对当前太阳能热水器防雷现状分析及应对措施论文

对当前太阳能热水器防雷现状的分析及应对措施【摘要】本文通过对太阳能热水器防雷现状的分析，结合太阳能热水器的安装位置和特点，从直击雷防护和感应雷方面对其防雷措施进行阐述，采取太阳能热水器室外、室内部分均与内墙主筋进行等电位联结的方式，将雷电危害流降至最低。

【关键词】德州;太阳能热水器;防雷措施
0.引言
太阳能热水器是一种新能源利用方式，其经济、节能、环保的优势被社会广泛认同和大力推广。

德州市于2010年9月成功举办了“世界太阳城大会”，是举世公认的“太阳城”。

世界知名的太阳能企业“皇明”出自德州。

在光热、光伏等技术的应用上，德州一直走在全国乃至世界的前列，引领着太阳能产业的发展。

目前德州市新建住宅小区几乎100%的住户安装了太阳能热水器，各个学校和宾馆等公共场所也都使用了集中式太阳能热水系统。

本文主要从太阳能热水器系统的室外和室内部分的等电位联结等方面分析阐述太阳能防雷问题。

1.太阳能热水器防雷隐患
1.1太阳能热水器遭雷击的方式
根据太阳能热水器的结构、使用材料及安装位置的特点分析，它遭雷击的途径可能有两种，一是直接雷击，二是感应雷击。

太阳能热水器一般均安装于楼顶，部分现在是悬挂式，安装在阳台。

按照《雷电电磁脉冲的防护第一部分：通则》中对防雷区的划分，
太阳能热水器位于lpzoa或lpzob区，容易遭受雷击并传导全部的雷电流，或是容易因未被衰减的电磁场使电气线路等产生强大的感应过电压，进而损坏设备，重者造成人员伤亡。

1.2太阳能热水器防雷现状
笔者在多年的实际工作中，通过对德州市太阳能防雷设施调查发现，目前仅有不到10%的太阳能热水器采取了有效防雷措施，而绝大多数热水器根本无任何防雷措施。

还有少数太阳能热水器采用了将热水器支架与避雷带相连的方式，其实这样并不能防止雷击。

因为热水器水箱位于支架上方，高于周围物体及楼顶接闪器，当雷电发生时，起到了等效于接闪器的作用，一旦遭受雷击将对金属水箱和支架等造成严重破坏。

太阳能热水器室内卫生间设备的局部等电位与内墙主筋相连，由于雷电泻放存在趋肤效应，建筑外层钢筋泻放的雷电流通常为建筑内部钢筋的数倍，因此各钢筋柱间在雷电泻放时存在较大的电压差，这样不利于太阳能热水器和卫生间内设施保持等电位。

就我们德州市雷灾调查情况而言，每年都有大量太阳能热水器遭受雷击，直接威胁到人民生命财产安全，而造成这一切的原因主要是防雷设施不合理、不完善、不健全。

2.太阳能热水器的防雷措施
2.1太阳能热水器的直击雷防护
在《建筑物防雷设计规范》(gb50057-94,2000版)第3.2条规定，凸出屋面高于接闪器的物体，如是金属物则应与屋面防雷装置联结;
如非金属物，应在接闪器保护范围内，否则应加装接闪器进行保护。

多数太阳能热水器水箱的不锈钢板厚度远远小于4mm，不能作为接闪器使用，所以应采取措施防止直接雷击。

采取防直击雷措施首先应利用楼顶的坡屋面、阳台、窗台、活动墙体、遮阳篷等处安装集热系统，让太阳能热水器与住宅建设开发中的防雷安全有机地结合起来，通过整体设计、先期安装，使其既能处于建筑物原有防雷系统保护，又利于整体建筑的美观。

当无法利用原有建筑物的防雷系统保护时，则可采用避雷针或避雷带（线）保护，如条件允许应首先考虑采用避雷针保护，安装避雷针应安装在热水器背光侧，可根据“滚球法”计算避雷针安装位置和高度。

