農村太陽能熱水器的防雷措施

羅振宇+江建洲+林麗+王新+于麗華

（鐵嶺市防雷中心，遼寧鐵嶺112000）

摘要：由于太陽能熱水器具有經濟實惠、環保清潔的優點，受到廣大用戶的喜愛，并已進入廣大農村地區，為農民朋友帶來很多方便。但不容忽視的是，太陽能熱水器均安置在樓房或農村民居的頂端，易受雷擊。加之雷電災害的增多，人們對雷電防護的認識也不斷深入，太陽能熱水器的防雷措施也日益受到關注。

關鍵詞：農村；太陽能熱水器；防雷措施

中圖分類號：TU895

文獻標識碼：A

DOI編號：10.14025/j.cnki.jlny.2015.16.083

1雷電的形成

地球受太陽的照射，吸收了太陽的能量，使地表和地面表層的空氣溫度升高，由于地面表層空氣溫度的升高，使其密度變小而被抬升。由于空氣中含有大量的水汽，在上升的過程中，這些空氣的溫度又逐漸下降，這就形成了云，進而形成了被稱為水成物的雨滴、冰晶，這些水成物在地球靜電場的作用下被極化，上部帶負電荷，下部帶正電荷。同這些較大的降水粒子相撞后的小冰晶就獲得正電荷，隨著上升氣流向上，從而發生了電荷的轉移過程，使得云粒子帶正電，降水粒子帶負電。這就形成了雷云空間電場。雷云空間電場的變化，又對地面形成不同的電場，為雷擊的發生奠定了基礎。

2雷擊分析

人們為了使太陽能熱水器充分地接受陽光的照射，更好地吸收太陽的熱能量，一般都把太陽能熱水器安裝在樓房或民居的頂部，這樣使雷云和地面形成的電場距離變小，在房頂的太陽能熱水器一般都高出避雷帶，產生“尖端”放電，這就更容易受到雷電的侵擊。如何做好太陽能熱水器的防雷，有效地防止雷擊災害的發生呢？這就需要先了解雷擊損害是怎樣產生的。

雷擊損害主要有兩個方面：直擊雷和雷擊電磁脈沖（也有人把它叫做感應雷）。

2.1直擊雷與雷擊電磁脈沖

直擊雷是指雷云直接對大地某一對象進行放電的現象。雷擊電磁脈沖是指由直擊雷產生的雷電流和電場，通過導體或空間傳向遠方或感應到附近導電物體，使遠方或附近的某一導電體遭受到強電流或高電壓的現象。

2.2接觸雷擊與旁側閃絡

在直擊雷和雷電感應過程中可能出現接觸雷擊和旁側閃絡。

接觸雷擊是指雷電擊中其他物體時，雷電流將在該物體上流過。由于雷電流與人體之間的電位差，常見的接觸雷擊傷人是手或身體接觸到建筑物的避雷引下線等物體時受到的雷擊傷害。接觸雷擊傷害比直接雷擊受害要輕，往往使受害者短時間麻痹，有時也會昏迷甚至造成死亡。

旁側閃絡是由于被雷電擊重的物體帶有了高電位，而向其附近的人或物閃擊放電的現象。旁側閃絡傷人或物也多是在建筑物的避雷引下線附近時受到傷害的。

接觸雷擊與旁側閃絡不同的是，接觸雷擊是受害者身體的某部位直接與受到雷擊的物體接觸時受到的雷擊傷害。而旁側閃絡是受害人根本沒有直接接觸受雷擊的物體，只是在它附近，由直接被雷擊中物體的高電壓擊穿附近的空氣而受到雷擊傷害。

3太陽能熱水器的防雷

太陽能熱水器的防雷，可以分為室外、室內外的連接部分。

3.1室外部分

室外主要有儲水箱和金屬支架。安裝太陽能熱水器一般都高出樓頂防雷裝置，不在防雷裝置的保護范圍內，所以必須補加保護它的防雷裝置，使其處在防雷裝置的保護范圍內。

有的住戶，雖然也為太陽能熱水器做了防直擊雷裝置，如避雷針、避雷線，可是，他把太陽能熱水器的外殼和金屬支架，一起都與避雷帶（針）相連，作為“等電位”連接，用來“接地”。這樣，更容易把雷電流通過避雷帶引到熱水器上，使熱水器發生接觸雷擊。一旦把雷電流引來，就會使熱水器帶上高電位，擊壞熱水器，同時雷電流也會沿著上下水管道、輔助加熱器、電源線和水位水溫傳感器的信號線，進入室內對人造成危害。這很像人站在樹下手扶著樹或是靠著樹時遭到雷擊的現象，可以看成是上面講的接觸雷擊。

即使不與避雷帶相連，如果太陽能熱水器與避雷帶等防直擊雷裝置過近，也會因避雷裝置上雷電流的強電場，感應到太陽能熱水器或被防雷裝置上的高壓雷電流擊穿空氣后，擊到太陽能熱水器上，然后沿著上下水管道、輔助加熱器電源線和水位水溫傳感器的信號線，進入室內，對室內造成危害。這也很像人站在樹下，距離樹較近時遭到雷擊的現象，可以看成是上面講的旁側閃絡。

