GBT4797.5-2008电工电子产品环境条件分类自然环境条件降水和风.pdf 13页

'ICS19．020A21a园中华人民共和国国家标准GB／T4797．5—2008代替GB／T4797．51992电工电子产品环境条件分类自然环境条件降水和风Classificationofenvironmentalconditionsofelectricandelectronicproducts--Environmentalconditionsofnature--Precipitationandwind(IEC60721-2—2：1988，ClassificationofenvironmentalconditionsPart2：Environmentalconditionsappearinginnature——Precipitationandwind，MOD)2008-12—30发布2009—11—01实施宰瞀嬲紫瓣訾糌瞥翼发布中国国家标准化管理委员会仅111 GB／T4797．5—2008目次前言⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·1范围⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··2规范性引用文件⋯⋯··⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·3概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··4特性参数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5；}类⋯···⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯···⋯⋯⋯附录NA(规范性附录)我国各气候类型对应的降水和风条件 刖昌GB／T4797．5—2008GB／T4797目前包括以下8个部分：——GB／T4797．1电工电子产品自然环境条件温度和湿度——GB／T4797．2电工电子产品自然环境条件海拔与气压、水深与水压——GB／T4797．3电工电子产品自然环境条件生物一GB／T4797．4电工电子产品自然环境条件太阳辐射与温度——GB／T4797．5电工电子产品环境条件分类自然环境条件降水和风——GB／T4797．6电工电子产品自然环境条件尘、沙、盐雾——GB／T4797．7电工电子产品环境条件分类自然环境条件地震振动和冲击一一GB／T4797．8电工电子产品环境条件分类自然环境条件火灾暴露本部分为GB／T4797的第5部分。本部分修改采用IEC60721—2—2：1988<<环境条件分类第2部分：自然界出现的环境条件降水和风》(英文版)。本部分与IEC6072l一22：1988相比，主要差异如下：——删除了国际标准的前言；一一增加了国家标准前言；一将原IEC的第1章范围与第2章目的的内容合并成国家标准的第1章，并增加了规范性引用文件作为国家标准的第2章；——将表2的注添加到了表格中；——对5．5原IEC标准的“最大雪载一般出现在冬季比较寒冷时的南方地区(对于北半球而言，南半球正好相反)，特别是海洋性气候区域”，根据我国实际的情况添加了脚注；——增加了规范性附录NA。本部分代替GB／T4797．51992《电工电子产品自然环境条件降水和风》。本部分与GB／T4797．5—1992相比，主要差异如下：——将GB／T4797．51992附录A的内容转化为标准正文，并按照IEC的条文顺序编排；——将GB／T4797．51992中的表1、表3、表6、表7和表8改为附录NA的表NA．1、表NA．5、表NA．3、表NA．4、表NA．2；——增加了第5章内容。本部分的附录NA为规范性附录。本部分由全国电工电子产品环境技术标准化委员会(SAC／TC8)提出并归口。本部分起草单位：广州电器科学研究院。本部分主要起草人：颜景莲、陈心欣。本部分所代替标准的历次版本发布情况为：——GB／T4797．51992。 1范围电工电子产品环境条件分类自然环境条件降水和风GB／T4797．5—2008GB／T4797的本部分规定了电工电子产品相关的降水和风环境条件的基础特性、定量描述以及环境条件分类。