阳光房避雷设计与实施实务.doc

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别墅阳光房避雷设计与实施
一、雷电的种类、危害及防护
　　雷电主要有四种类形：直击雷、感应雷、雷电侵入波、球形雷。
　　（一）、直击雷：
　　1、 直击雷主要危害高层建筑
　　是带电云层（雷云）与建筑物、其它物体、大地或防雷装置之间发生的迅猛放电现象，并由此伴随而产生的电效应、热效应或机械力等一系列的破坏作用。指带电的云层与大地上某一点之间发生迅猛的放电现象，主要危害建筑物、建筑物内电子设备和人。
　　直击雷的电压峰值通常可达几万伏甚至几百万伏，电流峰值可达几万~几十万安培，其之所以破坏性很强，主要原因是雷云所蕴藏的能量在极短的时间（其持续时间通常只有几微秒到几百微秒）就释放出来，从瞬间功率来讲，是巨大的。
　　2、 直击雷的防护
　　防避直击雷主要依据是国际电工委员会IEC1312_1～3《雷电电磁脉冲的防护》、《电子计算机机房设计规范》、《电子设备雷击导则》、《建筑物防雷设计规范》等。通常都是采用避雷针、避雷带、避雷线、避雷网或金属物件作为接闪器，将雷电流接收下来，并通过作引下线的金属导体导引至埋于大地起散流作用的接地装置再泄散入地。
(二)、感应雷：
　　 1、感应雷是室内弱电设备的天敌。直击雷放电过程中，强大的脉冲电流对周围的导线或金属物产生电磁感应发生高电压以及发生闪击的现象，主要危害建筑物内电子设备。是闪电放电瞬间，在附近导体产生的静电感应和电磁感应现象。
　　静电感应：由于雷云的作用，使附近导体感应并积聚大量与雷云相反极性的束缚电荷，当雷云主放电时，雷电先导通道中的电荷迅速中和，原来处于雷云附近导体中与雷云相反极性的束缚电荷被释放出来，形成自由电荷，如不就近泄散入地就会产生很高的电位。
　　电磁感应：由于雷电流迅速变化（瞬态脉冲）在其周围空间产生瞬变的强电磁场，使附近导体上感应出很高的电动势。
　　2、感应雷的防护　　
　　（1） 电源防雷
　　根据楼房建设的要求，配电系统电源防雷应采用一体化防护，由于避雷器生产厂家的设计思想各不相同，相应其避雷器的性能特点也不尽一致。
　　（2）信号系统防雷
　　与电源防雷一样，通讯网络的防雷主要采用通讯避雷器防雷。目前，计算机远程联网常采用的方式有电话线、专线、X.25、DDN和帧中继等，通讯网络设备主要为MODEM、DTU、路由器和远程中断控制器等。通常根据通讯线路的类型、通讯频带、线路电平等选择通讯避雷器，将通讯避雷器串联在通讯线路上。
　　（3）等电位联接
　　等电位联接的目的，在于减小需要防雷的空间内各金属部件和各系统之间的电位差以防止雷电反击。将机房内的主机金属外壳，UPS及电池箱金属外壳、金属地板框架、金属门框架、设施管路、电缆桥架、铝合金窗的等电位连接，并以最短的线路连到最近的等电位连接带或其它已做了等电位连接的金属物上，且各导电物之间的尽量附加多次相互连接。
　　（4）金属屏蔽及重复接地 　　
在做好以上措施基础上，还应采用有效屏蔽，重复接地等办法，避免架空导线直接进入建筑物楼内和机房设备，尽可能埋地缆进入，并用金属导管屏蔽，屏蔽金属管在进入建筑物或机房前重复接地，最大限度衰减从各种导线上引入雷电高电压。　
（三）、雷电侵入波
　　雷电冲击波是由于雷击而在架空线路上或空中金属管道上产生的冲击电压沿线或管道迅速传播的雷电波。其传播速度为3x108m／s。雷电侵入波可毁坏电气设备的绝缘，使高压窜人低压，造成严重的触电事故。属于雷电侵人波造成的雷电事故很多，在低压系统这类事故约占总雷害事故的70% 。例如，雷雨天室内电气设备突然爆炸起火或损坏，人在屋内使用电器或打电话时突然遭电击身亡都属于这类事故。
