《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在家用燃氣具行業近年來發展迅速。自2020年起，國內外開始推出純氫型燃氣具產品。2020年，歐洲地區發布了純氫燃氣具的技術標準，隨后推出了多種產品，歐盟在2021年4月投入運行示范住宅，并改造現有天然氣管網以安全輸送100％氫氣。日本和其他地區也在積極推動純氫產品的發展，在2021年也發布了相關產品標準。同年12月，萬和的純氫灶具通過了廣東省輕工聯合會的成果鑒定。2024年3月，萬和公司獲得了國內首張由英國BSI簽發的純氫灶具認證證書。盡管歐洲地區已經制定了相關技術標準，但我國尚未發布國家、行業或團體標準。制定和發布團體標準將有助于推動純氫型燃氣具產品的研究和示范應用，促進氫能燃氣具技術的發展。《家用氫能燃氣灶具》團體標準由廣東省燃氣具協會歸口，廣東省燃氣具協會和廣東省燃氣用具產品標準化技術委員會聯合組織編制，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量計量監督檢測中心、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、上海夢地工業自動控制系統股份有限公司、重慶大學、湖南理工學院、堀場（中國）貿易有限公司等。1.2起草過程1)標準立項論證廣東省燃氣用具產品標準化技術委員會和廣東省燃氣具協會于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品質量檢驗檢測中心（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。確定主編單位及參編單位，討論標準編制原則、達到的目標，確定標準基礎框架。并且對標準制定工作組的任務進行了分工（主編、參編單位任務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月完成發布。3)前期調研廣東省燃氣用具產品標準化技術委員會和廣東省燃氣具協會項目研究人員參與了一系列氫能產業應用調研以及研究，以借鑒歐美地區和國內的燃氣用具產品技術法規和標準為突破口，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。通過對純氫燃氣具研制企業進行調研，了解企業產品質量信息、技術水平、標準體系建設等情況，充分聽取企業、檢測機構對純氫家用燃氣灶具產品質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，主要采用對應強制產品標準和其它適用產品標準的相關技術要求與試驗方法為基礎：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上增加使用氫氣為燃料的家用燃氣灶的特定技術要求和試驗要求，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《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規則》的要求和規定編制標準內容。標準與已頒布實施的國家相關標準保持良好的銜接和相互協調，并跟蹤歐盟THyGA項目以及相關領域技術發展態勢，充分考慮了家用氫能燃氣灶具的實際情況和發展水平，在終端應用產品規范方面填補國內空白。針對目前家用氫能燃氣灶具的生產和應用現狀，確定了以下編制原則：1）科學性原則：標準起草小組遵循“科學、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、檢測機構意見，確保標準制訂的科學性及合理性。2）協調性原則：本標準的內容與相關法律、法規、規章和標準協調一致。3）實用性原則：在標準制訂過程中，標準起草小組根據企業及檢測機構的意見進行反復溝通、修改，確保標準的實用性和可操作性。4）先進性原則：本標準總結行業多年的實踐，參考國內外先進標準的經驗，在GB16410—2020《家用燃氣灶具》的基礎上對部分內容進行了完善。2.2主要內容2.2.1范圍本文件規定了以氫氣為燃料的家用燃氣灶（簡稱氫氣灶）的術語和定義、產品分類、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超過25％的溶脹或1％的收縮，質量損失率不應超過10以及不應出現粉碎或崩解現象；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質量損失率不得超過10％,以及不應出現開裂、起泡或其他明顯的退化現象；c)按E.2試驗項目要求，完成加速老化測試后，試驗樣品不應出現龜裂及其他明顯的退化現象；d)按E.3試驗項目要求，完成加速氫壓老化試驗后，試驗樣品不應出現開裂、起泡或出現明顯的劣化現象。1.2）燃氣通路的金屬材料應具備與氫氣的相容性。如果需要驗證相關金屬材料的氫氣相容性,可以按以下要求進行：a)氫氣環境相容性試驗應符合GB/T34542.2的規定；b)氫脆敏感度試驗應符合GB/T34542.3的規定。1.3）與火焰直接接觸的材料應考慮火焰溫度的影響。2）結構2.1）氫氣灶結構應考慮空氣與氫氣混合后可能發生的爆燃影響，在6.7條規定的試驗項目，點火、熄火和負荷調節過程不應產生過大的爆燃噪聲，且在上述過程中不應對結構安全產生影響。2.2）按6.10條規定進行爆燃試驗，試驗結果應符合：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構部件受損、變形，但是受損結構的碎片與本體上的零部件不應飛出；b)氫氣灶的面板材料采用金屬，包括搪瓷材料的，允許面板和其他結構部件受損、變形，但是受損結構不應形成碎片，且本體上的零部件不應飛出。2.3）在運行過程中產生的凝結水不應影響灶具的安全運行，按6.11條規定進行凝結水滴落試驗，凝結水不應導致火焰監控裝置、點火裝置失效，以及不應導致10％以上的火孔出現超過5秒的堵塞。3）性能3.1）氣密性3.1.1）燃氣系統氣密性按6.4條進行試驗，應符合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不大于0.03L/h。3.1.2）若燃氣系統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不大于0.03L/h。3.2）溫升3.2.1）氫氣灶按6.5條規定的試驗條件，在35℃環境溫度條件下進行表面溫度檢測，表面溫度應符合表1的溫度限值要求。允許在＜35℃環境溫度條件下進行測試，應符合表1溫升限值要求。若兩種試驗條件下的試驗結果不一致，以35℃環境溫度條件下的溫度限值試驗結果為準。