4.2 GB/T4797&IEC60721-2 《电工电子产品自然环境条件》
GB/T4797主要介绍了电工电子产品所处的自然环境条件,共包括8个部分:温度和湿度、气压、生物、太阳辐射与温度、降水和风、尘沙盐雾、地震振动和冲击、火灾暴露。
4.2.1 GB/T4797.1 环境条件分类 自然环境条件 温度和湿度
本部分标准列出了以温度和湿度参数表示的户外气候类型,作为产品试验和应用时选择温度和湿度严酷程度的背景材料。
除了海拔高度超过5000m的地区外,这些气候类型包括了全国所有的地区。
在确定产品应用气候条件时,本部分也可作为背景材料。
本部分以温度和湿度参数规定了一系列户外气候类型,这些气候类型常应用于产品的运输、贮存、安装和使用。
1、概述
该标准引用了GB/Z32126里面的数据,GB/Z32126收集了世界范围内从1973~1992年的每日的温度和湿度数据,测量位置主要是机场和全球各大城市。我国的相关数据是基于1971~2000年全国各地的室外温度和湿度数据。
2、一般验证程序
数据处理验证主要有3个主要阶段:
——识别和收集数据;
——分析数据和现行值比较;
——适当更新数据。
作为数据收集和分析结果,世界范围户外气候类型已经简化,见表1:
表1 气候类型
新气候类型 | GB/T4797.1-2005定义的气候类型 |
热带 | 湿热、恒定湿热 |
干旱 | 中等干热、极端干热 |
温带 | 暖温、干热 |
寒带 | 寒温 |
极地 | 极端寒冷、寒冷 |
表2给出了世界范围每个气候类型对应的定义。
气候类型 | 定义 |
热带 | 热带雨林气候,最冷月份的平均温度超过18℃ |
干旱 | 干燥气候,年降雨量少于500mm |
温带 | 温带降雨气候,最冷月份的平均温度在-3~18℃之间 |
寒带 | 寒带森林和积雪气候,最暖月份的平均温度超过10℃,最冷月份的平均温度低于-3℃ |
极地 | 寒冷积雪气候,最暖月份的平均温度低于10℃ |
3、户外气候类型
1)概述
针对世界不同的户外温度和湿度条件,提出了一系列气候类型,以下简称为“户外气候”。要使一种产品在特定的地理区域内使用,就应从该地区的气候数据确定户外温度和湿度值,并根据这些数据设计产品,使产品能在这类气候环境里正常工作。
2)环境参数
本部分的户外气候通过温度和相对湿度值来规定。某一温度下的相对湿度的定义为实际水汽压力与同一温度下饱和水汽压力之间的比值。绝对湿度的定义是指空气中每立方米空气的水汽质量。相对和绝对湿度的信息可参考附录B。
年度低温极值一般只出现约10h,而年度高温极值一般只出现约5h。
3)统计的户外气候分类
下列表格给出了统计的户外气候所定义的气候类型(包括仅适用于我国的气候类型)。表3给出了各种气候类型(包括仅适用于我国的气候类型)的温度和湿度的日平均值的年极值的平均值,表4给出了各种气候类型(包括仅适用于我国的气候类型)的温度和湿度的年极值的平均值,表5给出了各种气候类型(包括仅适用于我国的气候类型)的温度和湿度的绝对极值。
表3 日平均值极值划分的各种气候类型
气候类型 | 温度和湿度的日平均值的年极值的平均值 |
低温℃ | 高温℃ | 最高绝对湿度g/m3 |
热带 | 10 | 40 | 30 |
干旱 | 0 | 45 | 25 |
温带 | -15 | 40 | 25 |
寒带 | -25 | 35 | 25 |
极地 | -40 | 25 | 15 |
湿热* | 9 | 35 | 26 |
亚湿热* | -5 | 34 | 26 |
干热* | -15 | 36 | 15 |
暖温* | -16 | 33 | 25 |
寒温I* | -39 | 31 | 11 |
寒温II* | -34 | 23 | 21 |
寒冷* | -40 | 28 | 18 |
注:带*号的气候类型为我国的气候分类,仅适用于我国,中国气候类型各个地点的气候数据参见附录B |