本部分适用于为确定电工电子产品在运输、贮存、使用时会遭受到的降水和风相关参数的严酷等级提供背景资料。当为产品应用选择适当的降水和风相关参数的严酷程度时，应采用GB／T4796中规定的数值。2规范性引用文件下列文件中的条款通过GB／T4797的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注蜀期的引用文件，其最新版本适用于本部分。GB／T4796电工电子产品环境条件分类第1部分：环境参数及其严酷程度(GB／T4796—2008，IEC60721-1，IDT)GB／T4797．1电工电子产品环境条件温度和湿度(GB／T4797．12005，IEC6072121：2002，MOD)GB／T4798．12008电工电子产品应用环境条件第1部分：贮存(GB／T4797．1200i，IEC607213—1：2002，MOD)GB／T4798．22008电工电子产品应用环境条件第2部分：运输(]EC60721—32：1997，M013)GB／T4798．32007电工电子产品应用环境条件第3部分：有气候防护场所固定使用(IEC60721-3—3：2002，MOD)GB／T4798．4—2007电工电子产品应用环境条件第4部分：无气候防护场所固定使用(IEC607Z卜3—4：1995，MOD)GB／T4798．5—2008电工电子产品应用环境条件第5部分：地面车辆使用(IEC60721—8—5：1997，MoD)GB／T4798．61996电工电子产品应用环境条件船用(IEC6072136：1985，IDT)6B／T4798．7—2008电工电子产品应用环境条件第7部分：携带和非固定使用(IEC6072137：2002，MOD)GB／T4798．91997电工电子产品应用环境条件产品内部的微气候(IEC607213—9：1993，IDT)GB／T4798．10一2006电工电子产品应用环境条件导言(IEC60721—3o：2002，IDT)3概述地球上的大气层在不断运动中，局部会受热、受冷和变湿。由此在密度上会出现梯度，产生高压区和低压区。由于地球自转的科里奥利力的作用，风并不会由高压区直接吹向低压区。】 GB／T4797．5～2008空气的连续水平运动，促使在广大地区产生缓慢的上升运动，或者地表增热，引起热空气局部上升。空气的上升运动使气压和温度下降，当两者降低得足够多，就会形成降水。例如，20℃下，空气的最大水蒸气含量为17．3g／m3，如果降至0℃，空气中的最大水蒸气含量仅为4．8g／m3。3．1降水具体的降水类型，雨、冰雹或者雪，都是云层发生复杂变化的结果。云层温度在垂直方向上是不同的，0℃出现的高度称为冻结高度，冻结高度以上，温度低于0℃，冻结高度以下温度高于0℃。在冻结高度以上的云层中，过冷水滴的温度范围一般为0℃～～13℃，特殊情况下可达一50℃。形成雨水还是冰晶取决于各种环境条件，例如，垂直气流、温度分布以及雨滴或者冰晶在云层中的合成过程。如果雨滴或者冰晶在下降的过程中，通过云层的温度由负变为正，并持续为正，这时水滴或冰晶就会转变为雨滴降落至地面上形成降雨。在下降过程中是否会持续长大取决于周围的条件。下落速度随雨滴直径的变大而增大(见图1)。雨滴的直径在5mm～6mm之间时，相应的速度为9m／s，这些大的雨滴在下降的过程中可能会散落成小雨滴，小雨滴在继续下落过程中又可能增大，最终的结果就是雨滴直径分布的上限为5mm～6mm。雨滴有可能会通过大气层中的逆温层，在这层大气中温度再次降到0℃以下，导致雨滴凝固成冰雹，并降落至地面；或者，继续以过冷雨滴的状态存在，直至碰撞到表面而快速结冰；另外一种情况是，上升气流可能将雨滴带到0℃以下的更高区域而形成结冰。这些冰雹表面可以因形成冰晶而进一步增大，当连续的结冰和融化过程发生时，冰雹可以达到很大。最大直径记录为140mm(1970年9月3日在美国堪萨斯洲的Coffeyville)，但是这种尺寸的冰雹非常罕见。如果在整个下降过程中温度一直维持在0℃以下，冰晶一直保持固态，就会以雪的形式降落到地面上。在不同的条件下可能生长形状不同但有规则的冰晶，形成雪花。雪花的直径能达到1cm，但质量非常轻。3．2风全球的风系是在赤道地区的高温和两极地区的低温，伴随着地球自转的影响而形成的。产品在贮存、运输和使用中主要受到近地面风的影响。