農(nóng)村太陽(yáng)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(yáng)能熱水器具有經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、環(huán)保清潔的優(yōu)點(diǎn)，受到廣大用戶的喜愛(ài)，并已進(jìn)入廣大農(nóng)村地區(qū)，為農(nóng)民朋友帶來(lái)很多方便。但不容忽視的是，太陽(yáng)能熱水器均安置在樓房或農(nóng)村民居的頂端，易受雷擊。加之雷電災(zāi)害的增多，人們對(duì)雷電防護(hù)的認(rèn)識(shí)也不斷深入，太陽(yáng)能熱水器的防雷措施也日益受到關(guān)注。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村；太陽(yáng)能熱水器；防雷措施

中圖分類(lèi)號(hào)：TU895

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI編號(hào)：10.14025/j.cnki.jlny.2015.16.083

1雷電的形成

地球受太陽(yáng)的照射，吸收了太陽(yáng)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(guò)程中，這些空氣的溫度又逐漸下降，這就形成了云，進(jìn)而形成了被稱(chēng)為水成物的雨滴、冰晶，這些水成物在地球靜電場(chǎng)的作用下被極化，上部帶負(fù)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(fā)生了電荷的轉(zhuǎn)移過(guò)程，使得云粒子帶正電，降水粒子帶負(fù)電。這就形成了雷云空間電場(chǎng)。雷云空間電場(chǎng)的變化，又對(duì)地面形成不同的電場(chǎng)，為雷擊的發(fā)生奠定了基礎(chǔ)。

2雷擊分析

人們?yōu)榱耸固?yáng)能熱水器充分地接受陽(yáng)光的照射，更好地吸收太陽(yáng)的熱能量，一般都把太陽(yáng)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(chǎng)距離變小，在房頂?shù)奶?yáng)能熱水器一般都高出避雷帶，產(chǎn)生“尖端”放電，這就更容易受到雷電的侵擊。如何做好太陽(yáng)能熱水器的防雷，有效地防止雷擊災(zāi)害的發(fā)生呢？這就需要先了解雷擊損害是怎樣產(chǎn)生的。

雷擊損害主要有兩個(gè)方面：直擊雷和雷擊電磁脈沖（也有人把它叫做感應(yīng)雷）。

2.1直擊雷與雷擊電磁脈沖

直擊雷是指雷云直接對(duì)大地某一對(duì)象進(jìn)行放電的現(xiàn)象。雷擊電磁脈沖是指由直擊雷產(chǎn)生的雷電流和電場(chǎng)，通過(guò)導(dǎo)體或空間傳向遠(yuǎn)方或感應(yīng)到附近導(dǎo)電物體，使遠(yuǎn)方或附近的某一導(dǎo)電體遭受到強(qiáng)電流或高電壓的現(xiàn)象。

2.2接觸雷擊與旁側(cè)閃絡(luò)

在直擊雷和雷電感應(yīng)過(guò)程中可能出現(xiàn)接觸雷擊和旁側(cè)閃絡(luò)。

接觸雷擊是指雷電擊中其他物體時(shí)，雷電流將在該物體上流過(guò)。由于雷電流與人體之間的電位差，常見(jiàn)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(shí)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(shí)間麻痹，有時(shí)也會(huì)昏迷甚至造成死亡。

旁側(cè)閃絡(luò)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(xiàn)象。旁側(cè)閃絡(luò)傷人或物也多是在建筑物的避雷引下線附近時(shí)受到傷害的。

接觸雷擊與旁側(cè)閃絡(luò)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(shí)受到的雷擊傷害。而旁側(cè)閃絡(luò)是受害人根本沒(méi)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(yáng)能熱水器的防雷

太陽(yáng)能熱水器的防雷，可以分為室外、室內(nèi)外的連接部分。

3.1室外部分

室外主要有儲(chǔ)水箱和金屬支架。安裝太陽(yáng)能熱水器一般都高出樓頂防雷裝置，不在防雷裝置的保護(hù)范圍內(nèi)，所以必須補(bǔ)加保護(hù)它的防雷裝置，使其處在防雷裝置的保護(hù)范圍內(nèi)。

