段平森

（特靈科技亞太工程技術(shù)中心，江蘇太倉(cāng) 215400）

0 引言

UL是美國(guó)保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)所（Underwriters Laboratories Inc.）的簡(jiǎn)寫(xiě)，是美國(guó)從事安全試驗(yàn)和鑒定的民間機(jī)構(gòu)。UL主要關(guān)注安全防護(hù)，包括防止觸電、火災(zāi)和使用者受到傷害。在美國(guó)，所有州都對(duì)電器制品賦予了必須通過(guò)UL認(rèn)定的義務(wù)，是美國(guó)事實(shí)上的通用標(biāo)準(zhǔn)；其標(biāo)志也是其它北美地區(qū)認(rèn)可的安全認(rèn)證標(biāo)志。UL主要涉及電子電氣，機(jī)械或機(jī)電產(chǎn)品；在100多年的發(fā)展過(guò)程中，其自身形成了一套嚴(yán)密的組織管理體制、標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)和產(chǎn)品認(rèn)證程序。對(duì)于北美屋頂機(jī)產(chǎn)品，當(dāng)前須符合UL 1995標(biāo)準(zhǔn)，但從2024年1月1日起，UL 60335-2-40標(biāo)準(zhǔn)將替代UL 1995標(biāo)準(zhǔn)。隨著生效日期的臨近，近2年各企業(yè)在開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品時(shí)，普遍選擇同時(shí)對(duì)2種標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行認(rèn)證，為新標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行提前做好準(zhǔn)備。研究該標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用要求和版本變化，并理解其和國(guó)際、國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系，有助于國(guó)內(nèi)企業(yè)在新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)考慮相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的兼容性，為擴(kuò)大產(chǎn)品出口至其它國(guó)家和地區(qū)，獲取多元化市場(chǎng)機(jī)會(huì)做好準(zhǔn)備；確保產(chǎn)品在其它市場(chǎng)銷售時(shí)符合當(dāng)?shù)胤ㄒ?guī)，幫助產(chǎn)品立足于當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)。

1 標(biāo)準(zhǔn)介紹

UL 60335-2-40標(biāo)準(zhǔn)的總體目標(biāo)是確保器具的構(gòu)造在正常使用中能夠安全運(yùn)行，降低火災(zāi)、觸電或人身傷害的風(fēng)險(xiǎn)，通過(guò)檢查和試驗(yàn)來(lái)保證符合性[1-2]。應(yīng)用時(shí)涉及到2個(gè)部分：UL 60335-1為家用和類似用途電器安全的一般要求，簡(jiǎn)稱第一部分；UL 60335-2-40為針對(duì)電熱泵、空調(diào)和除濕機(jī)的特殊要求，簡(jiǎn)稱第二部分。第一部分的最新正式版本為第4版；第二部分最新正式版為第3版。除附錄外，2個(gè)版本的條款順序和內(nèi)容一致，但應(yīng)先閱讀第二部分，其各個(gè)條款在開(kāi)頭部分說(shuō)明了同第一部分的關(guān)系：

條款1、11和15只讀第二部分；

條款9、10、14、20、26和28只讀第一部分；

條款12和18為空章；

其余條款2個(gè)部分均需閱讀，第二部分會(huì)對(duì)第一部分進(jìn)行修改或補(bǔ)充說(shuō)明。

UL 60335-1 對(duì) 應(yīng)IEC 60335-1 和GB 4706.1；UL 60335-2-40對(duì)應(yīng)IEC 60335-2-40和GB 4706.32。IEC是國(guó)際電工委員會(huì)（International Electrical Commission）的簡(jiǎn)寫(xiě)，比UL實(shí)驗(yàn)室更標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化和國(guó)際化。GB和UL標(biāo)準(zhǔn)均基于IEC標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合自己國(guó)家的應(yīng)用需求而編寫(xiě)，因此GB標(biāo)準(zhǔn)可以作為UL標(biāo)準(zhǔn)的中文參考；二者相對(duì)于IEC標(biāo)準(zhǔn)均存在一些差異，其中UL標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)如下字母符號(hào)表示，并以粗體字顯示[1]：

