智能型住宅小区的弱电机房防雷设计-徐兵

【内容摘要】随着现代建筑行业水平的不断提高，越来越多的智能型住宅小区出现在人们的视线当中。智能型住宅作为现代都市住宅方式的新概念，越来越受到主流市场的追求。智能型住宅小区因其能带给住户高品质多功能的享受而具备了其他建筑所没有的优势，然而，其智能系统一旦遭遇到雷击天气的影响就会出现诸多麻烦，反而为人们的生活带来不便。因此，针对智能型住宅小区弱电机房的防雷设计就成为一件十分重要的事情。

【关键词】智能型；住宅小区；弱电机房；防雷设计

【作者】徐兵

一、雷电影响弱电智能系统的途径

雷电对智能型住宅弱电系统造成破坏的方式往往足多途径的。我们较为熟知的途径就有云地放电的"直击雷"，在建筑物附近放电的"落地雷"以及雷云之问放电的"球型雷"，除此以外，还有地电位反击以及雷电浪涌这两种情况。其中主要的雷击形式有以下三种。

(一)直击雷。直击雷，顾名思义，即是通过云层和地面之间的放电现象，雷电直接击打在建筑物上的情况。直击雷是最普遍的雷击现象，也是人类接触最多的雷击现象，多发于雷雨天气，形式简单，但若是预防不足就可能造成巨大的人员财产损失。直击雷主要以电效应、热效应和机械效应等物理效应对建筑物的结构造成损害。通过架设接闪杆、避雷带等设施可以有效预防直击雷。

(二)感应雷。感应雷，即是雷云对地放电从而在建筑物附近形成电磁场感应 ，或是雷云之间放电从而形成空问辐射电磁波，这两种情况，也就是通常所说的"落地雷"和"球型雷"，在这里统称为感应雷。相较于直击雷，感应雷因为并不直接接触建筑物，雷电中的大部分能量流失于外部环境中，所以其并不如直击雷那样猛烈。但是，根据接闪器的引雷原理，由于现在几乎所有的建筑物都装有预防直击雷的装置，故这些建筑物遭受直击雷的可能性也大大增加，因此，因感应雷而造成的雷电电磁脉冲(LEMP)发生的可能也相应地大大增加。当在建筑物周围发生"落地雷"时，由"落地雷"造成的电磁场衍生出空间电磁辐射，会对建筑物内部的弱电智能系统设备造成电磁干扰。而对于装设了预防直击雷设备的建筑来说，当波形陡强度大的直击电流通过下引线时，会在周围空间产生交变的电磁场，从而形成雷电电磁脉冲。其次，遭遇直击雷时，地电位反击电压有可能通过接地体入侵弱电系统。种种情况所造成的雷电电磁脉冲都会对智能型住宅的弱电智能系统造成极大的危害，可谓是弱电机房防雷设计中的心头大患。

(三)雷电浪涌。由于近年来微电子技术不断发展 ，应用不断深入，雷电浪涌现象也渐渐走入了人们 的视野，成为破坏弱电系统的一方巨头。近几年来，随着电子信息技术的高速发展，高度集成化造成电子设备耐过压和过流的能力降低。而信号来源的不断增多，也使得弱电系统更容易被雷电波入侵。当发生感应雷击、电磁干扰等现象时，就有可能造成浪涌电压和浪涌电流。浪涌电压和浪涌电流往往远远超过电子设备的稳态电压和电流，这种瞬变完全可以一次性将电子设备彻底破坏。

二 、雷击可能造成的危害

由于智能型住宅小区中智能系统大部分由弱电设备构成，因此，当强大的雷击发生时就有可能造成各种危害。

(一)破坏智能系统。智能型住宅中的智能系统由于大部分由弱电设备构成，且抗过压过流能力低。因此一旦发生雷击，造成浪涌现象，就有可能智能系统的内元器件损坏，如使传感器失效、单片机中的控制电路烧毁等，从而破坏智能系统。

(二)引发电气火灾。智能型住宅小区中一般都会铺设大量的电缆线路。发生雷击时，有可能因为过强的电流而产生强大的热效应，从而导致电缆线路着火，最终引发电气火灾。电气火灾不能用一般 的水灭火方式灭火，一旦发生 ，后果会十分严重。

