现场机械接头暴露在占用空间的,要在接头 2 m 内通视位置加装传感器,除非接头本身符合 ISO 14903、或所在壳体有通风。位置有效性不是靠算的,要过 Annex MM 或 Annex PP 的实测。
检测系统本体必须符合 IEC TS 63542:2024(22.122),动作输出要能触发 Annex GG 要求的所有措施;多个机组共用一个传感器时,所有依赖它的机组都得联动。传感器到寿命提示更换时,提示必须锁存到真的换了传感器才能复位。提个醒:IEC TS 63542 是 2024 年才发布的技术规范,各家传感器厂商的符合性证据还在积累期,选型时建议直接向供应商要 TS 63542 的测试报告,而不是只看"可燃气体检测"的笼统宣传。
安全关断阀(22.132)用于限制可释放充注量,结构上有三条硬要求:除电网故障外任何原因失电都必须回到全关位(用电池或电容备电关阀是允许的);被 LDS 触发后,要么用工具手动复位,要么检测系统连续 2 小时测不到制冷剂后自动复位;A2/A3 系统的关断阀必须工厂预装。性能上,同一空间所有关断阀的总阀座泄漏率不得超过 msv = 4 × LFL(g/s),循环寿命按用途分两档:随压缩机频繁启停的 10 万次,只在泄漏或停机时动作的 1 000 次,循环前后都要在三个压力点(0,02 / 0,5 / 1,0 倍最大允许压力)测座漏。液管上的关断阀还要验证关闭时不产生水锤或液体热膨胀超压——用响应时间不大于 0,1 s 的快速压力传感器在阀前后实测。
8. 增强密封系统:用小房间换大充注量(22.125)
如果制冷系统满足 22.125 列出的 a 到 i 全部条件,就可以被认定为"增强密封制冷系统",走 Annex GG.10(A2L)或 GG.14(A2/A3)的宽松路径——核心收益是 Amin 要求大幅降低。这些条件本质上是用工程手段把泄漏概率压到足够低:
- 压缩机、泄压装置、压力容器全部不放在占用空间;
- 室内只用永久性接头,唯一的例外是室内机直连管路的现场接头和符合 ISO 14903 的工厂机械接头;
- 室内含制冷剂部件要防风扇、皮带等运动件失效时的飞溅打击,管路要有防意外损伤的安装方式;
- 每台室内机出厂用灵敏度 3 g/年或更高的检漏设备、在不低于 0,25 倍最大允许压力下检漏,不得检出泄漏;
- 占用空间内含制冷剂部件的振动不得超过 0,30 G RMS(200 Hz 低通滤波),风扇单转、制冷、制热模式全转速范围实测;
- 室内换热器要有防冻保护(控制器保护、按 ISO 5151 等标准做不冻验证,或 3 台样品 10 天结霜循环后仍过 Annex EE 强度试验);
- 室内风扇最高转速低于风轮厂标称最高允许转速的 90 %,没有标称值就 120 % 超速跑 10 天验证。
其中出厂 3 g/年检漏和振动实测是工厂端最容易翻车两项:检漏要落实到产线工位和判定记录,振动测试要在最短连接管、全工况下扫转速——变频机扫速太慢抓不到共振峰,太快又会漏掉峰值,标准的原文专门提醒了这一点。
9. UV-C 杀菌灯(22.126 – 22.130)
第 7 版起加进来的 UV-C 条款,针对的是空调里越来越常见的 254 nm 杀菌模块。22.126 先把技术路线锁死:只允许石英玻壳的低压汞灯——石英能挡掉会产生臭氧的 185 nm 谱线。
结构上三件事。第一,外壳、灯管和挡板的位置要保证 UV-C 辐照不泄出机外,进出风口都算潜在辐射路径,而滤网不算挡板(22.127);机外限值是 0,2 µW/cm²(按 32.101 在 0,3 m 处测)。第二,开门或开面板能直接接触到辐照超过 1,7 µW/cm² 区域的,门板必须带断电联锁,而且这个联锁开关不能被 IEC 61032 的 B 型试验指捅开(22.128)。第三,用户维护区域打开盖板后辐照同样不许超 1,7 µW/cm²,且盖板必须设计成"不装回去机器就不能正常运行"(22.129)。允许用户自行换灯的,漏装或错装螺丝必须导致器具无法运行或明显不完整(22.130)。
