Blesk lidi vždy děsil. Obzvláště děsivý byl v dobách, kdy lidé nic nevěděli o elektrickém proudu, o rozdílu potenciálů v bouřkovém mraku a nedokázali jasně vysvětlit rozsáhlé škody způsobené živly. Dnes z vědeckého hlediska této problematiky neexistují žádné nejasnosti. Každý rozumný člověk chápe, že se před bleskem lze chránit.
Proč jsou bouřky nebezpečné
Přesněji řečeno, nebezpečí představují bouřkové mraky, které generují blesky. Blesk je silný elektrický jiskrový výboj, ke kterému dochází v plynném obalu Země. Právě v okamžiku, kdy čtete tyto řádky, blikají v různých částech naší planety 2 tisíce blesků a každou sekundu jich do zemského povrchu udeří asi 50. Amplituda proudu při úderu dosahuje 200 kA. Napětí je extrémně vysoké.
To je samozřejmě obrovská hrozba – pro lidi, budovy, pro živočišnou a rostlinnou říši. Úder blesku do budovy může mít za následek:
- zranění a úmrtí;
- požáry a ničení;
- zkrat;
- selhání zařízení a přístrojů.
Podle statistik způsobuje blesk každý pátý požár. Naše domy jsou dnes doslova plné elektroniky, což zvyšuje nebezpečí. Pokud je chata postavena z hořlavých materiálů, na pozemku se nachází studna, vrt, skleník nebo jiné stavby, které mohou přitahovat blesky, pak se ujistěte, že dbáte na bezpečnost sebe a svých blízkých.
Historie problému
Hromosvod vynalezl Američan Benjamin Franklin. Byl to úžasný člověk – angažoval se v politice, diplomacii, umění i přírodních vědách. USA ocenily jeho zásluhy umístěním jeho portrétu na stodolarovou bankovku. Ano, ano, i když dříve se takové pocty dostávalo pouze prezidentům.
Vědec provedl mnoho experimentů s atmosférickou elektřinou. Zjistil, že pokud je zdroj výboje, například elektrický stroj, spojen se zemí kovovou tyčí, výboj se dostane do půdy. A pokud je blesk stejnou jiskrou, proč by se nebezpečný mrak nemohl vybít kovovou tyčí?
V roce 1752 se Franklin rozhodl pro zoufalý krok – chytit blesk drakem, ke kterému byl přivázaný hřebík. Blesk do draka skutečně udeřil a mokrá šňůra se stala vodičem proudu. Franklin dospěl k závěru, že výboje blesku lze zachytit a uhasit. Výsledkem bylo zařízení, které se z nějakého důvodu nazývalo hromosvod, ale blesk odvádí.
Co je součástí systému ochrany před bleskem
Ochrana před bleskem je tedy vyžadována pro všechny budovy, ať už mluvíme o výrobních závodech, výškových bytových domech, venkovských chatách nebo letních domech. Jak vážně je blesk zasáhne, závisí na přítomnosti plynů, par, prachu na území. Při klasifikaci objektů podle kategorií se bere v úvahu jejich význam, odhadovaný počet úderů a stupeň ohrožení ostatních.
Budeme se zabývat ochrannými systémy pro budovy III. kategorie – soukromé obytné budovy, chaty a zahradní domky.
Úkolem systému ochrany před bleskem je zabránit úderům blesku – přebírá je na sebe. Skládá se z:
- hromosvod – jednoduše řečeno, hromosvod, který přijímá výboj;
- svody – vodiče, které poskytují cestu pro proud do uzemňovacího obvodu;
- zemnící elektrody – vodiče umístěné v zemi, kterými protéká proud do půdy.
Jedná se o vnější ochranu před bleskem. Vnitřní ochrana před bleskem zahrnuje instalaci přepěťové ochrany (SPD) do elektrického rozvaděče – ochranného zařízení proti impulznímu přepětí, které způsobuje poruchy zařízení. Velikost impulzního přepětí souvisí s místem poškození. Přímý úder blesku je extrémně nebezpečné přepětí typu 1, nepřímý – typu 2.
Protože ochrana před bleskem je založena na obecném principu odvádění nebezpečných elektrických proudů do země, nelze v této záležitosti ignorovat uzemňovací systém. Tyto dvě otázky spolu úzce souvisejí. Uzemnění je soubor prvků, které zajišťují tok proudů do půdy. To znamená, že je součástí vnější ochrany před bleskem. A jeho druhým účelem je ochrana elektrických zařízení v domě. Generátory, kotle, ohřívače vody, všechna elektrická zařízení jsou uzemněna. Pokud jsou kovové kryty a vodivé části připojeny k uzemňovacímu obvodu, pak v případě poškození izolace nedojde k nebezpečnému napětí.
Toto je doslova nejvýraznější prvek systému. Nejčastěji se jedná o stožár vysoký dva metry, instalovaný na střeše. Mohou být tyčové, lehké i těžké, sekční, teleskopické. Výrobci nabízejí mnoho možností.
Úlohu sběrače proudu nelze přeceňovat. Je to ten, kdo indukuje proud, když se v atmosféře v těsné vzdálenosti od něj samotného objeví statické elektrické napětí. Čím větší vzdálenost dokáže pokrýt, tím efektivněji bude celý ochranný systém fungovat.
Podle nejhrubších výpočtů by měl plochu pokrýt kužel s vrcholem na špičce hromosvodu, tvořený úhlem natočení 45 stupňů. To je ale velmi přibližné! Navíc se nyní nepoužívají jen stožáry, ale i hromosvodové sítě a kabely položené na střeše.