表4 年极值划分的各种气候类型
气候类型 | 温度和湿度的年极值的平均值 |
低温℃ | 高温℃ | 最高绝对湿度g/m3 |
热带 | 5 | 45 | 35 |
干旱 | -10 | 50 | 30 |
温带 | -20 | 40 | 30 |
寒带 | -45 | 45 | 25 |
极地 | -50 | 30 | 20 |
湿热* | 3 | 40 | 31 |
亚湿热* | -10 | 40 | 28 |
干热* | -21 | 45 | 21 |
暖温* | -20 | 40 | 27 |
寒温I* | -35 | 40 | 15 |
寒温II* | -32 | 31 | 23 |
寒冷* | -45 | 35 | 20 |
注:带*号的气候类型为我国的气候分类,仅适用于我国,中国气候类型各个地点的气候数据参见附录B |
表5 绝对极值划分的各种气候类型
气候类型 | 温度和湿度的绝对极值 |
低温℃ | 高温℃ | 最高绝对湿度g/m3 |
热带 | 0 | 50 | 40 |
干旱 | -20 | 55 | 35 |
温带 | -30 | 50 | 35 |
寒带 | -50 | 45 | 30 |
极地 | -60 | 35 | 25 |
湿热* | 0 | 40 | 35 |
亚湿热* | -19 | 45 | 34 |
干热* | -30 | 49 | 25 |
暖温* | -31 | 43 | 31 |
寒温I* | -41 | 45 | 20 |
寒温II* | -45 | 37 | 28 |
寒冷* | -50 | 40 | 26 |
注:带*号的气候类型为我国的气候分类,仅适用于我国,中国气候类型各个地点的气候数据参见附录B |
4)户外气候类型图
世界区域的户外气候统计参加附录A。
附录A:(资料性附录)气候类型图
本附录给出了世界区域的户外气候统计,世界气候类型的地图见GB/Z32126中的图5。
附录B:(资料性附录)中国气候类型各个地点的气候数据
表B.1~表B.7提供了中国气候类型各个地点的气候数据。表中的数据基于1971年~2000年中国气候数据网中国地面气象站数据集。其中:
——绝对湿度的计算:参考克拉柏龙-克拉修斯公式,并结合国家标准-湿度测量方法(GB/T11605-2005)附录中饱和水气压及相关参数表基础上,根据温度、相对湿度和大气压计算得出。
——温度和湿度的日均值的年极值的平均值的计算:列出某一地区在1年中每天的平均温度和绝对湿度,选出1年当中的最高平均温度、最低平均温度和最高平均绝对湿度,将1970年~2000年间每年的最高、最低平均温度和最高绝对湿度进行平均计算,即得到某一地区高温、低温和绝对湿度的“日均值的年极值的平均值”。
——温度和湿度的年极值的平均值的计算:列出某一地区在1年中的最高温度、最低温度和绝对湿度,将1970年~2000年间每年的最高温度、最低温度和最高绝对湿度进行平均计算,即得到某一地区高温、低温和绝对湿度的“年极值的平均值”。
——温度和湿度的绝对极值的计算:指某一地区在某一段年份内的最高温度、最低温度和最高绝对湿度,将1970年~2000年间每年的最高温度、最低温度和最高绝对湿度进行比较,选出1970年~2000年间每年的最高温度、最低温度和最高绝对湿度,即得到某一地区高温、低温和绝对湿度的“绝对极值”。
表B.1~表B.7的具体数据见标准。
4.2.2 GB/T4797.2 环境条件分类 自然环境条件 气压
本部分标准给出自然环境中存在的不同海拔的气压值,作为产品贮存、运输和使用时选择适当气压严酷程度的背景材料。
在为产品应用选择气压参数的严酷程度时,可以使用本部分中的数值。
1、气压的影响
1)概述
产品气压严酷度应符合IEC60721-1环境条件分类 第1部分:环境参数及其分类。
