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摘要: 智能型建筑广泛应用各种先进的电子产品,具有高效、便捷、智能的内部化网络系统。但同时,信息电子产品本身具有不可克服的缺点,抗干扰、雷击电磁脉冲能力十分薄弱。因此必须采取有效的防雷干扰系统。主要研究智能型建筑总体防雷系统的规划。
关键词: 智能建筑;防雷设计;探讨
中图分类号:TU8文献标识码:A文章编号:1671-7597(2010)0610106-01
智能型建筑是利用系统集成方式,将计算机智能技术、现代建筑技术和现代通讯技术完美结合,通过对信息资源的智能型优化管理,对建筑内部设备的自动监控而形成的具有安全、高效、灵活优势的现代化建筑物。
20世纪90年代以来,智能型建筑广泛应用各种先进的控制、测量、电信和计算机等类型的电子产品,结合计算机技术、现代通讯技术和成熟的现代建筑工艺,构建成了高效、便捷、智能、安全的建筑内部化网络。但同时,信息电子产品集成度高,器件耐过电压、过电路的能力低;网络系统点多线长,用户众多,覆盖面广。因此信息系统抗干扰及抗雷击电磁脉冲能力薄弱,如果防雷系统有缺陷,接闪装置接闪后,建筑物内的微电子设备必然受到影响,轻者导致设备误动作,重者会造成硬件的永久性损坏,导致严重的通信中断等后果。
为此,在智能建筑中,特别是对计算机和精密的电子设备,如何采用有效的保护措施,防止雷电干扰,保障安全,已经受到普遍的关注。
1 雷电现象
雷电现象是指雷云之间或雷云与地之间迅猛放电的过程。在此放电过程中,可以产生数十至数百千安的雷电流,而且会伴随有强烈的闪光和巨大的声响。雷击一般分为直击雷击和感应雷击。直击雷击是雷云之间或雷云与地之间与建筑物的某一点放电,其危害不言而喻。感应雷击是指雷电通过静电感应或电磁感应对北极物体的损坏。雷击一般有50%直接流入大地,另外的50%流入各电气道,如电源线、信号线和金属管道等。当雷闪放电发生或雷击输电线路时,强大的雷电流会产生强大的电磁场。它通过直接或电容耦合方式在输电线路上行程暂态过电压以流动波形式沿线路传播,一般在以雷击中心的1.5～2km范围内都有可能产生危险过电压,损坏电路上的设备。据实验统计,在整个瞬变脉冲事故中,雷击产生过电压约占20%左右。
因此,信息系统的雷击电脉冲的防护中,接地技术是其中的重要内容之一。
2 防雷设计的基本要素
防雷工程是系统工程,要将外部防雷装置和内部防雷装置整体考虑,建筑物防雷共有六项重要因素:分流影响、接闪功能、均衡电位、屏蔽作用、接地效果和合理布线。
其中,接地效果和合理布线是防雷安全的重要保证之一。现代建筑内都离不开照明、动力、电话等各种设备线路,必须考虑防雷系统与这些设备管线的关系。钢筋混凝土结构的建筑物在符合规范条件下时,应利用基础内钢筋作为接地装置进行合理的布线。此外还应在需要的线路上加装避雷器、压敏电阻、齐纳二极管等过电压保护器。
3 智能建筑的总体防雷系统
在建筑物内部,总体的防雷措施可分为安全隔离举例和等电位联结两大类措施。安全距离指在需要防雷的空间内,两异体之间不会发生危险火花放电的最小距离,即不会发生反击的最小距离。等电位联结的目的是使内部防雷装置所防护的各部分减少或消除雷电流引起的电位差,包括靠近进户点的外来导体上也不产生电位差。
3.1 智能建筑外部防雷设计要求
建筑物直击雷防护装置主要包括接闪器、引下线、接地装置三方面。其中的接闪器主要包括避雷针和避雷网。
