雷電防護技術在智能建筑的探討

王悅+馬曉晨

摘 要：智能建筑在設計與建造的過程中，為了滿足使用需求，使用大量計算機以及各種電子設備，憑借著技術優勢能夠滿足現階段經濟發展對于建筑空間的使用需求，但是大量電子設備的存在，也在一定程度上增加了發生雷擊的幾率。文章旨在從雷電防護技術的層面出發，在相關理論的指導下，從多個層面入手，對智能建筑雷電防護體系的構建方式與途徑進行合理化探討，以期減少智能建筑發生雷擊的概率。

關鍵詞：智能建筑 雷電防護 外部措施 內部措施

階段，隨著我國經濟的快速發展和城市化進程的加快，為了滿足城市建設與區域開發的客觀要求，逐漸將電子設備與建筑設計施工結合起來，推動了智能建筑發展。電子設備由于其絕緣能力較弱，難以承受較高的電流與電壓，因此在運行過程中一旦受到雷擊，將會帶來嚴重的經濟財產損失。如何提升智能建筑自身的防雷電能力，保證電子設備的安全穩定運行，就成為現階段相關技術人員必須要解決的現實問題。

1 雷電發生的種類

對流層在運動的過程中，帶電云層在與大地進行相互作用的過程中，會出現較為強烈的放電現象，形成雷電。對于雷電發生類型的全面分析能夠幫助相關技術人員進一步明確智能建筑在進行防雷電操作過程中的重點與核心，增強防護工作的質量與水平。雷電可以劃分為3種類型：直擊雷、雷電感應以及閃擊，其中直擊雷是帶電云層與地面某一物體之間發生的放電現象，當云層電荷完成放電后，地面內游離的電荷會在一定空間范圍內繼續進行放電，這也就是雷電感應。而暫態的高電位引起的反擊造成閃擊。

2 智能建筑防雷的必要性

雖然我國智能建筑防雷電技術起步較晚，但是發展迅猛，現階段已經逐步形成較為完整的防雷電技術體系，能夠在一定程度上滿足智能建筑雷電防護工作的客觀要求。智能建筑作為一種新的建筑模式，其將建筑施工、技術控制、計算機技術、通信技術等進行有機融合，使得建筑物結構更加精細，服務功能更加完善，借助于計算機技術對建筑物內部各類信息數據進行有效處理與協調，滿足了用戶對于建筑物空間的使用需求，實現了科技與建筑的完美結合。智能建筑的設計開發以電子設備為物質基礎，這些電子設備雖然能夠在很大程度上保證智能建筑服務功能的發揮，保證建筑的穩定運作。但是由于電子設備工作電壓較低，絕緣性能較弱，因此使得其無法對雷電進行有效防范，一旦遭受雷擊，相關電子設備在超高電流以及電壓的作用下，將會無法進行正常工作，造成一定的經濟財產損失甚至危及人的生命。因此為了保證智能建筑的安全穩定運行，避免雷電對于建筑內部電子設備的危害，需要相關技術人員立足于智能建筑雷電防護工作的實際需求，不斷進行防雷體系的完善與發展。

3 智能建筑的整體防雷措施

從實際情況來看，當建筑物發生雷擊，雷電中大量的電荷會按照建筑中引下線的方向進入大地，因此雷電在建筑結構中是以路的形式存在的，同時雷電在發生的過程中，會在一定的區域引發電磁感應，形成LEMP，LEMP的出現會使得建筑物內部各類導線出現感應電流與感應電壓，感應電流以及感應電壓的出現，增加了建筑物導線系統的電流以及電壓水平。由于傳統建筑結構中相關電器設備的絕緣性能較好，因此能夠耐受住雷擊下所產生的感應電流與感應電壓，但是由于智能建筑電子設備的特殊性，使得智能建筑在進行防雷體系構建的過程中，面臨著更為復雜的環境以及更為嚴苛的技術要求。為此一方面需要立足于傳統建筑物雷電防護技術發展的實際，吸收有益經驗，另一方面技術人員要以現階段雷電防護技術為框架，結合智能建筑雷電防護工作的實際需求，實現外部防護與內部防護的有機結合，從雷電攔截、屏蔽、均壓、分流以及接地等5種技術方式入手，全面增強智能建筑的雷電防護水平。

3.1 外部防護

外部防護以直擊雷作為工作重點與核心，通過對建筑物外部結構的合理化安排，借助于避雷針、引線以及接地設備的合理化使用，對雷擊中產生的高壓電流進行必要的攔截與排放，提升智能建筑雷電防護效果。

