Úloha bleskozvodov na budovách
Po mesiacoch plných chladu, nám počasie namiesto snehu a mrazu prináša pre naše nehnuteľnosti ďalšie nástrahy v podobe prvých jarných dažďov a búrok. Na ochranu pred búrkou si spomenieme zväčša až vtedy, keď v našej blízkosti udrie blesk a jeho sila zatrasie doslova celou zemou. Tou najväčšou ochranou pred nimi sú bleskozvody. Sú však ako ochrana našich príbytkov pre možnou katastrofou dostačujúce?
Čo je to vlastne blesk
Blesky sú prirodzenou súčasťou búrok. Ich vznik podmieňuje vyrovnávanie atmosférického tlaku prehriateho vzduchu v nižších teplotách a chladného vo výške niekoľkých kilometrov. Aby mohol prebehnúť bleskový výboj, musí sa medzi oblakmi alebo medzi oblakom a zemou vytvoriť vodivá cesta . Vodivá cesta vzduchom sa vytvorí iba vtedy, keď je napätie také veľké, že prekoná odpor vzduchu. Zo spodnej časti oblaku, kde sa nahromadilo veľké množstvo záporného náboja, začnú zrazu smerom k zemi tiecť obrovskou rýchlosťou elektróny v úzkom kanále tvaru pramienka. Tie pri zrážkach s atómami vzduchu vyrážajú elektróny z obalu neutrálnych atómov vzduchu. Rýchly let elektrónov sa podobá lavíne, ktorá začína ako gúľajúca sa malá snehová guľa. Postupne sa obaľuje ďalším snehom, neustále zväčšuje svoju rýchlosť a prechádza do obrovských rozmerov. Cez kanál blesku, ktorý je kľukatý a rozvetvený, začína pretekať stále väčšie množstvo elektrického náboja z oblaku. Elektrónová lavína prekoná vzdialenosť medzi búrkovým oblakom a najvyšším bodom na zemskom povrchu za niekoľko stotín sekundy, niekedy aj za kratší časový úsek.
Búrky podľa spôsobu vzniku rozlišujeme na viaceré typy, základné sú však tri. Medzi najznámejšie a dalo by sa povedať že aj najintenzívnejšie, patria búrky z tepla. Vznikajú vtedy, keď sa na určitom mieste zem zohrieva intenzívnym slnečným žiarením a zohriate vrstvy vzduchu nad povrchom zeme ľahko stúpajú hore. Ďalším typom búrok sú tzv. frontálne, pri ktorých následkom postupu studeného frontu vytláča studený vzduch teplý vzduch smerom nahor. Posledným typom búrok sú búrky orografické, pri ktorých sú spodné vrstvy teplého vzduchu následkom terénneho vyvýšenia vytláčané vetrom nahor. V každom z týchto prípadov vznikajú búrkové zárodky v mrakoch, pretože vertikálny pohyb vzduchu je ďalej zosilnený dvomi javmi. Takže toľko meteorológie na úvod a pomaly sa pustíme do opisu toho najdôležitejšieho, čo nás pri tejto téme zaujíma, a to je princíp fungovania nášho ochrancu pred bleskami - bleskozvodu.
Bleskozvody minulosti a ich súčasnosť
Ľudia už odpradávna snažili chrániť seba a svoje príbytky pred zničujúcimi následkami bleskov. Už v roku 1749 Američan B. Franklin, známy to pán zo sto dolárovej bankovky navrhol, aby sa v blízkosti chránenej budovy postavili vysoké uzemnené kovové stožiare, bleskozvody . Pri ich fungovaní sa však nesprávne domnieval, že bleskozvod vysáva elektrinu z oblaku. Takže fungovanie jeho bleskozvodu malo určite „pár trhlín“.
