Bouřka je soubor elektrických, optických a akustických jevů vznikajících mezi oblaky navzájem nebo mezi oblaky a zemí. Může při nich docházet k mechanickým poškozením (pády stromů na objekty a vedení), požárům, ohrožení zdraví lidí i zvířat, výpadkům dodávek elektrické energie a poškození zařízení od atmosférického přepětí. Blesk je silný elektrický výboj vzniklý v atmosféře. Úder blesku lze zjednodušeně chápat jako zkrat mezi mrakem a zemí, kdy se výboj sestupující z mraku setká s výbojem ze země. Takový výboj o několika desítkách tisíc ampér a teplotě tisíců stupňů Celsia může nejen způsobit požár, ale kvůli tzv. přepěťovým impulsům zapříčinit i značné škody na elektrických a elektronických přístrojích a zařízeních, a co hůř, zranit lidi. Jsou zaznamenány také případy, kdy po zásahu bleskem došlo k průmyslovým haváriím a tedy i obrovským ekonomickým ztrátám. Blesk celosvětově představuje vůbec největší požární riziko pro ropné nádrže a podobné typy objektů. Riziko, že blesk naši domácnost poškodí, však lze výrazně omezit.
Pro ochranu objektů se používá vnější ochrana před bleskem (LPS - hromosvodná soustava) a vnitřní opatření před přepětím (SPM). Ochrana před bleskem je v současné době v České republice vyžadována pro drtivou většinu budov, objekty se střechou z fólie nejsou samozřejmě výjimkou. Stavební předpisy vyžadují podle stupně ohrožení budovy i stálou ochranu před bleskem, a to vnější i vnitřní. V oblasti klempířských konstrukcí je nejdůležitější vnější ochrana.
Vnější ochrana před bleskem (LPS)
Vnější ochrana před bleskem (LPS) chrání stavbu při přímém úderu blesku. Hromosvod slouží především jako vnější ochrana budov před poškozením bleskem a před vznikem požáru od blesku. Hromosvod ochrání dům a jeho obyvatele před požárem nebo mechanickými a jinými nežádoucími účinky bleskového proudu. Systémy ochrany před bleskem vytvářejí kolem budovy bezpečný plášť tím, že zachycují přímé údery blesku a bezpečně je svádějí do země. Vnější ochrana budovy proti účinkům blesku funguje následovně: jímací soustava - tedy jímací tyč a jímací vodiče - zachytí přímý úder blesku do objektu, bleskový proud je bezpečně sveden pomocí systému svodů do uzemňovací soustavy, která ho rozvede v zemi. Nutné je také dávat pozor na mechanickou pevnost a na ošetření hromosvodu proti korozi. Zvlášť opatrně postupujte v případě, že rekonstruujete budovu.
Klasická jímací zařízení a jejich montáž
Klasická jímací zařízení na střechách jsou bleskosvodné tyče. Jímací zařízení jsou též plechové krytiny, plechová lemování, krytiny nadezdívek, jakož i jiná oplechování, pokud mají tloušťku alespoň 0,70 mm a jsou spolehlivě spojena. Proto mělo lemování bleskosvodových tyčí a podpěr oporu v Typizačním sborníku a vyrábí se jako prefabrikát. Jako materiál se k sériové výrobě používal černý ocelový plech tloušťky 0,6 mm, bodově svařovaný. Hotové výrobky se pak v ohni pozinkovaly. Lemování bleskosvodové tyče na hřebenu střechy se skládalo ze dvou stříšek s manžetami. Na tyč se osadila nejdříve takzvaná dolní stříška s manžetou, která utěsnila průnik tyče s krytinou. Nad tuto stříšku se na tyč upevnila svorka připojující svodné lano. Spodní stříška je půlválcový plechový kryt ležící těsně na hřebenáči. Připojení svodného lana kryje tzv. horní stříška tvaru kužele, utěsněná na tyči rovněž manžetou. Stříšky byly po obvodu vyztuženy vroubkem. Utěsnění spáry mezi manžetou a tyčí se dosáhne asfaltovým nebo silikonovým tmelem. Spojení manžety s krytem na úbočí střechy s tvarovanou krytinou ukazuje obrázek 1c.