Pro přesné určení parametrů sběrače proudu je třeba vzít v úvahu geometrii střechy, velikost budovy, složení půdy, vlastnosti okolní krajiny a četnost bouřek – mnoho charakteristik. Stručně řečeno, s tímto úkolem se sami nezvládnete – musíte si vytvořit projekt. Nešetřete peníze, kontaktujte specialisty.
Spojují zachycenou energii blesku se zemním potenciálem. Jako takové se používají kovové vodiče – měď, pozinkované pásy, ocelová tyč. Není zakázáno použít vhodné domovní konstrukce – schody, potrubí, samozřejmě s ohledem na jejich spolehlivé spojení. Dráha svodu k uzemňovacímu obvodu by měla být co nejkratší, bez ostrých zatáček a ohybů.
Pro upevnění ochranných prvků – pro tyče, okapy, taškové a skládané střešní krytiny, hřebeny – se vyrábí široká škála držáků, svěrek a spojek. Věnujte tomuto bodu pozornost, protože vnější systém trpí větrem, srážkami, změnami teplot a dalšími vnějšími vlivy. Pokud jeden článek vypadne, veškeré úsilí přijde vniveč.
Zemnící smyčka
Závěrečná část systému, která zajišťuje kontakt výboje proudu s půdou, kde bude uhašen. Hlavní součástí hlubinného uzemnění jsou tyče, které se umisťují do země.
Obvod musí být řádně uspořádán a sestaven. Domácí konstrukce ve formě kovového kolíku, nějakým způsobem zaraženého do země, vás v bouřce nezachrání. Tradiční přístupy k organizaci lineárního obvodu vyžadují za prvé pracné kopání země, za druhé, aby se proud rovnoměrně rozptýlil, je nutné zajistit velkou kontaktní plochu mezi kolíky a půdou a za třetí, pro spojení jednotlivých částí je nutné svařování.
Alternativou jsou hotové sady pro uzemnění modulárních kolíků. Své výhody prokázaly v soukromém rezidenčním sektoru a příměstské výstavbě.
Modulární uzemnění pinů
Hlavními výhodami těchto stavebnic jsou kompaktnost a všestrannost. Jedná se o prefabrikovanou konstrukci, u které lze měnit počet a charakteristiky uzemňovacích elektrod. Instalaci snadno zvládne jedna osoba, přípravné práce jsou minimální a potřebné nářadí je vrtačka s kladivem. Díly vyrobené v továrních podmínkách splňují regulační požadavky. Systém funguje spolehlivě po mnoho let.
- zemnící tyče – nerezová ocel, měď, pozink. Jejich počet a rozměry závisí na podmínkách instalace a měrném odporu půdy vůči šíření proudu. Čím vyšší odpor, tím více hrotů, tím delší a silnější kolíky. Nejběžnější délka je 1,2 nebo 1,5 m, průměr – 14 a 16 mm;
- spojovací objímky – šroubují se na závitové tyče, navíc se používá vodivá pasta. Zahraniční výrobci praktikují bezspojkové čepové spojení;
- ocelová špička – pro lepší pronikání do půdy je instalována na spodním konci první tyče;
- úderová hlava – umístěná na horní části první tyče, chrání ji před mechanickým poškozením;
- Na horní elektrodu se umístí zemnící svorky – pozinkované nebo nerezové, křížového nebo diagonálního tvaru, k nim se připojí zemnící vodiče, spoj se zabalí antikorozní páskou.
Jak vybrat modulární sadu pinů
Podle regulačních dokumentů by elektrický odpor uzemňovacího obvodu v systémech ochrany před bleskem nebo připojených k budovám s plynovým kotlem neměl být větší než 10 Ohmů. Pro lokální uzemnění elektrických instalací soukromých domů jsou požadavky měkčí – ne více než 30 Ohmů.
Před nákupem se rozhodněte:
- kolik tyčí je potřeba;
- jejich velikost;
- hloubka kopání;
- vzdálenost mezi nimi.
Zjistěte také, kde se nachází podzemní voda a jak hluboko je promrzlá půda.
Ve výpočtech je třeba „vycházet“ z odporu jedné svislé zemnící elektrody. Pro jeho výpočet je třeba znát specifický odpor půdy. Jaký druh půdy se na vašem pozemku nachází – černozem, hlína, písek, rašelina, vápenec? Tabulky specifického odporu půdy lze snadno najít v otevřených zdrojích. Uvedené hodnoty jsou však zprůměrované, nezohledňují klimatické vlastnosti. Pro jistotu přesnosti měření doporučujeme zkontrolovat vzorky půdy ve speciální laboratoři.
Uzemňovací odpor jedné vertikální uzemňovací elektrody se vypočítá pomocí vzorce:
Čím nižší je měrný odpor půdy a čím blíže je podzemní voda, tím menší sada bude potřeba. Pokud jsou podzemní zdroje vysoko a půda je vlhká, bude účinnost uzemnění vyšší. Pokud se vám podaří zarazit elektrody co nejhlouběji, pravděpodobně si vystačíte s jedním bodem. Pokud ne, budete jich potřebovat několik.
Při instalaci několika požárních zařízení PEU specifikuje vzdálenost mezi tyčemi – měl by se dodržovat poměr 2,2 k délce tyče. Pokud je menší, dojde k překrytí, což zvyšuje odolnost proti šíření elektrických nábojů a snižuje účinnost ochrany. Hloubka kopání je od 2 metrů.
Po dokončení instalačních prací nezapomeňte změřit odpor systému ohmmetrem.
Viz také:
- Jak vybrat samonosný izolovaný drát (SIP) a armatury pro nadzemní vedení (VL)
- Kterou stolní lampu si mám koupit?
- Jak rozluštit označení kabelů a vodičů
- Jak rozluštit označení na lampách?
- Jak zapojit zásuvku?