DR為基于國(guó)家監(jiān)管要求的差異；

D1為基于安全原則和要求的差異；

D2為基于安全經(jīng)驗(yàn)的差異；

DC為基于部件標(biāo)準(zhǔn)的差異；

DE為編輯版本或糾正帶來(lái)的差異。

2 產(chǎn)品介紹

屋頂機(jī)屬于單元整體式機(jī)組，集成了制冷、制熱、送風(fēng)、空氣凈化和電氣控制等功能，應(yīng)用時(shí)通常安裝于屋頂或建筑外的平地，但前者居多，故此得名。屋頂機(jī)的子系統(tǒng)主要有：制冷/熱泵系統(tǒng)（冷凝器、蒸發(fā)器、管路和壓縮機(jī)），風(fēng)系統(tǒng)（室內(nèi)側(cè)、室外側(cè)、新風(fēng)），加熱系統(tǒng)（電熱絲、燃?xì)猓┖涂刂葡到y(tǒng)（強(qiáng)電、弱電）。室內(nèi)側(cè)風(fēng)系統(tǒng)一般提供水平和垂直送風(fēng)2種配置；新風(fēng)系統(tǒng)主要有空氣側(cè)經(jīng)濟(jì)器和過(guò)壓排氣裝置（風(fēng)機(jī)）。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)服務(wù)于子系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，因此驗(yàn)證UL 60335-2-40標(biāo)準(zhǔn)的符合性要根據(jù)子系統(tǒng)的功能需求而開(kāi)展，有時(shí)需要電氣類檢查和試驗(yàn)作為輔助和補(bǔ)充。屋頂機(jī)產(chǎn)品部分組件的位置如圖1所示。

圖1 屋頂機(jī)產(chǎn)品部分組件的位置示意圖

3 條款解讀

UL 60335-2-40標(biāo)準(zhǔn)適用于屋頂機(jī)產(chǎn)品的內(nèi)容較多，本文僅對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的常用條款進(jìn)行解讀，主要有條款1～7、條款8（8.1.1，8.1.4）、條款15（15.2）、條款20（20.2）、條款21（21.1，21.101 DV.3，21.101 DV.5） 和條款22（22.11,22.12）。條款1～7為通用條款，無(wú)論是電氣、機(jī)電、結(jié)構(gòu)或不同子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，均需學(xué)習(xí)這些內(nèi)容，這有助于準(zhǔn)確理解后續(xù)條款的檢查和試驗(yàn)要求；條款15還涉及子條款16.2、16.3和29，是子條款15.2需要補(bǔ)充的電氣試驗(yàn)。本文對(duì)條款的解讀基于適用于北美屋頂機(jī)產(chǎn)品的原則而完成，不適用或通常無(wú)需試驗(yàn)的內(nèi)容不予介紹。

條款1：范圍。涉及電熱泵的安全，包括熱水熱泵、空調(diào)器、除濕機(jī)和循環(huán)風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組。單相器具的最大額定電壓不超過(guò)300 V, 其它器具的最大額定電壓不超過(guò)15 000 V。部分單元（定義見(jiàn)條款3）也在本標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

條款2：規(guī)范性引用文件。有注明發(fā)布日期的引用標(biāo)準(zhǔn), 其它版本不適用; 未注明發(fā)布日期的引用標(biāo)準(zhǔn), 采用最新版本。

條款3：名詞定義。涉及到了物理特性、接線方式、電擊防護(hù)、電壓、器具分類、器具部件、安全部件、雜項(xiàng)和電子電路。屋頂機(jī)產(chǎn)品適用的部分重要名詞解釋如下[2，4]：