但是在楼顶安装避雷针施工难度相对较大，当很多热水器集中在楼顶时，若全部采用避雷针防护，还会造成建筑顶部避雷针林立现象，增加雷击概率，影响建筑美观。

为实现经济美观的效果，可采用截面为35mm2的镀锌钢绞线做避雷线，来保护单个或成排的太阳能热水器，具体做法是将太阳能热水器支架与内墙主筋可靠联结，避雷线要高出太阳能热水器水箱顶部0.5m以上且使热水器处于保护范围内，两端采用杆塔配合斜拉线方式架设避雷线，如避雷线长度超过15米，可在两杆塔中部增设杆塔做支撑，避雷线两端与引下线或接闪器相连，同时保证避雷线不超过25米有一条引下线与楼体避雷装置相连，如图1所示。

图1
2.2等电位联结
等电位联结是太阳能热水器雷电防护的一个重要环节。

现在安装太阳能热水器使用的上下水管绝大多数为pvc管，虽然pvc管壁有加强金属层，但大多没有和室内组合阀及室外水箱做到电气联结，因此应重视室外部分和室内部分金属构件的等电位联结。

室外部分包括太阳能热水器金属支架、金属构件、及管线屏蔽层等，均应与内墙主筋进行等电位联结；室内部分包括线路屏蔽层、电涌保护器接地及其他金属管道应与卫生间局部等电位联结，卫生间局部等电位应由建筑物内墙基础柱筋引出。

如果单纯考虑防直击雷，只要水箱处于接闪器保护范围内即可，但是太阳能热水器的特殊性在于室外部分处于建筑物顶端，而室内部分位于洗浴室内，与人员和其他设施直接接触，实践表明，雷电泻放时90%以上的电流通过建筑物的外墙柱主筋流入大地，10%以上的电流通过建筑物的内墙柱主筋流入大地，这样各钢筋柱间就存在较大的电压差，如果太阳能热水器系统室外部分、卫生间局部等电位均能做到与内墙主筋联结，这样就有利于减小两者间的电位差，并将引入室内的雷电流降至最低。

2.3太阳能热水器的雷电电磁脉冲防护
为防止雷电波通过太阳能热水器的电源、信号等线路侵入室内，太阳能水热器的电源线、信号线均应采用金属屏蔽保护（采用穿金属管或带屏蔽层的pvc管的方法，并做好接地），同时其电源、信号线路应在入室处安装相应的电涌保护器。

2.4 树立防雷安全意识，雷雨天及早防范
考虑到无法完全阻断进入室内的雷电通道，建议在打雷时不要使用太阳能热水器，更重要的是要拔掉其电源插头，但切记若雷暴正在发生时千万不能插拔电源，并尽量少接触水管、龙头以防万一。

2.5 定期检查维护
由于太阳能热水器所处工作环境恶劣，要定期进行检查维护，防止锈蚀、氧化等造成其防雷要求不符合规范，不仅起不到防雷作用反而还会引雷。

3.结束语
太阳能热水器正在被广泛推广使用，作为一个在建筑顶部安装的特殊金属构件在规范和标准中没有明确的防雷做法，以致当前太阳能热水器防雷做法不一，或根本没有可靠的防雷措施，因此就要求我们防雷技术人员集思广益，提出可靠、实用的太阳能热水器防雷设计、施工技术标准，并形成规范，使设计施工人员有据可依，最大限度的避免和减少由太阳能热水器引起的雷电灾害事故。

【参考文献】
［１］中华人民共和国建设部.gb50364-2005 民用建筑太阳能热水器系统应用技术规[s].北京:中国建筑工业出版社,2005．［２］陈在锋，崔景华，邢怀民．电趋肤效应与电子能态关系的研究[j]．河南师范大学学报，2005，33(3)：158-159．。