從新規(guī)范看太陽能熱水器防雷設(shè)計(jì)

1、從新規(guī)范看太陽能熱水器防雷設(shè)計(jì)蘇州工業(yè)園區(qū)建設(shè)工程設(shè)計(jì)施工圖審查有限公司 李興龍 中國石油工程建設(shè)公司大連設(shè)計(jì)分公司 于靜【摘 要】 本文從規(guī)范條文角度就太陽能熱水器防雷設(shè)計(jì)作了簡(jiǎn)要的解讀?！娟P(guān)鍵詞】 外部防雷裝置 內(nèi)部防雷裝置 接閃器 SPD1 引言 建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50057-2010）已經(jīng)于2011年10月1日起實(shí)施，和GB 50057-94相比，規(guī)范條文變化很大。自新版防雷規(guī)范實(shí)施后，從送審施工圖紙看，太陽能熱水器的防雷做法大致分為兩種：一種是不做太陽能熱水器專用接閃器，僅把熱水器鋼結(jié)構(gòu)支架和屋面防雷裝置連接；另外一種做法是專門為太陽能熱水器設(shè)置接閃器，并和屋面防雷裝置連接（

2、如圖1所示）。到底哪種做法符合規(guī)范的要求呢？另外，太陽能熱水器輔助加熱配電箱需不需要設(shè)置SPD？ SPD的參數(shù)怎么選擇？本文將從規(guī)范的角度做簡(jiǎn)要的解讀。圖1 太陽能熱水器專設(shè)接閃器2 第一個(gè)問題：太陽能熱水器需要設(shè)置專用接閃器嗎？ GB 50057-2010第4.5.4條第一款規(guī)定“無金屬外殼或保護(hù)網(wǎng)罩的用電設(shè)備應(yīng)處在接閃器的保護(hù)范圍內(nèi)”。住宅太陽能熱水器一般都內(nèi)置輔助電加熱回路，當(dāng)然屬于用電設(shè)備。那么，按照第4.5.4條第一款，是否意味著有金屬外殼的用電設(shè)備可以處在接閃器的保護(hù)范圍之外呢？當(dāng)然不能這么簡(jiǎn)單的理解！因?yàn)榧词拱烟柲軣崴鞯慕饘偻鈿た醋鼋娱W器，材質(zhì)還必須符合規(guī)范相關(guān)條款的規(guī)定。

3、GB 50057-2010第5.2.8條第二款規(guī)定“輸送和儲(chǔ)存物體的鋼管和鋼罐的壁厚不應(yīng)小于2.5mm”。太陽能熱水器集熱水箱的厚度是否滿足這個(gè)要求呢？ 我們先看看太陽能熱水器的結(jié)構(gòu)，如圖2所示。圖2 太陽能熱水器結(jié)構(gòu)圖 可以看到，某型太陽能熱水器集熱水箱的結(jié)構(gòu)從外到內(nèi)分別為進(jìn)口彩涂板超厚保溫層不銹鋼內(nèi)膽。按照家用太陽能熱水系統(tǒng)主要部件選材通用技術(shù)條件（GB/T 25969-2010）的規(guī)定，水箱外殼一般采用彩色涂層鋼板（彩涂板）、鍍鋁鋅鋼板外殼、鋁型材外殼或者粉末靜電噴涂鍍鋅板。但是這本規(guī)范并沒有規(guī)定水箱外殼的厚度要求，從市面產(chǎn)品看，一般為0.4mm及以下。而GB/T 25969-2010第

