《家用氫能燃氣灶具（征求意見稿）》編制說明

《家用氫能燃氣灶》編制說明1.1目的、意義或必要性氫能利用技術(shù)在家用燃氣具行業(yè)近年來發(fā)展迅速。自2020年起，國內(nèi)外開始推出純氫型燃氣具產(chǎn)品。2020年，歐洲地區(qū)發(fā)布了純氫燃氣具的技術(shù)標準，隨后推出了多種產(chǎn)品，歐盟在2021年4月投入運行示范住宅，并改造現(xiàn)有天然氣管網(wǎng)以安全輸送100％氫氣。日本和其他地區(qū)也在積極推動純氫產(chǎn)品的發(fā)展，在2021年也發(fā)布了相關(guān)產(chǎn)品標準。同年12月，萬和的純氫灶具通過了廣東省輕工聯(lián)合會的成果鑒定。2024年3月，萬和公司獲得了國內(nèi)首張由英國BSI簽發(fā)的純氫灶具認證證書。盡管歐洲地區(qū)已經(jīng)制定了相關(guān)技術(shù)標準，但我國尚未發(fā)布國家、行業(yè)或團體標準。制定和發(fā)布團體標準將有助于推動純氫型燃氣具產(chǎn)品的研究和示范應(yīng)用，促進氫能燃氣具技術(shù)的發(fā)展?！都矣脷淠苋細庠罹摺穲F體標準由廣東省燃氣具協(xié)會歸口，廣東省燃氣具協(xié)會和廣東省燃氣用具產(chǎn)品標準化技術(shù)委員會聯(lián)合組織編制，主編單位是廣東萬和新電氣股份有限公司，參編單位包括佛山市質(zhì)量計量監(jiān)督檢測中心、廣東金尚智能電氣有限公司，中山市名智電器燃具有限公司、上海夢地工業(yè)自動控制系統(tǒng)股份有限公司、重慶大學(xué)、湖南理工學(xué)院、堀場（中國）貿(mào)易有限公司等。1.2起草過程1)標準立項論證廣東省燃氣用具產(chǎn)品標準化技術(shù)委員會和廣東省燃氣具協(xié)會于2024年6月，對團體標準啟動第一次研討會，標準立項申請單位國家燃氣用具產(chǎn)品質(zhì)量檢驗檢測中心（佛山）介紹了團標立項的背景，成立了團標工作組，并且定了目標和任務(wù)。確定主編單位及參編單位，討論標準編制原則、達到的目標，確定標準基礎(chǔ)框架。并且對標準制定工作組的任務(wù)進行了分工（主編、參編單位任務(wù)2)標準編制啟動《家用氫能燃氣灶》團體標準已于2024年6月12日順利完成所有立項準備工作，編制工作在2024年7月31日會議正式啟動，并且計劃在2024年12月完成發(fā)布。3)前期調(diào)研廣東省燃氣用具產(chǎn)品標準化技術(shù)委員會和廣東省燃氣具協(xié)會項目研究人員參與了一系列氫能產(chǎn)業(yè)應(yīng)用調(diào)研以及研究，以借鑒歐美地區(qū)和國內(nèi)的燃氣用具產(chǎn)品技術(shù)法規(guī)和標準為突破口，掌握目前國際先進水平燃氣用具標準、加工制造和檢測認證的技術(shù)。通過對純氫燃氣具研制企業(yè)進行調(diào)研，了解企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量信息、技術(shù)水平、標準體系建設(shè)等情況，充分聽取企業(yè)、檢測機構(gòu)對純氫家用燃氣灶具產(chǎn)品質(zhì)量水平的意見和建議，2024年8月底形成了標準的初步框架。4)標準討論稿《家用氫能燃氣灶（討論稿）》在2024年7月31日的啟動會議提交。5)標準討論2024年8月30日，編寫單位一起共同對標準全文進行討論。2.1編制原則本項目中使用氫氣為燃料的家用燃氣灶具標準編制，主要采用對應(yīng)強制產(chǎn)品標準和其它適用產(chǎn)品標準的相關(guān)技術(shù)要求與試驗方法為基礎(chǔ)：燃氣具安全參照GB16914標準；燃氣特性參照GB/T13611標準；燃氣灶具采用GB16410的要求；家用燃氣用具通用試驗方法采用GB/T16411、GB/T31911的要求等，并在這些標準的基礎(chǔ)上增加使用氫氣為燃料的家用燃氣灶的特定技術(shù)要求和試驗要求，其中英國標準PAS4444:2021《氫能燃氣具指南》是重要的參考文獻。本標準按照GB/T1.1—2020《標準化工作導(dǎo)則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的要求和規(guī)定編制標準內(nèi)容。