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太陽(yáng)能防雷探索與應用(一)
太陽(yáng)能防雷探索與應用[摘要]我礦區太陽(yáng)能安裝時(shí)普遍缺少接地裝置，極其容易遭受雷擊，當遭到雷擊時(shí)會(huì )導致人身和電氣設施的安全，本文提出了太陽(yáng)能防雷應采取的措施，并通過(guò)案例分析告訴用戶(hù)在安裝太陽(yáng)能時(shí)一定要做好防雷措施，如果出現太陽(yáng)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(yáng)能 雷擊 危害 防范措施 案例分析
隨著(zhù)人們生活水平的提高，太陽(yáng)能熱水器以其省電、節能、環(huán)保的優(yōu)勢正日益受到市民的青睞，但目前太陽(yáng)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(guò)后，安裝在城市住宅樓頂的太陽(yáng)能熱水器能安全嗎？
一、現狀
近年來(lái)，我礦區太陽(yáng)能逐漸得到普及，據不完全統計，礦區近2萬(wàn)戶(hù)人家安裝了太陽(yáng)能熱水器。由于太陽(yáng)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(shù)性很強，可是這一重要的問(wèn)題，多年來(lái)被忽略了。一些生產(chǎn)廠(chǎng)家和商家缺乏防雷意識或沒(méi)考慮到有防雷的需要，產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)里沒(méi)有注明防雷的具體事項，其安裝人員沒(méi)有經(jīng)過(guò)有關(guān)防雷知識技術(shù)培訓，不考慮太陽(yáng)能熱水器防雷擊的要求，除了部分新村留有安裝太陽(yáng)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(yáng)能熱水器需安置防雷設施的要求不在意，很多太陽(yáng)能內置有電加熱電源線(xiàn)和傳感或信號線(xiàn)直通室內，事實(shí)上該熱水器已變成了一個(gè)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(guò)熱水器的管道、電源線(xiàn)和信號線(xiàn)直接進(jìn)入用戶(hù)室內，其后果不堪設想。
據筆者觀(guān)察，礦區太陽(yáng)能在安裝時(shí)，基本上沒(méi)有安裝防雷設施的。
二、太陽(yáng)能遭受雷擊的危害
國際電工委員會(huì )（IEC）將浴室列為電擊危險大的特殊場(chǎng)所，這是因為人在沐浴時(shí)遍體濕透，人體阻抗會(huì )大大下降，沿金屬管導入浴室的電壓達10～20v時(shí)，即足以使人發(fā)生心室纖維性顫動(dòng)而致死。目前廣泛使用的節能太陽(yáng)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(jìn)入浴室，如恰恰有人在沐浴，則結果不堪設想。
1、雷電的種類(lèi)
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(xiàn)路導線(xiàn)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(xiàn)路導線(xiàn)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(xiàn)路導線(xiàn)或導電凸出物極快地傳播，此沖擊波由靜電感應產(chǎn)生，具有雷電特征，稱(chēng)為靜電感應雷。電磁感應雷是由于雷電放電時(shí)，巨大的磁場(chǎng)能在鄰近的導體上感應出很高的電動(dòng)勢。該電動(dòng)勢具有雷電特征，稱(chēng)為電磁感應雷。球雷是雷電放電時(shí)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(diǎn)
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(guò)電壓可高過(guò)數千千伏，感應雷沖擊過(guò)電壓高過(guò)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(shí)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(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 ；B、電擊； C、毀壞設備和設施。
太陽(yáng)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(guò)水管、水位及溫度數據線(xiàn)、電加熱線(xiàn)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(lái)看，目前還不能完全杜絕和消除太陽(yáng)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"，應盡量使太陽(yáng)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(yáng)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(zhuān)業(yè)人員完成。一般情況下太陽(yáng)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(shí)，使金屬物與屋面防雷裝置連接，為下一步實(shí)現等電位連接作好準備。