气压通常在不同的方面影响产品的性能,最主要是在低于标准大气压和高于标准大气压两个方面。
2)低于标准大气压
在海平面以上,低气压对产品性能产生如下影响:
——气体或液体会从密封容器中泄露;
——压力容器破裂;
——低密度材料的物理和化学性能发生变化;
——随着气压的降低,产品的放电电压、电晕电压和电极间的击穿电压降低,产品会由于电弧或电晕而产生失效或运行故障(巴申定律指出:在均匀电场中,对于给定的电极形状和材料,空气的击穿电压取决于空气的压力和电极气隙的乘积);
——减少空气对流和传导散热效率;
——预期的物理效应加速,例如挥发增塑剂、润滑油蒸发等。
3)高于标准大气压
存在于天然盆地和矿井的高气压会对密封容器产生较大的机械压力。
2、气压值
在标准大气条件下,海平面的标准气压值是101.325kPa。根据气象条件,海平面的大气压力值会有所波动,在海拔低于或高于海平面的情况下也会发生类似的情况。
在高于海平面的地区,大气压比海平面低。在低于海平面的地区(天然盆地和矿井),大气压比海平面高。
不同海拔高度的气压值见表1。
表1 海拔高度与标准气压之间的对应关系
高度 m | 气压 kPa |
15000 | 12.0 |
10000 | 26.6 |
8000 | 35.6 |
6000 | 47.2 |
5000 | 54 |
4000 | 61.6 |
3000 | 70.1 |
2000 | 79.5 |
1000 | 89.9 |
0(海平面) | 101.3 |
-400 | 106.2 |
注1:所给出最高海拔高度的值用于考虑气象观测和航空运输。 注2:-400m的海拔高度对应世界上最深的天然盆地。 注3:如需更详细资料,见参考文献ISO2533 标准气压 |
根据ISO2533,海拔高度和大气压之间的换算见公式(1)和公式(2)
P=p0×{[1-(L×h)/T0]g/(R×L)} (海拔高度在11000m以下) 。。。。。。。。。(1)
P=p1×e【-g×(h-h1)/(R×T1)】 (海拔高度在11000m~20000m之间) 。。。。。。。。。(2)
式中:
P ——气压,单位为千帕(kPa);
p0 ——海平面标准气压,为101.325kPa,单位为千帕(kPa);
p1 ——11000m标准气压,为22.632kPa,单位为千帕(kPa);
h ——海拔高度(小于20000m),单位为米(m);
h1 ——海拔高度值,为11000m,单位为米(m);
L ——温度递减率,为0.0065K/m,单位为开每米(K/m);
T0 ——海平面标准温度,为288.15K,单位为开(K);
T1 ——海拔11000米标准温度,为216.65K,单位为开(K);
g ——地球表面重力加速度,为9.80665g/m2,单位为米每二次方秒(g/m2);
R ——通用气体常数,为287.053J/(kg●K),单位为焦耳每千克开。
4.2.3 GB/T4797.3 环境条件分类 自然环境条件 生物
本部分标准规定了在自然环境条件下危害电工电子产品的生物环境条件,并据此作了区域划分。
本部分描述了产品在贮存、运输和使用过程中可能受到的生物影响。
本部分目的是为产品应用选择合适的严酷程度提供背景信息。
当为产品应用选择合适的严酷程度时,应考虑GB/T4796的分类。
本部分涉及的有危害生物主要指霉菌、昆虫、鸟类、鼠类。
1、生物对电工电子产品的主要影响
1)机械力的破坏
1.1)在生物的物理作用侵袭下,产品破坏的原因有:
a)动物群,尤其是啮齿动物与昆虫,可能以如下的方式破坏产品材料:
——以产品材料为食粮;
——咬、啃产品材料;
——蛀坏产品材料;
——咀嚼产品材料;
——往产品材料中打洞。
注:需要特别重视白蚁以此方式对产品材料严重破坏。
木材、纸、皮革、纤维、塑料材料(包括人造橡胶),甚至某些金属(锡与铅),都是易于遭受侵袭的材料。
产品材料遭受各种动物侵袭的另外一种方式如下:
——敲击或撞击;
——刺穿。
b)植物群,尤其是霉菌及植物分支的生长,可能以如下的方式破坏产品材料:
——生长过渡;
——刺穿;
——撞击。
1.2)在生物的物理作用侵袭下,产品破坏的种类有:
——产品材料、部件、单元及装置的物理破坏;
——机械变形或压缩;
——机械故障,例如运行中部件;
——表面劣化;
——由以上机械破坏引起的电故障。
2)沉积物引起的劣化
2.1)产品的功能会受到来源于动物群和植物群沉积物的影响,这些表面的沉积通过化学作用与机械作用影响产品。
2.2)在沉积物作用下,产品破坏的原因有:
a)动物,尤其是昆虫、啮齿类、鸟类等引起的沉积物,可能由以下成分组成:
——动物自身;
——巢或者窝;
——饲养原料;
——代谢产物,例如排泄物、酶。
b)各种植物的沉积物可能由以下成分组成:
——植物的分支部分(叶、花、种子、果实等);
——霉菌或细菌及其代谢产物的生长层。
2.3)在沉积物作用下,产品破坏的种类有:
——材料的劣化、腐蚀等;
——运行中的部件的机械故障;
——由以下原因引起的电故障:
●绝缘体导电性能的增加;
●绝缘失效;
●接触电阻的增大。
——由于潮湿或化学物质引起的电解作用与老化作用;
——湿气的吸收与吸附;
——热耗散劣化。
注:以下列举引起这些破坏效果的两个例子:
●电路的中断;
●光学表面模糊(包括玻璃)。
2、动物群与植物群的出现
少数情况除外,动物群和植物群会出现在产品贮存、运输和使用的各种场所。
动物群可能会在户外及建筑物内产生破坏,而植物群则主要在户外条件中产生破坏。霉菌和细菌可能会在户外及建筑物内出现。
可能对产品产生破坏的动物群和植物群的出现频率,取决于温度和湿度条件。在暖湿气候的地理位置,动物群与植物群,尤其是昆虫和霉菌、细菌等微生物,有良好的生存生长环境。然而,建筑物内湿润或潮湿,或者产生湿气的房间,也是啮齿动物、昆虫和微生物生存生长的适合场所。
例如,霉菌的生长温度范围为0℃~40℃,而对绝大多数生物来说,最佳生长温度范围是22℃~28℃。
如果产品表面有有机物质涂层(例如油脂、油、灰尘等)或者有源于动物和植物的沉积物,这些表面将是霉菌与细菌生长的理想环境。
3、有危害的生物种类与分布
1)霉菌
1.1)环境条件
霉菌在温度18℃~37℃,相对湿度60%以上的环境条件下,对电工电子产品可造成危害。
1.2)危害的主要菌种
危害的主要菌种包括:
——安氏曲霉;
——黑曲霉;
——黄曲霉;
——米曲霉;
——杂色曲霉;
——萨氏曲霉;
——焦曲霉;
——土曲霉;
——赭色青霉;
——常现青霉;
——桔青霉;
——产黄青霉;
——顶青霉;
——圆弧青霉;
——绳状青霉;
——短密青霉;
——宛氏拟青霉;
——出芽茁霉;
——蜡叶枝孢霉;
——绿色木霉;
——互隔交链孢霉;
——球毛壳霉;
——黑根霉。
1.3)危害地区和城市
地区:山东、江苏、浙江、安徽、湖北、四川、云南、贵州、湖南、江西、广东、海南、广西、福建、香港、澳门及台湾等。
城市:北京、天津、上海、重庆、哈尔滨、长春、沈阳、石家庄、郑州、西安、兰州等。
2)昆虫
2.1)概述
本部分涉及的有害昆虫,在其生命活动的过程中,会蛀蚀电工电子产品,导致产品的损坏。
2.2)有害的主要昆虫
白蚁、蚂蚁、蜚蠊、木蜂、蠢虫、天牛幼虫、金龟子幼虫、衣蛾。
2.3)危害地区
广东、海南、广西、福建、云南、四川、重庆、贵州、湖南、湖北、浙江、上海、江苏、山东、香港、澳门及台湾等地区。
3)鸟类
3.1)本部分涉及的有害鸟类,在其生命活动的过程中,会对电工电子产品造成破坏。
3.2)有害的主要鸟类
乌鸦、喜鹊、麻雀。
3.3)有害鸟类危害地区
湖南、江西、河南、黑龙江等。
4)鼠类
4.1)概述
本部分涉及的有害鼠类,在其生命活动的过程中,会对电工电子产品造成破坏。
4.2)有害的主要鼠类
有害的主要鼠类包括:
——黑线姬鼠;