基本絕緣：緊貼帶電體的絕緣層；

I類器具：基本絕緣+接地（三芯電源線）；

III類器具：安全低電壓，通過(guò)安全隔離變壓器供電，電壓小于42 V；

電氣間隙：導(dǎo)電體之間和導(dǎo)電體與可觸及外殼之間的空間飛越距離，但不能穿過(guò)絕緣層；

爬電距離：導(dǎo)電體之間和導(dǎo)電體與可觸及外殼之間沿著絕緣表面“爬行”的距離；

固定式器具：使用時(shí)需固定在支座上或其它固定狀況的器具；

不可拆卸部件：借助工具才能取下或打開(kāi)的部件，或能通過(guò)條款22.11試驗(yàn)的部件；

可拆卸部件：不借助工具就可取下或打開(kāi);使用說(shuō)明要求取下; 不滿足條款22.11；

帶電體：正常使用中通電的導(dǎo)體或?qū)щ姴考?，但符合條款8.1.4規(guī)定的除外；

公眾易接近的器具：打算放置在居民住宅或商業(yè)建筑物內(nèi)的器具；

公眾不易接近的器具：設(shè)在安全、出入受限的地方（如機(jī)房、屋頂?shù)龋挥诓簧儆?.5 m的高度，位于安全的天臺(tái)地區(qū)的器具；

部分單元：暖通器具總裝的一部分，如冷凝器機(jī)組或蒸發(fā)器機(jī)組等，作為獨(dú)立單元進(jìn)行安全評(píng)估。

條款5：一般測(cè)試條件。涉及到試驗(yàn)樣品和試驗(yàn)順序等要求。通常要求單個(gè)器具能承受所有相關(guān)試驗(yàn)；通常按照條款順序進(jìn)行試驗(yàn)，但條款21.11的試驗(yàn)要在條款8之前進(jìn)行，條款20.2的試驗(yàn)要基于條款21.1的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行，條款15的試驗(yàn)可以在任何時(shí)候進(jìn)行。

條款6：分類。屋頂機(jī)的整機(jī)按防觸電類別歸為I類器具，其部分單元可能為III類器具；按可接近性一般歸為公眾不易接近的器具，但試驗(yàn)時(shí)一般按照公眾易接近的器具處理（考慮安裝在建筑外平地上的情況）。作為戶外器具，要求依據(jù)IEC 60529標(biāo)準(zhǔn)提供至少IPX4等級(jí)的防水保護(hù)。

條款7：標(biāo)簽和說(shuō)明書(shū)。涉及到內(nèi)容、規(guī)格和位置等信息，一般通過(guò)檢查來(lái)保證符合性，但條款7.14關(guān)于標(biāo)簽的清晰易讀和耐久性要求, 要通過(guò)試驗(yàn)來(lái)檢查符合性。一般由各子系統(tǒng)工程師分別負(fù)責(zé)解讀和實(shí)施。

條款8：對(duì)帶電體的防護(hù)。屋頂機(jī)的結(jié)構(gòu)和外殼應(yīng)當(dāng)有足夠保護(hù)以防止意外接觸帶電部件。基于條款8.1.1進(jìn)行試驗(yàn),要求試驗(yàn)時(shí)先取下可拆卸部件，并考慮條款8.1.4來(lái)判斷符合性。條款8.1.1規(guī)定將器具放置在地面，使用IEC 61032中的試驗(yàn)指B（如圖2），以任意角度對(duì)產(chǎn)品的開(kāi)口施加不超過(guò)1 N的力來(lái)檢查正常使用時(shí)其帶電體是否可被觸及；如果試驗(yàn)指無(wú)法進(jìn)入產(chǎn)品的開(kāi)口，則將沿著探針軸向的力增加到20 N。由于屋頂機(jī)可放置在建筑外的平地，運(yùn)行時(shí)兒童可能接觸，因此還要使用第一部分標(biāo)準(zhǔn)中圖13DV（如圖3）所示的試驗(yàn)指來(lái)檢查。試驗(yàn)過(guò)程中，試驗(yàn)指不得接觸到帶電體。條款8.1.4定義了可接觸部件不被定義為帶電體的條件。

圖2 標(biāo)準(zhǔn)IEC 61032中的試驗(yàn)指B示意

圖3 UL60335-1標(biāo)準(zhǔn)中圖13DV的試驗(yàn)指示意

條款15：耐潮性。應(yīng)對(duì)屋頂機(jī)的電氣部件進(jìn)行保護(hù)，以防雨水進(jìn)入應(yīng)用部件中。先按照條款15.2遵循IEC 60529:1989標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行淋雨試驗(yàn)，然后依次進(jìn)行條款16.2的泄漏電流和條款16.3的電氣強(qiáng)度試驗(yàn)。如果有雨水進(jìn)入器具，還需要進(jìn)行條款29的電氣間隙和爬電距離試驗(yàn)。

