雷電防護(hù)技術(shù)在智能建筑的探討

王悅+馬曉晨

摘 要：智能建筑在設(shè)計(jì)與建造的過程中，為了滿足使用需求，使用大量計(jì)算機(jī)以及各種電子設(shè)備，憑借著技術(shù)優(yōu)勢(shì)能夠滿足現(xiàn)階段經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)于建筑空間的使用需求，但是大量電子設(shè)備的存在，也在一定程度上增加了發(fā)生雷擊的幾率。文章旨在從雷電防護(hù)技術(shù)的層面出發(fā)，在相關(guān)理論的指導(dǎo)下，從多個(gè)層面入手，對(duì)智能建筑雷電防護(hù)體系的構(gòu)建方式與途徑進(jìn)行合理化探討，以期減少智能建筑發(fā)生雷擊的概率。

關(guān)鍵詞：智能建筑 雷電防護(hù) 外部措施 內(nèi)部措施

階段，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，為了滿足城市建設(shè)與區(qū)域開發(fā)的客觀要求，逐漸將電子設(shè)備與建筑設(shè)計(jì)施工結(jié)合起來，推動(dòng)了智能建筑發(fā)展。電子設(shè)備由于其絕緣能力較弱，難以承受較高的電流與電壓，因此在運(yùn)行過程中一旦受到雷擊，將會(huì)帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失。如何提升智能建筑自身的防雷電能力，保證電子設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，就成為現(xiàn)階段相關(guān)技術(shù)人員必須要解決的現(xiàn)實(shí)問題。

1 雷電發(fā)生的種類

對(duì)流層在運(yùn)動(dòng)的過程中，帶電云層在與大地進(jìn)行相互作用的過程中，會(huì)出現(xiàn)較為強(qiáng)烈的放電現(xiàn)象，形成雷電。對(duì)于雷電發(fā)生類型的全面分析能夠幫助相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)一步明確智能建筑在進(jìn)行防雷電操作過程中的重點(diǎn)與核心，增強(qiáng)防護(hù)工作的質(zhì)量與水平。雷電可以劃分為3種類型：直擊雷、雷電感應(yīng)以及閃擊，其中直擊雷是帶電云層與地面某一物體之間發(fā)生的放電現(xiàn)象，當(dāng)云層電荷完成放電后，地面內(nèi)游離的電荷會(huì)在一定空間范圍內(nèi)繼續(xù)進(jìn)行放電，這也就是雷電感應(yīng)。而暫態(tài)的高電位引起的反擊造成閃擊。

2 智能建筑防雷的必要性

雖然我國智能建筑防雷電技術(shù)起步較晚，但是發(fā)展迅猛，現(xiàn)階段已經(jīng)逐步形成較為完整的防雷電技術(shù)體系，能夠在一定程度上滿足智能建筑雷電防護(hù)工作的客觀要求。智能建筑作為一種新的建筑模式，其將建筑施工、技術(shù)控制、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)等進(jìn)行有機(jī)融合，使得建筑物結(jié)構(gòu)更加精細(xì)，服務(wù)功能更加完善，借助于計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)建筑物內(nèi)部各類信息數(shù)據(jù)進(jìn)行有效處理與協(xié)調(diào)，滿足了用戶對(duì)于建筑物空間的使用需求，實(shí)現(xiàn)了科技與建筑的完美結(jié)合。智能建筑的設(shè)計(jì)開發(fā)以電子設(shè)備為物質(zhì)基礎(chǔ)，這些電子設(shè)備雖然能夠在很大程度上保證智能建筑服務(wù)功能的發(fā)揮，保證建筑的穩(wěn)定運(yùn)作。但是由于電子設(shè)備工作電壓較低，絕緣性能較弱，因此使得其無法對(duì)雷電進(jìn)行有效防范，一旦遭受雷擊，相關(guān)電子設(shè)備在超高電流以及電壓的作用下，將會(huì)無法進(jìn)行正常工作，造成一定的經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失甚至危及人的生命。因此為了保證智能建筑的安全穩(wěn)定運(yùn)行，避免雷電對(duì)于建筑內(nèi)部電子設(shè)備的危害，需要相關(guān)技術(shù)人員立足于智能建筑雷電防護(hù)工作的實(shí)際需求，不斷進(jìn)行防雷體系的完善與發(fā)展。