Držáky hromosvodových lan jsou dvojího druhu. Lano se přichycuje ocelovou destičkou. U plechové krytiny se dávají na nožky kryty, u jiných krytin dva plechy. Z ochranného rozsahu vystupující stavební části (jako např. oplechování hřebene, vikýře apod.) se musí spojit se střešní plochou, oplechování hřebene musí být provedeno dokonce oboustranně. Vyrovnávač roztažnosti je třeba přemostit. Střešní nástavby smějí být max. 2 m dlouhé a mít plochu nejvýše 1 m2.
Čtěte také: Řešení proti přelezení plotu
Typy jímacích soustav a jejich komponenty
Vnější ochrana před bleskem má dvě možná řešení, izolované (oddálené) a neizolované (Faradayovu klec). Izolovaná jímací soustava je definována v řadě norem ČSN EN 62305. V principu se jedná o řešení, kdy na objektu umístíme jímací soustavu a systém svodů tak, aby vždy mezi jímací soustavou a nejbližší vodivou strukturou objektu byla taková vzdálenost, tedy elektrická izolace, která zabrání přeskoku bleskového proudu z jímací soustavy a vytvoření vůči svodu jímací soustavy paralelní cesty, kterou poteče bleskový proud.
V případě neizolované jímací soustavy se naopak snažíme o to, aby bleskový proud tekl co nejvíce a nejsymetričtěji rozdělen všemi vodivými prvky objektu (armování, sloupy, trubky, vodiče napájení i sdělovací) na zemnící soustavu. Při vytváření Faradayovy klece je důležité mít vodivě propojeno ideálně 100 % vodivých prvků stavby a na všech vodičích mít instalované svodiče přepětí a na jejich vstupech do objektu svodiče bleskových proudů. Faradayova klec je efektivní řešení v případě, že je s jejím vytvářením počítáno již v projektu a při stavbě. Obě výše uvedené varianty pro dosažení ochrany před bleskem jsou rovnocenné a nelze jednoznačně říci, že by bylo lepší izolované, anebo naopak neizolované provedení.
Střešní fólie má z hlediska ochrany před bleskem výhodu v tom, že je nevodivá a na rozdíl od plechových střech si jejím položením nekomplikujeme situaci s rozvedením potenciálu blesku po celé ploše střechy. Její nevodivost je však zároveň i komplikací, když se její pokládka realizuje na konstrukce, které jsou naopak vodivé, jako jsou plechy, ocelové nosníky nebo betonové konstrukce, které obsahují vodivé armování. Ať je jímací soustava v provedení jako izolovaná nebo neizolovaná, je třeba zabezpečit, aby blesk neudeřil nikam jinam než do toho, co je jímací soustava nebo je s ní spojeno a přežije úder blesku.
Analýza rizik a návrh jímací soustavy
Pro zajištění ochranného prostoru jímací soustavy je nutné, aby byla pro objekt provedena analýza rizik dle ČSN EN 62305-2. To je klíčový dokument, ze kterého pak vycházíme ve všech dalších krocích. Jedná se o objektivní posouzení, kdy na straně jedné určujeme pravděpodobnost zásahu bleskem do objektu a na straně druhé se snažíme následné škody, které by mohl způsobit, eliminovat nebo výrazně omezit technickými opatřeními. Mezi ně patří kromě vnější ochrany před bleskem - hromosvodu - též opatření v budově, jako jsou vyrovnání potenciálu nebo i například systém pro hašení vzniklého objektu.
Jakmile máme v ruce výsledek analýzy rizik, známe potřebnou hladinu ochrany před bleskem a můžeme začít navrhovat vlastní jímací soustavu. Již před analýzou rizik by mělo být rozhodnuto, zda bude soustava řešená jako izolovaná nebo neizolovaná formou Faradayovy klece. Toto rozhodnutí závisí na typu a konstrukci budovy a také na praktických požadavcích koordinace profesí na stavbě.
