太阳能热水器防雷设计——王彬
太阳能热水器雷电防护技术分析
关键 词 ：太 阳能 热 水 器 ； 雷 电危 害 原 理 ； 直 击 雷 防护 ； 雷电感应防护； 建 议 中 图分 类 号 ： Ｔ Ｕ ８ ５ ６ 文献 标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ ６ ７ ３— ７ １ ４ ８ （ ２ Ｏ １ ３ ） ０ ４— ０ ０ ８ ８ — ０ ５
太 阳 能 热 水 器 雷 电 防 护 技 术 分 析
李 虹
（ 河南省防雷中心 ， 郑州 ４ ５ ０ ０ ０ ３ ）
摘 要 ：太 阳 能 热水 器 的 雷 电 防护 隐患 很 大 ， 每 年 都 有 不 少 雷击 案 例 发 生。 通 过 调 查 发 现 ， 大 多数 热 水 器 无 雷
热水器， 因未做任 何 雷 电防护 设 施 ， 致使 １ ０多 家住
户 的太 阳能 热水器 及 电视机 、 电脑 等 电器 被雷 击坏 。
２ ０ ０ ５年 浙 江 丽 水 、 江 西 景 德 镇 和 赣 州 发 生 了 热 水 器
能热水 器一 般都 位 于屋 顶 的 最 高处 ， 使 其 完 全 暴露
作者简介 ： 李虹 （ １ ９ ６ ７ 一）， 女（ 回族 ）， 河南沈丘人 ， 工程师 ， 从 事雷 电 防护 工 作 ． Ｅ — ｍａ ｉ ｌ ： ｑ ｘ ｊ ｌ ｈ ＠１ ２ ６ Ｃ Ｏ Ｆ ｉ ｌ
２ ０ ０ ３年 连续两 年遭 雷击 ， 电视 机 和 冰箱 等 家 电也 受 损 。２ ０ ０ １年 ７月发 生在 湖北 荆 门市 的一 次雷 击 中，
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３—０ ７— ０ ２ ； 修 订 日期 ： ２ ０ １ ３—０ ８—１ ３
基金项 目： 河 南 省 气 象 局气 象 科 学 技 术 研 究 项 目“ 河 南 省 雷 击 风 险评 估 技 术 研 究 ” （ Ｚ ２ ０ ０ ７ ０ １ ８ ） 资助
太阳能热水器防雷方案
太阳能热水器的防雷3.1太阳能热水器遭雷击的方式根据太阳能热水器的结构、使用材料及安装位置分析，它遭雷击的途径可分两种，一是直击雷，二是感应雷击。
●直击雷击当雷云通过线路或电器设备放电时称为直击雷。
直击雷可以形象地说就是雷云对大地上的目标（高大建筑物或高大树木等）放电的一种过程。
直击雷可在其周围一定范围内的导体上感应起危险电压，加上建筑物之间连接的各种长距离电缆可在更大的范围内感应上雷电电磁脉冲，并几乎无衰减地沿电缆传入设备。
太阳能热水器绝大多数都安装在建筑物的制高点位置上，其接闪器一般也都低于太阳能热水器，太阳能热水器暴露在接闪器保护范围之外，一旦云地放电，太阳能热水器首当其冲，成了接闪器，雷电可以直接击在太阳能热水器上，直接击坏太阳能热水器。
●感应雷击感应雷击是由于雷云的静电感应或放电时的电磁感应作用，使建筑物上的金属物件，如管道、钢筋、电线等感应出与雷云电荷相反的电荷，造成放电所引起。
随着太阳能热水器智能化的不断提高，辅助加热、水位、水温自动显示，补水、断水的自动控制功能都应用于太阳能热水器中，而这些功能都是通过专用电脑控制芯片、传感装置等电子装置来实现的。
电子装置在室内，辅助加热、传感装置在室外太阳能热水器水箱中，为这些电子装置供电的电源线，显示及控制用的信号线、控制线都是感应雷击的侵害途径。
太阳能热水器招引感应雷击的通道主要有三条：电源线路引入；信号线路引入；接地线路引入。
3.2太阳能热水器防雷保护的原理及方法太阳能热水器的防雷可分为外部防雷和内部防雷两种情况，外部防雷是防直击雷，内部防雷是防感应雷。
外部防雷——将绝大部分雷电流直接引入地下泄散；内部防雷——快速泄放沿着电源或信号线路侵入的雷电波或各种危险过压；这两道防线，互相配合，各尽其职，缺一不可。
