天面太陽(yáng)能集熱供水系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)方案

佘菁力　諶熠東

摘 要： 通過(guò)對(duì)天面太陽(yáng)能集熱供水系統(tǒng)存在的防雷隱患進(jìn)行全面分析，提出天面太陽(yáng)能集熱供水系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞： 太陽(yáng)能系統(tǒng)；雷電防護(hù)；設(shè)計(jì)措施

1引 言

為了采光集熱的特殊需要，太陽(yáng)能熱水器都集中安裝在建筑物的天面層，這對(duì)于防雷技術(shù)而言要求很高，所以必須安裝防雷裝置予以保護(hù)。一般而言，消費(fèi)者在購(gòu)買(mǎi)該商品時(shí)，基本無(wú)防雷意識(shí)，商家在安裝過(guò)程中通常只負(fù)責(zé)安裝，極少考慮防雷保護(hù)問(wèn)題，以致于太陽(yáng)能熱水器成為防雷安全事故中的隱患。在雷暴多發(fā)季節(jié)太陽(yáng)能熱水器容易遭到雷擊造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

2天面層太陽(yáng)能集熱供水系統(tǒng)具體防雷設(shè)計(jì)

2.1直擊雷防護(hù)措施

根據(jù)我國(guó)防雷技術(shù)規(guī)范的要求，通常至少應(yīng)將天面太陽(yáng)能安裝位置其頂部低于最高接閃器0.6-1.5米處進(jìn)行安裝，并與接閃器保持一定的安全距離（1-3米）。針對(duì)不同的地域和天面層采用不同的避雷模式。如果太陽(yáng)能熱水器高出避雷帶（網(wǎng)），其接閃幾率就比避雷帶（網(wǎng)）要高，根據(jù)分流系數(shù)分析，當(dāng)熱水器接閃時(shí)泄放的雷電流越大，電位就越高，它們存在的距離越遠(yuǎn)電位差就越大。國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）將浴室列為電擊危險(xiǎn)系數(shù)大的特殊場(chǎng)所，當(dāng)人們?cè)谙丛r(shí)身體阻抗就會(huì)大幅度下降。如果此電位沿電源金屬線路，金屬導(dǎo)管等途徑進(jìn)入浴室就會(huì)導(dǎo)致人員傷亡。如果安裝太陽(yáng)能熱水器時(shí)沒(méi)有采取必要的防雷措施，當(dāng)太陽(yáng)能熱水器遭到雷擊時(shí)，輕則擊毀太陽(yáng)能集熱裝置，重則當(dāng)太陽(yáng)能熱水器接到強(qiáng)大的雷擊電磁脈沖（LEMP）會(huì)沿著金屬水箱，電輔加熱裝置的供電線路、金屬導(dǎo)管等途徑入侵室內(nèi)，導(dǎo)致爆炸引發(fā)雷電火災(zāi)，殃及室內(nèi)生命及財(cái)產(chǎn)安全。所以建議廣大消費(fèi)者在雷暴期間或雷雨天氣環(huán)境中盡量避免使用太陽(yáng)能熱水器，并切斷其供電電源，避免雷擊電磁脈沖侵入太陽(yáng)能熱水器造成危害。根據(jù)直擊雷防護(hù)措施，通常防護(hù)直擊雷的有效方案為：將太陽(yáng)能熱水器最高點(diǎn)的金屬物構(gòu)件或金屬水箱用16平方毫米以上的多股銅線、–40×4鍍鋅扁鋼、Φ10鍍鋅圓鋼、與天面女兒墻上的避雷帶或建筑物的基礎(chǔ)內(nèi)筋進(jìn)行等電位連接，衛(wèi)生間進(jìn)出水管采用鍍鋅鋼管并作好局部等電位連接。如果采用避雷針進(jìn)行防護(hù)，最好在距離熱水器3米合理位置安裝高出熱水器頂部1.5米的避雷針，并進(jìn)行可靠等電位連接。