人體受雷擊傷害的根本原因是因為有雷電流通過人的身軀，所以，在安裝太陽能熱水器時，應安裝在防雷裝置保護范圍內，盡量遠離防直擊雷裝置，更不能與防雷裝置相連，以免把雷電流引入室內。

3.2室內部分

室內的防雷，主要是防止雷電流沿著上下水管道、輔助加熱器電源線和水位水溫傳感器的信號線，進入室內，對室內的人或傳感到室內電線上，發生二次旁側閃絡，傷及室內的人和家用電器。室外部分的防雷做得好，就不容易發生接觸雷擊和旁側閃絡，沒有室外的接觸雷擊與旁側閃絡，雷電流就不會沿著上下水管道、輔助加熱器電源線和水位水溫傳感器的信號線進入室內，也就不存在傷到人或損害室內的家用電器了。

太陽能熱水器的水位水溫控制器通過室內的電源插座與戶外電源線相連，如果外面的電源線遭到了雷擊，雷電電磁脈沖電流就會沿著電源線路進入室內，不僅會擊壞水位水溫控制器，而且通過室內電線，發生旁側閃絡傷到人或損壞室內的家用電器。所以，應該在電源線的入戶端加裝電源浪涌保護器（SPD），把電源線感應來的電磁脈沖逐級分流拒之門外。

3.3室內外的連接部分

前面已經講到電源入戶線，應加裝電源浪涌保護器（SPD），以防止雷電流通過電源進入室內。因為太陽能熱水器在樓頂的部分，我們已經做好了防接觸雷擊和旁側閃絡的保護。所以，室內水位水溫控制器和室外的水位水溫傳感器，還有室外水箱輔助加熱器電源線路沒有了雷電流，可以不加裝電源浪涌保護器（SPD）。對室外的太陽能熱水器的金屬部分應該由引下線與主地網直接相連，以防雷電感應出高電壓。因為我們用的自來水是導電的，這樣為了更加安全，還要對上下水管道、輔助加熱器電源線、水位水溫傳感器的信號線和太陽能熱水器的引下線應穿金屬管進行屏蔽，并使金屬管的進出口兩端牢固接地。endprint

4結語

太陽能熱水器節能環保，符合國家提倡的低碳、節能、環保，應大力提倡。如果安裝太陽能熱水器能在初始的建筑過程中，統一設計、統一施工、統一安裝，將會更加經濟實惠，用戶使用起來更安全更可靠。

參考文獻

[1]劉偉平，林元偉，吳耀健.山城中小學防雷現狀與防御措施[J].山西建筑，2011，（22）.

[2]田軼威，朱煒.太陽能熱系統與建筑一體化研究[J].現代城市，2008，（02）.

[3]李公民.民用建筑物與太陽能熱水器的有機結合[J].機械制造與自動化，2011，（03）.

[4]黃國開，王亞靜，黃麗容.淺析建筑物的雷電防護措施[J].科技創新導報，2011，（24）.

[5]潘冬玲.太陽能輔助熱源地源熱泵系統初探[J].裝備制造技術，2011，（08）.

[6]劉銘.建筑一體化與太陽能光熱系統[J].城市住宅， 2011，（09）.

[7]路賓，何濤，鄭瑞澄，李忠，張昕宇，馮愛榮，孫峙峰，齊京，殷志強，劉希杰，張磊，程開春，徐志斌，王振杰，倪超，李方軍.“十一五”國家科技支撐計劃項目課題———太陽能在建筑中規模化應用的關鍵技術研究[J].建設科技，2011，（16）.

[8]張曉峰，唐福永，陳秀云.太陽能與綠色建筑[J].價值工程，2011，（19）.

[9]黃民德，郭福雁.高層建筑防雷措施預算計價系統軟件開發[J].現代建筑電氣，2011，（06）.

[10]李齊穎.建筑中綜合應用太陽能系列研究[D].北京：中國建筑設計研究院，2005.

[11]郭福雁.智能建筑的雷擊影響分析與防雷系統工程關鍵問題的研究[D].天津：天津大學，2006.

[12]劉亞柯.平板太陽能集熱器空氣夾層對流換熱數值模擬與實測分析[D].西安：西安建筑科技大學，2011.

[13]楊春華.太陽能熱水系統在某酒店的應用研究與評價[D].哈爾濱：哈爾濱工業大學，2010.

[14]李善可.太陽能———水源熱泵輔助供暖系統的研究[D].沈陽：沈陽建筑大學，2011.

[15]孫婷婷.環境設計中太陽能應用的探索與研究[D].濟南：山東建筑大學，2012.

[16]曹昕.多熱源聯用低溫熱水地板輻射采暖系統的節能控制和經濟性分析[D].廣州：華南理工大學，2012.

作者簡介：羅振宇，大專學歷，鐵嶺市防雷中心，工程師，研究方向：雷電防護。endprint