　　为了防止雷电侵入波沿低电压线路进入室内，低压线路最好采用地下电缆供电，并将电缆的金属外皮接地。采用架空线供电时，在进户外装设一组低压阀型避雷器或2～3mm的保护间隙，并与绝缘子铁脚一起接地。接地装置可以与电气设备的接地装置并用。接地电阻不得大于5～30Ω。阀型避雷器装在被保护物的引人端。其上端接在线路上，下端接地。正常时，避雷器的间隙保持绝缘状态,不影响系统的运行，当因雷击，有高压冲击波沿线路袭来时，避雷器间隙击穿而接地，从而强行切断冲击波，这时进人被保护物的电压仅雷电流通过避雷器及其引线和接地装置产生的残压。雷电流通过以后避雷器间隙又恢复绝缘状态，以便系统正常运行。
(四)、 球形雷：
　　在雷电频繁的雷雨季节，偶然会发现殷红色、灰红色、紫色、蓝色的“火球”，直径一般十到几十厘米，甚至超过1米；有时从天而降，然后又在空中或沿地面水平移动，有时平移有时滚动，通过烟囱、开着的门窗和其他缝隙进入室内，或无声地消失，或发出丝丝的声音，或发生剧烈的爆炸，因而人们习惯称之为“球形雷”。较为罕见。
　　防避球形雷最好在雷雨天不要打开门窗，并在烟囱、通风管道等空气流动处装上网眼不大于4平方厘米，粗约2~2.5mm的金属保护网，然后作良好接地。
　　在国际建筑物防雷标准（IEC/TC－81）和我国的《建筑物防雷设计规范》中，均没有对球雷的防护作出规定。防护球雷并不困难，就防护球雷措施而言，最好是笼式避雷网，如果达不到笼式避雷网条件，就在建筑物的门窗上安装金属纱网并接地；堵好建筑物墙面上不必要的孔洞；烟囱与出气管上口均要加装铁丝网并接地；储存或损伤易燃易爆物体的仓库和厂房的烟囱和放气管应加装阻火器并接地。对高大树木下的重要建筑物尤其要采取防护球雷的措施。
(五)、建筑物防雷的整体性
　　建筑物防雷的整体性体现在对建筑物防雷设计和安装时，要对内部防雷装置和外部防雷装置做整体的统一的考虑。建筑物外的整体观念是指对一个院落、一个小区以及附近的环境要做全面的防雷规划，同时还不能违反小区规划的要求。例如：所安装的避雷针杆塔是否影响小区的美观，所用的避雷针、避雷带或避雷网是否与建筑物的立面相配以及低矮建筑物能否由高大建筑物或高大烟囱上的避雷装置所保护等等。对接地装置也要综合统一考虑，例如，相距较近的建筑物能否共用接地体，地下管网能否用接地体的一部分，以及能否在一个大院或小区内为将来综合共用接地创造等电位连接的条件等等。
　　所以说建筑物的防雷设计和安装应将外部防雷装置、内部防雷装置、建筑物外的环境及至全小区的防雷装置进行整体统一的考虑。这是现代防雷设计观念转变的重要问题之一。
二、避雷针与避雷带设计与安装
（一）避雷针安装
设计依据
依据GB 50057-94《建筑物防雷设计规范》（2000版）第四章：防雷装置，第一节：接闪器；第五章：接闪器的选择与布置中关于避雷针的要求，参考IEC 61024《建筑物防雷》标准第一部分：通则，第二节：外部防雷装置（LPS）；第二部分：防雷装置的设计、安装、维护及检查，第二节：防雷装置（LPS）的设计；第三节：外部防雷装置（LPS）的施工；在满足客户所提技术需求的情况下，按照99（03）D501-1 《建筑物防雷设施安装》标准图集进行施工。
根据GB 50057-94《建筑物防雷设计规范》第4.1.1条的要求：
避雷针宜采用圆钢或钢管制成，其直径不应小于下列数值：
针长1m以下
圆钢为12mm
钢管为20mm
针长1-2m
圆钢为16mm
钢管为25mm
烟囱顶上的针
圆钢为20mm
钢管为40mm
（二）避雷带和避雷网安装
设计依据
依据GB 50057-94《建筑物防雷设计规范》（2000版）第四章：防雷装置，第一节：接闪器；第五章：接闪器的选择与布置中关于避雷针的要求，参考IEC 61024《建筑物防雷》标准第一部分：通则，第二节：外部防雷装置（LPS）；第二部分：防雷装置的设计、安装、维护及检查，第二节：防雷装置（LPS）的设计；第三节：外部防雷装置（LPS）的施工；在满足客户所提技术需求的情况下，按照99（03）D501-1 《建筑物防雷设施安装》标准图集进行施工。
