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太陽能防雷探索與應(yīng)用(一)
太陽能防雷探索與應(yīng)用[摘要]我礦區(qū)太陽能安裝時普遍缺少接地裝置，極其容易遭受雷擊，當(dāng)遭到雷擊時會導(dǎo)致人身和電氣設(shè)施的安全，本文提出了太陽能防雷應(yīng)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(xiàn)太陽能遭到雷擊的情況，要拿起法律武器要求賠償。
[關(guān)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(jié)能、環(huán)保的優(yōu)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(dāng)一聲驚天霹靂過后，安裝在城市住宅樓頂?shù)奶柲軣崴髂馨踩珕幔?br /> 一、現(xiàn)狀
近年來，我礦區(qū)太陽能逐漸得到普及，據(jù)不完全統(tǒng)計，礦區(qū)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(shè)施的設(shè)置技術(shù)性很強，可是這一重要的問題，多年來被忽略了。一些生產(chǎn)廠家和商家缺乏防雷意識或沒考慮到有防雷的需要，產(chǎn)品說明書里沒有注明防雷的具體事項，其安裝人員沒有經(jīng)過有關(guān)防雷知識技術(shù)培訓(xùn)，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(shè)施的要求不在意，很多太陽能內(nèi)置有電加熱電源線和傳感或信號線直通室內(nèi)，事實上該熱水器已變成了一個接閃器，以致出現(xiàn)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(nèi)，其后果不堪設(shè)想。
據(jù)筆者觀察，礦區(qū)太陽能在安裝時，基本上沒有安裝防雷設(shè)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(dǎo)入浴室的電壓達10～20v時，即足以使人發(fā)生心室纖維性顫動而致死。目前廣泛使用的節(jié)能太陽能熱水器的主要金屬部件多設(shè)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(jié)果不堪設(shè)想。
1、雷電的種類
雷電分為直擊雷、靜電感應(yīng)雷、電磁感應(yīng)雷和球雷，直擊雷是帶電積云與地面目標(biāo)之間的強列放電。靜電感應(yīng)雷是由于帶電積云接近地面，在架空線路導(dǎo)線或其他導(dǎo)電凸出物頂部感應(yīng)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(dǎo)線或?qū)щ娡钩鑫镯敳康碾姾墒ナ`，以大電流、高電壓沖擊波的形式，沿線路導(dǎo)線或?qū)щ娡钩鑫飿O快地傳播，此沖擊波由靜電感應(yīng)產(chǎn)生，具有雷電特征，稱為靜電感應(yīng)雷。電磁感應(yīng)雷是由于雷電放電時，巨大的磁場能在鄰近的導(dǎo)體上感應(yīng)出很高的電動勢。該電動勢具有雷電特征，稱為電磁感應(yīng)雷。球雷是雷電放電時形成的發(fā)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(shù)十至數(shù)百千安。雷電流陡度可高達數(shù)十千安每微秒。直擊雷沖擊過電壓可高過數(shù)千千伏，感應(yīng)雷沖擊過電壓高過數(shù)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(xiàn)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(zhì)，熱性質(zhì)和機械性質(zhì)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(zāi) ；B、電擊； C、毀壞設(shè)備和設(shè)施。
太陽能熱水器遭雷擊的危害，不僅僅表現(xiàn)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(shù)據(jù)線、電加熱線等渠道將雷電流引入室內(nèi)，危及人身安全及損壞室內(nèi)其它電器設(shè)備。
三、防雷應(yīng)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(xué)防雷可以有效地減少和避免雷擊事件的發(fā)生。
一是"避"，應(yīng)盡量使太陽能熱水器處于防雷裝置的保護范圍之內(nèi)。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(shè)計和操作應(yīng)由專業(yè)人員完成。一般情況下太陽能熱水器至少應(yīng)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(shè)計規(guī)范》中的第3.2條規(guī)定凸出屋面高于避雷帶的物體，如系金屬物則應(yīng)與屋面防雷裝置連接；如系非金屬物，應(yīng)在接閃器（避雷針）保護范圍內(nèi)，否則應(yīng)加裝接閃器的保護。這一規(guī)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(xiàn)等電位連接作好準備。
