智能建筑物的雷电防护分级划分

智能建筑物的雷电防护分级划分摘要：近年来，中国社会经济、信息技术特别是计算机网络技术发展迅速，城市智能建筑物日益增多，雷电危害造成的损失也越来越大。

智能建筑对防雷技术提出了更新更高的挑战，智能建筑物应根据其重要性、使用性质、智能化子系统的集成情况、发生雷击的可能性及后果，按雷电防护要求将其雷电防护等级分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三级，为智能建筑是否需要采取防雷措施及现有设施是否充分作出重要依据。

关键词：智能建筑、雷电防护等级划分、雷暴日1 引言近年来，随着社会经济和技术的飞速发展，智能建筑方兴未艾。

智能建筑物普遍称为3A建筑或5A建筑，即它集成了建筑设备自动化系统、办公自动化系统、通讯自动化系统，以及辅之于实施的结构化综合布线系统。

它是高功能、高效率、高舒适性的现代化建筑。

随着信息技术的迅速发展，智能建筑物的建设向自动化、信息化和节能化方向发展，微电子应用技术为代表的新技术已渗透到智能建筑的各个应用领域，并且不断增大。

建筑物内微电子设备繁多而且复杂，这些微电子设备通常属于耐过电压等级低，防干扰要求高的弱电设备，最怕受到雷击。

遭受雷击时，一部分能量（约50%）通过建筑物外部防雷装置泄入大地，另一部分能量则通过雷电流感应或耦合在金属管线上进入建筑物内破坏设备，因此，智能建筑的防雷保护成为一个越来越重要的课题摆在我们面前。

在我国已投入使用的国家强制性防雷标准规范有GB50057《建筑物防雷设计规范》和GB50343《建筑物电子信息系统防雷技术规范》二套，由于颁布时间和采用国际标准的不同，二套规范在许多技术问题上存在矛盾甚至是大相径庭，例如地区雷暴日等级划分、雷电防护分级、防雷设计部分、―术语‖部分等，使防雷工程设计施工者在实际操作过程中选择困难、无所适从。

另外，由于电子信息技术的飞速发展，使得其雷电防护技术往往处在落后的境地，由于设备得不到可靠的雷电防护而造成损坏的灾害的发生概率越来越高。

目前国内外颁布了多份有关或包括智能建筑物雷电防护的标准。

为了更好的消化和运用各种标准,并按照标准设计较佳或最佳的雷电防护系统,许多问题亟待解决。

本文根据目前我国智能建筑防雷工程的实际情况和我国国情，参考应用国际和国内外先进技术标准和实践证明成功的防护技术，探讨现代智能建筑物的雷电防护技术。

对有关智能建筑物的雷电防护分级及雷击风险评估方法等技术和问题进行了探讨和研究。

2 防护等级划分原则作为建设管理部门的国家建设部关于智能建筑与智能化小区方面主要出台了以下几套国家标准: 《智能建筑设计标准》，编号为GB/T50314—2000；《智能建筑质量验收规范》，编号为GB50339-2003。

二套标准都适用于智能办公楼、综合楼、住宅楼的新建扩建、改建工程，其他工程项目也可参照使用。

根据《智能建筑设计标准》中第一章1.0.3节：―智能建筑中各智能化系统应根据使用功能、管理要求和建设投资等划分为甲、乙、丙三级（住宅除外），且各级均有扩性、开放性和灵活性。

智能建筑的等级按有关评定标准确定。

‖另外，建设部住宅产业化促进中心按智能小区的功能要求、技术含量、经济合理性等因素综合考虑，制定了智能小区的星级评定标准，将智能小区划分为：一星级（普通型，符号★，）、二星级（提高型，符号★★，）、三星级（超前型，符号★★★，）三种类型。

这几套规范或划分标准已经出台运作了很长一段时间了，其中的划分标准已为广大智能建筑设计施工者掌握并应用。

《标准化法》第十条规定―制定标准应当做到有关标准的协调配套‖。

建设部第24号令《工程建设国家标准管理办法》第二十一条也规定了―制定国家标准必须做好与现行相关标准之间的协调工作‖。

为了更好的协调配合，使制定的智能建筑防雷技术规范能够迅速地被使用者熟悉和掌握，更好更快地发挥市场规范作用，在划分雷电防护等级时，参考采用了《智能建筑设计标准》和建设部住宅产业化促进中心关于智能化小区星级评定标准中的部分内容。