因此防雷工程是一项系统工程（见图2）。
图2.防雷工程3.2.1外部防雷如果原建筑物已有良好的防雷措施，并且热水器已处于防雷装置的保护范围之内，不用加避雷针，只需将太阳能热水器的金属底脚用扁钢或圆钢就近焊接到屋面避雷带或引下线上。
太阳能热水器与雷电防护
太阳能热水器与雷电防护Solar water heaters and Lightning Protection李伟赵桂琼四川省内江市防雷中心成都市新津县气象局摘要：随着大众节能意识的增强和人民生活水平的提高，太阳能热水器的使用将越来越广泛，但由于安装不当而引起的雷电灾害隐患也随之而凸显出来。
本文就如何从雷电防护的角度考虑，来合理安装太阳能热水器和新房在房屋设计和施工时如何合理有效安全地利用屋面安装太阳能热水器作一初步探讨。
关键词：太阳能热水器、直击雷雷电防护、雷电电磁脉冲防护1、前言太阳能热水器是一种光热转换器，由于太阳能热水器有着环保、清洁、经济而得到许多用户的青睐，现在不管是城市或农村，在楼顶上都能看见太阳能热水器的芳踪。
由于要充分吸收太阳光，所以太阳能热水器都安装得较高，一般安装在屋顶无遮挡的高处。
因此绝大多数太阳能热水器都不在房屋的防雷装置保护范围内，这样在雷雨天时，太阳能热水器很容易被雷击，轻则损坏太阳能热水器，重则由于雷电流沿着供电电源线路；沐浴水，如果是金属输水管道的话，还将沿着水管；传感线路等路径侵入室内，造成人身伤亡和财产损失。
所以太阳能热水器的雷电防护问题已经是刻不容缓了。
2、太阳能热水器简介2.1太阳能热水器是以太阳能为热源的热能转换装置，通常由太阳能集热器、储水箱、连接管道、支架、控制器和其他配件组合而成，必要时还要增加辅助热源。
其核心部件是集热器，现在采用的多半都是玻璃双层真空管，夹层之间抽成高真空，其形状如一个细长的暧水瓶胆，在内玻璃管的表面上涂有光谱选择性吸收涂层，以最大限度地吸收太阳能辐射。
当阳光照射时，光子撞击涂层而产生热量，从而使太阳能转化成热能，水则从涂层吸热，水的温度升高，热水向上运动，冷水向下运动，当打开水龙头时，热水器热水依靠自然落差流出。
图1 分户集热储热式太阳能热水系统2.2太阳能热水器按集热和储热方式不同可分为：2.2.1 分户集热储热辅热式。
目前市场上流行的家用太阳能热水器就是典型的分户集热储热式太阳能热水器。
太阳能热水器的雷电防护
环 氧掺 量／ ％
７ ｄ抗 折 强度 ／ ａ ＭＰ ７ ｄ抗 压 强） ＭＰ ￣／ ａ
压 折 比
２ ５℃ ，０ ５ ％相对湿度 的条件下养护 ， 与在 空气中养护条件类似 ， 因
此 施 工 较 为 简便 ， 够 在 常 温 条 件 下 获 得 较 优 异 的 力 学 性 能 。 能
太 阳 能 热水 器安 装 到 屋 顶 阳 光 充 足 的地 方 ， 这 样 安 装 往 往 会 超 不 容忽 视 的 新 课 题 。针 对 目前 太 阳 能 热 水 器 存 在 较 大 防 雷 安 全 而 过 建筑 物上 原 有 的 防 雷装 置 高 度 ， 其 完 全 暴 露 在 雷 电 直 击 的 范 隐 患 的 现状 ， 先 对 雷 电 如 何 对 太 阳 能 热 水 器 侵 害 进 行 ＿分 析 ， 使 首 ｒ 围 内 。热 水 器 的 主要 金 属 部件 多 设 在 楼 顶 ， 样 就 变 成 了 建 筑 物 从 防直 击 雷 、 这 防雷 电感 应 及 电磁 波 脉 冲 、 电位 连 接 和 共用 接 地 系 等
第３ ７卷 第 ５期 ２ ０ １ １年 ２ 月
山 西 建 筑
ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣＴＵＲＥ
Ｖｏ ． ７ １ ３ Ｎｏ ５ ．
Ｆ ｂ ２ １ ｅ ． ０１
・ｌ ７ ・ ０
・
水
・暖
・电
・
文 章 编 号 ：０ ９ ６ ２ （０ ）５ ０ ０ —２ １０ — ８ ５ ２ １ ０ — １７ ０ １
