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摘 要: 随着我国城镇化建设的不断推进，智能建筑也迎来了高速发展期，而智能建筑的安全保障也越来越受到关注和重视。其中，防雷作为重要的安全保障措施，更是成为人们关心和重视的重要课题。本文从提升智能建筑防雷安全系数的角度，对智能建筑遭受雷击的主要途径进行了分析，并提出了一些提高防雷保护设计质量和水平的举措和方法。
关键词: 智能建筑；防雷保护；设计；对策
中图分类号：S611 文献标识码： A
0 引言
智能建筑是指通过将建筑物的结构、设备、服务和管理根据用户的需求进行最优化组合，从而为用户提供一个高效、舒适、便利的人性化建筑环境。它的产生和发展，离不开计算机网络技术、现代控制技术、智能卡技术、可视化技术、无线局域网技术、数据卫星通信技术等高科技技术的迅猛发展，离不开大量的计算机和微电子设备。而这些设备功率小、工作电压低、绝缘程度不高，过电压承受能力差，抗干扰、抗电涌的能力弱，极易遭受雷电干扰，从而破坏整个智能系统，造成极大损失。因此，科学合理地进行智能建筑防雷保护设计，显得非常必要。
1 智能建筑遭受雷击的主要途径
一般地，雷电对智能建筑的破坏性主要有直击雷、雷电感应和地电位抬升反击三种形式。
2.1直击雷
雷电直接击在建筑物上并产生电效应、热效应和机械效应。当建筑物的防雷装置设计不科学时，直击雷对建筑物和其内的设备等破坏和损伤是严重，尤其是雷击电磁脉冲辐射对智能建筑内的通信网络和弱电设备的干扰和损伤更为严重。
2.2雷电感应
通常所说的感应雷是指云间放电或云与地（或物体）放电时产生的电磁脉冲感应在导线上的雷电波和耦合在网络、设备上的过电流、过电压。感应雷击一是以雷电波形式通过交流供电的电源线、金属网络线侵入电气设备和信息网络系统；二是通过瞬变的强大电磁场与建筑物相邻的导体间、设备间、设备接口间、网络线路等感应出过电流、过电压侵入电气设备和信息网络系统。感应雷干扰和损伤信息网络系统及设备的灾害是经常发生的。
2.3 地电位反击
智能建筑物的外部防雷系统（如避雷针、避雷网等）遭受雷击，在接地电阻的两端就会产生危险的过电压，由设备的接地线、建筑物或附近的其他建筑物的外部防雷系统或其他自然接闪物（各种管道、电缆屏蔽管等）引入设备，造成设备的损坏。因此，要搞好智能建筑的防雷确需有较好的综合防雷设计系统来保障。
3 智能建筑防雷系统的建立
智能建筑防雷系统的设计，关键要根据雷击灾害的特点，层层设防，既要拦截、泄流，也要均衡电位、屏蔽隔离、过电压过电流保护，以达到综合防御雷电的目的。对智能建筑主体和交流供电系统的防雷要在三个方面采取措施。
3.1 针对直击雷的防护设计
主要采取在楼板、楼体结构设计上与接地装置建立完整的闭合系统。首先，在接闪装置上，要按《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010版）的要求设计避雷带、避雷网、避雷针。尽量不采用避雷针，却因建设单位业务需要（如有设备天线），要采用帶、网、针混合组成接闪装置并达到电气连通，网格密度最好按一类防雷标准设计。引下线要利用现场浇制的或由预制构件组成的钢筋混凝土屋面与其各柱内钢筋焊接成闭合回路并与接地装置连接。防雷接地以建筑物基础水泥地梁钢架、承台钢筋或桩基主筋作为接地体，若接地电阻不理想进行外延敷设时应采用环形接地网。建筑内的交流工作地、保护接地、直流工作地都要与防雷接地共网，实现电气连通共地共享，防止因地电位抬升产生反击现象来破坏设备。在实际工程设计中往往将接地电阻要求在R≤1Ω，施工很难达到。在没有特殊要求下，共用接地系统的接地电阻R≤4Ω就可以了。