另外，从智能建筑物内部各子系统的配置情况、设备所要求的工作环境、稳定性要求等综合考虑，其中的甲、乙、丙三级智能建筑和一星级、二星级、三星级三个等级智能小区保护级别、要求有很大不同，应区别开来。

故在技术规范中将它们的保护级别设置不同。

各地区的雷暴活动情况不一样，有的地方年平均雷暴日比较多，有的地区则较少。

因此，处于不同雷暴活动频率地区的级别相同的智能建筑物的雷电防护水平也不一样。

所以，在制定防护等级时，参考《建筑物点电子信息系统防雷技术规范[S]》GB50343-2004第三章中的地区雷暴日等级划分标准，将地区雷暴日等级划分为少雷区（Td≤20天）、多雷区（20＜Td≤40）、高雷区（40＜Td≤60）、强雷区（Td≥60）。

从大量的观测结果来看，雷云之间放电远多于雷云对地放电。

在一定区域内，如果雷电日越多，则雷云之间放电的比重也就越大。

对于建筑物防雷设计来说，更具有实际意义的是雷云对地放电的年平均次数，用地面落雷密度γ来表示。

其定义是每个雷暴日每平方公里上的平均落雷次数。

我国过电压保护规程中对地面落雷密度γ取为0.015次/km2。

近年来我国一些单位雷电定位仪的测量表明：多数情况下，γ的取值为0.09次/km2～0.1次/km2。

实际上，γ值与年平均雷暴日Td的取值有关。

通常，当Td增大时，γ也随之增大，由于我国幅员辽阔，Td的变化也很大，很难取统一的一个值。

因此，一些学者认为采用国际大电网会议33委员会1980年推荐的计算公式较为合理，该公式为：γ= 0.023Td0.3式中:γ –地面落雷密度(/km2﹒d),Td-地区年平均雷暴日（次）。

将各雷暴日等级标准中年平均雷暴日次数带入上式，即可计算出各地区的年平均落雷密度值。

将处于高雷区或者强雷区的的乙级智能建筑防护水平提升一级，按照甲级智能建筑的雷电防护水平进行设计施工，以确保建筑物及设备人员的安全。

依此类推，将处于高雷区或者强雷区的的丙级智能建筑防护水平提升一级，按照乙级智能建筑的雷电防护水平进行设计施工。

另外，还有一些特殊情况必须考虑：根据IEC 61024-1-1：建筑物防雷第一部分：通则，第一分部分：指南A—防雷装置保护级别的选择：第2节．建筑物分类中：建筑物是根据雷击的间接后果（这些后果可能对建筑物、其存放物或周围事物构成危险）来分类的。

可能构成危险的雷电的直接后果有：着火、机械损坏、人畜的伤害以及电气和电子设备的损坏等。

雷电可能引起恐慌甚至引起爆炸以及诸如放射性物质、化学试剂、毒性物质、生化污染物的泄露。

雷电对计算机系统、控制系统、调节系统及供电系统，可能具有特别的危险，由此引起对公众服务的中止、数据生成及商务活动的中止。

灵敏电子设备安装于各种类型的建筑物内，因此可能需要特殊的防护。

标准还列举了一系列的特殊建筑物：（1）具有有限危险性的建筑物(由于其建筑材料、存放物或者使用者而使其整个空间易因雷电造成的间接后果而受损的建筑物)；（2）对周围事物构成危险性的建筑物(一旦遭雷击,其存放物会对周围事物构成危险的建筑物)；（3）对社会及自然环境构成危险的建筑物(由于遭受雷击而可能引起生物、化学及放射性物质泄漏的建筑物)；（4）其他的建筑物(对其防雷装置可能需要作特殊设计的建筑物)。