Čtěte také: Materiály pro ochranu betonu
Návrh jímací soustavy lze udělat podle tří normativně rovnocenných metod: metody za pomoci valivé koule, metody ochranného úhlu a mřížové soustavy. Metoda valivé koule je nejpřesnější a ostatní metody jsou od ní odvozeny. Metoda vychází z fyzikálních principů. Zcela zjednodušeně ji lze popsat tak, že sestupující výboj „vidí“ před sebe tak daleko, jak je velká jeho energie. Tedy silný blesk při vytváření jednotlivých „skoků“ registruje předměty s potenciálem země na větší vzdálenost než blesk s menší energií. Na zachycení silných blesků stačí několik vysokých jímačů a velká oka mřížové soustavy, kdežto na zachycení menších blesků je třeba, aby byla jímací soustava hustší.
Metoda mřížové soustavy na střechách krytých fólií má jeden poměrně velký nedostatek. Tímto nedostatkem je dostatečná vzdálenost s, která musí být dodržena, pokud nemá dojít k přeskoku z jímací soustavy na kovové součásti objektu. Toto je problém jak v případě izolované jímací soustavy, tak v případě jímací soustavy řešené jako Faradayova klec. V případě střech krytých fólií se nesmí zapomenout na dodržení dostatečné vzdálenosti, ať se jedná o izolovanou nebo neizolovanou jímací soustavu. Nevodivý materiál fólie vždy stojí v cestě bleskovému proudu, protože je součástí izolační vzdálenosti mezi jímací soustavou a vodivým materiálem budovy. Izolační pevnost samotné střešní fólie je pouze v řádu několika kilovoltů až desítky kilovoltů, což vzhledem k napětí, které na jímací soustavě vzniká při toku bleskového proudu, je zcela zanedbatelná hodnota, která by nezabránila přeskoku.
Komponenty pro vnější ochranu
Níže uvedená tabulka shrnuje doporučené komponenty pro vnější ochranu před bleskem:
| Kategorie | Produkt | Popis |
|---|---|---|
| Jímací soustava | Jímací tyč volně stojící | D 22/16/10 mm, délka 3000 mm, hliník, se tříramenným stojanem R 320 mm Fe/Zn, testována dle ČSN EN 62561-1, ed. 2 a ČSN EN 62561-2, ed. 21+2). Chrání střešní konstrukce, vyrovnání sklonu střechy do max. 10 °. Dimenzovány dle Eurokódu na maximální rychlost nárazového větru 174 km/h. Verze s délkou 3000 mm, včetně připojovací svorky pro kulaté vodiče 8-10 mm. |
| Jímací soustava | Držák vedení na střechy | Držák vedení na ploché střechy, typ FB2 s dvoubodovým uložením vodiče průměr 8 mm, s betonovým blokem C35/45. Typ FB2, pro upevnění kulatých vodičů s volným uchycením na plochých střechách. |
| Jímací soustava | Jímací tyč | Ze slitiny hliníku, hořčíku a křemíku, průměr 16/10 mm, délka 2000 mm, se zúžením (1000 mm) a oboustranně sraženými hranami chrání střešní nástavby, komíny apod., upevnění buď pomocí klínu do betonového podstavce (17 kg) nebo pomocí držáků jímacích tyčí/distančních vzpěr. |
| Jímací soustava | DEHNiso Distanční držák jímací tyče | Pro dodržení dostatečné vzdálenosti podle ČSN EN 62305-3, ed. 2. Pro průměr drátu 16 mm, délka 530 mm s upevňovací destičkou. |
| Svody | DEHNalu Hliníkový drát | Dle ČSN EN 62561-2, ed. 2 pro použití v jímacích soustavách, svodech nebo pro vyrovnání potenciálu. Provedení měkké, ke stáčení. |
| Svody | DEHNgrip Držák vedení | Pro uchycení kulatých vodičů. Nerezový systém držáků bez šroubů, s jednoduchou montáží (zamáčknutí shora) a volným uchycením vedení. |
| Svody | Sada číselných štítků | Pro kulaté/páskové vodiče, sestává z číselného štítku s průřezy, příložkou a dvěma kombinovanými šrouby. |
| Svody | Kulatý drát jako vývod uzemnění | Podle ČSN EN 62561-2, ed. 2, jako vývod uzemnění, z korozivzdorné oceli (V4A), pro připojení svodů na uzemňovací soustavu. |
| Spojovací kusy | Svorka MV Víceúčelová připojovací svorka | K univerzálnímu použití jako křížová a paralelní svorka pro jímací tyče a kulaté vodiče se šroubem s šestihrannou hlavou, pérovou podložkou a závitem ve spodním dílu. |
| Spojovací kusy | Svorka na falc | Podle ČSN EN 62561-1, ed. 2, k propojení kulatých vodičů k falcům. Rozsah svorky 0,7-8 mm s příložkou, pro průměr drátu 6-10 mm. Příčné nebo podélné připojení. |
| Spojovací kusy | Podpěra vedení na okapové svody | Pro umístění svodičů na okapové svody s pevným uchycením vedení. |
| Spojovací kusy | UNI zkušební svorka | Dle normy ČSN EN 62561-1, ed. 2 pro spojení svodu s vývodem uzemnění. Verze bez mezidestičky, pro dva dráty. |
Vnitřní ochrana před přepětím (SPM)
Základem opatření před přepětím (SPM) je v ekvipotenciálním vyrovnání a také použití stínění. Ekvipotenciální vyrovnání omezuje proudové impulsy na vodivých částech tím, že všechny příchozí kovové inženýrské sítě nebo konstrukce se přímo spojí s ochranou zemí, a živé vodiče se s ochranou zemí spojí pomocí ochran před přepětím (SPD).
