- 相關推薦
太陽能防雷探索與應用(一)
太陽能防雷探索與應用[摘要]我礦區太陽能安裝時普遍缺少接地裝置，極其容易遭受雷擊，當遭到雷擊時會導致人身和電氣設施的安全，本文提出了太陽能防雷應采取的措施，并通過案例分析告訴用戶在安裝太陽能時一定要做好防雷措施，如果出現太陽能遭到雷擊的情況，要拿起法律武器要求賠償。
[關鍵詞]太陽能 雷擊 危害 防范措施 案例分析
隨著人們生活水平的提高，太陽能熱水器以其省電、節能、環保的優勢正日益受到市民的青睞，但目前太陽能熱水器大多裝在樓頂，且安裝位置普遍偏高。當一聲驚天霹靂過后，安裝在城市住宅樓頂的太陽能熱水器能安全嗎？
一、現狀
近年來，我礦區太陽能逐漸得到普及，據不完全統計，礦區近2萬戶人家安裝了太陽能熱水器。由于太陽能熱水器必須安裝在樓頂采光的地方，因而，有其安裝的特殊要求，特別是防雷設施的設置技術性很強，可是這一重要的問題，多年來被忽略了。一些生產廠家和商家缺乏防雷意識或沒考慮到有防雷的需要，產品說明書里沒有注明防雷的具體事項，其安裝人員沒有經過有關防雷知識技術培訓，不考慮太陽能熱水器防雷擊的要求，除了部分新村留有安裝太陽能的平臺外，許多熱水器安裝往往高出避雷帶，成了“引雷針”。消費者對太陽能熱水器需安置防雷設施的要求不在意，很多太陽能內置有電加熱電源線和傳感或信號線直通室內，事實上該熱水器已變成了一個接閃器，以致出現引雷入室的隱患。一旦遭受雷擊，強大的雷電流將通過熱水器的管道、電源線和信號線直接進入用戶室內，其后果不堪設想。
據筆者觀察，礦區太陽能在安裝時，基本上沒有安裝防雷設施的。
二、太陽能遭受雷擊的危害
國際電工委員會（IEC）將浴室列為電擊危險大的特殊場所，這是因為人在沐浴時遍體濕透，人體阻抗會大大下降，沿金屬管導入浴室的電壓達10～20v時，即足以使人發生心室纖維性顫動而致死。目前廣泛使用的節能太陽能熱水器的主要金屬部件多設在樓頂，一旦遭到雷擊，大量高電壓的雷電流沿金屬水管及熱水進入浴室，如恰恰有人在沐浴，則結果不堪設想。
1、雷電的種類
雷電分為直擊雷、靜電感應雷、電磁感應雷和球雷，直擊雷是帶電積云與地面目標之間的強列放電。靜電感應雷是由于帶電積云接近地面，在架空線路導線或其他導電凸出物頂部感應出大量電荷引起的，在帶電積云與其他客體放電后，架空線路導線或導電凸出物頂部的電荷失去束縛，以大電流、高電壓沖擊波的形式，沿線路導線或導電凸出物極快地傳播，此沖擊波由靜電感應產生，具有雷電特征，稱為靜電感應雷。電磁感應雷是由于雷電放電時，巨大的磁場能在鄰近的導體上感應出很高的電動勢。該電動勢具有雷電特征，稱為電磁感應雷。球雷是雷電放電時形成的發紅光、橙光、白光或其他顏色的火球。
2、雷電的特點
雷電流幅值可高達數十至數百千安。雷電流陡度可高達數十千安每微秒。直擊雷沖擊過電壓可高過數千千伏，感應雷沖擊過電壓高過數百千伏。由于雷電電流和電流陡度都很大、電壓很高、放電時間極短，從而表現出很強的沖擊性，且具有高頻特征。
3、雷電的危害
就破壞因素看，雷電具有電性質，熱性質和機械性質等三方面的破壞作用。就事故后果看雷電有以下破壞作用： A、爆炸和火災 ；B、電擊； C、毀壞設備和設施。
太陽能熱水器遭雷擊的危害，不僅僅表現在損壞位于室外的熱水器，更嚴重的是通過水管、水位及溫度數據線、電加熱線等渠道將雷電流引入室內，危及人身安全及損壞室內其它電器設備。
三、防雷應采取的措施