標準與已頒布實施的國家相關(guān)標準保持良好的銜接和相互協(xié)調(diào)，并跟蹤歐盟THyGA項目以及相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展態(tài)勢，充分考慮了家用氫能燃氣灶具的實際情況和發(fā)展水平，在終端應(yīng)用產(chǎn)品規(guī)范方面填補國內(nèi)空白。針對目前家用氫能燃氣灶具的生產(chǎn)和應(yīng)用現(xiàn)狀，確定了以下編制原則：1）科學(xué)性原則：標準起草小組遵循“科學(xué)、公正、可行”原則，既考慮標準的適用范圍及可操作性，又多方征求企業(yè)、檢測機構(gòu)意見，確保標準制訂的科學(xué)性及合理性。2）協(xié)調(diào)性原則：本標準的內(nèi)容與相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章和標準協(xié)調(diào)一致。3）實用性原則：在標準制訂過程中，標準起草小組根據(jù)企業(yè)及檢測機構(gòu)的意見進行反復(fù)溝通、修改，確保標準的實用性和可操作性。4）先進性原則：本標準總結(jié)行業(yè)多年的實踐，參考國內(nèi)外先進標準的經(jīng)驗，在GB16410—2020《家用燃氣灶具》的基礎(chǔ)上對部分內(nèi)容進行了完善。2.2主要內(nèi)容2.2.1范圍本文件規(guī)定了以氫氣為燃料的家用燃氣灶（簡稱氫氣灶）的術(shù)語和定義、產(chǎn)品分類、要求、試驗方法、標志、警示和使用說明書、包裝等。本文件適用于單個燃燒器額定熱負荷≤5.23kW的氫氣灶。本文件不適用于燃氣烤箱、燃氣烘烤器、燃氣飯鍋和集成灶。2.2.2主要性能要求以及特有試驗方法說明1）材料1.1）氫氣灶接觸氫氣的非金屬密封材料，宜采用氟橡膠（FKM/FPM/Viton）、氫化丁腈橡膠（HNBR）、聚四氟乙烯(PTFE)、聚乙烯(PE)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)等高分子材料。1.2）如果需要驗證高分子材料的氫氣相容性,可以按附錄E進行試驗，相容性要求如下：a)按E.1.1試驗項目要求，完成使用正己烷和IRM903油進行的測試后，試驗樣品體積變化率不應(yīng)超過25％的溶脹或1％的收縮，質(zhì)量損失率不應(yīng)超過10以及不應(yīng)出現(xiàn)粉碎或崩解現(xiàn)象；b)按E.1.2試驗項目要求，完成使用氫氣進行的測試后，試驗樣品體積膨脹率不得大于25%或收縮率不得大于1質(zhì)量損失率不得超過10％,以及不應(yīng)出現(xiàn)開裂、起泡或其他明顯的退化現(xiàn)象；c)按E.2試驗項目要求，完成加速老化測試后，試驗樣品不應(yīng)出現(xiàn)龜裂及其他明顯的退化現(xiàn)象；d)按E.3試驗項目要求，完成加速氫壓老化試驗后，試驗樣品不應(yīng)出現(xiàn)開裂、起泡或出現(xiàn)明顯的劣化現(xiàn)象。1.2）燃氣通路的金屬材料應(yīng)具備與氫氣的相容性。如果需要驗證相關(guān)金屬材料的氫氣相容性,可以按以下要求進行：a)氫氣環(huán)境相容性試驗應(yīng)符合GB/T34542.2的規(guī)定；b)氫脆敏感度試驗應(yīng)符合GB/T34542.3的規(guī)定。1.3）與火焰直接接觸的材料應(yīng)考慮火焰溫度的影響。2）結(jié)構(gòu)2.1）氫氣灶結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮空氣與氫氣混合后可能發(fā)生的爆燃影響，在6.7條規(guī)定的試驗項目，點火、熄火和負荷調(diào)節(jié)過程不應(yīng)產(chǎn)生過大的爆燃噪聲，且在上述過程中不應(yīng)對結(jié)構(gòu)安全產(chǎn)生影響。