农村太阳能热水器的防雷措施

罗振宇+江建洲+林丽+王新+于丽华

（铁岭市防雷中心，辽宁铁岭112000）

摘要：由于太阳能热水器具有经济实惠、环保清洁的优点，受到广大用户的喜爱，并已进入广大农村地区，为农民朋友带来很多方便。但不容忽视的是，太阳能热水器均安置在楼房或农村民居的顶端，易受雷击。加之雷电灾害的增多，人们对雷电防护的认识也不断深入，太阳能热水器的防雷措施也日益受到关注。

关键词：农村；太阳能热水器；防雷措施

中图分类号：TU895

文献标识码：A

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

1雷电的形成

地球受太阳的照射，吸收了太阳的能量，使地表和地面表层的空气温度升高，由于地面表层空气温度的升高，使其密度变小而被抬升。由于空气中含有大量的水汽，在上升的过程中，这些空气的温度又逐渐下降，这就形成了云，进而形成了被称为水成物的雨滴、冰晶，这些水成物在地球静电场的作用下被极化，上部带负电荷，下部带正电荷。同这些较大的降水粒子相撞后的小冰晶就获得正电荷，随着上升气流向上，从而发生了电荷的转移过程，使得云粒子带正电，降水粒子带负电。这就形成了雷云空间电场。雷云空间电场的变化，又对地面形成不同的电场，为雷击的发生奠定了基础。

2雷击分析

人们为了使太阳能热水器充分地接受阳光的照射，更好地吸收太阳的热能量，一般都把太阳能热水器安装在楼房或民居的顶部，这样使雷云和地面形成的电场距离变小，在房顶的太阳能热水器一般都高出避雷带，产生“尖端”放电，这就更容易受到雷电的侵击。如何做好太阳能热水器的防雷，有效地防止雷击灾害的发生呢？这就需要先了解雷击损害是怎样产生的。

雷击损害主要有两个方面：直击雷和雷击电磁脉冲（也有人把它叫做感应雷）。

2.1直击雷与雷击电磁脉冲

直击雷是指雷云直接对大地某一对象进行放电的现象。雷击电磁脉冲是指由直击雷产生的雷电流和电场，通过导体或空间传向远方或感应到附近导电物体，使远方或附近的某一导电体遭受到强电流或高电压的现象。

2.2接触雷击与旁侧闪络

在直击雷和雷电感应过程中可能出现接触雷击和旁侧闪络。

接触雷击是指雷电击中其他物体时，雷电流将在该物体上流过。由于雷电流与人体之间的电位差，常见的接触雷击伤人是手或身体接触到建筑物的避雷引下线等物体时受到的雷击伤害。接触雷击伤害比直接雷击受害要轻，往往使受害者短时间麻痹，有时也会昏迷甚至造成死亡。

旁侧闪络是由于被雷电击重的物体带有了高电位，而向其附近的人或物闪击放电的现象。旁侧闪络伤人或物也多是在建筑物的避雷引下线附近时受到伤害的。

接触雷击与旁侧闪络不同的是，接触雷击是受害者身体的某部位直接与受到雷击的物体接触时受到的雷击伤害。而旁侧闪络是受害人根本没有直接接触受雷击的物体，只是在它附近，由直接被雷击中物体的高电压击穿附近的空气而受到雷击伤害。

3太阳能热水器的防雷

太阳能热水器的防雷，可以分为室外、室内外的连接部分。

3.1室外部分

室外主要有储水箱和金属支架。安装太阳能热水器一般都高出楼顶防雷装置，不在防雷装置的保护范围内，所以必须补加保护它的防雷装置，使其处在防雷装置的保护范围内。

有的住户，虽然也为太阳能热水器做了防直击雷装置，如避雷针、避雷线，可是，他把太阳能热水器的外壳和金属支架，一起都与避雷带（针）相连，作为“等电位”连接，用来“接地”。这样，更容易把雷电流通过避雷带引到热水器上，使热水器发生接触雷击。一旦把雷电流引来，就会使热水器带上高电位，击坏热水器，同时雷电流也会沿着上下水管道、辅助加热器、电源线和水位水温传感器的信号线，进入室内对人造成危害。这很像人站在树下手扶着树或是靠着树时遭到雷击的现象，可以看成是上面讲的接触雷击。

即使不与避雷带相连，如果太阳能热水器与避雷带等防直击雷装置过近，也会因避雷装置上雷电流的强电场，感应到太阳能热水器或被防雷装置上的高压雷电流击穿空气后，击到太阳能热水器上，然后沿着上下水管道、辅助加热器电源线和水位水温传感器的信号线，进入室内，对室内造成危害。这也很像人站在树下，距离树较近时遭到雷击的现象，可以看成是上面讲的旁侧闪络。