4、5.2.1.1.3條明確規(guī)定了非承壓內(nèi)膽的公稱厚度宜不小于0.5mm。 顯然，太陽能熱水器集熱水箱材質(zhì)的厚度不滿足GB 50057-2010第5.2.8條第二款的規(guī)定。 GB 50057-2010第4.5.7條第一款對(duì)沒有得到接閃器保護(hù)的屋頂孤立金屬物不設(shè)附加保護(hù)措施的情形做了清晰的規(guī)定。此條對(duì)于太陽能熱水器似乎更具有針對(duì)性，因?yàn)樽≌话愣际瞧挛蓓?，太陽能熱水器的集熱水箱往往就安裝在屋脊處，若再計(jì)及安裝支架的高度，早就突破了規(guī)范第4.5.7條第一款“高出屋頂平面不超過0.3m”的限制！故此款的第二、第三個(gè)條件無需再考量。 綜上所述，對(duì)于太陽能熱水器，必須設(shè)置專用的接閃器保護(hù)。那種僅將太陽能熱水

5、器安裝支架和建筑物屋面防雷裝置相連接的做法，只是考慮了民用建筑太陽能熱水系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)范（GB 50364-2005）第6.3.4。雖然此條為強(qiáng)制性條文，但僅僅這么做還不夠，因?yàn)檫€沒滿足GB 50057-2010第5.2.8條的規(guī)定。3 第二個(gè)問題：太陽能熱水器專用接閃器如何設(shè)置？ GB 50057-2010所描述的接閃桿、接閃帶和接閃網(wǎng)這三種專門敷設(shè)的接閃器中，從施工的便利、成本和美觀等角度綜合考量，接閃帶無疑是最佳的選擇。具體做法筆者推薦圖1的大樣。 另外，審圖工作中發(fā)現(xiàn)：一些圖紙的太陽能輔助電加熱管線采用PVC管，這是根本錯(cuò)誤的。此線路應(yīng)使用鋼管，以起到屏蔽和分流的作用。具體的解釋參考G

6、B 50057-2010第4.5.4條第二款的條文解釋，這也符合我國防雷問題元老王時(shí)煦關(guān)于建筑物防雷設(shè)計(jì)六大要素的經(jīng)典理論，即：接閃功能、分流影響、屏蔽作用、均衡電位、接地效果、合理布線。4 第三個(gè)問題：太陽能熱水器輔助加熱配電箱需要設(shè)置SPD嗎？ 住宅樓的太陽能熱水器一般均采用電加熱作為輔助加熱手段。問題來了：太陽能熱水器暴露在LPZ0區(qū)，雷擊電磁場(chǎng)強(qiáng)度并沒有衰減。那么，其輔助電加熱的配電箱是否應(yīng)設(shè)置SPD？規(guī)范在這個(gè)問題上是明確的。針對(duì)暴露在LPZ0區(qū)的用電設(shè)備，諸如節(jié)日彩燈、航空障礙燈等，GB 50057-2010第4.5.4條第三款規(guī)定，“ 在配電箱內(nèi)應(yīng)在開關(guān)的電源側(cè)裝設(shè)級(jí)試驗(yàn)的電涌保

7、護(hù)器，其電壓保護(hù)水平不應(yīng)大于25kV，標(biāo)稱放電電流值應(yīng)根據(jù)具體情況確定?！彼?，太陽能熱水器輔助電加熱配電箱必須設(shè)置SPD。5 第四個(gè)問題：太陽能熱水器輔助電加熱配電箱的SPD參數(shù)如何選擇？5.1首先要弄明白,規(guī)范為何要求裝設(shè)II級(jí)試驗(yàn)的SPD？ 比較直接的答案在GB 50057-2010第4.5.4條的條文說明，“由于雷擊電流已與防雷裝置等分流，流經(jīng)SPD的電流所產(chǎn)生的能量不會(huì)很大，而且安裝在這里的SPD還要與上游安裝在分配電箱或總配電箱的SPD配合好，故選用級(jí)試驗(yàn)的SPD?！?對(duì)此，規(guī)范的第6.4.5條也再次做了詮釋。有人看了第一款，就覺得太陽能熱水器電加熱配電箱內(nèi)應(yīng)裝I級(jí)試驗(yàn)的SPD！他

