太古冷鏈物流寧波冷庫的防雷設計

太古冷鏈物流寧波冷庫的防雷設計

張伯樂 (國內(nèi)貿(mào)易工程設計研究院， 北京 100071)

摘要根據(jù)外保溫內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)冷庫的特點，依據(jù)中國現(xiàn)行相關(guān)設計規(guī)范的要求，對太古冷鏈物流寧波冷庫項目的防雷設計進行介紹，包括防雷等級的確定；屋面防雷、引下線的安裝；電源SPD；等電位聯(lián)結(jié)；接地網(wǎng)設置等。

關(guān)鍵詞外保溫冷庫 防雷設計 接閃器 引下線 接地網(wǎng)

AbstractAccording to the characteristics of external wall insulation cold storage, based on current national standard codes, the lightning protection design in Swire cold chain logistics for Ningbo project is introduced, which includes the determination of the lightning protection level, roof lightning protection, the installion of down-conductor system, signal SPD, equipotential connection and the setting of grounding grid.

Keywordscold storage with exterior insulation, lightning protection design, air termination, down conductor, earthing network

0引言

隨著近幾年冷鏈物流行業(yè)的蓬勃發(fā)展，各種型式的冷庫應運而生，外保溫內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)形式的冷庫(或稱外保溫冷庫)由于其保溫效果好，施工周期短等特點，被市場接受，外保溫冷庫金屬屋面(0.8mm厚壓型鋼板)被240mm厚的保溫材料及柔性防水材料覆蓋，需要另外設置接閃器。下文以新近設計的外保溫冷庫為例，對其防雷設計進行介紹。

1工程概況

太古寧波冷庫位于浙江省寧波經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)，地處世界少有的天然良港和中國四大深水樞紐港之一的北侖港區(qū)現(xiàn)代國際物流園區(qū)。

本工程包括冷庫(含穿堂)、管理綜合樓、制冷機房變配電。冷庫主體為一層，穿堂主體為一層(局部三層)，局部管理綜合樓為四層，制冷機房變配電為二層。冷庫占地面積20 433m2，建筑面積24 446m2。

結(jié)構(gòu)形式為鋼結(jié)構(gòu)。柱網(wǎng)尺寸根據(jù)貨架的布置擺放，以17.9×13m為主，穿堂以8.95×18m、8.95×9m、8.95×4m為輔，局部制冷機房變配電以8.95×8.4m為柱網(wǎng)，管理綜合樓以9×9m、9×8.1m為柱網(wǎng)。

鋼結(jié)構(gòu)屋面均采用柔性防水卷材平屋面，由內(nèi)向外基本構(gòu)造為：鋼檁條、0.8mm厚B36鍍鋁鋅壓型鋼板底板、保溫板、冷庫專用隔汽膜、1.5mm厚TPO防水卷材(機械固定)，結(jié)構(gòu)基礎形式采用樁筏基礎。

2設計概述

太古寧波冷庫采用外保溫內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)形式，即建筑物的主體結(jié)構(gòu)層位于保溫的內(nèi)側(cè)。由保溫材料形成一個連續(xù)的封閉空間，將建筑物主體結(jié)構(gòu)包裹在其中，由于冷庫特殊的氣密性及保溫性要求，盡量減少使用穿過保溫層的設計方式。

2.1年預計雷擊次數(shù)計算

2.1.1已知條件

冷庫長L=174.4m，寬W=133.2m，高H=26.2m，寧波當?shù)氐哪昶骄妆┤仗鞌?shù)Td=40.0天/年，校正系數(shù)k=1.5，不考慮周邊建筑影響。

2.1.2計算公式

年預計雷擊次數(shù)：N=k×Ng×Ae=0.474 0

其中，建筑物雷擊大地的年平均密度：Ng=0.1×Td=0.1×40.0=4.000 0

等效面積Ae為(H<100m)：

πH(200-H)]×10-6=0.079 0

2.1.3計算結(jié)果

根據(jù)《建筑物防雷設計規(guī)范》(GB 50057-2010)第3.0.3.10條，該建筑應該屬于第二類防雷建筑。

附錄:

二類:N>0.25住宅、辦公樓等一般性民用建筑物或一般性工業(yè)建筑。

圖1　外保溫冷庫金屬屋面結(jié)構(gòu)圖

2.2屋面防雷

2.2.1接閃器的選擇及安裝

由于外保溫冷庫金屬屋面(0.8mm厚壓型鋼板)被240mm厚的保溫材料及柔性防水材料覆蓋(圖1)，不能直接用金屬屋面作為接閃器，外保溫冷庫屋面的保溫層對冷庫保溫效果起到關(guān)鍵作用，需要由接閃器進行保護。設計采用Φ10熱鍍鋅圓鋼作接閃帶，接閃連接線網(wǎng)格不大于10m×10m或12m×8m。接閃帶在柔性防水材料上的安裝方式通常有三種(見圖2、3、4)。

圖2接閃帶安裝方案一

圖2(方案一)是參考《電氣設備在壓型鋼板、夾芯板上安裝》(06SD702-5)第55頁的方式進行安裝，圖3(方案二)是由柔性防水卷材配套提供的安裝件進行有效固定，前兩種方案均通過黏貼的方式將接閃帶牢固地固定上。圖4(方案三)是通過水泥支墩放置在防水卷材上，由于沒有與防水卷材有效固定，且水泥支墩的迎風面較大，有被風吹動進而磨損防水卷材的風險，在設計中不建議采用此種安裝方式。通過以上方案比較，在本工程中選用圖3(方案二)所示方式進行接閃帶的安裝。