Typy přepěťových ochran (SPD)
SPD typu 1 se instaluje nejčastěji do hlavních rozvaděčů, ideálně v místě vstupu kabelu do stavby, v blízkosti hlavní ochranné přípojnice (MET, dříve HOP), a v místě rozdělení PEN. SALTEK má ve své nabídce několik SPD typu 1: řízené jiskřiště s impulsním proudem, kombinované svodiče se sériovým zapojením varistorů s jiskřištěm, a varistorový svodič. FLP-B+C MAXI je možné použít i v případech, kdy neznáme třídu LPS.
Čtěte také: Postupy pro ochranu betonu před mrazem
Z důvodu vlivu indukce a dalších vedení nestačí použít pouze SPD na začátku instalace. V podružných, patrových rozvaděčích a v místech, kde se používá další ekvipotenciální přípojnice, se instalují SPD typu 2. Ochrana před přepětím (SPD) by nikdy neměla být od chráněného zařízení dále než 10 m. K chráněnému zařízení se instalují buď SPD typu 2, SPD typu 3, případně SPD typu 3 s vysokofrekvenčním filtrem. SPD typu 3 by měla být instalována co nejblíže k chráněnému zařízení.
Zároveň by se nemělo zapomenout chránit před přepětím i slaboproudé systémy (anténní svody, telefonní a datové linky) a případné fotovoltaické instalace, a to i na stejnosměrné straně. Přechodná přepětí, která vznikají při úderu blesku, jsou velice častou příčinou poruch a zničení citlivých elektrických zařízení. Přepěťová ochrana je malé zařízení instalované do rozvodnice.
Význam a opodstatnění přepěťové ochrany
Ochrana objektu před bleskem a přepětím je komplexní soubor opatření, který se skládá z vnějších a vnitřních prostředků pro zajištění ochrany před účinky atmosférické elektřiny. Když blesk přímo zasáhne budovu s hromosvodem (vnější ochrana), proud je sveden do země. Jenže přepětí se může šířit po domě dál přes uzemnění elektrické instalace. Tento přímý zásah bleskem (i za přítomnosti hromosvodu) může v domě způsobit poškození elektroinstalace, elektrických spotřebičů a elektroniky, a v horším případě i způsobit zranění. Totéž může nastat, když blesk uhodí do venkovního elektrického vedení, které je spojené s vaším domem. Energie blesku se může po kabelech šířit dál. Pro tyto účely se používá přepěťové ochrany (vnitřní ochrana) typu T1 a T2, případně jejich kombinace typ T1+T2. Nutnost vybavit objekty určené k trvalému bydlení (rodinné domy) prostředky ochrany před úderem blesku je v naší legislativě zakotvená již delší dobu. To už se bavíme o ochraně typu T3. Je to užitečná věc, ale samotná ochrana v zásuvce nestačí. Je to až tzv. poslední stupeň ochrany, taková třešnička na dortu. Je potřeba mít hlavní přepěťovou ochranou v rozvodnici, která sníží napěťovou úroveň přepětí na hodnotu, která už není spotřebiči nebezpečná.