3.2 针对感应雷击
在设计上应从以下方面着力，室内的所有金属管道都要接地并与圈梁的均压环保持相连的状态，同时，均压环与引下线也要保持相连状态。如果智能建筑高超过30m时，要将超过30m的部分的外体墙上的一些较大的金属物，比如金属门窗、栏杆等经由金属门窗的埋铁和防雷装置保持相连状态。这样设计的目的，一是能防侧击雷，二是能把感应电荷迅速排泄入地，三是能够与建筑内的工作地、保护地、防雷地等组合形成等电位体，减少或降低因地电位抬升、金属管路间、设备间所产生的电位差，从而达到防范感应雷击现象的发生。
3.3 针对雷电波侵入
由电源侵入的雷电波，可以通过设立三重保护的方式进行防御。第一重保护就是在变压器的高压测应装设高压阀式避雷器或金属氧化物避雷器。要求越靠近变压器安装，保护效果越好，一般要求装设在跌落熔断器内侧。必须使避雷器的残压小于配电变压器的耐压，才能有效地对配电变压器起到保护作用。避雷器的接地端点应直接接在配电变压器的金属外壳上。不允许将避雷器经引下线自行独立接地；第二重保护就是在变压器的低压侧装设低压阀型避雷器或氧化锌避雷器；第三重保护就是在建筑物的总配电箱内安装电涌保护器。对智能建筑内进入各低压设备工作室的线路要采取二级防雷保护，安装符合设备耐压水平要求的电涌保护器。
4 智能建筑内信息网络系统的防雷保护
上述阐述的智能建筑防雷系统虽然对三种雷击方式都进行了防御，但对智能建筑而言，雷电波也可通过信息网络线路侵入网络设备系统，雷击电磁脉冲也可直接与网络线路耦合产生过电流和过电压来损伤设备。因此，对智能建筑信息网络系统、弱电设备的防雷是十分重要的。这里，我们对综合布线六大主要系统建筑群、设备间、管理间、垂直干线、水平干线、工作区分别提出防雷措施。
建筑群子系统。由于建筑群子系统是由连接两个及以上建筑物之间的缆线和配线设备组成。所以，建筑物间网络连接线最好是采用光缆，光缆加强芯要与光电转换器外壳连接并可靠接地。若采用铜缆双绞线，则必须穿金属管埋地敷设，在进入智能建筑大楼的LPZ0与LPZ1区交界处安装符合通讯网络设备耐压水平要求的电涌保护器（SPD）。
设备间子系统。由进线设备，程控交换机，计算机服务器等各种主机设备及其配线设备组成。是整个布线系统的核心区域。连接进出智能建筑的通信线应采用光缆。若采用铜缆双绞线，则必须穿金属管埋地敷设并接地，同样，在进入智能建筑大楼的LPZ0与LPZ1区交界处安装通讯网络类SPD（电涌保护器）以防进出大楼的通信线路引入的感应雷。在设备间各设备前端要采取二级防雷措施，最好安装通信避雷柜设备。各设备之间要进行等电位连接。
管理子系统。设置在各层配线间，由配线设备，输入/输出设备等组成。管理子系统各设备的物理连接往往是采用双绞线，需要采取二级防雷措施，安装通讯网络类SPD。
垂直干线子系统、水平干线子系统。主要是由各楼层间、同一层的插座、配线架组成的。对于较高层的智能建筑垂直干线子系统的布线最好采用光缆；无论是垂直干线子系统，还是水平干线子系，若采用铜缆双绞线，要做好屏蔽保护，走线都要穿金属管或电桥架中布设并接地。
工作区子系统。系统由工作区内的终端设备连接到信息插座的连接线缆所组成。工作区一般有电话机、数据终端、微型计算机、电视机等设备。由于从源头上对智能建筑内信息网络系统的防雷保护进行了层层设防和屏蔽，感应雷通过信息网络线再侵入工作区子系统干扰和破坏终端设备的可能性是极小的。但为防雷击电磁脉冲辐射的影响，工作区里的设备要注意摆设位置，要远离金属管道、墙角、窗户等雷击电磁脉冲辐射强的地方。
5 结论