太 阳 能 热 水 器 的 雷 电 防 护
杨 建章 刘桂 君 尚静 国
摘 要 ： 过 分 析 太 阳 能 热 水 器 遭 雷 击 的 方 式 ， 对 目前 太 阳能 热 水 器防 雷安 全 隐 患较 大 的 现状 ， 防 直 击 雷 、 雷 电 感 通 针 从 防
太阳能热水器的防雷方法探讨
太阳能热水器的防雷方法探讨摘要：西藏雷暴活动频繁、太阳能资源充沛，本地居民习惯安装太阳能热水器，多数的商家和居民在安装太阳能热水器过程当中并没考虑雷击防护，使安装好的太阳能热水器留下雷击隐患。
本文即针对南昌市目前家用太阳能热水器防雷安全隐患较大的现状，从直击雷防护、感应雷防护、合理布线等方面探讨对太阳能热水器进行有效防护的方式。
关键词：太阳能热水器；直击雷防护；感应雷防护；合理布线引言西藏日照充分、日照时间长，常住居民大多安装太阳能热水器，但西藏雷暴活动频繁，太阳能热水器一般都未做防雷击雷设计，一旦发生雷击事件后果不堪设想。
太阳能热水器是太阳能热利用中最常见的一种装置。
其基本原理是将太阳辐射能收集起来，通过与物质的相互作用转换成热能供生产和生活利用。
太阳能热水器的发展，经历了闷晒式、平板式、玻璃真空管式和热管真空管式四个阶段。
随着太阳能利用技术的飞速发展，低碳、环保理念的提倡，太阳能热水器环保、清洁、经济的特点得到了许多南昌市民的喜欢，越来越多的住宅都安装了各式各样的太阳能热水器。
在日常防雷工作中发现，为了采热的需要，太阳能热水器往往被安装在屋顶无遮挡的高处。
而由于一些安装公司和用户缺乏防雷安全意识，绝大多数屋顶的太阳能热水器安装的高度均大于该建筑物的最高避雷带（针），并且没有接地，使太阳能热水器起到了接闪的效果。
由于屋顶太阳能热水器内置有电加热电源线和传感信号线直通室内，一旦遭受雷击，雷电流将通过热水器的管道、电源线和信号线直接进入用户室内，轻则导致热水器和家用电器烧毁，重则出现爆炸、火灾或人员伤亡等。
据有关资料数据显示，近几年来，全国已发生多起因太阳能热水器遭雷击造成人员伤亡事故。
而夏季是太阳能热水器使用的高峰期，也是雷雨多发季节，没有防雷安全措施的家用太阳能热水器，遭受雷击的可能性进一步加大。
因此，如何做好太阳能热水器的雷电防护，怎么减少遭受雷击的可能，本文将对此进行探讨。
1 太阳能热水器遭受雷击的途径分析太阳能热水器是一个光热转换器，通常由集热器、绝热贮水箱、连接管道、支架和控制系统组成。
太阳能热水器防雷设计——王彬
太阳能热水器防雷设计——王彬
太阳能热水器雷电灾害防护措施探讨
王彬1 谢旭明2
（1.翁源县防雷设施检测所；2.韶关市华虹防雷工程有限公司翁源分公司）
摘要：太阳能热水器已经广泛运用于千家万户，但是对于广东这样的雷暴多发省份来讲，若对太阳能热水器雷电灾害隐患视而不见或防雷的设计不完善，就会出现太阳能设备遭到雷电损坏，甚至导致人员伤亡的情况。
本文以翁源县气候因素为例，通过相关雷电灾害事故的统计、分析太阳能热水器的基本组成、安装简易防雷防雷装置存在的隐患以及如何完善防雷措施等多方面因素进行探讨，给出太阳能热水器雷电防护方面更完善的设计。
关键词：太阳能热水器；直击雷防护装置；感应雷防护装置；等电位连接；屏蔽。
一、翁源县年平均雷暴日及事故分析
翁源县年平均雷暴日数多达79天，雷雨天气都集中在每年5—8月份，雷暴发生时间主要集中在午后14—16时，据历史地闪分析软件统计结果显示，近十年翁源县人员集中的区域（主要城镇）年平均地闪密度平均值约为9.135次/平方公里*
近两年雷雨季节翁源县范围内就陆续发生数起因太阳能热水器遭雷电击中，造成较建筑物及电器损坏的事故，由于雷灾时间均发生在下午14时以后，损坏类型均为楼板击穿或破损、电器设备不同程度损坏等，无人员伤亡情况。
用户为了让太阳能充分受热和增加水压，将太阳能热水器及其不锈钢水箱安置于楼面最高处，由于金属突出物容易遭受雷电闪击，且布置太阳能热水器的位置往往相当紧凑，用户不想再增加安装成本，选择安装简易防雷装置。