2.2）按6.10條規(guī)定進行爆燃試驗，試驗結(jié)果應(yīng)符合：a)氫氣灶的面板材料采用玻璃、陶瓷等非金屬采用材料的，允許面板受損和其他結(jié)構(gòu)部件受損、變形，但是受損結(jié)構(gòu)的碎片與本體上的零部件不應(yīng)飛出；b)氫氣灶的面板材料采用金屬，包括搪瓷材料的，允許面板和其他結(jié)構(gòu)部件受損、變形，但是受損結(jié)構(gòu)不應(yīng)形成碎片，且本體上的零部件不應(yīng)飛出。2.3）在運行過程中產(chǎn)生的凝結(jié)水不應(yīng)影響灶具的安全運行，按6.11條規(guī)定進行凝結(jié)水滴落試驗，凝結(jié)水不應(yīng)導(dǎo)致火焰監(jiān)控裝置、點火裝置失效，以及不應(yīng)導(dǎo)致10％以上的火孔出現(xiàn)超過5秒的堵塞。3）性能3.1）氣密性3.1.1）燃氣系統(tǒng)氣密性按6.4條進行試驗，應(yīng)符合GB16410—2020第5.2.1條的要求，且在試驗壓力不低于21kPa條件下，通過燃氣主通路的第一道閥門的漏氣量應(yīng)不大于0.03L/h。3.1.2）若燃氣系統(tǒng)中通過燃氣主通路的第一道閥門采用電磁閥作為截止部件,需增加以下試驗項目，試驗壓力為0.6kPa條件下，通過燃氣主通路的第一道閥門的漏氣量應(yīng)不大于0.03L/h。3.2）溫升3.2.1）氫氣灶按6.5條規(guī)定的試驗條件，在35℃環(huán)境溫度條件下進行表面溫度檢測，表面溫度應(yīng)符合表1的溫度限值要求。允許在＜35℃環(huán)境溫度條件下進行測試，應(yīng)符合表1溫升限值要求。若兩種試驗條件下的試驗結(jié)果不一致，以35℃環(huán)境溫度條件下的溫度限值試驗結(jié)果為準。3.2.2）其它電氣部件各部位在溫升試驗條件下，應(yīng)符合GB/T4706.1—2024第11章要求，其中GB/T4706.1—2024表3的值應(yīng)減少10K。3.3）點火性能3.4）燃燒工況3.5）熱負荷4）試驗方法4.1）試驗用燃氣4.1.1)氫氣灶的試驗氣應(yīng)符合附錄A.2的要求，氫氣灶的界限條件不包括燃氣成份變化。4.1.2)氫氣灶對燃燒條件的適應(yīng)能力評價，以界限條件為預(yù)期的變化范圍，氫氣灶的界限條件應(yīng)符合附錄A.3的要求。界限條件通常包括壓力、熱負荷、一次空氣系數(shù)等。4.2)試驗用主要儀器儀表4.2.1)煙氣分析儀應(yīng)符合GB/T31911-2015第4.2條要求。4.2.2)氫氣測試儀量程為01％(10000ppm),準確度為0.01％(100ppm)。4.3)氣密性試驗關(guān)閉被測燃氣閥門，依次從燃氣入口通入壓力為0.6kPa、21kPa的空氣，穩(wěn)定1min后，用連接在燃氣入口的氣體檢漏儀檢測泄漏量，檢查是否符合5.3.1的規(guī)定。4.4)溫升試驗進行溫度限值試驗時，環(huán)境溫度為35℃;進行溫升限值試驗時，環(huán)境溫度為＜35℃。4.5）點火性能試驗4.6）燃燒工況試驗a)火焰?zhèn)鬟f試驗b)火焰狀態(tài)試驗c)主燃燒器燃燒穩(wěn)定性試驗—熄火—離焰—不完全燃燒試驗4.7）煙氣中NOx試驗4.8）家用氫能燃氣灶爆燃試驗4.9）凝結(jié)水滴落試驗2.3確定依據(jù)編制單位近年在相關(guān)領(lǐng)域開展了一系列的研究和開發(fā)工作，發(fā)表多篇論文包括專題研究報告，獲得多項授權(quán)專利，此外，也與歐洲、北美檢測機構(gòu)進行了多種形式的合作、交流，形成了編制工作必要的技術(shù)基礎(chǔ)。本文件主要的參考文獻包括：GB/T29729—2022氫系統(tǒng)安全的基本要求GB/T34542.1—2017氫氣儲存輸送系統(tǒng)第1部分：通用要求GB/T1690—2010硫化橡膠或熱塑性橡膠耐液體試驗方法GB/TXXXX—20XX氫能輸配設(shè)備通用技術(shù)要求（征求意見稿）PAS4444:2020+A1:2021Hydrogen-firedgasappliances.GuideASTME145-19Gravity-ConvectionandForced-VentilationOvens1）材料相容性1.1）非金屬材料要求包括5.2.2.1氫氣灶接觸氫氣的非金屬密封材料，宜采用氟橡膠（FKM/FPM/Viton）、氫化丁腈橡膠（HNBR）、聚四氟乙烯(PTFE)、聚乙烯(PE)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)等高分子材料。