众所周知,避雷针的保护机理是通过把雷电引向自身来完成保护区内的保护对象免遭直接雷击的,而这种引雷的机理使避雷系统增加了被雷击的概率。而在一般的避雷系统设计中,避雷针往往设计得很长以保证被保护对象免遭直接雷击,但被雷击的概率与避雷针高度成正比,即避雷针越高,其遭雷击的概率就越大。因此,采用避雷针保护不但是引雷的,而且会大大增加被雷击的概率。
对于微电子设备,要保证其安全使用,应尽量避免所在的建筑避雷针直接受到雷击。尤其是在其保护范围内的直击雷。因而,综上所述,在电子信息工程类建筑物的外部防雷工程设计中,应慎用避雷针,多用避雷网。必要时配以相应的配套措施以减少避雷针防雷中的负面效应也是应当考虑到的措施。
3.2 智能建筑外部防雷装置设计要求
雷击时,雷电电磁脉冲是损坏微电子设备的主要原因,这些设备在防雷设置接闪时会受到电磁干扰。由于微电子设备耐压水平低、灵敏度高,在建筑物周围发生电闪、雷鸣时也会受到雷电波的电磁辐射或者受到传来的电磁波的影响而这些电磁波来自原建筑外部,因而在建筑物内部防御雷电电磁脉冲干扰的理想方法就是采用屏蔽,即法拉第笼原理将建筑物防雷装置设计成为笼式避雷网。
对于钢结构及钢筋混凝土结构的建筑,不用很多刚才就可以连接起来形成法拉第笼,因为建筑物的金属结构在建筑物内遍及各处。如钢筋混凝土结构的建筑,应尽量利用其结构内的钢筋,即建筑物内的地板、顶板、墙面及梁、柱内的钢筋,时期连接构成一个六面体的网状物,即笼式避雷网,形成良好的屏蔽效果。不仅能防御空间电磁波的辐射,也可以使建筑物内部的雷电分流、均压达到最佳效果。
对于砖混结构的建筑,如建筑物内的机房或其他房间有重要的微电子设备的,可以将这类房间单独出来做成独立的屏蔽网络。
参考文献:
[1]成大章,智能建筑工程设计与实施[M].同济大学出版社,2001.11.
[2]鲁宏燕、马广江,关于智能建筑中防雷设计的讨论[J].科技纵横,2009.5:161.
[3]郭翠荣,浅谈新建建筑物的防雷工程设计[J].科技情报开发与经济,2007.5:284-285.
作者简介:
魏伟良(1978-),男,助理工程师,主要从事防雷检测工作。
关键词: 智能建筑;防雷设计;探讨
中图分类号:TU8文献标识码:A文章编号:1671-7597(2010)0610106-01
智能型建筑是利用系统集成方式,将计算机智能技术、现代建筑技术和现代通讯技术完美结合,通过对信息资源的智能型优化管理,对建筑内部设备的自动监控而形成的具有安全、高效、灵活优势的现代化建筑物。
20世纪90年代以来,智能型建筑广泛应用各种先进的控制、测量、电信和计算机等类型的电子产品,结合计算机技术、现代通讯技术和成熟的现代建筑工艺,构建成了高效、便捷、智能、安全的建筑内部化网络。但同时,信息电子产品集成度高,器件耐过电压、过电路的能力低;网络系统点多线长,用户众多,覆盖面广。因此信息系统抗干扰及抗雷击电磁脉冲能力薄弱,如果防雷系统有缺陷,接闪装置接闪后,建筑物内的微电子设备必然受到影响,轻者导致设备误动作,重者会造成硬件的永久性损坏,导致严重的通信中断等后果。
为此,在智能建筑中,特别是对计算机和精密的电子设备,如何采用有效的保护措施,防止雷电干扰,保障安全,已经受到普遍的关注。
1 雷电现象
雷电现象是指雷云之间或雷云与地之间迅猛放电的过程。在此放电过程中,可以产生数十至数百千安的雷电流,而且会伴随有强烈的闪光和巨大的声响。雷击一般分为直击雷击和感应雷击。直击雷击是雷云之间或雷云与地之间与建筑物的某一点放电,其危害不言而喻。感应雷击是指雷电通过静电感应或电磁感应对北极物体的损坏。雷击一般有50%直接流入大地,另外的50%流入各电气道,如电源线、信号线和金属管道等。当雷闪放电发生或雷击输电线路时,强大的雷电流会产生强大的电磁场。它通过直接或电容耦合方式在输电线路上行程暂态过电压以流动波形式沿线路传播,一般在以雷击中心的1.5～2km范围内都有可能产生危险过电压,损坏电路上的设备。据实验统计,在整个瞬变脉冲事故中,雷击产生过电压约占20%左右。
