太阳能热水器雷电防护的探讨

摘  要：随着太阳能热水器的广泛使用，如果没有完善的防雷措施，该设备极易遭受雷击。文章提出了太阳能热水器的综合防雷措施，以有效的减少热水器遭受雷击。
关键词：太阳能热水器   雷击途径   防护措施   防雷

太阳能作为一种清洁、经济、环保的自然能源正在被人类广泛利用。近几年来，太阳能热水器以它独特的优点走进千家万户。建设部门也在积极推广，预计未来还有迅猛发展的趋势。应用者也从广大居民个体发展到旅游场所、宾馆、饭店及智能大厦等。但由于太阳能热水器采光的需要，它大多要安装在建筑物的最高处，如果没有有效的防雷措施，容易遭受雷击，轻则热水器损坏。重则造成人身伤亡。对于太阳能热水器的雷电防护已经引起用户的防雷专业部门的重视。本文通过对太阳能热水器的雷击途径进行分析，介绍经济型雷电防护措施，做到投入资金不多，广大使用者即能接受，又能有效的减少太阳能热水器遭雷击造成的安全事故的发生。
1、 太阳能热水器雷击途径分析
    根据对太阳能热水器的结构、使用材料及安装位置的分析，它遭到雷击的途径有两条，一是直接雷击，二是感应雷击。
1.1 直接雷击
    太阳能热水器绝大多数都安装在建筑物的制高点上，其接闪器一般也都低于太阳能热水器。它暴露在接闪器的保护范围之外，一旦云地放电，太阳能热水器首当其冲，成了接闪器，雷电可以直接击在太阳能热水器上，造成热水器被击坏或正在使用的人员伤亡。
1.2 雷电感应
    随着太阳能热水器智能化不断提高，辅助加热、水位、水温自动显示、补水、断水自动控制等功能都应用于太阳能热水器中，而这些功能都是通过电脑芯片传感装置来实现的，电子装置在室内，辅助加热、传感装置在室外的太阳能热水器水箱中，这些电子装置的电源线、显示及控制用的信号线、控制线都是雷电感应、雷电波侵入、雷击电磁脉冲的侵害途径。
2、 综合防护措施
2.1 太阳能热水器的直击雷防护
太阳能热水器一般都设置在建筑物的制高点上，一般都高于建筑物的避雷带，首先要对它进行防直击雷防护，防护类别同建筑物。防护措施采用在太阳能热水器附近加装避雷针或避雷线，最好距离太阳能3-4m，如有困难，避雷针也可加设在太阳能热水器的金属架上，避雷针就近用Φ8的镀锌圆钢与建筑物避雷带做良好焊接，或选用≥16mm2多股铜线就近与避雷带卡接。按滚球半径计算，太阳能热水器整体符合《建筑物防雷设计规范》GB50057-94 2000版保护范围即可。如太阳能热水器已在建筑物顶部原来的避雷装置保护范围之内，就不必再安装其他避雷装置了。如太阳能热水器虽在建筑物顶部原有避雷装置保护范围之内，但由于建筑物较高（如大于45m），还应在太阳能热水器上加装防侧击雷装置。
2.2等电位连接
等电位连接也是太阳能热水器防雷中的一个重要环节。因为现在安装的太阳能热水器使用的上、下水管道多为PVC管，虽然PVC管壁有加强金属层，但没有和室内电磁组合阀及室外的水箱做到金属连接，所以等电位连接包括室内和室外两部分。室外包括太阳能金属架支架、金属构件、避雷针、避雷带及线路屏蔽层、SPD接地端及其他金属管道要和洗浴间的等电位端子板连接。
2.3太阳能热水器各种线路的屏蔽
太阳能热水器从楼顶到卫生间的线路有辅助加热、水位、水温自动显示、补水、断水自动控制线等，这部分线路全部要采用屏蔽线，其屏蔽层两端要做好接地。在楼顶到太阳能热水器水箱部分，电源线、信号线又处于LPZ0b区到LPZ1区，建筑物本身遭到雷击时，电磁感应电流可能超过电缆屏蔽层所能承受的电流，所以，这段线路再穿铁管，其铁管上端和太阳能热水器支架连接，铁管下端和楼顶避雷带就近连接，以确保线路的二次屏蔽作用。这样，上端就可以不装电源及信号SPD。
2.4太阳能热水器的雷电波侵入防护
如果太阳能热水器的电源在室内做2-3级SPD防护，楼顶处做一级SPD防护，测控线及信号线两端加装信号SPD防护，这样就造成辅助投资大于购置安装太阳能热水器的投资，这是不现实的，使用者基本不能接受。2.3中线路加二次屏蔽铁管就是解决少装SPD的问题。但为了防止雷电波从输入端侵入，在室内洗浴间安装一个通流量5-10KA（8/20ｕs的插座式SPD就可以了（综合防护见图1）。
3、 结束语
    为了防止雷击击坏太阳能热水器，保证广大太阳能热水器使用者的人身安全，太阳能热水器的销售及安装单位应通过当地防雷主管部门机构备案才能上岗，且在安装太阳能热水器前必须申报，并根据防雷专业单位提供的施工图纸进行施工。如建筑设计时已设计了太阳能热水器，各气象主管部门在图纸审查时必须严格审查，并随时监督施工，以确保太阳能热水器达到防雷保护的标准。
    随着科技的发展和人民生活水平的提高，各种智能化家用电器、智能电器、电脑网络等逐步进入千家万户，所以在民用建筑设计时应严格按照国家相关防雷规范标准进行设计，这样对于各种电器才能使防护效果更好。这也是今后防雷主管部门和建设主管部门共同协作要做好的问题。

参考文献
1  GB50057-94 2000版，建筑物防雷设计规范
2  GB50343-2004，建筑物电子信息系统防雷技术规范
3  李斌.浅谈智能化太阳能热水器的防雷，