有的住戶，雖然也為太陽(yáng)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(yáng)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(lái)“接地”。這樣，更容易把雷電流通過(guò)避雷帶引到熱水器上，使熱水器發(fā)生接觸雷擊。一旦把雷電流引來(lái)，就會(huì)使熱水器帶上高電位，擊壞熱水器，同時(shí)雷電流也會(huì)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(hào)線，進(jìn)入室內(nèi)對(duì)人造成危害。這很像人站在樹(shù)下手扶著樹(shù)或是靠著樹(shù)時(shí)遭到雷擊的現(xiàn)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(yáng)能熱水器與避雷帶等防直擊雷裝置過(guò)近，也會(huì)因避雷裝置上雷電流的強(qiáng)電場(chǎng)，感應(yīng)到太陽(yáng)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(yáng)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(hào)線，進(jìn)入室內(nèi)，對(duì)室內(nèi)造成危害。這也很像人站在樹(shù)下，距離樹(shù)較近時(shí)遭到雷擊的現(xiàn)象，可以看成是上面講的旁側(cè)閃絡(luò)。

人體受雷擊傷害的根本原因是因?yàn)橛欣纂娏魍ㄟ^(guò)人的身軀，所以，在安裝太陽(yáng)能熱水器時(shí)，應(yīng)安裝在防雷裝置保護(hù)范圍內(nèi)，盡量遠(yuǎn)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(nèi)。

3.2室內(nèi)部分

室內(nèi)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(hào)線，進(jìn)入室內(nèi)，對(duì)室內(nèi)的人或傳感到室內(nèi)電線上，發(fā)生二次旁側(cè)閃絡(luò)，傷及室內(nèi)的人和家用電器。室外部分的防雷做得好，就不容易發(fā)生接觸雷擊和旁側(cè)閃絡(luò)，沒(méi)有室外的接觸雷擊與旁側(cè)閃絡(luò)，雷電流就不會(huì)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(hào)線進(jìn)入室內(nèi)，也就不存在傷到人或損害室內(nèi)的家用電器了。

太陽(yáng)能熱水器的水位水溫控制器通過(guò)室內(nèi)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(huì)沿著電源線路進(jìn)入室內(nèi)，不僅會(huì)擊壞水位水溫控制器，而且通過(guò)室內(nèi)電線，發(fā)生旁側(cè)閃絡(luò)傷到人或損壞室內(nèi)的家用電器。所以，應(yīng)該在電源線的入戶端加裝電源浪涌保護(hù)器（SPD），把電源線感應(yīng)來(lái)的電磁脈沖逐級(jí)分流拒之門(mén)外。

3.3室內(nèi)外的連接部分

前面已經(jīng)講到電源入戶線，應(yīng)加裝電源浪涌保護(hù)器（SPD），以防止雷電流通過(guò)電源進(jìn)入室內(nèi)。因?yàn)樘?yáng)能熱水器在樓頂?shù)牟糠郑覀円呀?jīng)做好了防接觸雷擊和旁側(cè)閃絡(luò)的保護(hù)。所以，室內(nèi)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(méi)有了雷電流，可以不加裝電源浪涌保護(hù)器（SPD）。對(duì)室外的太陽(yáng)能熱水器的金屬部分應(yīng)該由引下線與主地網(wǎng)直接相連，以防雷電感應(yīng)出高電壓。因?yàn)槲覀冇玫淖詠?lái)水是導(dǎo)電的，這樣為了更加安全，還要對(duì)上下水管道、輔助加熱器電源線、水位水溫傳感器的信號(hào)線和太陽(yáng)能熱水器的引下線應(yīng)穿金屬管進(jìn)行屏蔽，并使金屬管的進(jìn)出口兩端牢固接地。endprint

4結(jié)語(yǔ)

太陽(yáng)能熱水器節(jié)能環(huán)保，符合國(guó)家提倡的低碳、節(jié)能、環(huán)保，應(yīng)大力提倡。如果安裝太陽(yáng)能熱水器能在初始的建筑過(guò)程中，統(tǒng)一設(shè)計(jì)、統(tǒng)一施工、統(tǒng)一安裝，將會(huì)更加經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，用戶使用起來(lái)更安全更可靠。

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作者簡(jiǎn)介：羅振宇，大專(zhuān)學(xué)歷，鐵嶺市防雷中心，工程師，研究方向：雷電防護(hù)。endprint