Do rodinných domů doporučujeme instalovat přepěťové ochrany typu T1+T2, které jsou odolné vůči impulzním proudům v hodnotě rovnající se výboji blesku. Jediným přístrojem v hodnotě asi 3500 Kč (plus práce elektrikáře) si tak mnohonásobně zvýšíte ochranu vašeho majetku proti atmosférickým výbojům a přepětí. Zbytečně vzniklé škody jsou totiž mnohonásobně vyšší, než je cena za přepěťovou ochranu. Hodnota spotřebičů v domácnosti může překročit hodnotu 100 tisíc korun. Všechny ochrany T1-T2 zvládnou svést dva přímé zásahy bleskem, díky 2 antiparalelně zapojeným varistorům v jednotlivých fázích instalace. Taková četnost zásahů není obvyklá a s nadsázkou lze říct, že svodič přepětí měníte jednou za život. Přepěťové ochrany nejsou aktuální pouze u novostaveb, pokud máte starší objekt, nebojte se zeptat svého elektrikáře na možnost doplnění „přepěťovky“. Na trhu dostupné typy přepěťových umožňují použití jak v nových instalacích TN-S (tj. se 3/5ti dráty a modrým nulákem), tak ve starších rozvodech TN-C (2/4 dráty a pouze zelenožlutý ochranný vodič).
Během bouřky však není ohroženo pouze zdraví, ale škody hrozí i našemu majetku, zejména všem přístrojům napájeným elektřinou. Blesk je totiž pulsní jev, který se v některých parametrech chová jako vysokofrekvenční proud. Jako elektrický fenomén má tak blesk vliv na veškerá elektrická zařízení na zemi nejen v blízkosti bouřky, ale může mít dopad na elektrické přístroje i ve střední vzdálenosti. Stačí pouze, aby blesk udeřil do elektrického vedení nebo jiného vodiče (telefonní vedení, datové kabely, anténní rozvod apod.) a přepěťový impuls způsobený zásahem blesku může poškodit či nenávratně zničit spotřebiče v okruhu několika kilometrů. I na velké vzdálenosti pak může mít impulsní přepětí v elektrické síti způsobené úderem blesku za následek poruchy chodu spotřebičů napájených elektřinou či snížení jejich životnosti. Počítače, audiotechnika, televizory, ale i domácí kuchyňské spotřebiče, plynové kotle apod.
Pojistky a jističe jsou proti úderu blesku téměř bezzubé, proto je vhodné se na možné účinky bouřky předem připravit. Ještě před jejím příchodem, či při delším opuštění domácnosti, je vhodné v domě odpojit od elektrické sítě veškeré spotřebiče, které nemusí být nutně v provozu, odpojit anténní přípojku od televize, telefonní linku od modemu počítače apod., aby nedošlo k jejich poškození nebo zničení. Bohužel takové preventivní řešení je mnohdy obtížně realizovatelné. Užíváme stále modernější a složitější přístroje napojené nejen na napájecí zdroj, ale také např. na telefonní vedení, kabely či datové sítě. Řešením může být například zařízení sloužící k ochraně proti pulsnímu přepětí - tzv. přepěťová ochrana, která chrání nejen proti výbojům blesku, ale obecně proti jakýmkoliv prudkým výkyvům napětí v elektrické síti. Svodiče bleskových proudů a svodiče přepětí svedou přepěťový impuls bezpečně do země nebo do takového místa, kde nezpůsobí škodu. Potřeba přepěťové ochrany se zvyšuje, s tím, jak neustále roste počet elektroniky a elektrických spotřebičů v domácnostech. Navíc moderní přístroje jsou právě kvůli své větší sofistikovanosti stále citlivější na náhlé výkyvy napětí v elektrické síti. Na závěr ještě upozornění: přepěťová ochrana nenahradí hromosvod.