從雷電理論來看，目前還不能完全杜絕和消除太陽能熱水器防雷安全隱患，但是科學防雷可以有效地減少和避免雷擊事件的發生。
一是"避"，應盡量使太陽能熱水器處于防雷裝置的保護范圍之內。在確認建筑物原有的防雷裝置是合格的條件下，可考慮降低太陽能熱水器的安裝位置，或在其旁加裝避雷針，具體設計和操作應由專業人員完成。一般情況下太陽能熱水器至少應低于防雷裝置（避雷針或避雷帶）60厘米，并與其保持1米左右的安全距離。
在《建筑物防雷設計規范》中的第3.2條規定凸出屋面高于避雷帶的物體，如系金屬物則應與屋面防雷裝置連接；如系非金屬物，應在接閃器（避雷針）保護范圍內，否則應加裝接閃器的保護。這一規定的目的是利用避雷針攔截雷電，盡量減少熱水器遭雷擊的機率。同時，使金屬物與屋面防雷裝置連接，為下一步實現等電位連接作好準備。
二是"分"，應盡量避免或減少通過熱水器引入室內的雷電流。如果熱水器已處于防雷裝置的保護范圍之內，就不宜將熱水器的金屬外殼與屋頂上其他金屬體相連接；如果無法使熱水器處于防雷裝置的保護范圍之內，則應將熱水器的金屬外殼與屋頂防雷裝置相連，從而借助防雷裝置分流走部分雷電流，使進入室內的雷電流減少。按照中華人民共和國國家標準《建筑物防雷設計規范》（GB 50057－94），居民房一般是第二類防雷建筑，按照下面條文，如太陽能裝置高于避雷帶，宜將最高點金屬物用銅編制帶、-40*4鍍鋅扁鐵、10mm2以上的多股銅芯線與屋頂避雷帶可靠連接（連接要求按照施工規范，主要是連接處要大，扁鋼焊接需要搭接，長度要長于寬度5倍，并至少三面焊接；螺栓連接的要增加彈簧墊圈，以保證連接較為可靠）；如低于高處避雷帶，要分析太陽能是否在高點避雷帶的保護傘形下，是就不用另外保護，如不是，需要按前述方法連接。
三是"防"，雷雨天及早防范�？紤]到無法完全阻斷進入室內的雷電通道，建議在打雷時避免使用太陽能熱水器、拔掉其電源插頭，盡量少接觸水管、龍頭，以防萬一。
現在城市中建筑物多是鋼筋混凝土結構，樓頂的接閃器均與建筑物內鋼筋連接，一旦遭雷，雷電流會沿這些鋼筋引下，泄入建筑物的基礎鋼筋網而入地。為防止電擊事故，《低壓配電設計規范》采用國際標準規定了建筑物總的等電位連接，局部等電位連接和輔助等電位連結措施，還特別編制了《等電位連接安裝》（97SD567）標準圖。圖中有衛生間局部等電位連接示例（一）、（二）。具體做法就是將衛生間內一切金屬物體含浴盆（金屬物），下水管、地漏、給水管、熱水管、采暖管、金屬扶手、金屬毛巾桿、浴簾金屬桿、浴巾架等均連接到LEB（局部等電位連接）端子板上，使之達到等電位。這樣一旦有電流流過，因衛生間內相關金屬物體處于等電位狀態，即消除了危險的電位差，人在雷擊發生時是安全的。
如果自行對太陽能熱水器進行防雷處理，首先，應在離熱水器3米遠處加裝高出熱水器頂部1.5米的避雷針，并做好接地，以防雷擊；其次，從樓頂引入室內的太陽能熱水器電源線、信號線、水管均應采用金屬屏蔽保護；最后，應在漏電保護開關后端加裝SPD（電涌保護器），并做好接地，以防感應雷擊和雷電波侵入。
要徹底解決太陽能熱水器的防雷問題，還要從根本處著手。開發利用清潔能源具有廣闊前景，應將開發利用太陽能納入城鄉建設規劃和建設項目計劃中，并嚴格按照防雷規范把太陽能利用系統與主體工程同時設計、同時施工，在投入使用前經過專業檢測驗收，在日常運行中，提高防雷意識，堅持正常檢測和維護，規范使用太陽能熱水器，切實保障人民生命財產安全。
四、案例分析