冷庫屋面上的制冷管道、支架、蒸發(fā)冷凝器等突出屋面的所有金屬構(gòu)件均與接閃帶可靠焊接。

2.2.2引下線的選擇及安裝

同樣是由于特殊的外保溫形式，需要盡量少地穿透冷庫保溫層以防止冷橋的產(chǎn)生，設計時采用了4×40m熱鍍鋅扁鋼作為引下線，明(貼)敷在冷庫保溫板上，并保證引下線的間距不大于18m。

為了配合建筑立面的美觀效果將明敷引下線敷設在兩個雨水管中間(圖5)。

2.3電源SPD

變壓器采用Dyn11接線，在變壓器高壓側(cè)裝設避雷器，由于有引出本建筑物至水泵房的低壓配電線路，在低壓側(cè)配電屏母線上裝設了I級試驗電涌保護器(電壓保護水平值為2.5kV，沖擊電流15kA，10/350μs)，在第二級配電箱裝設Ⅱ級試驗電涌保護器(標稱放電電流20kA，最大放電電流40kA，限制電壓小于1.5kV，8/20μs)。

2.4等電位聯(lián)結(jié)

為防止過大的電位差而導致的種種電氣事故,在變配電間、發(fā)電機房、制冷機房、淋浴室等處設置等電位箱，在變配電間設置總等電位箱(MEB)，總等電位接地端子板采用4×40mm銅排接入接地網(wǎng)，沿變配電間四周敷設4×40mm環(huán)形熱鍍鋅扁鋼帶并接入MEB，金屬管線、電源PE線、配電柜變壓器金屬外殼等均與MEB可靠聯(lián)結(jié)。在發(fā)電機房、制冷機房、淋浴室等處設置局部等電位箱(LEB)，局部等電位接地端子板采用40×4銅排接入接地網(wǎng)，沿發(fā)電機房、制冷機房四周敷設4×40mm環(huán)形熱鍍鋅扁鋼帶并接入LEB，發(fā)電機組金屬底座、金屬油罐、壓縮機金屬底座、金屬管道、電源PE線、控制柜外殼均與LEB可靠聯(lián)結(jié)。浴室內(nèi)等電位做法見《等電位聯(lián)結(jié)安裝》(02D501-2)第16頁。

圖3　接閃帶安裝 方案二

圖4　接閃帶安 裝方案三

圖5　明敷引下 線效果

圖6　基礎接地(一)

2.5基礎接地

4×40mm熱鍍鋅扁鋼作為引下線貼敷在保溫板上，引下線上部與接閃帶可靠焊接，下部與基礎接地網(wǎng)可靠焊接(見圖6)，形成良好的電氣通路。利用建筑物基礎作接地體，將基礎梁上下兩層主筋沿建筑物外圈焊接成環(huán)形，將主軸線上的基礎梁相互焊接成網(wǎng)。本工程防雷接地、安全保護接地及弱電系統(tǒng)的接地共用綜合接地極。要求接地電阻值不大于1Ω，實測不滿足要求時，須增設人工接地體，直到達到要求為止，在引下線距室外地面0.5m處預留接地電阻檢測點連接板或預留人工接地連接板。在本設計中，筆者通過基礎接地極引出一根4×40mm熱鍍鋅扁鋼與連接板焊接，連接板裝設在距地面0.5m處，采用100×60×6mm熱鍍鋅鋼板。熱鍍鋅鋼板進行防腐粗處理，放置在硬質(zhì)塑料盒內(nèi)，明敷在保溫板上，涂成與保溫板相同的顏色并做好防觸碰標志(見圖7)。

圖7　基礎接地(二)

圖8　基礎接地(三)

進入建筑物的各種金屬管道、線路，采用埋地引入，并在入戶之前將電纜的金屬外皮、金屬管道及鋼導管與接地裝置連接以防止雷電波的侵入。

敷設在冷庫屋面上的制冷管道支架會穿過保溫層與結(jié)構(gòu)鋼梁進行金屬固定，雷電流將沿著鋼梁傳至鋼柱，為保護人身安全采取的防接觸電壓和跨步電壓的措施是將冷庫內(nèi)所有鋼柱進行接地(見圖8)。

3結(jié)束語

綜上所述，文章給出了一種外保溫冷庫的防雷設計思路，可以滿足防直擊雷、防雷電感應及雷電波的侵入，有效減少雷電流對建筑物本體、工作人員及用電設備等的危害。以上內(nèi)容若有不當之處，希望廣大同行、專家指正。

參考文獻

[1]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.建筑物防雷設計規(guī)范(GB 50057-2010)[S].北京：中國計劃出版社，2011.

[2]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.冷庫設計規(guī)范(GB 50072-2010)[S].北京：中國計劃出版社，2010.

[3]中華人民共和國商務部.室外裝配冷庫設計規(guī)范(SBJ 17-2009)[S].北京：中國計劃出版社，2009.

[4]中國航空工業(yè)規(guī)劃設計研究院.工業(yè)與民用配電設計手冊(第三版)[S].北京：中國電力出版社，2005.

[5]大型裝配式冷庫概述[S].北京：冷藏技術(shù)，2009.