關于太陽能熱水器防雷的技術改進方法探討

季現峰

摘 要：現階段，居民較為常用的熱水器是太陽能熱水器，其主要安裝在建筑物頂樓上方，雷擊太陽能熱水器很容易導致設備受損，有些甚至對居民生命安全造成威脅。本文主要分析太陽能熱水器存在的安全隱患和遭受雷擊途徑，并以現代防雷技術為依據，對太陽能熱水器內部及外部防雷對策進行探析。

關鍵詞：防雷；太陽能熱水器；雷擊

太陽能熱水器具有經濟、清潔、方便等特點，深受居民喜歡。通常情況下，太陽能熱水器放置在樓房頂部，并且高度超過了建筑物避雷針，導致太陽能熱水器全部處于雷電直擊的范疇內，一旦建筑物受到雷擊，首先損壞熱水器，為居民生命安全埋下了安全隱患[1]。太陽能熱水器雷擊危害除了熱水器的損壞，也可能對居民身體安危造成威脅。

一、分析雷擊

（一）直擊雷與雷電感應

直擊雷指的是雷云對大地上目標放電的一個過程，包括高大樹木和建筑物等。在高空出現雷云期間，大地上的物體因為靜電感應，使其產生與雷電相吸的電荷，再加之太陽能熱水器處于高空位置，與雷雨間的差距較小，因此增加了雷擊概率。

雷電感應指的是直擊雷產生的電磁場及雷電流，利用空間或者導體向遠方傳播，導致遠方物體產生較強電流或者電壓的一種現象。

（二）接觸雷擊與旁側閃絡

雷電感應及直擊雷期間，很容易產生旁側閃絡和接觸電壓現象。接觸電壓指的是雷擊大樹、建筑物及電線桿等物體時，因為雷電流與人體之間存在的電位差，使得雷電流通過物體流出，若人體接觸雷擊物體，那么雷電流則會快速進入機體，并由腳底或者其他接觸點流出。其中較為常見的是雷擊接觸傷人，在機體與建筑物避雷引下線、電線桿及自來水管等物體接觸時，很容易產生雷擊傷害事件。

旁側閃路指的是雷擊物體產生了高電位，并向周圍人或者物體閃擊放電現象。旁側閃絡傷人通常也是因為人體位于大樹、自來水管及電線等附近位置受到的損傷。因為遠地區物體受到雷擊，經過電線等高電位傳送，使得人體受到損傷，其與接觸雷擊存在一定的相似性，均是雷擊受害人附近的物體。

二、太陽能熱水器的防雷

太陽能熱水器防雷包括室內外的連接部分、室外防雷和室內防雷三部門。

（一）太陽能熱水器外部防雷

1 接閃器

太陽能熱水器室外主要由金屬支架和水箱組成。因為居民購買的樓房均是在樓房竣工后交付使用。所以太陽能熱水器通常放置在樓頂上方，而且熱水器高度通常超出防雷裝置保護范圍內，使其位于直接雷擊區域，所以，需要加強對防雷裝置保護的重視，確保其位于非直擊雷區。獨立避雷針安裝期間，應將太陽能熱水器與獨立避雷針間的距離控制在2-3米，通過滾球法對避雷針高度進行計算，以此實現太陽能熱水器保護的目的。此外，做好太陽能熱水器金屬接地工作，將過渡電阻控制在0.03Ω以下。而且需要與樓頂防雷裝置相連，連接位置至少兩處，以此確保雷擊期間能夠將雷電流泄放[2]。

通常情況下，太陽能熱水器位于屋頂公共位置，因此屋頂聚集了大量太陽能熱水器，在安裝避雷針的過程中，將太陽能熱水器與避雷針控制在安全范圍內的難度較大，基于此，需要對所有太陽能熱水器實施防雷對策。通過雙支等高避雷針保護太陽能熱水器。以滾球法為依據計算避雷針高度，將避雷針設置在太陽能熱水器兩端。假設太陽能熱水器高度和寬度分別是2m和2m，屋頂寬度是20m開展計算，如果屋頂太陽能熱水器分布形式為一字型，那么避雷針放置位置應和太陽能熱水器水箱處于同一水平位置。太陽能熱水器保護高度則需要以建筑物屋頂是否設置完整的避雷針為依據進行明確，與此同時，連接樓頂避雷帶和避雷針。

2 引下線

如果建筑物已經安裝了防雷設備，則需要焊接獨立避雷針下方的引下線和建筑物的避雷針，使獨立避雷針與該建筑物使用同一引下線。如果建筑物為安裝防直擊雷狀態，那么在防止獨立避雷針時，需要安裝獨立防雷引下線，使其連接接地裝置。獨立避雷針引下線安裝時，應合理控制獨立避雷針引下線的距離，避免雷擊獨立避雷針時，使得強大雷電流或者雷電壓進入到太陽能熱水器，對室內電器設備造成損害。

通常情況下，以避雷針數量為依據設置引下線，每個避雷針安裝一條引下線，通過明敷方式安裝，在與地面距離2米位置到地面位置采用絕緣材料保護引下線，避免人員接觸引發雷電反擊事件。

3 接地裝置

建筑物防直擊類裝置英語獨立避雷針使用同一接地裝置，如果無共同接地裝置，則需要通過安裝人工接地體，將接地電阻控制在10Ω以下。

（二）太陽能熱水器內部防雷

1 電源線防雷

對太陽能熱水器戶外電源線和水位水溫控制器實施防雷對策。連接戶外電源線和水位水溫控制器，若雷電流由電源線路傳播至室內，除了對水位水溫控制器造成了損害，同時也可能通過室內電線對他人造成損傷[3]。因此，需要將電源浪涌保護器添加到電源入戶端，以便電源線感應被擋在外部。

2 信號線的防雷

通常情況下，太陽能熱水器的信號線存在電磁閥、溫度傳感器和水位傳感器，部分具有較低的工作電壓，所以雷擊后很容易受損。因此，需要保護每條外接線路，也就是設置信號浪涌保護器，將標稱通流量設置為5kA。因為信號浪涌保護器能夠減弱信號，因此SPD安裝后，可能影響溫度或者水位準確性。

3 太陽能熱水器多種線路的屏蔽

太陽能熱水器由樓頂到衛生間的線路有許多，包括水溫線、水位線和電加熱等，有些線路需要應用屏蔽線，在屏蔽層兩端將接地工作做好。但是，因為太陽能熱水器受到雷擊時，電磁感應電流較電纜屏蔽層承受的電流更高，因此，需要在各項路周圍放置屏蔽設備，以此保護線路。

三、結束語

在人們日常生活水平及防雷意識不斷增強的背景下，逐漸加強了對太陽能熱水器防雷問題的重視程度，但是大多數并未從根本上認識太陽能熱水器防雷問題。所以很容易引發人員傷亡。基于此，需要加強相關部門宣傳力度，與此同時，合理安裝防雷裝置，并改進防雷技術，解決太陽能熱水器防雷問題，促進可靠性的提高。

參考文獻：

[1] 張海鷹， 陳連俠， 劉軍. 現代城市太陽能熱水器防雷隱患探索[J]. 經濟與社會發展研究， 2015（3）：303-303.

[2] 龍敬朝， 李德昌， 陳曉林. 民用太陽能熱水系統雷電災害分析和防雷技術[J]. 科技風， 2016（8）：146-146.

[3] 龍敬朝， 李德昌， 陳曉林. 民用太陽能熱水系統雷電災害分析和防雷技術[J]. 科技風， 2016（8）：146-146.