本文针对现代智能建筑遭遇最常见的三种雷击形式，一一予以对策性的探讨和分析，提出了一些设计设想和举措。但是，由于实际智能建筑物结构是千差万别的，这需要防雷设计的技术人员和工作人员，根据具体情况采取综合治理的防雷设计举措，并在实际设计和操作过程加以不断改进、完善和创新，以使智能建筑的防雷能力不断提升。
关键词: 智能建筑；防雷保护；设计；对策
中图分类号：S611 文献标识码： A
0 引言
智能建筑是指通过将建筑物的结构、设备、服务和管理根据用户的需求进行最优化组合，从而为用户提供一个高效、舒适、便利的人性化建筑环境。它的产生和发展，离不开计算机网络技术、现代控制技术、智能卡技术、可视化技术、无线局域网技术、数据卫星通信技术等高科技技术的迅猛发展，离不开大量的计算机和微电子设备。而这些设备功率小、工作电压低、绝缘程度不高，过电压承受能力差，抗干扰、抗电涌的能力弱，极易遭受雷电干扰，从而破坏整个智能系统，造成极大损失。因此，科学合理地进行智能建筑防雷保护设计，显得非常必要。
1 智能建筑遭受雷击的主要途径
一般地，雷电对智能建筑的破坏性主要有直击雷、雷电感应和地电位抬升反击三种形式。
2.1直击雷
雷电直接击在建筑物上并产生电效应、热效应和机械效应。当建筑物的防雷装置设计不科学时，直击雷对建筑物和其内的设备等破坏和损伤是严重，尤其是雷击电磁脉冲辐射对智能建筑内的通信网络和弱电设备的干扰和损伤更为严重。
2.2雷电感应
通常所说的感应雷是指云间放电或云与地（或物体）放电时产生的电磁脉冲感应在导线上的雷电波和耦合在网络、设备上的过电流、过电压。感应雷击一是以雷电波形式通过交流供电的电源线、金属网络线侵入电气设备和信息网络系统；二是通过瞬变的强大电磁场与建筑物相邻的导体间、设备间、设备接口间、网络线路等感应出过电流、过电压侵入电气设备和信息网络系统。感应雷干扰和损伤信息网络系统及设备的灾害是经常发生的。
2.3 地电位反击
智能建筑物的外部防雷系统（如避雷针、避雷网等）遭受雷击，在接地电阻的两端就会产生危险的过电压，由设备的接地线、建筑物或附近的其他建筑物的外部防雷系统或其他自然接闪物（各种管道、电缆屏蔽管等）引入设备，造成设备的损坏。因此，要搞好智能建筑的防雷确需有较好的综合防雷设计系统来保障。
3 智能建筑防雷系统的建立
智能建筑防雷系统的设计，关键要根据雷击灾害的特点，层层设防，既要拦截、泄流，也要均衡电位、屏蔽隔离、过电压过电流保护，以达到综合防御雷电的目的。对智能建筑主体和交流供电系统的防雷要在三个方面采取措施。
3.1 针对直击雷的防护设计
主要采取在楼板、楼体结构设计上与接地装置建立完整的闭合系统。首先，在接闪装置上，要按《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010版）的要求设计避雷带、避雷网、避雷针。尽量不采用避雷针，却因建设单位业务需要（如有设备天线），要采用帶、网、针混合组成接闪装置并达到电气连通，网格密度最好按一类防雷标准设计。引下线要利用现场浇制的或由预制构件组成的钢筋混凝土屋面与其各柱内钢筋焊接成闭合回路并与接地装置连接。防雷接地以建筑物基础水泥地梁钢架、承台钢筋或桩基主筋作为接地体，若接地电阻不理想进行外延敷设时应采用环形接地网。建筑内的交流工作地、保护接地、直流工作地都要与防雷接地共网，实现电气连通共地共享，防止因地电位抬升产生反击现象来破坏设备。在实际工程设计中往往将接地电阻要求在R≤1Ω，施工很难达到。在没有特殊要求下，共用接地系统的接地电阻R≤4Ω就可以了。
3.2 针对感应雷击