Moderné bleskozvody sa vyznačujú účinnejšou, jednoduchšou a hospodárnejšou konštrukciou, ako mali bleskozvody staršieho typu. Umiestňujú sa podľa možností na najvyššie miesta, aby sa skrátila dráha blesku a aby sa chránil čo najväčší priestor. Bleskozvodom musia byť chránené všetky budovy, ktoré slúžia ako verejné zhromaždiská ľudí. Ďalej musia byť chránené budovy, v ktorých je uložený značný majetok, budovy stojace osamote na vyvýšených miestach a budovy historicky alebo kultúrne cenné. Istou ochranou pred škodlivým zásahom bleskov je technicky bezchybný bleskozvod, postavený odborníkom a správne udržiavaný. Pri stavbe bleskozvodu si treba uvedomiť niekoľko základných skutočností. V prvom rade blesk udiera nielen do vysokých, ale aj do nízkych budov. Zároveň úplne neplatí tzv. teória kužeľovej ochrany. To znamená, že rozvetvený výboj môže zasiahnuť viac budov naraz. No a v neposlednom rade zle skonštruovaný, alebo poškodený bleskozvod je nebezpečnejší ako nijaký. Význam bleskozvodu spočíva v jeho ochrannej funkcii budovy pred tepelnými a dynamickými účinkami priameho úderu blesku. Musíme si uvedomiť, že bleskozvod ochraňuje len pred mechanickým poškodením, požiarom a priamym zásahom osôb. Bleskozvodom teda nezabránime elektrickým a magnetickým javom, ktoré vznikajú na kovových vedeniach aj neelektrických.
Moderný prístup zahŕňa bleskozvod do systému komplexnej ochrany osôb a zariadení nielen pred bleskom, ale aj pred prepätím a elektromagnetickým rušením. Základnou úlohou ochrany pred bleskom je popri ochrane pred priamym úderom blesku, vyrovnanie potenciálov, teda vodivé spojenie všetkých kovových stavebných častí a technologických zariadení vrátane pripojenia na spoločnú uzemňovaciu sústavu. Na vypracovanie riadneho projektu bleskozvodu a montáž je nutné poznať normy a predpisy. Najdôležitejšia je STN 34 1390. Podľa uvedenej normy rozlišujeme bleskozvody na dva druhy.
Prvým druhom sú tzv. normálne bleskozvody so zvodovým zariadením, vedením a zvodmi umiestnenými podľa normy. Ďalej poznáme tzv. zosilnené bleskozvody: so zvodovým zariadením, vedením a zvodmi viac dimenzovanými ako u normálnych bleskozvodov. Tento typy bleskozvodov sa inštalujú zväčša na objekty s nebezpečím požiaru alebo výbuchu a tiež na poľnohospodárske budovy. Ak chceme zvýšiť stupeň ochrany pred bleskom, teda chceme dosiahnuť kvalitnejšiu a zosilnenú ochranu pred bleskom, nič nebráni tomu, aby sa to uskutočnilo. Môže ísť o objekty s väčším počtom zhromaždených ľudí, budovy ohrozujúce okolie, napr. chemické závody, atómové elektrárne, budovy ohrozené z okolia, najmä elektrárne, či telekomunikačné ústredne. Ochranný účinok bleskozvodu je daný kvalitou vyhotovenia. Dôležité je stanovenie stupňa poskytovanej ochrany v závislosti na hodnote chráneného objektu alebo na ohrození osôb. Životnosť ochrany by mala byť v súlade s predpokladanou životnosťou objektu. Na životnosti sa podieľajú poveternostné podmienky: vietor, námrazy, snehové zrážky; mechanické vplyvy ako pohyb osôb, zvierat, strojov; odolnosť voči korózii a atmosferické vplyvy. Cenu bleskozvodného systému predstavujú náklady na projekt, materiál a montáž bleskozvodu. Po inštalácii sa ešte objavia náklady na údržbu. Prínosom pre výhodnú kalkuláciu môže byť použitie kvalitných a moderných súčastí. Norma STN 34 1390 stanovuje, že bleskozvodné súčasti vyrobené z ocele musia mať povrchovú úpravu žiarovým zinkovaním a to podľa normy STN 03 8558. Pod údržbou bleskozvodu si môžete predstaviť akékoľvek zásahy do existujúceho bleskozvodu. Tie však majú presné a pomerne prísne pravidlá. Na uskutočnenie preventívnych prehliadok je vytvorený plán a tieto prehliadky vykonáva revízny technik, ktorý na základe zistenia skutočného stavu, určí postup opráv.
Vnútorná ochrana budov
Na ochranu vnútorných častí budovy ako aj jej obyvateľov slúži takzvaná vnútorná ochrana objektu. Bez nej je bleskozvod iba polovičným chrániacim faktorom. Umožní vám podstatným spôsobom znížiť riziko škôd vo vnútri budovy a významne prispieť k ochrane osôb a zariadení v interiéri budovy. Jej hlavnú funkciu tvorí dosiahnutie vyrovnania potenciálov medzi jednotlivými kovovými konštrukciami a vodičmi vo vnútri chráneného objektu a zneškodnenie napäťových rozdielov na vodičoch v prípade výskytu prepätia prevyšujúceho prevádzkové napätie. Polovičná ochrana pred bleskom, teda chrániť budovu iba po vonkajšom obvode nie je určite dostačujúca.