——板齿鼠;
——草原黄鼠;
——黑线仓鼠;
——长爪沙鼠;
——布氏田鼠;
——小家鼠;
——中华鼢鼠;
——高原属兔;
——黄胸鼠;
——黄毛鼠;
——褐家鼠;
——中华竹鼠。
4.3)有害鼠类危害地区
遍及全国各地。
4、生物环境条件的划分原则
1)根据大气温度、湿度条件进行区域性划分。
2)根据生物对电工电子产品的危害程度进行区域性划分。
3)根据地面环境条件与有害生物的分布进行区域性划分。
5、生物环境条件的区域性划分
按照上一章节的划分原则将全国划分为四个区域(见图1)。
1)B1区
1.1)范围
北起额尔古纳河,海拉尔、锡林浩特、呼和浩特、榆林、吴忠、兰州、西宁、昌都、林芝、雅鲁藏布江的以北地区(见图1)。
1.2)环境条件
1.2.1)本区气候条件复杂,虽为南温带、中温带或高原气候区,但多数为干旱地区。
1.2.2)本区仅有鼠类危害。
2)B2区
2.1)范围
东起富锦,哈尔滨、长春、沈阳、辽阳、秦皇岛、北京、石家庄、郑州、西安、宝鸡、天水、武都、马尔康、康定、德钦以西,B1区以南的地区(见图1)。
2.2)环境条件
2.2.1)全年月平均相对湿度大于或等于70%,月平均温度大于或等于18℃的月份达1~2个月。
2.2.2)年平均相对湿度大于60%,年平均温度约为0~5℃。
2.2.3)本区存在霉菌、鼠类与鸟类的危害。
3)B3区
3.1)范围
东起连云港,靖江、南京、六安、武汉、宜昌、万县、南充、绵阳、雅昌、南昌、渡口、腾冲以北,B2区以南的地区(见图1)。
3.2)环境条件
3.2.1)全年月平均相对湿度大于或等于70%,月平均温度大于或等于18℃的月份达3~4个月。
3.2.2)年平均相对湿度大于60%,年平均温度约为10~15℃。
3.2.3)本区生物活动较为频繁,存在霉菌、鼠类、蚁类、鸟类等主要生物的危害。
4)B4区
4.1)范围
B3区以南地区(见图1)。
4.2)环境条件
4.2.1)全年月平均相对湿度大于或等于70%,月平均温度大于或等于18℃的月份可持续5个月以上。
4.2.2)年平均相对湿度大于70%的月份达10个月。
4.2.3)每年梅雨季节达2~3个月。
4.2.4)本区生物活动频繁,存在各种生物危害。
4.2.4 GB/T4797.4 环境条件分类 自然环境条件 太阳辐射与温度
本部分标准对太阳辐射地区概括划分成了几种类型,主要提供了为产品应用选择合适的太阳辐射严酷程度的部分背景材料。
除了海拔超过5000m的地区,本部分涵盖了各种地形。
当为产品选择太阳辐射严酷程度时,宜使用IEC60721-1给出的数值。
1、概述
太阳辐射主要通过使材料和环境变热以及使材料发生光化学降解反应对电工产品造成影响。太阳辐射中的紫外线部分会引起大多数高分子材料的光化学降解,影响某些橡胶以及塑料的弹性和塑性,光学玻璃可能会变得模糊。
太阳辐射会使油漆、纺织品、纸等褪色,在某些情况下颜色可能很重要,比如元件的色码。
使材料发热是太阳辐射暴露的最主要影响。太阳辐射严酷程度与表面的辐射功率强度或者辐照强度有关,用W/m2表示。
承受太阳辐射的物体所达到的温度主要取决于周围空气温度、太阳辐射能量以及太阳辐射的入射角度。其他因素,如风、安装件的热传导率也可能比较重要。另外,表面对太阳光谱的吸收系数as也比较重要。
虚拟空气温度ts,在稳态条件下与物体表面具有相同的温度,可以通过实际空气温度tu和太阳辐射量E组合进行定义。
近似值可以通过下列等式获得:
ts=tu + as*E/hy
系数hy是表面的热传导系数,单位是W/(m2*℃),包括了周围的热辐射,以及由风引起的热传导和对流。吸收系数as取决于表面的颜色、反射率和传导率。
晴朗天空的数值如下:
as=0.7;hy=20 W/(m2*℃),E=900 W/m2
由于太阳辐射导致的过热温度大约是30℃。因此可以看出,对太阳辐射强度预估的10%误差对温度的影响不会超过5℃,因此不需要对太阳辐射严酷程度等级精确分级,并且在此忽略了其他小因素的影响。