去年6月24日，某小區的5號樓天臺的太陽能熱水器，因未做任何防雷設施，致使10多住戶的太陽能熱水器儀表，以及電視機、電腦等家電被雷擊壞。為了解這些熱水器被雷擊的情況，筆者跟隨有關技術人員到雷擊現場進行了調查，發現存在的問題還不少。
據熱水器遭受雷擊的住戶李女士介紹，她在安裝時曾向安裝工人提出防雷的要求，其中一位師傅說：“不用安裝防雷設施，哪會出事情，出了我們負責�！笨梢姡惭b工人的防雷知識是多么缺乏。
記者在現場看到，有10多臺熱水器擺在樓頂上，其中，李女士家的熱水器在屋脊上，熱水器高出這棟樓原安裝的避雷帶，據說，抬高的原因一是增加水壓，二是平臺上無安裝位置。壓根兒沒考慮到預防雷擊的需要。
技術人員看了商家人員安裝的防雷裝置，認為很不規范，將避雷線接在這棟樓的避雷帶上，接口是捆綁式，而不是焊接式。另外，安裝太陽能熱水器，按技術要求，頂部至少低于最高避雷針（帶）1.5米以上，并與針、帶保持大于3米的安全距離，而工人安裝的避雷針高度和距離都沒達到技術要求。
由于高出避雷帶加上太陽能熱水器本身沒有安裝任何防雷裝置，李女士的熱水器遭雷擊。為此，李女士到市消協投訴，要求經銷商為其補裝防雷設施。消協認為，按國家產品安全規定，太陽能熱水器需安裝防雷設施，其產品的說明書上也有安裝防雷設施的注意事項，但經銷商卻未予安裝，是對消費者生命財產安全的漠視，要求經銷商本著誰安裝誰負責的原則，為用戶補裝防雷設施。某品牌熱水器經銷商派人員到李女士家更換了被擊壞的顯示儀，在熱水器旁安裝了簡單的避雷針。
消協認為，雖然目前國家有關管理部門沒有出臺強制性的安裝熱水器必須安裝防雷設施的規定，但本著誰安裝誰負責的原則，經銷商應把安裝防雷設施內容列入銷售的整個過程中。
目前，暴露出來的問題已很明顯，為確保生命財產安全，市有關部門提醒消費者在購買、安裝太陽能熱水器時，千萬要注意是否安裝了防雷設施。消費者最好是在購買、安裝前，向經銷商講明此事，以防止其有意或無意的疏漏。
五、結束語
防雷主管部門提醒己安裝使用太陽能熱水器的消費者，立即查看是否安裝了防雷設施，如果沒有，一定要同經銷商協商安裝事宜或請有資質的防雷部門安裝。
另外，消費者在雷暴期間，盡量不要使用太陽能熱水器洗澡，并取下太陽能熱水器電源插座，這樣做可以有效幫助避免雷擊。
實施太陽能熱水器的防雷工程從原理上講是簡單易行的，但設計施工要求很高，為確保工程質量，確保人身安全，各地防雷主管機構應盡職盡責把好設計審核、施工監督和驗收關。
設計部門應將太陽能安裝納入房屋主體設計中，做到與主體工程同時設計、同時施工，投入使用前經過專業檢測驗收，在日常運行中，提高防雷意識，堅持正常檢測和維護，規范使用太陽能熱水器。
參考文獻：
[1]國家標準 建筑物防雷設計規范GB50057-94（2000年版）北京 中國計劃出版社2001
[2]中南建筑設計院主編 建筑物防雷設計安裝99D562 北京 中國建筑標準設計研究所出版1999.12
[3]朱林根 主編 21世紀建筑電氣設計手冊下冊 北京 中國建筑工業出版社2001.3
【太陽能防雷探索與應用(一)】相關文章：
淺談防雷器在電源系統中原理以及應用03-23
“問題引導式”培訓方式的探索和應用03-10
探索高層建筑沉降觀測技術的應用03-18
對小學低年級應用題的思考與探索03-19
微課在信息技術教學中的應用探索12-03
納米TiO2在太陽能電池方面的應用03-20
探索建構主義在大學英語精讀課中的應用03-19
有關小學低年級應用題的思考與探索03-19