但是对于某些在地面上一定高度的应用，应考虑该高度上的风。大气层底部的风主要取决于太阳辐射造成的局部热效应以及包括建筑物及其他障碍物在内的地表形状。由于摩擦和风的切变这些局部条件的影响，会产生热涡旋和机械涡旋。白天近地表的气流是两者的综合作用，但夜间主要为机械涡旋。地表风的这些涡旋影响导致阵风的增高，这种阵风的频率是随机的，一般通常有几秒的时间间隔。风暴时的风速可能非常高，例如飓风和龙卷风。在热带和亚热带地区，地面上的风速有超过80m／s的记录，龙卷风的速度可达到125m／s，但出现的几率很小。4特性参数4．1降雨降雨一般通过以下参数描述：——降雨强度(水平表面上累积的降雨高度)，单位为毫米每小时(ram／h)；～⋯雨滴尺寸分布；——降落速度分布；——雨滴温度。在这里不考虑如由于空气污染溶解的杂质、海盐等的其他参数，尽管这些参数可能对产品有较大的影响。表1给出了不同类型的雨的参数。我国气候类型的降水强度见表NA．1。2 6B／T4797．5—2008雨滴温度一般情况下与通风干湿表的湿球温度相同，但也有可能发生偏差，例如在以冰晶形态构成的雨或者在降雨的初期阶段。表1雨的特征(长期的平均值)‘最大降雨强度／雨滴的典型直径／雨滴降落速度／分类(ram／h)(m／s)细雨微量‘0．01～0．1100>3．0>68GB／T,1798给出的降雨强度是短时的峰值强度；b微量表示降雨强度小于1mm／h。4．2冰雹冰雹一般通过以下参数描述：一～直径；——密度；——降落速度；——碰撞能量。本部分仅考虑了直径较大的冰雹，因为它们具有破坏作用，但是最经常发生的还是直径较小的冰雹。冰雹的密度约为900kg／m3，降落速度由下式计算：口一5．16√i式中：。一一降落速度，单位为米每秒(m／s)；d——冰雹直径，单位为毫米(mm)。碰撞能量可以由质量(直径，密度)和降落速度计算。表2给出了直径20mm以上冰雹的特性。表2冰雹特性直径／质量／降落速度／碰撞能量／mmg(m／s)204231S0593639601024081701624315i8024146257903444941110047152627注：表中的数值是经过圆整以后的数据。4．3降雪降雪通常为直径为几个毫米的雪花，密度较低，但如果遭受强风，雪花就会破碎成平均直径为3 GB／T4797．5—200880pm，小至20pm的小冰晶。降落到地面的雪的密度差异较大，新降落的雪的密度范围为70kg／m3～150kg／m3，陈雪的密度一般为200kg／m3～400kg／m3。4．4风风速受地面以上局部地貌和海拔的影响很大，地表越粗糙，靠近地面的风速被降低的程度越大，因此，地面附近的风速和远离地面的风速通常差别较大，表3表明了这种影响。我国气候类型的瞬时最大风速见表NA．2。表3高度和表面状况对风速的影晌不同地区的相对风速，以500m高处风速的百分数计／离地面的高度／％城市中心，高楼区域郊区，森林地区平地，海面500100】0010030082921005368S6303248711021366031325495分类雨水、冰雹和风对产品产生不同影响，单独影响，联合影响，或者跟其他环境因素综合影响。下面给出了单个以及组合参数的例子。5．1正常降雨降雨强度随纬度、气候和季节的变化差别较大。一般来说，最大的降雨强度出现在热带的暴风雨以及飓风类的暴风雨中。世界记录到的最大降雨强度为30mm／min，这种降雨往往是短时的，例如雷暴雨通常不会超过0．5h。一般降雨包括不同尺寸和速度的雨滴。雨滴的特性主要取决于大气的温度和水分含量，这些特性会使得降落中的雨滴部分或者全部汽化，一般来讲，在较高的地面温度和较高的相对湿度下，雨滴的直径中值较大。因此，热带地区雨滴的直径一般比例如北欧地区的要大(见图2)。5．2大风雨大风雨是风和雨的组合。风使雨滴在降落速度上又增加了一个水平的速度，还可能会给封装件造成负压。由于降雨温度低造成的冷却，降雨本身也会形成负压。在热带地区，降雨强度130mm／h和风速30m／s的组合是一个小时内平均值的最大预期值。降雨强度在1min内的峰值可能会超过上述的1h内的最大平均值，热带地区达到20mm，其他地区达到10mm。5．3结冰雨水降落到0℃以下的表面上，或者过冷雨滴的碰撞形成结冰。在天线塔以及相似高度的建筑上出现的结冰的厚度可达75ram。5．3．