热效应主要由短时高强度太阳辐射引起,例如在无云中午的太阳辐射。表1给出了一些数值。
为了确定暴露于夜晚的产品的低温,也有必要确定晴朗夜晚的大气辐射的最低可能值。
图1给出了一些数值。
2、太阳辐射物理过程
太阳射到地面的电磁辐射包括了紫外到近红外比较宽的光谱。到达地球表面的能量大部分集中在0.3μm~4μm,在可见光0.5μm处有最大值,其典型的光谱见图2。
图2 来自太阳和地球表面辐射的电磁波谱
说明:
A——大气外太阳辐射,用温度为6000K的黑体表示(1.60kW/m2);
B——大气外太阳辐射(1.37 kW/m2);
C——地面上垂直于辐射方向的直接太阳辐射(例如0.9 kW/m2);
D——地面上的太阳散射(例如0.1 kW/m2);
E——水蒸气和二氧化碳吸收波段;
F——氧气和臭氧吸收;
G——温度为300K黑体的辐射(0.47 kW/m2);
H——地球热辐射(例如0.07 kW/m2)。
在太阳到地球的平均距离下,垂直于大气层外太阳光线的单位面积上接受的太阳辐射量叫太阳常数,数值约为1.37 kW/m2。
几乎99%的太阳辐射能量来自4μm以下的波长。0.3μm以下的太阳辐射大部分被大气吸收不会达到地面。在穿过大气层的过程中,由于粒子和气体的存在,会发生进一步的吸收和散射。大气层中对直接太阳辐射的散射会导致天空散射,因此,在地球上某地接受的能量是直接太阳辐射和散射的和,定义为总辐射。从热效应方面来看,关注的是这个和,因此本部分给出的水平跟总辐射有关。
3、总辐射水平
1)最大水平
晴天的总辐射的最大水平出现在中午。在无云的中午垂直于太阳直接辐射的表面接受的能量的最大值取决于大气中的粒子、臭氧和水蒸气的含量。不同的地理纬度和气候类型其数值差别较大。
在无云的中午,水汽含量约为1cm,臭氧含量2mm,气溶胶β=0.05,其中β是埃斯特朗浊度系数,垂直于太阳直接辐射的表面接受的总能量可达1120 W/m2。对于远离工业区和大都市的平地,太阳入射角度超过60°时,1120 W/m2有一定的代表性。
注:垂直体积的大气内的水蒸气含量用相应的降水高度cm测量。类似,臭氧含量用相应的臭氧在标准温度和压力下的高度测量。气溶胶粒子的散射和吸收用β埃斯特朗浊度系数表示,即波长为1μm的单一波长辐射在大气中的消光距离。
直接太阳辐射随着空气浊度增大而减小。亚湿热和沙漠地区,空气中的粒子浓度较高,浊度比较大。大城市空气浊度也较大,山区则较低。
表1给出了在无云的中午垂直于太阳直接辐射的表面接受的总辐射的最大值的推荐值。在中午的几个小时内,该数值只有百分之几的变化,因此能够代表在某一时段内的几个小时的情况。
表1 总辐射的典型峰值
地区 | 大城市W/m2 | 平地W/m2 | 山区W/m2 |
亚湿热和沙漠 | 700 | 750 | 1180 |
其他 | 1050 | 1120 | 1180 |
2)总太阳辐射的月平均和年平均
太阳辐射对表面的热效应通常取决于中午附近的短时辐射,但是光化学反应影响跟辐照强度对时间的积分有关,即辐照量。为了进行比较,日总辐照量是最常用的数据。
在12月份,由于光照持续时间长,南极点附近的月平均日总辐照量10.8kWh/m2 。南极之外的地区大约为8.4kWh/m2 。
最大的年平均日总辐照量达6.6kWh/m2,主要出现在沙漠地区。
3)气温最大值和太阳辐射的同步值
空气浊度系数β的最小值在冷空气中测得。因此,表1列出的数值不会在温度达到最高时出现。可以假定,在IEC60721-2-1给出的最高温度下,总辐照量不会超过表1给出的80%。
4)日总辐照量的世界及我国分布
日总辐照量分布参见附录A、附录NA、附录NB。
4、夜间大气辐射的最小值
在无云的夜间,大气辐射非常低,暴露在夜间的物体的表面温度要比周围大气的温度低。