3 智能建筑的整體防雷措施

從實(shí)際情況來看，當(dāng)建筑物發(fā)生雷擊，雷電中大量的電荷會(huì)按照建筑中引下線的方向進(jìn)入大地，因此雷電在建筑結(jié)構(gòu)中是以路的形式存在的，同時(shí)雷電在發(fā)生的過程中，會(huì)在一定的區(qū)域引發(fā)電磁感應(yīng)，形成LEMP，LEMP的出現(xiàn)會(huì)使得建筑物內(nèi)部各類導(dǎo)線出現(xiàn)感應(yīng)電流與感應(yīng)電壓，感應(yīng)電流以及感應(yīng)電壓的出現(xiàn)，增加了建筑物導(dǎo)線系統(tǒng)的電流以及電壓水平。由于傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)中相關(guān)電器設(shè)備的絕緣性能較好，因此能夠耐受住雷擊下所產(chǎn)生的感應(yīng)電流與感應(yīng)電壓，但是由于智能建筑電子設(shè)備的特殊性，使得智能建筑在進(jìn)行防雷體系構(gòu)建的過程中，面臨著更為復(fù)雜的環(huán)境以及更為嚴(yán)苛的技術(shù)要求。為此一方面需要立足于傳統(tǒng)建筑物雷電防護(hù)技術(shù)發(fā)展的實(shí)際，吸收有益經(jīng)驗(yàn)，另一方面技術(shù)人員要以現(xiàn)階段雷電防護(hù)技術(shù)為框架，結(jié)合智能建筑雷電防護(hù)工作的實(shí)際需求，實(shí)現(xiàn)外部防護(hù)與內(nèi)部防護(hù)的有機(jī)結(jié)合，從雷電攔截、屏蔽、均壓、分流以及接地等5種技術(shù)方式入手，全面增強(qiáng)智能建筑的雷電防護(hù)水平。

3.1 外部防護(hù)

外部防護(hù)以直擊雷作為工作重點(diǎn)與核心，通過對(duì)建筑物外部結(jié)構(gòu)的合理化安排，借助于避雷針、引線以及接地設(shè)備的合理化使用，對(duì)雷擊中產(chǎn)生的高壓電流進(jìn)行必要的攔截與排放，提升智能建筑雷電防護(hù)效果。

3.2 內(nèi)部防護(hù)（LEMP防護(hù)）

智能建筑的內(nèi)部防護(hù)主要針對(duì)雷擊感應(yīng)電流與電壓，通過采取合理的技術(shù)手段將感應(yīng)電流與感應(yīng)電壓的破壞力降到最低，以此提升智能建筑的安全性與防雷電技術(shù)的有效性。

（1）攔截。

智能建筑的雷電攔截一般使用金屬材料，通過金屬材料對(duì)雷電進(jìn)行接引，并借助金屬材料自身的導(dǎo)電性能，將雷電中絕大多數(shù)電流引入地下，減少雷擊發(fā)生后建筑物內(nèi)的電流強(qiáng)度。