3.2.2）其它電氣部件各部位在溫升試驗條件下，應符合GB/T4706.1—2024第11章要求，其中GB/T4706.1—2024表3的值應減少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能力評價，以界限條件為預期的變化范圍，氫氣灶的界限條件應符合附錄A.3的要求。界限條件通常包括壓力、熱負荷、一次空氣系數等。4.2)試驗用主要儀器儀表4.2.1)煙氣分析儀應符合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的規定。4.4)溫升試驗進行溫度限值試驗時，環境溫度為35℃;進行溫升限值試驗時，環境溫度為＜35℃。4.5）點火性能試驗4.6）燃燒工況試驗a)火焰傳遞試驗b)火焰狀態試驗c)主燃燒器燃燒穩定性試驗—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）凝結水滴落試驗2.3確定依據編制單位近年在相關領域開展了一系列的研究和開發工作，發表多篇論文包括專題研究報告，獲得多項授權專利，此外，也與歐洲、北美檢測機構進行了多種形式的合作、交流，形成了編制工作必要的技術基礎。本文件主要的參考文獻包括：GB/T29729—2022氫系統安全的基本要求GB/T34542.1—2017氫氣儲存輸送系統第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氫能輸配設備通用技術要求（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《氫能輸配設備通用技術要求（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，主要來源為包括GB/T29729—2022《氫系統安全的基本要求》和GB/T34542.1—2017《氫氣儲存輸送系統第1部分：通用要求》的相關條文。2）結構要求本文件提出的結構要求是使用純氫氣的燃氣具特定要求，包括：5.2.2.1氫氣灶結構應考慮空氣與氫氣混合后可能發生的爆燃影響，在6.7條規定的試驗項目，點火、熄火和負荷調節過程不應產生過大的爆燃噪聲，且在上述過程中不應對結構安全產生影響。5.2.2.2按6.10條規定進行爆燃試驗，試驗結果應符合：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構部件受損、變形，但是受損結構的碎片與本體上的零部件不應飛出；b)氫氣灶的面板材料采用金屬，包括搪瓷材料的，允許面板和其他結構部件受損、變形，但是受損結構不應形成碎片，且本體上的零部件不應飛出。5.2.2.3在運行過程中產生的凝結水不應影響灶具的安全運行，按6.11條規定進行凝結水滴落試驗，凝結水不應導致火焰監控裝置、點火裝置失效，以及不應導致10％以上的火孔出現超過5秒的堵塞。其中，5.2.2.1條是相關編制單位在相關產品開發過程中總結的經驗；5.2.2.2條是參照PAS4444:2021《氫能燃氣具指南》的相關要求,以及相關編制單位在研究試驗工作中總結的經驗；5.2.2.3條也是相關編制單位在產品開發過程中總結的經驗。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，應在不低于21kPa的試驗壓力進行結構驗證，試驗結果應符合GB16410—2020第5.3.1條的要求，且不得發生泄漏、不可恢復的變形和破損的情況。5.3.1.1燃氣系統氣密性按6.4條進行試驗，應符合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不大于0.03L/h。5.3.1.2若燃氣系統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不大于0.03L/h。相關條文編制依據為：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，從保障產品安全和用戶安全，以及提高產品質量要求的角度，在燃氣具相關國家標準的安全要求基礎上，對氫燃氣系統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力狀態，由于試驗壓力為最高工作壓力的7倍以上，確保金屬結構材料的應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條規定的試驗條件，在35℃環境溫度條件下進行表面溫度檢測，表面溫度應符合表1的溫度限值要求。允許在＜35℃環境溫度條件下進行測試，應符合表1溫升限值要求。若兩種試驗條件下的試驗結果不一致，以35℃環境溫度條件下的溫度限值試驗結果為準。5.3.2.2其它電氣部件各部位在溫升試驗條件下，應符合GB/T4706.1—2024第11章要求，其中GB/T4706.1—2024表3的值應減少10K。編制依據主要是相關編制單位在產品開發過程中總結的經驗。由于燃氣具的多數部件表面溫度變化規律與電氣部件不同，采用表面溫升＋環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℃環境溫度作為考核條件，適用多數燃氣具。5）氫能燃氣特性氫能燃氣具的試驗條件中，燃氣成份不發生變化，附錄A規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、一次空氣系數等。附錄A的編制主要依據為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的相關要求進行了完善。主要依據包括GB/T31911—2015《燃氣燃燒器具排放物測定方法》和相關編制單位的研究和開發經驗。2.4技術內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編制單位的研究和開發過程積累的經驗。其中，本文件中以下內容進行了專項的試驗驗證：a)點火、負荷調節、熄火過程的爆燃控制和噪聲控制；b)凝結水影響；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技術經濟論證無3.3預期效益(經濟效益、社會效益和生態效益)本標準根據產品發展現狀和技術特點，制定了相應的技術要求和試驗方法，為規范行業發展奠定了基礎，將能引導行業向更加安全、節能、環保的方向發展。家用領域中將氫氣作為燃料加以利用，可視為氫氣應用的重要場景和措施之一，該措施在拓展工業副產氫氣等氫源利用途徑、減少碳排放實現雙碳目標，解決環境污染方面具有重要優勢。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氫氣儲存輸送系統第2部分：金屬材料與氫環GB/T34542.3氫氣儲存輸送系統第3部分：金屬材料氫3.5界限一次空氣系數limitpr