因此，对于一些有特殊用途的智能建筑物还应单独列出、分开考虑。

对于集成了大量灵敏电子设备的大型公共性智能建筑物，因雷击带来的过电压会引起设备的误动作甚至损坏，影响到服务系统的正常运行。

如大型车站、机场、码头、医院、国家级金融中心、大型通信枢纽、电力调度中心等，会引起人员积压滞留、恐慌、生命安全、数据丢失等问题，带来无法估计的巨大的直接和间接经济损失。

因此应该把这类特殊智能建筑物的雷电防护水平确定在比较高的级别，以保证设备的正常运行和公众性服务的连续性。

同样道理，对周围事物或环境构成危险的工业建筑、存有不可复原的文化遗产的博物馆、大型展览馆等、往来人员较多的大型商场、购物中心、影剧院、体育馆等智能建筑，因雷击因雷击会造成巨大破坏和人身伤亡、火灾等，其防护水平也应相应提高，保障人员和财产安全。

雷电防护等级为Ⅱ级和Ⅲ级智能建筑物的雷灾损失则相对于Ⅰ级智能建筑物要低一到二个等级，因此其防护水平也相应降低一到二个级别。

在该技术规范中，依据国家有关智能建筑等级的评定标准及各类工程的使用功能、管理要求以及工程建设的投资标准，对智能建筑划分为甲、乙、丙三级，其中甲级，适用于配置智能化系统标准高而齐全的建筑中；乙级，适用于配置基本智能化系统而综合型较强的建筑中；丙级，适用于配置部分主要智能化系统，并有发展和扩充需要的建筑中；对于智能化小区，依据国家建设部颁布的智能化小区星级划分标准，划分为一星级、二星级、三星级三个等级。

现代智能建筑的雷电防护等级应根据其重要性、使用性质、智能化子系统的集成情况、发生雷击的可能性及后果划为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三级。

考虑到实际操作的可行性和简易性，智能建筑综合雷电防护等级应按以下二种方法之一划分：（1）按建筑物的使用性质、重要性、建筑内智能化系统的配置情况确定雷电防护等级；（2）按表2.1《智能建筑物雷电防护等级的选择表》确定建筑物的雷电防护等级。

2.1 智能建筑雷电防护等级划分根据以上的划分原则，智能建筑物应根据其重要性、使用性质、智能化子系统的集成情况、发生雷击的可能性及后果，按雷电防护要求将其雷电防护等级分为三级：遇下列情况之一时，智能建筑物雷电防护等级应划为Ⅰ级：（1）配置智能化系统标准高而齐全的甲级智能建筑；（2）所处地区年平均落雷密度大于4.92的乙级智能建筑；（3）建筑内集成了计算机网络系统、办公自动化系统、程控交换机系统，保安监控系统、火灾消防报警系统、卫星电视系统等甲级智能化系统，承载着不可终止的公众服务系统的大型公共性智能建筑物，因雷击损害会造成巨大破坏和社会影响，如大型车站、机场、码头、医院、国家级金融中心、大型通信枢纽、电力调度中心等；（4）对周围事物或环境构成危险的工业建筑（生产过程中使用或产品为易燃易爆材料、有毒物质等）,因雷击会造成爆炸、着火、人员伤亡和环境污染；（5）保存有不可复原的文化遗产的博物馆、大型展览馆等，因雷击会造成火灾，人员伤亡和难以估量的损失；（6）往来人员较多的大型商场、购物中心、影剧院、体育馆等智能建筑,因雷击会造成巨大破坏和人身伤亡；（7）三星级智能化住宅小区。

遇下列情况之一时，智能建筑物雷电防护等级应划为Ⅱ级：（1）配置基本智能化系统而综合型较强的乙级智能建筑；（2）所处地区年平均落雷密度大于4.92的丙级智能建筑；（3）集成了不能终止的公众服务系统的中型公共性建筑物，建筑内智能化系统的集成水平，功能较Ⅰ级公共性智能建筑有一定差距，但具有可扩充性和可维护性，因雷击造成的破坏和影响也不及Ⅰ级严重；（4）对周围事物或环境有一定危险的工业建筑等,因雷击不易造成爆炸、着火、人员伤亡和环境污染；（5）中型商场、中小型影剧院等智能建筑,因雷击不易造成巨大破坏和人身伤亡者。