8、們的理由是太陽能熱水器位于LPZ0區(qū)，而配電箱卻位于LPZ1或后續(xù)防雷區(qū)，看起來貌似符合第6.4.5條第一款的規(guī)定呀。 其實(shí)，我們只要看看本條的條文解釋，就能明白這個(gè)“戶外線路”的含義。規(guī)范第6.4.5條講到了SPD選擇和使用的兩個(gè)準(zhǔn)則。第一，安裝的SPD越靠近引來線路入戶處(安裝在總配電箱處)，建筑物內(nèi)將被這處SPD保護(hù)到的設(shè)備越多；第二，SPD越靠近需要保護(hù)的設(shè)備，其保護(hù)越有效。顯然，從第一個(gè)準(zhǔn)則看，這個(gè)引來線路是指外來電源線路，而非引出的饋電線路。規(guī)范第6.4.5條第三款也遙相呼應(yīng)第4.5.4條，“電涌保護(hù)器應(yīng)與同一線路上游的電涌保護(hù)器在能量上配合”。而太陽能熱水器電加熱配電箱顯然已經(jīng)是

9、末端配電箱，故再選用I級(jí)試驗(yàn)的SPD是不合適的。5.2其次，規(guī)范為何要求此處SPD電壓保護(hù)水平不大于2.5kV？ 在GB 50057-2010第6.4.5條的條文說明里，有這么一段話：“設(shè)備或系統(tǒng)的電涌抗擾度或由內(nèi)置保護(hù)元件或SPD或外置SPD實(shí)現(xiàn)。對(duì)SPD最重要的選擇標(biāo)準(zhǔn)之一是電壓保護(hù)水平Up，規(guī)定和描述于IEC 616431標(biāo)準(zhǔn)中。這一參數(shù)應(yīng)等同于IEC606641。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的設(shè)備耐壓水平Uw，并且它是在做試驗(yàn)的特定條件下預(yù)期在SPD接線端上產(chǎn)生的最大電壓。UP僅用于在IEC 6164312標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)設(shè)備的耐壓水平相一致?！?而設(shè)備絕緣耐沖擊電壓額定值可查GB 50057-2010表6.4.

10、4。從該表可知，太陽能熱水器耐沖擊電壓類別屬于II類。故第4.5.4條要求此處安裝的SPD電壓保護(hù)水平不應(yīng)大于2.5kV。同時(shí)，本規(guī)范第6.4.6條第三款還規(guī)定，“為取得較小的電涌保護(hù)器有效電壓保護(hù)水平，應(yīng)選用有較小電壓保護(hù)水平值的電涌保護(hù)器，并應(yīng)采用合理的接線，同時(shí)應(yīng)縮短連接電涌保護(hù)器的導(dǎo)體長(zhǎng)度?！?筆者在審圖工作中發(fā)現(xiàn)，有的圖紙?jiān)谶@里把Up值剛好規(guī)定為2.5kV，并且還說規(guī)范沒有說不可以。當(dāng)SPD和被保護(hù)設(shè)備距離大于10m時(shí)，要考慮振蕩現(xiàn)象。此距離過大時(shí)，設(shè)備端子處的電壓可達(dá)到2倍Up，所以即使安裝了SPD，此電壓仍然可以損壞設(shè)備。規(guī)范第6.4.6條的條文說明，工程中應(yīng)選用有較小電壓保護(hù)水平值的SPD。5.3 最后，此處SPD的標(biāo)稱放電電流In如何選擇？ 關(guān)于這個(gè)問題，規(guī)范第4.5.4條只是提到，“標(biāo)稱放電電流值應(yīng)根據(jù)具體情況確定?！睏l文解釋是這么解釋的，“由于每棟建筑物的防雷裝置和配電線路差別很大，故In值應(yīng)根據(jù)具體情況確定?！钡歉鶕?jù)規(guī)范第6.4.5條第三款的規(guī)定