根据GB 50057-94《建筑物防雷设计规范》第4.1.2条的要求：避雷带可采用圆钢或扁钢制成，其材料应符合以下要求：圆钢直径不小于8mm；扁钢截面积不小于48mm2 ,厚度不小于4mm。避雷带可沿建筑物四周女儿墙上敷设，并与避雷针、引下线、天面电磁屏蔽网做良好的连接。
根据GB 50057-94《建筑物防雷设计规范》第4.2.1条的要求：引下线应采用圆钢或扁钢制成，优先选用圆钢，其材料应符合以下要求：圆钢直径不小于8mm；扁刚截面不小于48mm2 ，厚度不小于4mm。引下线设置不应小于2根，并应沿建筑物四周均匀或对称布置，其间距不应大于18m。当仅利用建筑物四周的钢柱或柱子钢筋作为引下线时可按跨度设引下线，但引下线的平均间距不应大于18m。每根引下线的冲击接地电阻不应大于10Ω。当采用多根引下线时，应在每根引下线上距地面0.3m至1.8m之间装设断接卡。
实施方法
避雷带和避雷网一般采用圆钢或扁钢，其尺寸不应小于下列数值：圆钢直径为8mm，扁钢截面积为48mm2，扁钢厚度为4mm。避雷线一般采用截面积不小于35mm2的镀锌钢绞线架设。
接闪器布置
建筑物防雷类别
滚球半径hr(m)
避雷网网格尺寸
第一类防雷建筑物
30
≤5×5或≤6×4
第二类防雷建筑物
45
≤10×10或≤12×8
第三类防雷建筑物
60
≤20×20或≤24×16
安装注意事项
a、避雷带及其连接线经过沉降沟（沉降沟：一座较长的多层建筑物，往往在横向上把建筑物分成几段，段与段之间留有一段空隙，防止各段下沉不一致，引起建筑物损坏）时，应备有10-20cm以上的伸缩余裕的跨越线。
b、有女儿墙的平顶房屋，其宽度小于24m时，只须沿女儿墙上部敷设避雷带；宽度大于24m时，须在房面上两条避雷带之间加装明装连接条，连接条的间距不大于20m时，只在屋檐上装避雷带；宽度大于20m时，需在屋面上加装明装连接条，连接条间距不大于20m。
c、瓦顶房屋面坡度为27°-35°，长度不超过75m时，只沿屋脊敷设避雷带。四坡顶房屋，应在各坡脊上装上避雷带。为使檐角得到保护，应在屋角上装短避雷针或将避雷带的引下线从檐角上绕下来。如果屋檐高度高于12m，且长度大于75m时，要在屋脊和房檐上都敷设避雷带。
D、当屋顶面积非常大时，应敷设金属网格，即避雷网。避雷网分明网和暗网，网格越密，可靠性越好，网格的密度视建筑物重要程度而定，重要建筑物采用5×5m的密网格，一般建筑物用20×20m的网格即可。
在非混凝土结构的建筑物上，可采用明装避雷网。做法是首先在屋脊、房檐等到顶的突出边缘部分装设避雷带主网，再在主网上加搭辅助网，避雷网格大小按上述要求。采用避雷带和避雷网保护时，屋顶上的烟囱、混凝土女儿墙、排气楼、天窗及建筑装饰等突出于屋顶上部的结构物和其他突出部分，都要装设短避雷针或避雷带保护，或暗装防护线，并连接到就近避雷带或避雷网上。对金属旗杆、金属烟囱、钢爬梯、风帽、透气管等必须与就近的避雷带、避雷网焊接。
采用避雷带和避雷网保护时，每一座房屋至少有两根引下线（投影面积小于50m2的建筑物可只用一根）。避雷带引下线最好对称布置，例如两根引下线成‘一’字或‘Z’字形，四根引下线要做成"工"字形，引下线间距离不应大于20m，当大于20m时，应在中间多引一根引下线。见《雷电与避雷工程的避雷带和避雷网的结构设计》
三、别墅阳光房防雷设计与实施
别墅因为建筑物本体高度较低，受直接雷的威胁相对较小；但因别墅自身定位的原因多处于相对开阔的地理环境中，周围高大建筑\构筑物一般减少，所以对于突出建筑物的阳光房局部部位，突出阳光房与别墅的改造烟道、下水道排气管道等应考虑安装避雷带与避雷针等防雷装置；
阳光房主体结构与安装的门窗多为碳钢、铝合金等金属材质，考虑到对感应雷电的防护，阳光房钢结构作等电位连接处理；
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