5.5.2.2如果需要驗證高分子材料的氫氣相容性,可以按附錄E進行試驗。上述要求主要來源于GB/TXXXX-20XX《氫能輸配設(shè)備通用技術(shù)要求（征求意見稿）》,其中附錄E的來源為該標準的5.3.6、5.3.7、5.3.8等條文。1.2）金屬材料要求主要提供了相容性的驗證依據(jù)，主要來源為包括GB/T29729—2022《氫系統(tǒng)安全的基本要求》和GB/T34542.1—2017《氫氣儲存輸送系統(tǒng)第1部分：通用要求》的相關(guān)條文。2）結(jié)構(gòu)要求本文件提出的結(jié)構(gòu)要求是使用純氫氣的燃氣具特定要求，包括：5.2.2.1氫氣灶結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮空氣與氫氣混合后可能發(fā)生的爆燃影響，在6.7條規(guī)定的試驗項目，點火、熄火和負荷調(diào)節(jié)過程不應(yīng)產(chǎn)生過大的爆燃噪聲，且在上述過程中不應(yīng)對結(jié)構(gòu)安全產(chǎn)生影響。5.2.2.2按6.10條規(guī)定進行爆燃試驗，試驗結(jié)果應(yīng)符合：a)氫氣灶的面板材料采用玻璃、陶瓷等非金屬采用材料的，允許面板受損和其他結(jié)構(gòu)部件受損、變形，但是受損結(jié)構(gòu)的碎片與本體上的零部件不應(yīng)飛出；b)氫氣灶的面板材料采用金屬，包括搪瓷材料的，允許面板和其他結(jié)構(gòu)部件受損、變形，但是受損結(jié)構(gòu)不應(yīng)形成碎片，且本體上的零部件不應(yīng)飛出。5.2.2.3在運行過程中產(chǎn)生的凝結(jié)水不應(yīng)影響灶具的安全運行，按6.11條規(guī)定進行凝結(jié)水滴落試驗，凝結(jié)水不應(yīng)導(dǎo)致火焰監(jiān)控裝置、點火裝置失效，以及不應(yīng)導(dǎo)致10％以上的火孔出現(xiàn)超過5秒的堵塞。其中，5.2.2.1條是相關(guān)編制單位在相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)過程中總結(jié)的經(jīng)驗；5.2.2.2條是參照PAS4444:2021《氫能燃氣具指南》的相關(guān)要求,以及相關(guān)編制單位在研究試驗工作中總結(jié)的經(jīng)驗；5.2.2.3條也是相關(guān)編制單位在產(chǎn)品開發(fā)過程中總結(jié)的經(jīng)驗。3）氣密性要求考慮到兼顧材料性驗證，氣密性要求包括了承壓部件的強度試驗要求，包括：5.1.4使用過程中可能承受氫氣供氣壓力的密封件、灶具零部件及其總成，應(yīng)在不低于21kPa的試驗壓力進行結(jié)構(gòu)驗證，試驗結(jié)果應(yīng)符合GB16410—2020第5.3.1條的要求，且不得發(fā)生泄漏、不可恢復(fù)的變形和破損的情況。5.3.1.1燃氣系統(tǒng)氣密性按6.4條進行試驗，應(yīng)符合GB16410—2020第5.2.1條的要求，且在試驗壓力不低于21kPa條件下，通過燃氣主通路的第一道閥門的漏氣量應(yīng)不大于0.03L/h。5.3.1.2若燃氣系統(tǒng)中通過燃氣主通路的第一道閥門采用電磁閥作為截止部件,需增加以下試驗項目，試驗壓力為0.6kPa條件下，通過燃氣主通路的第一道閥門的漏氣量應(yīng)不大于0.03L/h。相關(guān)條文編制依據(jù)為：a)氫氣泄漏速度比甲烷快2.5倍，氫氣的爆炸極限濃度4％～76％。編制單位在研究過程中，從保障產(chǎn)品安全和用戶安全，以及提高產(chǎn)品質(zhì)量要求的角度，在燃氣具相關(guān)國家標準的安全要求基礎(chǔ)上，對氫燃氣系統(tǒng)的氣密性要求進行加嚴。