Ako už bolo spomenuté, úlohou vnútornej ochrany je vyrovnanie potenciálov vo vnútri budovy. Dosiahneme to vytvorením ekvipotenciálnej prípojnice, na ktorú cez zvodiče prúdu a zvodiče prepätia pripojíme všetky metalické vedenia vstupujúce do budovy. Postupným zvedením bleskového prúdu a prepätia na túto prípojnicu zabezpečíme, že bleskový prúd nevnikne do zariadenia a ani na svorky zariadenia sa nedostane prepäťová špička, ktorá ho môže zničiť. Hneď na vstupe do budovy nainštalujeme zariadenia, ktoré nazývame zvodiče bleskového prúdu triedy B. Sú to zariadenia, schopné bez poškodenia zvádzať rázovú vlnu bleskového prúdu, pričom zvádzaný prúd môže dosahovať hodnotu až 100 kA. Tak vytvoríme v celom objekte zónu bleskovej ochrany. Do budovy sa nám teda už nedostane nebezpečný bleskový prúd. Na zneškodnenie prepäťovej vlny, ktorá vznikne na vedení naindukovaním, sa nainštalujú zvodiče prepätia triedy C a D. Vytvorí sa tak v objekte druhá zóna bleskovej ochrany. Takýmto spôsobom sú účinne chránené aj veľké priemyselné objekty vrátane strategických, ako sú rafinérie ropy, či atómové elektrárne.
Časti bleskozvodu
Každé bleskozvodové zariadenie pozostáva z troch hlavných častí. Prvou, hlavnou časťou bleskozvodu je zachytávač. J e to časť bleskozvodového zariadenia, ktorá zachytáva blesk. Zachytávačom môže byť železná tyč, rúrka, alebo akákoľvek iná kovová konštrukcia, ktorá prevyšuje okolie, alebo vyčnieva nad strechou alebo budovou. Zachytávače sa upevňujú podľa druhu a tvaru strechy. Čím väčšia je vzdialenosť upevňovacích bodov, tým je upevnenie istejšie. Čím je zachytávač dlhší, tým musí byť aj jeho upevnenie stabilnejšie, čiže vzdialenosť upevňovacích bodov musí byť väčšia.
Ďalšou súčasťou bleskozvodu je zvod. Vedie od päty zachytávača po streche a pripevňuje sa na podpery, ktorých konštrukcia sa prispôsobuje krytine. Vodiče zvodu sa umiestňujú najmenej 10 až 30 cm od steny, podľa možností na všetkých stranách budovy vo vzdialenosti asi 15 až 20 m od seba. Aby sme blesku pripravili cestu najmenším odporom, treba zvody viesť nielen najkratšou cestou, ale treba sa vyvarovať akýchkoľvek ostrých záhybov. Pri ostrých záhyboch a oblúkoch s malým polomerom sa blesk stretáva s veľkým odporom a môže z vedenia ľahko preskočiť na budovu. Prechody od zachytávačov po streche a prechod zo strechy na múr a z neho k uzemneniu treba robiť s čo najväčším polomerom zakrivenia. K zvodom sa pripája aj odkvapová rúra a plechové obloženie rímsy a iných architektonických ozdôb. Ale nie je správne, keď sa odkvapová rúra používa ako jediný zvod, lebo býva často poškodená, a tak netvorí súvislý vodič. Treba ju však na zvod pripojiť. Poslednou časťou bleskozvodu je tzv. uzemnenie. Donedávna sa všeobecne ako uzemňovače používali uzemňovacie platne, ale dnes sa od nich už upúšťa. V súčasnosti sa používajú v prvom rade pásové alebo drôtové uzemňovače alebo tiež uzemňovacie tyče.
Celková bezpečnosť bleskozvodového zariadenia závisí predovšetkým od uzemňovacieho zariadenia , a to najmä od odporu uzemňovacej elektródy. Uzemňovacím zariadením všetky vodivé predmety, ktoré sú v priamom styku s pôdou a slúžia na zvedenie náboja blesku do zeme. Pri správnom uzemnení má rozhodujúci význam odpor pôdy okolo uzemňovača. Na uzemnenie sú najvhodnejšie ílovité pôdy a najmenej vyhovuje piesok alebo skala. Takže aby sme čo najviac orchánili svoje príbytky, správny výber bleskozvodu a jeho jednotlivých častí, nám môže značne prispieť nie len pri ochrane nášho majetku ale neposlednom rade aj pri ochrane našich životov.