2.2感應(yīng)雷防護(hù)及防雷電波侵入對(duì)策

2.2.1太陽(yáng)能熱水器的連接線路屏蔽技術(shù)措施。

太陽(yáng)能熱水器的連接線路均應(yīng)采取屏蔽技術(shù)。水箱中的電輔加熱裝置供電線路、水位水溫傳感線路和自動(dòng)控制系統(tǒng)線路，在通過(guò)（LPZ）防雷區(qū)LPZ0в區(qū)到LPZ1區(qū)，LPZ0в區(qū)域中的電磁場(chǎng)強(qiáng)度沒(méi)有衰減，是太陽(yáng)能熱水器遭受感應(yīng)雷擊和雷擊電磁脈沖（LEMP）的主要途徑，所以要防感應(yīng)雷擊和雷擊電磁脈沖（LEMP）現(xiàn)象的發(fā)生就必須安裝SPD（浪涌保護(hù)器）做好各線路的防護(hù)。因此，從建筑物天面層太陽(yáng)能熱水器連接室內(nèi)衛(wèi)生間的電源線、傳感信號(hào)線、上下水管均應(yīng)采用金屬管敷設(shè)并作好屏蔽處理。屏蔽層兩端應(yīng)與太陽(yáng)能熱水器的金屬物構(gòu)件進(jìn)行等電位連接并進(jìn)行良好接地。在電源漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)或空氣開(kāi)關(guān)處安裝電源SPD（浪涌保護(hù)器）其標(biāo)稱放電電流不宜小于8/20？μs 20kA，傳感線路有四條水位線路和一條水溫線路組成。因此在傳感線路出水箱處加安裝SPD，該處選擇標(biāo)稱放電電流不宜小于8/20μs 5KA，在控制器連接處安裝SPD，其標(biāo)稱放電電流不宜小于8/20？μs 1.25KA，并良好接地。

2.2.2等電位及接地措施

太陽(yáng)能熱水器防雷設(shè)計(jì)的重要一環(huán)是使用等電位措施和基礎(chǔ)共用接地網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。等電位措施是減小需要雷電防護(hù)空間內(nèi)各金屬物與設(shè)施之間的電位差，等電位連接帶宜采用金屬板，進(jìn)行等電位連接的目的就是為了防止設(shè)施與設(shè)施之間、系統(tǒng)與系統(tǒng)之間產(chǎn)生的電位差，在設(shè)計(jì)時(shí)要制定接地裝置抗腐蝕措施。等電位連接就是把建筑物的基礎(chǔ)鋼筋，進(jìn)出管道、金屬屏蔽層、電力系統(tǒng)的零線、建筑物的基礎(chǔ)共用接地網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)系等進(jìn)行有效的等電位聯(lián)結(jié)，使之形成良好的等電位體。如果建筑物金屬物體與大地具有可靠連接，金屬物體與大地之間沒(méi)有電位差，該金屬物體就具有零電位。接地系統(tǒng)只指把金屬物體、構(gòu)建等通過(guò)各類金屬導(dǎo)體、導(dǎo)線與大地相連，使該金屬體與大地保持同等電位。室內(nèi)部分包括室內(nèi)線路屏蔽層接地、暖氣片、線盒、金屬排水管、PE線、室內(nèi)浪涌保護(hù)裝置接地等室內(nèi)各種接地的等電位。

安全可靠的基礎(chǔ)共用接地網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是（LPS）防雷裝置的重要環(huán)節(jié)，無(wú)論是直擊雷防護(hù)還是雷電感應(yīng)的防護(hù)，都是通過(guò)接地系統(tǒng)將雷電流釋放到大地，最理想的接地阻值越低越好。為盡量避免高電位反擊造成人員傷亡事故，就必須對(duì)設(shè)施進(jìn)行安全可靠接地，其接地阻值宜≤4Ω范圍。基礎(chǔ)共用接地網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是將自然接地體與人工接地體進(jìn)行等電位有效聯(lián)結(jié)。接地裝置的材料可選用銅質(zhì)或鐵質(zhì)的金屬棒、管以外，還可以使用碳和石墨類型為主體的棒管或使用∠50×50×5mm鍍鋅角鋼，其長(zhǎng)度一般為1.5M—2.5M，也可以采用﹣40×4mm的鍍鋅扁鋼或Φ12-Φ14鍍鋅圓鋼。在施工和使用材料上應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件、環(huán)境來(lái)決定最佳的施工方案。

2.2.3 太陽(yáng)能熱水器防雷系統(tǒng)與建筑物防雷裝置的有效融合

太陽(yáng)能安裝所在建筑物的內(nèi)、外部防雷裝置對(duì)太陽(yáng)能熱水器的綜合防雷效果影響很大。若建筑物共用接地網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不完善，或建筑物配電系統(tǒng)未安裝合理的浪涌保護(hù)器，則太陽(yáng)能供電線路所使用的配電系統(tǒng)線路極易被則雷擊電磁脈沖侵入，造成其它電器設(shè)備損壞。所以技術(shù)人員應(yīng)該先檢查建筑物防雷裝置是否合格，然后再進(jìn)行太陽(yáng)能熱水器防雷裝置的安裝。

3 結(jié) 語(yǔ)

本文是根據(jù)筆者多年從事防雷技術(shù)工作的經(jīng)驗(yàn)，依據(jù)國(guó)家防雷技術(shù)規(guī)范，總結(jié)了太陽(yáng)能熱水器的防雷隱患，才撰寫(xiě)出的匠心之作。希望對(duì)防雷技術(shù)工作者起到一定的參考和啟迪作用。

參考文獻(xiàn)

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