b)試驗壓力不低于21kPa，可以保證承受氫氣壓力的部件能夠處于低應(yīng)力狀態(tài)，由于試驗壓力為最高工作壓力的7倍以上，確保金屬結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)力水平低于爆破強度的1/6。4）溫升試驗5.3.2.1氫氣灶按6.5條規(guī)定的試驗條件，在35℃環(huán)境溫度條件下進行表面溫度檢測，表面溫度應(yīng)符合表1的溫度限值要求。允許在＜35℃環(huán)境溫度條件下進行測試，應(yīng)符合表1溫升限值要求。若兩種試驗條件下的試驗結(jié)果不一致，以35℃環(huán)境溫度條件下的溫度限值試驗結(jié)果為準。5.3.2.2其它電氣部件各部位在溫升試驗條件下，應(yīng)符合GB/T4706.1—2024第11章要求，其中GB/T4706.1—2024表3的值應(yīng)減少10K。編制依據(jù)主要是相關(guān)編制單位在產(chǎn)品開發(fā)過程中總結(jié)的經(jīng)驗。由于燃氣具的多數(shù)部件表面溫度變化規(guī)律與電氣部件不同，采用表面溫升＋環(huán)境溫度推算表面溫度的方法，對于燃氣具而言偏差過大，而且35℃環(huán)境溫度作為考核條件，適用多數(shù)燃氣具。5）氫能燃氣特性氫能燃氣具的試驗條件中，燃氣成份不發(fā)生變化，附錄A規(guī)定了氫能燃氣具在正常使用條件下，燃燒條件的變化范圍通常包括壓力、熱負荷、一次空氣系數(shù)等。附錄A的編制主要依據(jù)為PAS4444:2021《氫能燃氣具指南》。6）不完全燃燒試驗由于氫氣燃燒過程中不完全燃燒難以從火焰形識別，本文件采用測量煙氣中的氫氣濃度進行判定，6.7.3.4條規(guī)定不完全燃燒試驗和煙氣中氫氣的測量和判定方法。主要依據(jù)為PAS4444:2021《氫能燃氣具指南》。7）爆燃試驗試驗旨在驗證氫氣灶因密封不良（如：燃氣管路或閥門密封失效）造成氫氣泄漏，在灶具內(nèi)部聚集，被著火源引燃時的安全性，附錄C為試驗方法。主要依據(jù)為PAS4444:2021《氫能燃氣具指8）NOx檢測本文件對于NOx的要求包含了＜0.01100PPM）的范圍，而且煙氣中水蒸汽含量較高，對NOx的準確測量提出較高的要求，附錄B對GB16410-2020的相關(guān)要求進行了完善。主要依據(jù)包括GB/T31911—2015《燃氣燃燒器具排放物測定方法》和相關(guān)編制單位的研究和開發(fā)經(jīng)驗。2.4技術(shù)內(nèi)容對比本標準為首次制訂。3驗證和分析3.1試驗驗證本文件多項條文直接來源與相關(guān)編制單位的研究和開發(fā)過程積累的經(jīng)驗。其中，本文件中以下內(nèi)容進行了專項的試驗驗證：a)點火、負荷調(diào)節(jié)、熄火過程的爆燃控制和噪聲控制；b)凝結(jié)水影響；c)氣密性試驗；d)界限條件；e)不完全燃燒過程的余氫檢測；f)爆燃試驗；g)NOx檢測等。3.2技術(shù)經(jīng)濟論證無3.3預(yù)期效益(經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益)本標準根據(jù)產(chǎn)品發(fā)展現(xiàn)狀和技術(shù)特點，制定了相應(yīng)的技術(shù)要求和試驗方法，為規(guī)范行業(yè)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，將能引導(dǎo)行業(yè)向更加安全、節(jié)能、環(huán)保的方向發(fā)展。家用領(lǐng)域中將氫氣作為燃料加以利用，可視為氫氣應(yīng)用的重要場景和措施之一，該措施在拓展工業(yè)副產(chǎn)氫氣等氫源利用途徑、減少碳排放實現(xiàn)雙碳目標，解決環(huán)境污染方面具有重要優(yōu)勢。4標準對比表E.1本文件與GB16410—2020差異說明GB/T4706.1家用和類似用途電器的安全第1部GB/T34542.2氫氣儲存輸送系統(tǒng)第2部分：金屬材料與氫環(huán)GB/T34542.3氫氣儲存輸送系統(tǒng)第3部分：金屬材料氫3.5界限一次空氣系數(shù)limitpr