物体跟大气辐射达到平衡时的理论热力学温度T0通过Boltzman定律给出:
T0=(A/σ)1/4
式中:
σ——Stefan-Boltzman常数,5.67*10-8W/(m2*K4)
A——大气辐射,单位为瓦每平方米W/m2(见图1)。
实际上,由于热传导、对流和水汽凝结,温度会比较高。
在晴朗的夜晚暴露的与地面隔热的水平表面温度可达-14℃,而此时大气温度为0℃,相对湿度接近于100%。
图1表明了夜间空气的大气辐射是距离地面2m高处的大气温度的函数。晴朗的夜晚,相对湿度通常非常高。
5、附录A(资料性附录)日总辐照量的世界分布
图A.1、图A.2、图A.3是相对总辐照量的等日照线(6月、12月和年平均数值),数据是通过卫星测量的(见注1)。相对总辐照量定义如下,地球表面测得的总辐照量跟地球外总辐照量(即大气层外垂直于太阳辐射方向平面上的太阳辐照量)的 比值。
为了获得地球表面的总辐照量的日平均值,图上标识的百分数乘以地球外总辐照量的日平均数值,该数值作为地理纬度的函数给出,见表A.1。
注1:数据来源的参考文件:
G.Major等:相对太阳总辐射的世界地图。
世界气象组织,技术说明No.172附录,WMO-No.5570,日内瓦(1987)。
注2:确定以kWh/m2 为单位的日辐照值,是通过以MJ/m2 为单位的月和年辐照值平均而得的。例如通过6月的月辐照值除以30,12月则除以31,而年辐照值则除以365。
例如:
举例说明如何确定在加利福尼亚半岛南端6月的平均每日太阳总辐射。
从图A.1的点(在大约北纬23°)围绕着60%的等日照线,通过估值这点的百分比值为62%。
根据表A.1,在6月的列表纬度23°估值约为11.16kWh/m2 ,将此值乘以上面的百分比值。
因此,平均每日太阳总辐射约为6.9kWh/m2 。
表A.1 地球外日平均总辐射的具体值详见标准。
图A.1 6月平均相对总辐照量见下图。
图A.2 12月平均相对总辐照量见下图。
图A.3 年平均相对总辐照量见下图。
6、附录NA(资料性附录)全国主要地区的月日均总辐照量和年日均总辐照量
全国主要地区的月日均总辐照量和年日均总辐照量见表NA.1,详见标准。
7、附录NB(资料性附录)我国太阳辐射强度
表NB.1给出了我国太阳辐射强度的等级。
表NB.1 我国太阳辐射强度的等级
辐射强度等级 W/m2 | 适用范围 | 备注 |
1000 | 亚湿热及湿热地区 | - |
1120 | 海拔高度3000m以下地区 | 不包括亚湿热及湿热地区,但包括此两地区中的山地 |
1180 | 海拔高度3000m~5000m地区 | 包括寒温的大部分地区以及暖温的西部边缘地区 |
4.2.3 GB/T4797.3 环境条件分类 自然环境条件 生物
本部分标准规定了在自然环境条件下危害电工电子产品的生物环境条件,并据此作了区域划分。
本部分描述了产品在贮存、运输和使用过程中可能受到的生物影响。
本部分目的是为产品应用选择合适的严酷程度提供背景信息。
当为产品应用选择合适的严酷程度时,应考虑GB/T4796的分类。
本部分涉及的有危害生物主要指霉菌、昆虫、鸟类、鼠类。
1、生物对电工电子产品的主要影响
1)机械力的破坏
1.1)在生物的物理作用侵袭下,产品破坏的原因有:
a)动物群,尤其是啮齿动物与昆虫,可能以如下的方式破坏产品材料:
——以产品材料为食粮;
——咬、啃产品材料;
——蛀坏产品材料;
——咀嚼产品材料;
——往产品材料中打洞。
注:需要特别重视白蚁以此方式对产品材料严重破坏。
木材、纸、皮革、纤维、塑料材料(包括人造橡胶),甚至某些金属(锡与铅),都是易于遭受侵袭的材料。
产品材料遭受各种动物侵袭的另外一种方式如下:
——敲击或撞击;
——刺穿。
b)植物群,尤其是霉菌及植物分支的生长,可能以如下的方式破坏产品材料:
——生长过渡;
——刺穿;
——撞击。