因此,信息系统的雷击电脉冲的防护中,接地技术是其中的重要内容之一。
2 防雷设计的基本要素
防雷工程是系统工程,要将外部防雷装置和内部防雷装置整体考虑,建筑物防雷共有六项重要因素:分流影响、接闪功能、均衡电位、屏蔽作用、接地效果和合理布线。
其中,接地效果和合理布线是防雷安全的重要保证之一。现代建筑内都离不开照明、动力、电话等各种设备线路,必须考虑防雷系统与这些设备管线的关系。钢筋混凝土结构的建筑物在符合规范条件下时,应利用基础内钢筋作为接地装置进行合理的布线。此外还应在需要的线路上加装避雷器、压敏电阻、齐纳二极管等过电压保护器。
3 智能建筑的总体防雷系统
在建筑物内部,总体的防雷措施可分为安全隔离举例和等电位联结两大类措施。安全距离指在需要防雷的空间内,两异体之间不会发生危险火花放电的最小距离,即不会发生反击的最小距离。等电位联结的目的是使内部防雷装置所防护的各部分减少或消除雷电流引起的电位差,包括靠近进户点的外来导体上也不产生电位差。
3.1 智能建筑外部防雷设计要求
建筑物直击雷防护装置主要包括接闪器、引下线、接地装置三方面。其中的接闪器主要包括避雷针和避雷网。
众所周知,避雷针的保护机理是通过把雷电引向自身来完成保护区内的保护对象免遭直接雷击的,而这种引雷的机理使避雷系统增加了被雷击的概率。而在一般的避雷系统设计中,避雷针往往设计得很长以保证被保护对象免遭直接雷击,但被雷击的概率与避雷针高度成正比,即避雷针越高,其遭雷击的概率就越大。因此,采用避雷针保护不但是引雷的,而且会大大增加被雷击的概率。
对于微电子设备,要保证其安全使用,应尽量避免所在的建筑避雷针直接受到雷击。尤其是在其保护范围内的直击雷。因而,综上所述,在电子信息工程类建筑物的外部防雷工程设计中,应慎用避雷针,多用避雷网。必要时配以相应的配套措施以减少避雷针防雷中的负面效应也是应当考虑到的措施。
3.2 智能建筑外部防雷装置设计要求
雷击时,雷电电磁脉冲是损坏微电子设备的主要原因,这些设备在防雷设置接闪时会受到电磁干扰。由于微电子设备耐压水平低、灵敏度高,在建筑物周围发生电闪、雷鸣时也会受到雷电波的电磁辐射或者受到传来的电磁波的影响而这些电磁波来自原建筑外部,因而在建筑物内部防御雷电电磁脉冲干扰的理想方法就是采用屏蔽,即法拉第笼原理将建筑物防雷装置设计成为笼式避雷网。
对于钢结构及钢筋混凝土结构的建筑,不用很多刚才就可以连接起来形成法拉第笼,因为建筑物的金属结构在建筑物内遍及各处。如钢筋混凝土结构的建筑,应尽量利用其结构内的钢筋,即建筑物内的地板、顶板、墙面及梁、柱内的钢筋,时期连接构成一个六面体的网状物,即笼式避雷网,形成良好的屏蔽效果。不仅能防御空间电磁波的辐射,也可以使建筑物内部的雷电分流、均压达到最佳效果。
对于砖混结构的建筑,如建筑物内的机房或其他房间有重要的微电子设备的,可以将这类房间单独出来做成独立的屏蔽网络。
参考文献:
[1]成大章,智能建筑工程设计与实施[M].同济大学出版社,2001.11.
[2]鲁宏燕、马广江,关于智能建筑中防雷设计的讨论[J].科技纵横,2009.5:161.
[3]郭翠荣,浅谈新建建筑物的防雷工程设计[J].科技情报开发与经济,2007.5:284-285.
作者简介:
魏伟良(1978-),男,助理工程师,主要从事防雷检测工作。