二是"分"，應盡量避免或減少通過(guò)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(wú)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(jìn)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(lèi)防雷建筑，按照下面條文，如太陽(yáng)能裝置高于避雷帶，宜將最高點(diǎn)金屬物用銅編制帶、-40*4鍍鋅扁鐵、10mm2以上的多股銅芯線(xiàn)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(cháng)度要長(cháng)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(yáng)能是否在高點(diǎn)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(wú)法完全阻斷進(jìn)入室內的雷電通道，建議在打雷時(shí)避免使用太陽(yáng)能熱水器、拔掉其電源插頭，盡量少接觸水管、龍頭，以防萬(wàn)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(huì )沿這些鋼筋引下，泄入建筑物的基礎鋼筋網(wǎng)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(guò)，因衛生間內相關(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(shí)是安全的。
如果自行對太陽(yáng)能熱水器進(jìn)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(yáng)能熱水器電源線(xiàn)、信號線(xiàn)、水管均應采用金屬屏蔽保護；最后，應在漏電保護開(kāi)關(guān)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(yáng)能熱水器的防雷問(wèn)題，還要從根本處著(zhù)手。開(kāi)發(fā)利用清潔能源具有廣闊前景，應將開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)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(yáng)能利用系統與主體工程同時(shí)設計、同時(shí)施工，在投入使用前經(jīng)過(guò)專(zhuān)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，規范使用太陽(yáng)能熱水器，切實(shí)保障人民生命財產(chǎn)安全。
四、案例分析
去年6月24日，某小區的5號樓天臺的太陽(yáng)能熱水器，因未做任何防雷設施，致使10多住戶(hù)的太陽(yáng)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)人員到雷擊現場(chǎng)進(jìn)行了調查，發(fā)現存在的問(wèn)題還不少。
據熱水器遭受雷擊的住戶(hù)李女士介紹，她在安裝時(shí)曾向安裝工人提出防雷的要求，其中一位師傅說(shuō)：“不用安裝防雷設施，哪會(huì )出事情，出了我們負責�！笨梢�(jiàn)，安裝工人的防雷知識是多么缺乏。
記者在現場(chǎng)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(shuō)，抬高的原因一是增加水壓，二是平臺上無(wú)安裝位置。壓根兒沒(méi)考慮到預防雷擊的需要。
技術(shù)人員看了商家人員安裝的防雷裝置，認為很不規范，將避雷線(xiàn)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(yáng)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(méi)達到技術(shù)要求。
由于高出避雷帶加上太陽(yáng)能熱水器本身沒(méi)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(xiāo)商為其補裝防雷設施。消協(xié)認為，按國家產(chǎn)品安全規定，太陽(yáng)能熱水器需安裝防雷設施，其產(chǎn)品的說(shuō)明書(shū)上也有安裝防雷設施的注意事項，但經(jīng)銷(xiāo)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(xiāo)商本著(zhù)誰(shuí)安裝誰(shuí)負責的原則，為用戶(hù)補裝防雷設施。某品牌熱水器經(jīng)銷(xiāo)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(jiǎn)單的避雷針。
消協(xié)認為，雖然目前國家有關(guān)管理部門(mén)沒(méi)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(zhù)誰(shuí)安裝誰(shuí)負責的原則，經(jīng)銷(xiāo)商應把安裝防雷設施內容列入銷(xiāo)售的整個(gè)過(guò)程中。
目前，暴露出來(lái)的問(wèn)題已很明顯，為確保生命財產(chǎn)安全，市有關(guān)部門(mén)提醒消費者在購買(mǎi)、安裝太陽(yáng)能熱水器時(shí)，千萬(wàn)要注意是否安裝了防雷設施。消費者最好是在購買(mǎi)、安裝前，向經(jīng)銷(xiāo)商講明此事，以防止其有意或無(wú)意的疏漏。
五、結束語(yǔ)
防雷主管部門(mén)提醒己安裝使用太陽(yáng)能熱水器的消費者，立即查看是否安裝了防雷設施，如果沒(méi)有，一定要同經(jīng)銷(xiāo)商協(xié)商安裝事宜或請有資質(zhì)的防雷部門(mén)安裝。
另外，消費者在雷暴期間，盡量不要使用太陽(yáng)能熱水器洗澡，并取下太陽(yáng)能熱水器電源插座，這樣做可以有效幫助避免雷擊。
實(shí)施太陽(yáng)能熱水器的防雷工程從原理上講是簡(jiǎn)單易行的，但設計施工要求很高，為確保工程質(zhì)量，確保人身安全，各地防雷主管機構應盡職盡責把好設計審核、施工監督和驗收關(guān)。
設計部門(mén)應將太陽(yáng)能安裝納入房屋主體設計中，做到與主體工程同時(shí)設計、同時(shí)施工，投入使用前經(jīng)過(guò)專(zhuān)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，規范使用太陽(yáng)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(yè)出版社2001.3
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