1.2)在生物的物理作用侵袭下,产品破坏的种类有:
——产品材料、部件、单元及装置的物理破坏;
——机械变形或压缩;
——机械故障,例如运行中部件;
——表面劣化;
——由以上机械破坏引起的电故障。
2)沉积物引起的劣化
2.1)产品的功能会受到来源于动物群和植物群沉积物的影响,这些表面的沉积通过化学作用与机械作用影响产品。
2.2)在沉积物作用下,产品破坏的原因有:
a)动物,尤其是昆虫、啮齿类、鸟类等引起的沉积物,可能由以下成分组成:
——动物自身;
——巢或者窝;
——饲养原料;
——代谢产物,例如排泄物、酶。
b)各种植物的沉积物可能由以下成分组成:
——植物的分支部分(叶、花、种子、果实等);
——霉菌或细菌及其代谢产物的生长层。
2.3)在沉积物作用下,产品破坏的种类有:
——材料的劣化、腐蚀等;
——运行中的部件的机械故障;
——由以下原因引起的电故障:
●绝缘体导电性能的增加;
●绝缘失效;
●接触电阻的增大。
——由于潮湿或化学物质引起的电解作用与老化作用;
——湿气的吸收与吸附;
——热耗散劣化。
注:以下列举引起这些破坏效果的两个例子:
●电路的中断;
●光学表面模糊(包括玻璃)。
2、动物群与植物群的出现
少数情况除外,动物群和植物群会出现在产品贮存、运输和使用的各种场所。
动物群可能会在户外及建筑物内产生破坏,而植物群则主要在户外条件中产生破坏。霉菌和细菌可能会在户外及建筑物内出现。
可能对产品产生破坏的动物群和植物群的出现频率,取决于温度和湿度条件。在暖湿气候的地理位置,动物群与植物群,尤其是昆虫和霉菌、细菌等微生物,有良好的生存生长环境。然而,建筑物内湿润或潮湿,或者产生湿气的房间,也是啮齿动物、昆虫和微生物生存生长的适合场所。
例如,霉菌的生长温度范围为0℃~40℃,而对绝大多数生物来说,最佳生长温度范围是22℃~28℃。
如果产品表面有有机物质涂层(例如油脂、油、灰尘等)或者有源于动物和植物的沉积物,这些表面将是霉菌与细菌生长的理想环境。
3、有危害的生物种类与分布
1)霉菌
1.1)环境条件
霉菌在温度18℃~37℃,相对湿度60%以上的环境条件下,对电工电子产品可造成危害。
1.2)危害的主要菌种
危害的主要菌种包括:
——安氏曲霉;
——黑曲霉;
——黄曲霉;
——米曲霉;
——杂色曲霉;
——萨氏曲霉;
——焦曲霉;
——土曲霉;
——赭色青霉;
——常现青霉;
——桔青霉;
——产黄青霉;
——顶青霉;
——圆弧青霉;
——绳状青霉;
——短密青霉;
——宛氏拟青霉;
——出芽茁霉;
——蜡叶枝孢霉;
——绿色木霉;
——互隔交链孢霉;
——球毛壳霉;
——黑根霉。
1.3)危害地区和城市
地区:山东、江苏、浙江、安徽、湖北、四川、云南、贵州、湖南、江西、广东、海南、广西、福建、香港、澳门及台湾等。
城市:北京、天津、上海、重庆、哈尔滨、长春、沈阳、石家庄、郑州、西安、兰州等。
2)昆虫
2.1)概述
本部分涉及的有害昆虫,在其生命活动的过程中,会蛀蚀电工电子产品,导致产品的损坏。
2.2)有害的主要昆虫
白蚁、蚂蚁、蜚蠊、木蜂、蠢虫、天牛幼虫、金龟子幼虫、衣蛾。
2.3)危害地区
广东、海南、广西、福建、云南、四川、重庆、贵州、湖南、湖北、浙江、上海、江苏、山东、香港、澳门及台湾等地区。
3)鸟类
3.1)本部分涉及的有害鸟类,在其生命活动的过程中,会对电工电子产品造成破坏。
3.2)有害的主要鸟类
乌鸦、喜鹊、麻雀。
3.3)有害鸟类危害地区
湖南、江西、河南、黑龙江等。
4)鼠类
4.1)概述
本部分涉及的有害鼠类,在其生命活动的过程中,会对电工电子产品造成破坏。
4.2)有害的主要鼠类
有害的主要鼠类包括:
——黑线姬鼠;
——板齿鼠;
——草原黄鼠;
——黑线仓鼠;
——长爪沙鼠;
——布氏田鼠;
——小家鼠;
——中华鼢鼠;
——高原属兔;
——黄胸鼠;
——黄毛鼠;
——褐家鼠;
——中华竹鼠。