因没有综合各种因素来设计安装防雷资质，雷击事故依然不断，用户往往对此无可奈何。
降低太阳能热水器遭雷击几率的新思路
利用绝缘避雷原理降低太阳能热水器遭雷击几率的新思路摘要：本文从太阳能热水器遭受雷击的原因分析其遭受雷击的物理机理，探索利用绝缘避雷原理降低太阳能热水器遭受直接雷击几率的新思路，并由此提出利用ABS树脂作为太阳能热水器水箱外壳及支架材料的可能性。
关键词：太阳能热水器；绝缘避雷；ABS树脂；近年来，随着人们节能减排意识的增强，太阳能热水器以其省电、节能、环保的优势正日益受到市民的青睐。
夏季是使用太阳能热水器的高峰时期，同时也是太阳能热水器雷击事故频发季节。
通常为了使太阳能热水器能充分吸收太阳光的能量，绝大多数的太阳能热水器安装于屋脊上或天面上，且无有效的防雷措施，易成雷击的首要目标，一旦遭受雷击，雷电流沿金属水管和水流进入浴室，此时如有人在沐浴，后果不堪设想。
那么太阳能热水器应当如何防雷呢？通常采取的防雷措施是：降低太阳能热水器的安装高度，加高接闪杆的高度。
热水器顶部应至少低于最高接闪杆或接闪带60cm，并与针、带保持1m左右的安全距离。
如果原有的针、带高度不能满足要求，则应加高接闪杆，并与原有针、带进行双面焊接，焊接长度不小于连接钢筋直径的6倍，加装接闪杆的规格不小于原有针、带的规格。
如果安装空间受限无法满足安全距离的要求，可考虑将热水器金属支架与接闪带相连。
但实际上，大多数用户防雷意识淡薄，对太阳能热水器需安装防雷装置的要求不以为然，多数用户不知道有引雷入室的隐患存在，而且安装防雷装置需要收取一定的额外费用，许多用户在购买时很少提此要求。
一些生产厂家和商家不仅缺乏防雷意识或没考虑到防雷需要，而且许多产品说明书里没有注明防雷的具体注意事项，其安装人员也没有经过有关防雷知识技术培训。
这种忽略太阳能热水器触电的现象在很多地方普遍存在。
那么太阳能热水器为什么会遭到雷击呢？要了解这一点，我们首先要从太阳能热水器的结构了解起。
太阳能热水器是由集热部件（真空管式为真空集热管，平板式为平板集热器）、保温水箱、支架、连接管道、控制部件等组成。
家用太阳能热水器防雷工程设计
太 阳能热 水器 具备 经济 、节 能环保 、使用 方便 等 特点 ，随着 人们 生活 水平 的进一 步提 高 ，正 日益
被 广大 人 民群 众所 接受 ，进入 千家 万户 ，成为人 们 的 日常 用 品。但是 在楼 房林立 的今 天 ，太 阳能 热水
外 壳 、支架 多为金 属制 品 ，而且一般 都设 置在 建筑
摘
要 ： 过 对 家 用 太 阳 能 热 水 器 结 构 以 及 它安 装 在 屋 顶 的特 殊 性 的认 识 ， 直击 雷 防护 和 防雷 电波 侵 入 两 个 方 面 通 从
进 行 了讨 论 ，并 进 行 了相 应 的 防雷 工 程 设 计 。
关 键 词 ：太 阳能 热 水 器 ；直 击 雷 防护 ；雷 电 波 侵 入
（ ． Ｇｕ ｎｇ ｇ ｎｉ ｇ Ｐｒ ｔ ｃ ｉ ｎ ｅ １ ａ ｘｉＬｉ ｈｔ ｎ ｏ ｅ ｔｏｎ Ｃｅ ｔ ｒ，Ｎａ ｉ ｎｎ ｎｇ Ｇｕａ ｇｘｉ５３ ０ ２； ｎ ０２
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太阳能热水器防雷设计——王彬
太阳能热水器雷电灾害防护措施探讨
王彬1 谢旭明2
（1.翁源县防雷设施检测所；2.韶关市华虹防雷工程有限公司翁源分公司）
摘要：太阳能热水器已经广泛运用于千家万户，但是对于广东这样的雷暴多发省份来讲，若对太阳能热水器雷电灾害隐患视而不见或防雷的设计不完善，就会出现太阳能设备遭到雷电损坏，甚至导致人员伤亡的情况。
本文以翁源县气候因素为例，通过相关雷电灾害事故的统计、分析太阳能热水器的基本组成、安装简易防雷防雷装置存在的隐患以及如何完善防雷措施等多方面因素进行探讨，给出太阳能热水器雷电防护方面更完善的设计。