3.2 內部防護（LEMP防護）

智能建筑的內部防護主要針對雷擊感應電流與電壓，通過采取合理的技術手段將感應電流與感應電壓的破壞力降到最低，以此提升智能建筑的安全性與防雷電技術的有效性。

（1）攔截。

智能建筑的雷電攔截一般使用金屬材料，通過金屬材料對雷電進行接引，并借助金屬材料自身的導電性能，將雷電中絕大多數電流引入地下，減少雷擊發生后建筑物內的電流強度。

（2）屏蔽。

屏蔽作為降低電磁干擾的重要方式，在電磁脈沖的削弱與阻攔過程中發揮著關鍵性的作用。因此在進行智能建筑屏蔽技術應用的過程中，為了保證屏蔽的效果，減少電磁干擾對于電子設備以及計算機運行的不利影響，需要根據實際的防雷電需求對智能建筑系統進行全面分析，并在此基礎上采取不同的屏蔽技術手段。智能建筑主體結構中，使用的鋼筋等建筑材料，由于其存在電氣上的貫通性，因此使得建筑物本身就存在一個立體網絡，也就是一般意義上的法拉第籠，雖然這種屏蔽結構較為簡單，但是其能夠對雷電電磁脈沖形成一定的屏蔽，造成電磁脈沖的減弱，為后續電磁脈沖屏蔽工作的開展創造了極為有利的條件[3]。在進行屏蔽處理的過程中，技術人員必須清楚地認識到雷電電流具有陡度特性，因此在進行屏蔽技術應用的過程中，需要采取科學高效的處理方式，建筑物內部各種導線回路與引線鋪設不能平行，要對各類電子設備進行必要的接地處理等，通過這些方式有效降低雷電流脈沖對于智能建筑電子設備安全的危害程度。

（3）均壓。

智能建筑均壓防雷技術的實現是一個全方面的過程，需要技術人員保證連接，并設置良好的線路接地系統，對智能建筑物內的導體與非導體進行必要的區分處理。均壓技術的本質在于通過接地系統、導體連接技術以及等電位連接設備，在智能建筑內部形成一個完整的電位補償機制。均壓在智能建筑中的實現一方面能夠為雷電電流提供一個持續運動的通道，實現電流快速接地，減少過高電流對于智能建筑內部電子設備的損壞。另一方面可以借助于電位補償機制，減少雷擊發生后不同區域電子設備的電位差差值，避免了過高電位差對于智能建筑的損害。

（4）使用電涌保護器（Surge Protective Device，SPD）。

在建筑物的不同防雷區（LPZ）界面和所需的特定位置上設置電涌保護器，是建筑物防電涌保護措施中關鍵的一項。根據不同的雷電防護區，按照LEMP在不同防護區的衰減特性，分層次對室內的電子設備進行雷電防護。

4 智能建筑中的新技術應用

4.1 提前放電避雷針

在智能建筑防雷技術體系構建的過程中，為了保證防護的質量與水平，需要對避雷針進行有效設置，借助于避雷針的提前放電，不僅能夠減少雷電閃擊所帶來的危害，還能有效減少二次雷擊方生的幾率，保證智能建筑雷擊防護工作的有序開展。

4.2 網絡防雷器

網絡防雷器具有電容量較小、通流量大的特性，因此其在使用的過程中，能夠在智能建筑內部形成一個完整的電位體系，避免雷電天氣下建筑物外部電流以及電壓對于智能建筑的影響，提升了智能建筑的安全性。

5 結語

今后，智能建筑的數量會逐漸增多，鋼筋混凝土的建筑結構也會廣泛應用，建筑物受到雷擊的概率會大量增加，制定出與之匹配的防雷體系是非常必要的。對建筑物的雷電保護是一個復雜的系統工程，涉及氣象、電氣、建筑等多個領域的技術，需要各行各業的技術人員共同努力，為智能建筑的安全可靠運行提供技術保障。

參考文獻

[1] 陳軍兵.高層智能建筑及其弱電系統防雷論述[J].門窗，2012（5）：80-82.

[2] 毛予暉，沈叢軍，劉瑛.防雷接地引起的問題探討[J].現代農業科技，2010（1）：289-290.

[3] 中國機械工業聯合會.GB 50057-2010，建筑物防雷設計規范[S].2010.