條款20：穩(wěn)定性和機(jī)械危險(xiǎn)。屋頂機(jī)的運(yùn)動(dòng)部件的防護(hù)裝置或封蓋，應(yīng)在正常使用中對(duì)用戶的人身安全提供充分保護(hù)。條款20.2規(guī)定，使用類似IEC 61032標(biāo)準(zhǔn)中的試驗(yàn)指B但帶圓形截止面的試驗(yàn)指來(lái)檢查是否可觸及運(yùn)動(dòng)部件；同條款8，由于運(yùn)行時(shí)兒童可能觸及，還要使用圖3所示的試驗(yàn)指進(jìn)行檢查。

條款21：力學(xué)強(qiáng)度。屋頂機(jī)要有足夠的力學(xué)強(qiáng)度，結(jié)構(gòu)能經(jīng)受正常使用中可能出現(xiàn)的粗魯對(duì)待和處置。

條款21.1定義了彈簧錘或鋼球沖擊試驗(yàn)：彈簧錘遵循IEC 60068-2-75標(biāo)準(zhǔn)（如圖4）；鋼球則光滑且實(shí)心，直徑為50±1 mm、質(zhì)量約為0.53 kg（如圖5）；對(duì)器具外殼薄弱點(diǎn)，沖擊能量要求為2 J，對(duì)帶電體可觸及的非金屬外殼則要求沖擊能量為6.8 J。針對(duì)外殼薄弱點(diǎn)、把手、旋鈕及帶電體外殼的非金屬可觸及部件等位置分別進(jìn)行3次沖擊試驗(yàn)。試驗(yàn)后檢查器具是否依然符合條款8、15和29。

圖4 符合IEC 60068-2-75標(biāo)準(zhǔn)的彈簧錘示意

圖5 沖擊試驗(yàn)用鋼球及配套裝置示意

條款21.101 DV.3規(guī)定，在器具頂部的準(zhǔn)平面的最不利位置垂直施加直徑超過(guò)152 mm的91 kg靜載荷。

條款21.101 DV.5規(guī)定，對(duì)于器具的防護(hù)裝置，用直徑為38 mm的桿對(duì)其垂直施加111 N的力。

條款22：屋頂機(jī)要從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面保證安全使用。

條款22.11要求對(duì)用于防止接觸帶電部件、防潮或與運(yùn)動(dòng)部件接觸的，且售后維修可能需要被拆下的不可拆卸部件先拆裝10次，然后對(duì)其薄弱部位進(jìn)行推/拉力試驗(yàn)，但只針對(duì)卡扣式安裝的部件。

條款22.12要求手柄、按鈕、把手、操縱桿和類似部件的固定要可靠，通過(guò)檢視和拉力試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證可靠性。

條款22.112 DV.2要求含制冷劑的部件(蒸發(fā)器、冷凝器等) 的管道要滿足第二部分標(biāo)準(zhǔn)的附錄EE規(guī)定的強(qiáng)度要求：采用3倍壓力和3個(gè)樣品進(jìn)行爆破試驗(yàn), 采用2倍最大壓力進(jìn)行5萬(wàn)次疲勞循環(huán)試驗(yàn)。

4 應(yīng)用案例

對(duì)某系列屋頂機(jī)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)施UL 60335-2-40驗(yàn)證工作。該產(chǎn)品之前基于UL 1995開(kāi)發(fā)，有單冷、帶燃?xì)夂蛶щ娂訜?種基礎(chǔ)選項(xiàng)；提供208～230 V、460 V和575 V三種三相電壓；室內(nèi)側(cè)風(fēng)系統(tǒng)提供水平和垂直送風(fēng)2種選項(xiàng)；提供新風(fēng)系統(tǒng)選項(xiàng)。

4.1 試驗(yàn)樣機(jī)

