Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 12/2016 vyšlo tiskem
7. 12. 2016. V elektronické verzi na webu od 6. 1. 2017. 

Téma: Měření, měřicí přístroje a měřicí technika; Zkušebnictví a diagnostika

Hlavní článek
Lithiové trakční akumulátory pro elektromobilitu (2. část – dokončení)

Aktuality

Svítící fasáda FEL ČVUT nabídne veřejnosti interaktivní program s názvem Creative Colours of FEL Dne 13. prosince v 16.30 hodin se v pražských Dejvicích veřejnosti představí interaktivní…

Fakulta elektrotechnická je na špici excelentního výzkumu na ČVUT Expertní panely Rady vlády pro výzkum, vývoj, inovace (RVVI) vybraly ve II. pilíři…

Švýcaři v referendu odmítli uzavřít jaderné elektrárny dříve V referendu hlasovalo 45 procent obyvatel, z toho 54,2 procent voličů řeklo návrhu na…

Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. 11. 2016 den otevřených dveří Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. listopadu od 8.30 hodin Den otevřených…

Calliope mini – multifunkční deska Calliope mini poskytuje kreativní možnosti pro každého. A nezáleží na tom, zda jde o…

Ocenění v soutěži České hlavičky získal za elektromagnetický urychlovač student FEL ČVUT Student programu Elektronika a komunikace Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze Vojtěch…

Více aktualit

Tipy a triky při instalaci přepěťových ochran (část 19)

Izolované hromosvody pro rodinné domy a objekty s vodivými střechami
 
Dalibor Šalanský, člen ILPC, Luma Plus, s. r. o.,
Jan Hájek, organizační složka Praha, DEHN + SÖHNE GmbH + Co. KG
 
V předcházejícím díle tohoto seriálu článků bylo pojednáno o nových možnostech ochrany objektů a střech izolovaným hromosvodem v místech, kde to ještě před nedávnem nebylo tak snadno realizovatelné.
 

Varianta třetí:

Na anténním stožáru (obr. 1) je umístěna podpůrná trubka GFK (glasfaserverstärkter Kunststoff, sklolaminát), která je osazená lehkým jímačem (při dostatečném upevnění je možné zvolit i variantu s jímačem až 2,5 m!). Od tohoto jímače jsou taženy dva vodiče HVI light až k vodorovným vodivě propojeným okapům. A stejně jako u předchozího případu jsou od okapu v rozích domku vedeny standardní svody holým drátem až k zemi. Takto se bleskový proud dělí nejprve na dvě a posléze na čtyři symetricky rozdělené cesty. Pro dosazení do vzorce pro výpočet dostatečné vzdálenosti s je třeba tedy správně určit činitel kc. I v tomto případě se vypočte celková dostatečná vzdálenost scelk součtem dílčích vzdáleností s1 + s2. Vzhledem k tomu, že jde o vodič HVI light určený spíše pro nenáročné použití (s ohledem na ochranu před bleskem), byl tento domek po analýze rizika podle ČSN EN 62305-2 (software zdarma na http://www.kniska.eu/) zařazen do třídy ochrany LPL III, a za činitel ki lze v tomto případě dosadit 0,04. Hodnota s1 se vypočte pro vodič HVI light, tj. od jímače k okapu, s2 od místa připojení vodiče HVI light k uzemňovací soustavě. A nyní zpět k činiteli kc. Ten v tomto případě lze určit opravdu snadno i bez nutnosti jakéhokoliv výpočtu (stačí umět dělit dvěma). Pro s1 je činitel 0,5 – blesk se dělí do dvou směrů, pro s2 je tento činitel 0,25 – opět se dělí do dvou směrů, ale již z hodnoty 0,5.
 
Pro výpočet obou hodnot dostatečných vzdáleností s se použije známý vzorec:
 
s = (ki·kc/kml
 
a z toho tedy:
s1 = (0,04 × 0,5/1) × 12 = 0,24 m
s2 = (0,04 × 0,25/1) × 20 = 0,20 m
 
a celková dostatečná vzdálenost:
scelk = s1 + s2 = 0,44 m
 
Ze zadaných rozměrů, popř. délek l, je patrné, že se jedná již o větší rodinný dům. Ovšem důležité upozornění: hodnoty kc lze takto jednoduše dělit pouze v případě, že se anténní stožár nachází přibližně uprostřed střechy, tzn. že délky vedení od místa připojení vodiče HVI light k uzemnění jsou téměř stejné.
 
Není-li tomu tak, je třeba hodnotu kc pro dostatečnou vzdálenost s2 vypočítat ze vzorce:
 
l = 0,5·(l1/(l1 + l2))
 
kde l1 je délka „delšího“ svodu, l2 délka „kratšího“ svodu (viz obr. 2).
 
Proudový můstek se rozváží a jednotlivými cestami nepotečou stejně velké proudy. To má za následek i zvětšení dostatečné vzdálenosti s2, a tím se vlastně zmenší rozměry objektu, na který lze toto řešení použít.
 
Zde je i vhodný okamžik upozornit na to, jak je to vlastně s činitelem km. Jak víme, tento činitel vlastně představuje materiál dráhy přeskoku blesku. Pro vzduch je km = 1, pro jakýkoliv nespecifikovaný pevný materiál je pak km = 0,5. Takže dosadíme-li do předchozího výpočtu scelk v obou případech za km hodnotu 0,5, nebude výsledek 44 cm, ale 88 cm. A to je právě ta výhodná vlastnost všech vodičů s vysokonapěťovou izolací HVI. Nás při výpočtu činitel km vlastně vůbec nemusí zajímat a vždy lze za něj dosadit hodnotu 1 (kdo si chce trochu více započítat, může dosadit i 0,5). Z předchozí části tohoto seriálu článků (část 18) víme, že vodič HVI light nahrazuje hodnotu dostatečné vzdálenosti 0,45 m pro vzduch nebo 0,9 m pro pevný materiál. To znamená, že elektrické vlastnosti tohoto vodiče se nemění, ať je uložen v jakémkoliv materiálu.
 