1雾凇当湿润空气接触到0℃以下的表面并升华时会形成雾凇，当风速比较低的时候往往会形成雾凇。雾凇由针状结晶体组成，表面的附着力比较低。我国各气候类型的雾凇最大直径见表NA．3。5．3．2霜霜是通过风携带的过冷水滴反复地跟物体碰撞和结冰形成的，由于附着在物体上的点非常小而且4 GB／T4797．5—2008迎风生长，非常典型的外观特征是呈现“虾尾”状。颜色呈白色，角型结构。在山区，霜在物体上的生长速率可达30mm／h或者一晚上30cm。霜可能会与雪同时发生，导致物体大面积被雪覆盖。地面附近的最大厚度为150mm，离地面100m高度增长至500mm，密度约200kg／m3。5．3．3纯结冰当过冷水滴在某表面上结冰时会形成纯结冰，坚硬且透明，一般为透明的层状结构或者中间有小气泡的透明层状结构。纯结冰一般没有特定的结构，结构紧凑，密度较大，附着力较强。当温度较低风速较高时，会形成纯结冰。5．3．4雨凇”由过冷却雨或毛毛雨降落到温度在冰点以下的地面和地物上冻结而成的均匀而透明的冰层n。雨凇的密度和附着力都比较大，没有气泡。我国各气候类型的雨凇最大直径见表NA．4。5．3．5结冰过程结冰类型主要取决于：——空气温度；⋯风速；——过冷水滴的直径；⋯～液态水含量。图3和图4，给出了结冰形态跟水滴直径、风速和温度之间的关系。圆柱表面的结冰取决于：——圆柱半径；——风速；一⋯一水滴尺寸。以上的每个风速和水滴尺寸都对应一个极限圆柱半径，大于此半径则没有或几乎没有结冰产生。5．4冰雹在世界大部分地区都会发生直径在20mm以下的冰雹，直径超过50mm的冰雹发生的概率较小。5．5雪载最大雪载一般出现在冬季比较寒冷时的南方地区(对于北半球而言，南半球正好相反)”，特别是海洋性气候区域。这些地区的雪载强度一般为2kPa，相当于高度为2m的新降雪或者0．7m的陈雪。在山区雪载强度可能达到10倍之多。注：此上所列的气候条件是世界范围的，不适合我国的情况。我国各气候类型的最大积雪深度见表NA．5。5．6吹雪吹雪是风和雪的综合作用。吹雪时雪可分成非常细小的粒子，足以侵入到产品的狭缝和接口。雪的水平流量随着离地面高度的增加而降低，最大雪水平流量值在表4中给出。表4最大雪水平流量离地面高度／最大雪水平流量／Eg／(m2·s)]103lO15600．58000130001)雨凇也叫冻雨，附着于地面和物体表面的冰状冻结物。2)此处为针对全球范围的气候划分，对于我国的南方、北方定义并不适用 GB／T4797．5—20085．7风力作用在物体上的风力取决于平均风速、物体的尺寸和形状。对于一个垂直于风向的平板，风的作用力可以通过下式计算：F一0．65v2A式中：F——风力，单位为牛顿(N)；”——平均风速，单位为米每秒(m／s)；A——平板面积，单位为平方米(m2)。阵风会产生短时力的冲击，在某些情况下，可能是周期性的，当与物体固有响应频率相同时，会引起大的振幅。这类阵风的频率一般低于1Hz。一个特殊的现象是，迎风的圆柱体，由于风力的作用，后方释放出双排涡旋，它作为一种周期性的力反作用在垂直风向的圆柱上，该力的频率通过下式计算：f一0．195詈式中：，——频率，单位为赫兹(Hz)；”——风速，单位为米每秒(m／s)；d⋯圆柱体的直径，单位为米(m)。台一＼埘删鼙(堪雨滴直径／him图1在气压为101．3kPa，气温为20℃下，静止空气中雨滴最终速度 三4＼辎避3云滴一50％，＆H一一一90％．P．H雨滴直径／rata图2不同相对湿度下因蒸发引起的雨滴大小随高度的变化E＼堪利蜒挂温度／℃图3以气温和微滴直径为函数的三种冻结类型GB／T4797．5—2008 GB／T4797．5—20088∈j硭删摆菇E一瑙匿温度／℃图4以气温和风速为函数的三种冻结类型＼＼、＼＼卜＼．＼冬锄＼≮＼≮弋＼≯Coo＼＼≮＼≮。＼＼＼<、≮、＼。＼＼风速／(m／s)图5圆柱极限半径(R。)，超过此值不会结冰或很少结冰 附录NA(规范性附录)我国各气候类型对应的降水和风条件NA．1我国气候类型的降水强度见表NA．1。表NA．1我国各气候类型一分钟最大降水量GB／T4797．5—2008一分钟最大降水量／气候类型寒冷57寒温I7．2寒温Ⅱ3．o暖温87亚湿热10．o湿热9．8干热20注：气候类型采用GB／T4797．1中的分类。NA．2我国气候类型的瞬时最大风速见表NA．z。表NA．2我国各气候类型最大风速(距地10m处)最大风速／气候类型