在设计上应从以下方面着力，室内的所有金属管道都要接地并与圈梁的均压环保持相连的状态，同时，均压环与引下线也要保持相连状态。如果智能建筑高超过30m时，要将超过30m的部分的外体墙上的一些较大的金属物，比如金属门窗、栏杆等经由金属门窗的埋铁和防雷装置保持相连状态。这样设计的目的，一是能防侧击雷，二是能把感应电荷迅速排泄入地，三是能够与建筑内的工作地、保护地、防雷地等组合形成等电位体，减少或降低因地电位抬升、金属管路间、设备间所产生的电位差，从而达到防范感应雷击现象的发生。
3.3 针对雷电波侵入
由电源侵入的雷电波，可以通过设立三重保护的方式进行防御。第一重保护就是在变压器的高压测应装设高压阀式避雷器或金属氧化物避雷器。要求越靠近变压器安装，保护效果越好，一般要求装设在跌落熔断器内侧。必须使避雷器的残压小于配电变压器的耐压，才能有效地对配电变压器起到保护作用。避雷器的接地端点应直接接在配电变压器的金属外壳上。不允许将避雷器经引下线自行独立接地；第二重保护就是在变压器的低压侧装设低压阀型避雷器或氧化锌避雷器；第三重保护就是在建筑物的总配电箱内安装电涌保护器。对智能建筑内进入各低压设备工作室的线路要采取二级防雷保护，安装符合设备耐压水平要求的电涌保护器。
4 智能建筑内信息网络系统的防雷保护
上述阐述的智能建筑防雷系统虽然对三种雷击方式都进行了防御，但对智能建筑而言，雷电波也可通过信息网络线路侵入网络设备系统，雷击电磁脉冲也可直接与网络线路耦合产生过电流和过电压来损伤设备。因此，对智能建筑信息网络系统、弱电设备的防雷是十分重要的。这里，我们对综合布线六大主要系统建筑群、设备间、管理间、垂直干线、水平干线、工作区分别提出防雷措施。
建筑群子系统。由于建筑群子系统是由连接两个及以上建筑物之间的缆线和配线设备组成。所以，建筑物间网络连接线最好是采用光缆，光缆加强芯要与光电转换器外壳连接并可靠接地。若采用铜缆双绞线，则必须穿金属管埋地敷设，在进入智能建筑大楼的LPZ0与LPZ1区交界处安装符合通讯网络设备耐压水平要求的电涌保护器（SPD）。
设备间子系统。由进线设备，程控交换机，计算机服务器等各种主机设备及其配线设备组成。是整个布线系统的核心区域。连接进出智能建筑的通信线应采用光缆。若采用铜缆双绞线，则必须穿金属管埋地敷设并接地，同样，在进入智能建筑大楼的LPZ0与LPZ1区交界处安装通讯网络类SPD（电涌保护器）以防进出大楼的通信线路引入的感应雷。在设备间各设备前端要采取二级防雷措施，最好安装通信避雷柜设备。各设备之间要进行等电位连接。
管理子系统。设置在各层配线间，由配线设备，输入/输出设备等组成。管理子系统各设备的物理连接往往是采用双绞线，需要采取二级防雷措施，安装通讯网络类SPD。
垂直干线子系统、水平干线子系统。主要是由各楼层间、同一层的插座、配线架组成的。对于较高层的智能建筑垂直干线子系统的布线最好采用光缆；无论是垂直干线子系统，还是水平干线子系，若采用铜缆双绞线，要做好屏蔽保护，走线都要穿金属管或电桥架中布设并接地。
工作区子系统。系统由工作区内的终端设备连接到信息插座的连接线缆所组成。工作区一般有电话机、数据终端、微型计算机、电视机等设备。由于从源头上对智能建筑内信息网络系统的防雷保护进行了层层设防和屏蔽，感应雷通过信息网络线再侵入工作区子系统干扰和破坏终端设备的可能性是极小的。但为防雷击电磁脉冲辐射的影响，工作区里的设备要注意摆设位置，要远离金属管道、墙角、窗户等雷击电磁脉冲辐射强的地方。
5 结论
本文针对现代智能建筑遭遇最常见的三种雷击形式，一一予以对策性的探讨和分析，提出了一些设计设想和举措。但是，由于实际智能建筑物结构是千差万别的，这需要防雷设计的技术人员和工作人员，根据具体情况采取综合治理的防雷设计举措，并在实际设计和操作过程加以不断改进、完善和创新，以使智能建筑的防雷能力不断提升。