10. 剩下的零散条款
有几条增补不成体系但评审时会被逐条问:室外侧电气绝缘不能被飘进机箱的雪影响(22.6);Part 1 关于锐利边缘的要求不适用于换热器金属翅片(22.14)——翅片划手这事标准选择不管;固定式器具必须能可靠固定并保持位置(22.101)。泡沫塑料方面,公众可接触的室外机,颗粒泡沫不许裸露,外面必须有金属或硬质塑料罩(22.133);EPP(发泡聚丙烯)不能和工作温度超过 80 °C 的含钴、锰、铜金属件直接接触,接触点劣化 3 mm 不影响合规的除外,用空气间隙隔开时间隙至少 3 mm(22.134)——这条源自 EPP 在 80 °C 以上接触这几种金属会加速降解的实测结论。
双壁换热器(22.135)是第 8 版的补充:可燃制冷剂充注量 mc > m1 时,双壁结构要保证任意一侧壁破裂制冷剂也不会漏进二次侧水路。中间腔三选一:通向室外、通向面积不小于 Amin 的房间、或密闭中间腔加压力监控——监测到破壁后 1 分钟内压缩机必须停机。对应的非正常验证在 19.106(冻融循环)和 21.102(逐壁 Annex EE 压力试验)。
11. Clause 22 之外的结构相关增补
结构评审不能只停在 Clause 22,2-40 在相邻几章也埋了结构设计直接相关的增补。内部布线方面,凡可能与制冷剂管路接触的导线都要有防护(23.101)——振动会让管路和线皮相对摩擦,哪怕振动不剧烈,时间久了照样磨穿绝缘,所以管路走向和线束固定要在同一张布局图上评审。
元件选型(Clause 24)里,压缩机有三条合规路径:过 IEC 60335-2-34 含 Annex AA;过 2-34 但不含 Annex AA 的,要补过本标准 Clause 11;都没有的,整机按本标准验证之外压缩机还得满足 2-34 的 22.9。动作次数要求也被 2-40 改了:控制压缩机的温控器和压缩机启动继电器都是 10 万次,自复位热断路器 3 000 次、其他非自复位 300 次,制冷剂检测系统自复位 300 次、非自复位 30 次,机电式风量证明装置 10 万次,压力限制装置自复位 3 000 次、非自复位 300 次(24.1.4)。选型时这些次数直接决定能不能用现成元件证书。带可更换部件的温控装置,可更换件要有可识别的标记(24.101)。
电源连接有两条容易被产品线忽略的:带插头电源线只允许用于室内使用、额定不超过 25 A 且符合销售国软线连接规范的产品,而且器具不许配器具输入插座(25.1);室外部分的电源线不能轻于氯丁橡胶护套软线 60245 IEC 57(25.7)。电气间隙方面,处于任何气流中的绝缘按污染等级 3 处理,除非被封闭或按安装位置不太可能被污染(29.2)——风道里的 PCB 和端子排基本逃不掉 3 级,爬电距离预算要按这个留。
12. 落地建议
Clause 22 本身只能算目录页,真正干活前建议把三份配套文件备齐:ISO 5149-2:2014 + AMD1:2020(22.112 的引用清单逐条展开)、IEC TS 63542:2024(传感器符合性判据)、以及 IEC 60335-2-34:2021(压缩机的分界线——过了 2-34 的压缩机可以免掉 Clause 11 温升、Clause 29 电气间隙和 19.7 堵转里的一堆重复验证)。Annex GG 的房间面积计算建议做成 Excel 工具固化下来,每次换制冷剂、换充注量、换安装高度只需改三个输入。各家 NB 对 GG.2.1 公式里 h0 的取值口径(尤其吊顶机和不规则出风口)目前并不完全统一,涉及最小房间面积临界值的项目,建议在摸底测试前就和你的认证机构把计算表过一遍。