表1為試驗(yàn)樣機(jī)的配置列表和選擇依據(jù)。

表1 試驗(yàn)樣機(jī)的配置列表和選擇依據(jù)

4.2 試驗(yàn)順序

一方面參考條款5規(guī)定的試驗(yàn)順序，另一方面考慮先做結(jié)構(gòu)強(qiáng)度試驗(yàn)，后做檢查類和電氣類試驗(yàn)。結(jié)構(gòu)強(qiáng)度試驗(yàn)可能導(dǎo)致器具產(chǎn)生變形和破壞，確保后續(xù)試驗(yàn)體現(xiàn)最惡劣情況。綜合考慮，先進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度試驗(yàn)（條款22.12、21.1、21.101 DV.3、21.101 DV.5），再進(jìn)行帶電部件和運(yùn)動(dòng)部件保護(hù)試驗(yàn)（條款8.1.1、20.2），最后進(jìn)行耐潮性試驗(yàn)（條款15.2、16.2、16.3、29）。有2個(gè)介紹過(guò)的子條款的試驗(yàn)不予執(zhí)行，說(shuō)明如下：

條款22.11針對(duì)卡扣式安裝的面板等部件，驗(yàn)證對(duì)象未采用此設(shè)計(jì)，不予試驗(yàn)；

條款22.112.DV.2在其它項(xiàng)目中已驗(yàn)證，驗(yàn)證對(duì)象無(wú)新特征和尺寸規(guī)格，不予試驗(yàn)。

4.3 試驗(yàn)實(shí)施

表2為依據(jù)試驗(yàn)順序列出的試驗(yàn)條款和實(shí)施說(shuō)明。

表2 依據(jù)試驗(yàn)順序列出的試驗(yàn)條款和實(shí)施說(shuō)明

上述試驗(yàn)計(jì)劃和實(shí)施依據(jù)，經(jīng)項(xiàng)目組和UL試驗(yàn)室多次溝通獲得了認(rèn)可。需要說(shuō)明的是，不同的產(chǎn)品，即便同為屋頂機(jī)，由于產(chǎn)品設(shè)計(jì)差異和開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)不同，制定的試驗(yàn)計(jì)劃也通常不盡相同。這需要工程分析和判斷，離不開(kāi)項(xiàng)目組和UL試驗(yàn)室的充分溝通。不應(yīng)簡(jiǎn)單地照搬標(biāo)準(zhǔn)中提供的試驗(yàn)條款實(shí)施驗(yàn)證。

5 結(jié)論

UL 60335-2-40標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍包括但不限于屋頂機(jī)產(chǎn)品，了解其應(yīng)用背景和使用規(guī)則，并熟悉產(chǎn)品設(shè)計(jì)有助于準(zhǔn)確理解標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，識(shí)別適用條款和制定合理的試驗(yàn)計(jì)劃。通過(guò)本文對(duì)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的解讀以及應(yīng)用案例的介紹可知：1）應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)時(shí)需要根據(jù)驗(yàn)證對(duì)象對(duì)內(nèi)容進(jìn)行過(guò)濾，選擇適用的條款；2）制定試驗(yàn)計(jì)劃要判斷產(chǎn)品的最惡劣配置和合理的試驗(yàn)部位，考慮試驗(yàn)順序和實(shí)施依據(jù)，并獲得UL實(shí)驗(yàn)室的認(rèn)可；3）結(jié)構(gòu)驗(yàn)證服務(wù)于子系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，有時(shí)需要電氣等試驗(yàn)作為補(bǔ)充。需要注意的是，該標(biāo)準(zhǔn)每隔1～2年就會(huì)發(fā)布一個(gè)新版本，需要留意內(nèi)容的變化，確保產(chǎn)品研發(fā)時(shí)遵循最新的設(shè)計(jì)要求和試驗(yàn)方法，這有助于延長(zhǎng)產(chǎn)品銷售生命周期，減少升級(jí)迭代次數(shù)。盡管標(biāo)準(zhǔn)版本會(huì)一直變更，但本文介紹的這些應(yīng)用方法和實(shí)施原則依然適用。