关键词：太阳能热水器；直击雷防护装置；感应雷防护装置；等电位连接；屏蔽。
一、翁源县年平均雷暴日及事故分析
翁源县年平均雷暴日数多达79天，雷雨天气都集中在每年5—8月份，雷暴发生时间主要集中在午后14—16时，据历史地闪分析软件统计结果显示，近十年翁源县人员集中的区域（主要城镇）年平均地闪密度平均值约为9.135次/平方公里*年。
（如表1）
近两年雷雨季节翁源县范围内就陆续发生数起因太阳能热水器遭雷电击中，造成较建筑物及电器损坏的事故，由于雷灾时间均发生在下午14时以后，损坏类型均为楼板击穿或破损、电器设备不同程度损坏等，无人员伤亡情况。
用户为了让太阳能充分受热和增加水压，将太阳能热水器及其不锈钢水箱安置于楼面最高处，由于金属突出物容易遭受雷电闪击，且布置太阳能热水器的位置往往相当紧凑，用户不想再增加安装成本，选择安装简易防雷装置。
因没有综合各种因素来设计安装防雷资质，雷击事故依然不断，用户往往对此无可奈何。
二、太阳能热水器结构分析
GB 50057-2010第5.2.8条第二款规定“输送和储存物体的钢管和钢罐的壁厚不应小于 2.5mm”。
太阳能热水器集主要部分为热水箱及冷水箱。
按照《家用太阳能热水系统主要部件选材通用技术条件》（GB/T 25969-2010）的规定，水箱外壳一般采用彩色涂层钢板（彩涂板）、镀铝锌钢板外壳、铝型材外壳或者粉末静电喷涂镀锌板。
GB/T 25969-2010并没有规定水箱外壳的厚度要求，通过对大部分事故现场测量太阳能热水器罐体厚度来看，部分能达到要求，但也存在0.4mm及以下厚度的罐体。
若太阳能热水器集热水箱材质的厚度达不到 2.5mm，则不能满足GB 50057-2010第5.2.8条第二款的规定，故可以断定金属水箱不适宜直接接闪，而且如果太阳能热水器金属构件没有做有效接地，直接接闪时将会对太阳能热水器及其所在建筑物造成一定破坏。
三、直击雷防护设计及相关要求
通过对数次事故现场的建筑物天面太阳能热水器布置情况来看，太阳能主要安装在天面楼板开阳处，或者天面楼梯间顶，女儿墙高1.2m—1.5m，部分没有设置接闪装置，完全暴露在直击雷闪击范围内，部分虽设有接闪装置，但是太阳能或不锈钢冷水箱以完全超出接闪装置保护范围之外。
GB 50057-2010第4.5.7条第一款规定对没有得到接闪器保护的屋顶孤立金属物不设附加保护措施的情形做了清晰的规定，“高出屋顶平面不超过0.3m”可不设置保护措施，而事故现场勘测到的太阳能热水器普遍超过了这项规定。
3.1直击雷防护设计
由于安装位置的限制，不少太阳能热水器不得不安装于天面突出位置，那么应按照 GB 50057-2010第5.2.8条第2款，输送和储存物体的钢管和钢罐的壁厚不应小于2.5mm，市面上不锈钢水箱厚度往往无法达到接闪要求，那么应忽略利用太阳能热水器金属构件作为接闪器的必要性。
对于太阳能热水器，必须设置专用的接闪器保护。
《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》（GB 50364-2005）第6.3.4规定了将太阳能热水器安装支架和建筑物屋面防雷装置相连接的做法，虽然此条为强制性条文，结合GB 50057-2010第4.5.4条、第5.2.8条的规定，直击雷防护应做如下设计：
（1）架设接闪装置
太阳能热水器既然属于电气设备，按照GB 50057-2010所描述的接闪杆、接闪带和接闪网这三种专门敷设的接闪器中，从施工的便利、成本和美观等角度综
《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》（GB 50364-2005）第6.3.4。
虽然此条为强制性条文，但仅仅这么做还不够，因为还没满足GB 50057-2010第5.2.8条的规定。