（2）屏蔽。

屏蔽作為降低電磁干擾的重要方式，在電磁脈沖的削弱與阻攔過程中發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用。因此在進(jìn)行智能建筑屏蔽技術(shù)應(yīng)用的過程中，為了保證屏蔽的效果，減少電磁干擾對(duì)于電子設(shè)備以及計(jì)算機(jī)運(yùn)行的不利影響，需要根據(jù)實(shí)際的防雷電需求對(duì)智能建筑系統(tǒng)進(jìn)行全面分析，并在此基礎(chǔ)上采取不同的屏蔽技術(shù)手段。智能建筑主體結(jié)構(gòu)中，使用的鋼筋等建筑材料，由于其存在電氣上的貫通性，因此使得建筑物本身就存在一個(gè)立體網(wǎng)絡(luò)，也就是一般意義上的法拉第籠，雖然這種屏蔽結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，但是其能夠?qū)纂婋姶琶}沖形成一定的屏蔽，造成電磁脈沖的減弱，為后續(xù)電磁脈沖屏蔽工作的開展創(chuàng)造了極為有利的條件[3]。在進(jìn)行屏蔽處理的過程中，技術(shù)人員必須清楚地認(rèn)識(shí)到雷電電流具有陡度特性，因此在進(jìn)行屏蔽技術(shù)應(yīng)用的過程中，需要采取科學(xué)高效的處理方式，建筑物內(nèi)部各種導(dǎo)線回路與引線鋪設(shè)不能平行，要對(duì)各類電子設(shè)備進(jìn)行必要的接地處理等，通過這些方式有效降低雷電流脈沖對(duì)于智能建筑電子設(shè)備安全的危害程度。

（3）均壓。

智能建筑均壓防雷技術(shù)的實(shí)現(xiàn)是一個(gè)全方面的過程，需要技術(shù)人員保證連接，并設(shè)置良好的線路接地系統(tǒng)，對(duì)智能建筑物內(nèi)的導(dǎo)體與非導(dǎo)體進(jìn)行必要的區(qū)分處理。均壓技術(shù)的本質(zhì)在于通過接地系統(tǒng)、導(dǎo)體連接技術(shù)以及等電位連接設(shè)備，在智能建筑內(nèi)部形成一個(gè)完整的電位補(bǔ)償機(jī)制。均壓在智能建筑中的實(shí)現(xiàn)一方面能夠?yàn)槔纂婋娏魈峁┮粋€(gè)持續(xù)運(yùn)動(dòng)的通道，實(shí)現(xiàn)電流快速接地，減少過高電流對(duì)于智能建筑內(nèi)部電子設(shè)備的損壞。另一方面可以借助于電位補(bǔ)償機(jī)制，減少雷擊發(fā)生后不同區(qū)域電子設(shè)備的電位差差值，避免了過高電位差對(duì)于智能建筑的損害。

（4）使用電涌保護(hù)器（Surge Protective Device，SPD）。

在建筑物的不同防雷區(qū)（LPZ）界面和所需的特定位置上設(shè)置電涌保護(hù)器，是建筑物防電涌保護(hù)措施中關(guān)鍵的一項(xiàng)。根據(jù)不同的雷電防護(hù)區(qū)，按照LEMP在不同防護(hù)區(qū)的衰減特性，分層次對(duì)室內(nèi)的電子設(shè)備進(jìn)行雷電防護(hù)。

4 智能建筑中的新技術(shù)應(yīng)用

4.1 提前放電避雷針

在智能建筑防雷技術(shù)體系構(gòu)建的過程中，為了保證防護(hù)的質(zhì)量與水平，需要對(duì)避雷針進(jìn)行有效設(shè)置，借助于避雷針的提前放電，不僅能夠減少雷電閃擊所帶來的危害，還能有效減少二次雷擊方生的幾率，保證智能建筑雷擊防護(hù)工作的有序開展。

4.2 網(wǎng)絡(luò)防雷器

網(wǎng)絡(luò)防雷器具有電容量較小、通流量大的特性，因此其在使用的過程中，能夠在智能建筑內(nèi)部形成一個(gè)完整的電位體系，避免雷電天氣下建筑物外部電流以及電壓對(duì)于智能建筑的影響，提升了智能建筑的安全性。

5 結(jié)語

今后，智能建筑的數(shù)量會(huì)逐漸增多，鋼筋混凝土的建筑結(jié)構(gòu)也會(huì)廣泛應(yīng)用，建筑物受到雷擊的概率會(huì)大量增加，制定出與之匹配的防雷體系是非常必要的。對(duì)建筑物的雷電保護(hù)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及氣象、電氣、建筑等多個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)，需要各行各業(yè)的技術(shù)人員共同努力，為智能建筑的安全可靠運(yùn)行提供技術(shù)保障。

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