人体受雷击伤害的根本原因是因为有雷电流通过人的身躯，所以，在安装太阳能热水器时，应安装在防雷装置保护范围内，尽量远离防直击雷装置，更不能与防雷装置相连，以免把雷电流引入室内。

3.2室内部分

室内的防雷，主要是防止雷电流沿着上下水管道、辅助加热器电源线和水位水温传感器的信号线，进入室内，对室内的人或传感到室内电线上，发生二次旁侧闪络，伤及室内的人和家用电器。室外部分的防雷做得好，就不容易发生接触雷击和旁侧闪络，没有室外的接触雷击与旁侧闪络，雷电流就不会沿着上下水管道、辅助加热器电源线和水位水温传感器的信号线进入室内，也就不存在伤到人或损害室内的家用电器了。

太阳能热水器的水位水温控制器通过室内的电源插座与户外电源线相连，如果外面的电源线遭到了雷击，雷电电磁脉冲电流就会沿着电源线路进入室内，不仅会击坏水位水温控制器，而且通过室内电线，发生旁侧闪络伤到人或损坏室内的家用电器。所以，应该在电源线的入户端加装电源浪涌保护器（SPD），把电源线感应来的电磁脉冲逐级分流拒之门外。

3.3室内外的连接部分

前面已经讲到电源入户线，应加装电源浪涌保护器（SPD），以防止雷电流通过电源进入室内。因为太阳能热水器在楼顶的部分，我们已经做好了防接触雷击和旁侧闪络的保护。所以，室内水位水温控制器和室外的水位水温传感器，还有室外水箱辅助加热器电源线路没有了雷电流，可以不加装电源浪涌保护器（SPD）。对室外的太阳能热水器的金属部分应该由引下线与主地网直接相连，以防雷电感应出高电压。因为我们用的自来水是导电的，这样为了更加安全，还要对上下水管道、辅助加热器电源线、水位水温传感器的信号线和太阳能热水器的引下线应穿金属管进行屏蔽，并使金属管的进出口两端牢固接地。endprint

4结语

太阳能热水器节能环保，符合国家提倡的低碳、节能、环保，应大力提倡。如果安装太阳能热水器能在初始的建筑过程中，统一设计、统一施工、统一安装，将会更加经济实惠，用户使用起来更安全更可靠。

参考文献

[1]刘伟平，林元伟，吴耀健.山城中小学防雷现状与防御措施[J].山西建筑，2011，（22）.

[2]田轶威，朱炜.太阳能热系统与建筑一体化研究[J].现代城市，2008，（02）.

[3]李公民.民用建筑物与太阳能热水器的有机结合[J].机械制造与自动化，2011，（03）.

[4]黄国开，王亚静，黄丽容.浅析建筑物的雷电防护措施[J].科技创新导报，2011，（24）.

[5]潘冬玲.太阳能辅助热源地源热泵系统初探[J].装备制造技术，2011，（08）.

[6]刘铭.建筑一体化与太阳能光热系统[J].城市住宅， 2011，（09）.

[7]路宾，何涛，郑瑞澄，李忠，张昕宇，冯爱荣，孙峙峰，齐京，殷志强，刘希杰，张磊，程开春，徐志斌，王振杰，倪超，李方军.“十一五”国家科技支撑计划项目课题———太阳能在建筑中规模化应用的关键技术研究[J].建设科技，2011，（16）.

[8]张晓峰，唐福永，陈秀云.太阳能与绿色建筑[J].价值工程，2011，（19）.

[9]黄民德，郭福雁.高层建筑防雷措施预算计价系统软件开发[J].现代建筑电气，2011，（06）.

[10]李齐颖.建筑中综合应用太阳能系列研究[D].北京：中国建筑设计研究院，2005.

[11]郭福雁.智能建筑的雷击影响分析与防雷系统工程关键问题的研究[D].天津：天津大学，2006.

[12]刘亚柯.平板太阳能集热器空气夹层对流换热数值模拟与实测分析[D].西安：西安建筑科技大学，2011.

[13]杨春华.太阳能热水系统在某酒店的应用研究与评价[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2010.

[14]李善可.太阳能———水源热泵辅助供暖系统的研究[D].沈阳：沈阳建筑大学，2011.

[15]孙婷婷.环境设计中太阳能应用的探索与研究[D].济南：山东建筑大学，2012.

[16]曹昕.多热源联用低温热水地板辐射采暖系统的节能控制和经济性分析[D].广州：华南理工大学，2012.

作者简介：罗振宇，大专学历，铁岭市防雷中心，工程师，研究方向：雷电防护。endprint