二是"分"，應(yīng)盡量避免或減少通過熱水器引入室內(nèi)的雷電流。如果熱水器已處于防雷裝置的保護范圍之內(nèi)，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(nèi)，則應(yīng)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(nèi)的雷電流減少。按照中華人民共和國國家標(biāo)準《建筑物防雷設(shè)計規(guī)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(guī)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。考慮到無法完全阻斷進入室內(nèi)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(xiàn)在城市中建筑物多是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，樓頂?shù)慕娱W器均與建筑物內(nèi)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(chǔ)鋼筋網(wǎng)而入地。為防止電擊事故，《低壓配電設(shè)計規(guī)范》采用國際標(biāo)準規(guī)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(jié)措施，還特別編制了《等電位連接安裝》（97SD567）標(biāo)準圖。圖中有衛(wèi)生間局部等電位連接示例（一）、（二）。具體做法就是將衛(wèi)生間內(nèi)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(wèi)生間內(nèi)相關(guān)金屬物體處于等電位狀態(tài)，即消除了危險的電位差，人在雷擊發(fā)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(yīng)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(nèi)的太陽能熱水器電源線、信號線、水管均應(yīng)采用金屬屏蔽保護；最后，應(yīng)在漏電保護開關(guān)后端加裝SPD（電涌保護器），并做好接地，以防感應(yīng)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(fā)利用清潔能源具有廣闊前景，應(yīng)將開發(fā)利用太陽能納入城鄉(xiāng)建設(shè)規(guī)劃和建設(shè)項目計劃中，并嚴格按照防雷規(guī)范把太陽能利用系統(tǒng)與主體工程同時設(shè)計、同時施工，在投入使用前經(jīng)過專業(yè)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(guī)范使用太陽能熱水器，切實保障人民生命財產(chǎn)安全。
四、案例分析
去年6月24日，某小區(qū)的5號樓天臺的太陽能熱水器，因未做任何防雷設(shè)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(guān)技術(shù)人員到雷擊現(xiàn)場進行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)存在的問題還不少。
據(jù)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(shè)施，哪會出事情，出了我們負責(zé)�！笨梢�，安裝工人的防雷知識是多么缺乏。
記者在現(xiàn)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(jù)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(yù)防雷擊的需要。
技術(shù)人員看了商家人員安裝的防雷裝置，認為很不規(guī)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(shù)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(shù)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(xié)投訴，要求經(jīng)銷商為其補裝防雷設(shè)施。消協(xié)認為，按國家產(chǎn)品安全規(guī)定，太陽能熱水器需安裝防雷設(shè)施，其產(chǎn)品的說明書上也有安裝防雷設(shè)施的注意事項，但經(jīng)銷商卻未予安裝，是對消費者生命財產(chǎn)安全的漠視，要求經(jīng)銷商本著誰安裝誰負責(zé)的原則，為用戶補裝防雷設(shè)施。某品牌熱水器經(jīng)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(xié)認為，雖然目前國家有關(guān)管理部門沒有出臺強制性的安裝熱水器必須安裝防雷設(shè)施的規(guī)定，但本著誰安裝誰負責(zé)的原則，經(jīng)銷商應(yīng)把安裝防雷設(shè)施內(nèi)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(chǎn)安全，市有關(guān)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(shè)施。消費者最好是在購買、安裝前，向經(jīng)銷商講明此事，以防止其有意或無意的疏漏。
五、結(jié)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(shè)施，如果沒有，一定要同經(jīng)銷商協(xié)商安裝事宜或請有資質(zhì)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(shè)計施工要求很高，為確保工程質(zhì)量，確保人身安全，各地防雷主管機構(gòu)應(yīng)盡職盡責(zé)把好設(shè)計審核、施工監(jiān)督和驗收關(guān)。
設(shè)計部門應(yīng)將太陽能安裝納入房屋主體設(shè)計中，做到與主體工程同時設(shè)計、同時施工，投入使用前經(jīng)過專業(yè)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(guī)范使用太陽能熱水器。
參考文獻：
[1]國家標(biāo)準 建筑物防雷設(shè)計規(guī)范GB50057-94（2000年版）北京 中國計劃出版社2001
[2]中南建筑設(shè)計院主編 建筑物防雷設(shè)計安裝99D562 北京 中國建筑標(biāo)準設(shè)計研究所出版1999.12
[3]朱林根 主編 21世紀建筑電氣設(shè)計手冊下冊 北京 中國建筑工業(yè)出版社2001.3
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