Doporučení pro ochranu a bezpečnost
Revize hromosvodních soustav
Stejně jako všechny zařízení mající souvislost s elektřinou, musí být každá hromosvodní soustava udržována v provozuschopném stavu a procházet pravidelnou revizí. Ta by měla být provedena licencovaným revizním technikem přinejmenším každých 5 let u běžných objektů, v případě více rizikových budov (kde např. hrozí nebezpečí požáru a výbuchu) pak jednou za dva roky. Revize se rozhodně vyplatí, protože pokud není hromosvod v pořádku, je to pro objekt i jeho obyvatele ještě nebezpečnější, než kdyby tam žádný nebyl. Pokud je hromosvodní soustava v pořádku, ochrání nás před následky naprosté většiny úderů blesku.
Kdy je hromosvod povinný
Hromosvod musí být povinně nainstalován zejména na ty budovy, kde opravdu existuje reálné ohrožení a kde by mohl blesk ohrozit život a zdraví osob nebo způsobit značné majetkové škody. Jedná se například o činžovní domy, školské či zdravotnické budovy, průmyslové objekty, stavba na návrší atd. Záleží na odpovědnosti každého z nás, zda na svém rodinném domě, chatě či chalupě nechá nainstalovat hromosvodní soustavu, každý by si však měl uvědomit i rizika vyplývající z nedostatečně chráněného majetku.
Bezpečnost během bouřky
Pokud se v době bouřky nacházíte venku, schovejte se. Bezpečný úkryt před bleskem poskytují budovy, zejména velké objekty s ocelovou nebo železobetonovou konstrukcí, obecně pak veškeré stavby chráněné hromosvodem. Naopak se rozhodně se neschovávejte pod osamělými stromy, na okraji lesa, pod převisy nízkých skal, či v menších staveních bez hromosvodu. Největší nebezpečí zásahu bleskem hrozí při pobytu v otevřeném terénu a na vyvýšených místech, v bezprostřední blízkosti železných konstrukcí (sloupy elektrického vedení), vysokých osamocených stromů nebo vodních ploch. Během bouřky nezůstávejte na kopcích ani na holých pláních. Překvapí-li vás bouřka na rozlehlé holé pláni, rozhodně nepokračujte dál v chůzi a nezůstávejte ve skupině. Nejbezpečnějším řešením je přečkat bouřku v podřepu s nohama a rukama u sebe - na zem si rozhodně nelehejte. Nezdržujte se v blízkosti potoků nebo na podmáčené půdě. Vhodný úkryt nepředstavuje ani stan či malá jeskyně ve skále. Za bouřky venku pokud možno nepřenášejte kovové předměty - fungují totiž jako hromosvod. Úder blesku připravil o život golfistu, který se hře věnoval i během bouřky.
Bouřka je nejvíce nebezpečná do vzdálenosti cca 3 km (tj. zhruba 9 s mezi hřměním a bleskem), ale v bezpečném úkrytu raději zůstaňte až do doby, než bude od vás bouřka vzdálená alespoň 10 km. Při hledání úkrytu před bouřkou pamatujte také na to, že ji doprovází nejen blesky, ale často i silný vítr, který také představuje riziko. Pokud vás zastihne bouřka v automobilu, zachovejte klid. Jestliže necháte okna i dveře zavřené, poskytne vám plechová karoserie spolehlivou ochranu v podobě Faradayovy klece. V případě silných nárazů větru dávejte pozor na padající stromy či větve, je rovněž třeba přizpůsobit rychlost a styl jízdy extrémním povětrnostním podmínkám, popř. zcela zastavit a přečkat nepřízeň počasí v autě zaparkovaném na bezpečném místě.
Pokud jste v budově, během bouřky se raději zdržujte na suchém místě a dále od vodovodu, kamen, elektrospotřebičů, zásuvek a telefonu. Během bouřky dávejte pozor na vodu a všechny látky, které snadno vodí elektřinu. Když však přece jen dojde k nehodě, první pomoc při úrazech bleskem je přiměřeně podobná jako při ostatních úrazech způsobených elektrickým proudem a při popáleninách. Letní bouřky přináší často také prudký přívalový déšť, který během chvilky snadno promění líně se plazící potůček v rozběsněný živel. S tím je nutné počítat například již v okamžiku výběru tábořiště. Při budování tábořiště je dobré také brát v potaz i nebezpečí úderu blesku.
tags: #ochrana #zarizeni #pred #bleskem #nad #strechou