(三)增加物业管理难度和成本。智能型小区因其多功能高品质的生活体验而受到市场的青睐。然而，一旦因为雷击而造成智能系统瘫痪，无疑会影响到户主的正常生活和物业的日常管理，降低物业管理的工作效率。同时，由于雷击而造成的系统维修，以及为预防雷击而必需常维护，都会提高物业管理的成本，影响户主和物业的正常生活。

除了以上几种外，雷击还会对智能型住宅小区带来各种各样所无法预见的危害。因此，为了避免这些危害，就需要采取一定的防雷措施。

三、弱电机房主要防雷设计

针对主要的雷击现象，智能型住宅小区的弱电机房防雷设计主要有以下四种。

(一)预防直击雷。直击雷是最普遍的雷击现象，因此，预防设计的第一步便是针对直击雷的预防设计。然而，经过多年来人们的实践和完善，直击雷的预防方法和措施到如今已经十分完善，主要是通过安装接闪杆、避雷网、避雷带等接闪器的方式来进行直击雷的预防，保护建筑物主体不受破坏，同时利用下引线将强大的雷电流释放到大地。具体的预防直击雷的措施可以在国际标准《建筑物防雷设计规范》(GB50057—2010)中查到。

(二 )预防感应雷。由感应雷造成的雷电电磁脉冲现象是破坏弱电系统的主要因素，而针对感应雷的预防设计也成为了智能型住宅小区防雷设计的重点。根据国际标准《建筑物防雷设计规范》(GB50057—2010)，建筑从外部到内部分别依次划分为不同的雷电防护区：LPZOA区，LPZOB区，LPZ1区，LPZ2区以及 LPZn区。其中，LPZ0A和 LPZ0B为直击雷非防护区，危险性最高。越往后，安全性越高。因此。将弱电机房设置在 LPZn区或是后续区域，将有效降低雷电电磁脉冲可能带来的危害。其次，为预防"落地雷"可能击穿地面从而从网络线路入侵网络系统，在预防感应雷时，还需要做好信号部分的预防设计。采用多级保护电路，使用细保护进行快速感应，使用粗保护来通过大量电流，从而将感应雷造成的感应电流通过臂电支路进行释放。同时要针对机房的具体构造情况，布置机房屏蔽，以减少电磁干扰。一般可以利用建筑物的金属支撑物、钢筋混凝土板建筑物内部的自然构件进行屏蔽布置，形成"法拉第笼"。或者也可以人工地将弱电机房的天花板龙骨、防静电地板等构件互相连接并接地，从而减弱雷电电磁脉冲，形成屏蔽空间。

(三)预防雷电浪涌。雷电浪涌会给智能型住宅小区的弱电智能系统带来很大的危害，因此，根据《建筑物防雷设计规范》(GB50057—2010)，建筑物的电源总进线处以及各级雷电防护区进出口处，都需要设置浪涌保护器。在布设浪涌保护器时，必须采用多级保护措施。一般而言，弱电机房的浪涌保护通常设置为三级。其中，一级保护的布设地在弱电机房的总配电柜处；二级保护布设在机房配电箱处；三级保护布设在机房内UPS的前端以及重要精密设备处。为保证雷电浪涌现象导致的浪涌电压限制在 1kV以下，这三级保护是不可缺少的。根据实际情况，可以在此基础上，自行改变浪涌保护的级数。

(四)接地。防雷设计的根本思想是将雷电的强大电能通过大地进行释放。因此，不管是防止电磁干扰还是设置屏蔽措施，都需要建立良好的接地系统。在建立接地系统时。 一 般采用的方式是利用建筑物本身的钢筋等构件进行综合接地的设计。当建筑物的基础下还布设有防水层时，就需要在建筑物周围布设一圈水平接地体。在焊接防雷下引线等物件时，务必要保证它们与接地体可靠连接，预防地电位反击。

四、结语

智能型住宅小区已经 日渐成为建筑领域中的新代表。在智能型住宅小区日益发展的今天 ，针对这类小区的弱电机房的防雷设计也日显重要。建筑从业人员需要认识到雷电入侵弱电系统的途径 ，认清雷击可能带来的危害，才能认真做好智能型住宅和小区的防雷设计。