Že je to obrovská výhoda, je zřejmé z příkladu, kdy je vodič HVI light uložen pod omítkou jako skrytý svod (samozřejmě je lepší vést jej po povrchu jako „přiznaný“, a to z důvodu možných oprav, kontrol a revizí – bohužel jsme zaznamenali i případ provrtání skrytého vodiče HVI, když stavební firma porušila stavební zákon). Je-li tento izolovaný svod veden až k uzemnění, není třeba se starat o to, co je za zdí uvnitř objektu za instalaci. Bleskový proud tento vodič již neopustí a cestu si přeskokem nezkrátí.
 
Varianta podle obr. 2 není samozřejmě možná pro objety s plechovou či jinak vodivou střechou. Dalším podstatným omezením je jedna jímací tyč pro celý objekt, takže ochranný úhel tvořený tímto jímačem nemusí vždy pokrýt celý domek. Ovšem zde se nabízí řešení uvedené na obr. 3. Rohy střechy domku jsou „vykryté“ pomocnými jímači z drátu (asi 0,3 m), rozvedenými na obě strany střechy a připojenými ke svodům. Tímto opatřením se podstatně zvýší schopnost jímací soustavy zachytit blesk. Ovšem pozor, tato vedení na krajích střechy netvoří izolovaný hromosvod, takže např. fotovoltaické panely na střeše se nesmí k těmto svodům přiblížit na vzdálenost menší, než je vypočtená hodnota s (bude přibližně stejná, možná o něco větší než scelk pro vodič HVI light). Samozřejmě i toto řešení má ve spojitosti s instalací fotovoltaických panelů na střeše svá technická omezení, a tím je právě dodržení dostatečné vzdálenosti s od hran střechy. Téměř každý, kdo instaluje panely na střeše, chce – je-li to možné – pokrýt celou plochu, aby dodávaný výkon byl co největší, a nechce se smířit s myšlenkou „ubrání“ jejich počtu kvůli ochraně před bleskem. Při takovémto požadavku investora a zároveň vyžadování nekompromisní ochrany před bleskem je možné celou situaci zvládnout dále uvedenou variantou.
 

Varianta čtvrtá:

Již z obr. 4 je zřejmé, že jde o variantu využitelnou i pro poměrně velké, dvou- až třípatrové domy s několika bytovými jednotkami. Na obr. 4 je znázorněna ideální situace, kde anténní stožáry jsou instalovány symetricky téměř na krajích střechy. Celý hromosvod tedy tvoří dvě jímací tyče a od každé z nich vedou dva vodiče HVI light až k okapům. Zde se opět dělí na dvě cesty a pokračují až k uzemňovací soustavě. Tato varianta se velmi podobá té předchozí, pouze zde přibyla ještě jedna sestava DEHNcon H se dvěma vodiči HVI light (teoreticky jich u velmi dlouhých domů lze instalovat několik podle potřeby, např. s rozestupem 10 až 15 m, pouze by bylo třeba doplnit správný počet svodů). Pro výpočet scelk se počítá vždy se dvěma nejbližšími svody od okapu k zemi. A zde konkrétně jde o případ, kdy pro výpočet s2 nelze za činitele kc dosadit hodnotu 0,5, ale je nutné ji vypočítat. Délka vedení od místa připojení vodiče HVI light není na obě strany směrem k zemi shodná.
 
Výpočet:
scelk = s1 + s2
s1 = 10·(0,04 × 0,5/1) = 0,2 m
 
Výpočet kc pro l2 je:
l = 0,5·(l1/(l1 + l2))
 
tedy např.:
0,5·(25/(25 + 12)) = 0,34 (v předchozím – ideálním – případě vyšlo 0,25).
 
Nyní lze vypočítat:
s2 = 12·(0,04 × 0,34/1) = 0,16 m
scelk = 0,36 m
 
Výsledek tedy s přesahem splňuje požadavek na maximální hodnotu s pro vodiče HVI light, tj. 0,45 m.
 
Další možnou variantou je např. umístění jímače DEHNcon H zcela na krajích střechy a vedení vodiče HVI light svisle po bočních stěnách domku až k uzemnění.
 
Obrovskou výhodou instalace vodičů HVI light vedených až k uzemnění je skutečnost, že v podstatě nejde porušit koncepci izolovaného hromosvodu. Lapači signálů z éteru, domácí kutilové, ale bohužel i montážní firmy často instalují mikrovlnné nebo satelitní antény tam, kde je to z hlediska montáže nejjednodušší. Poté, co byste jako specialisti na ochranu před bleskem nainstalovali izolovaný hromosvod v podobě výložníků z nevodivého materiálu a oddálené – klasické – jímací tyče (viz Tipy a triky, část 6), může se stát, že po vás přijde někdo bez základního technického vzdělání, kdo anténu umístí na tom nejnevhodnějším místě, a poruší tak systém izolovaného hromosvodu. Prostě o dostatečné vzdálenosti nic neví a anténu přiblíží k jímací tyči nebo hromosvodu. O koaxiálních kabelech ani nemluvě. Vždyť právě drát hromosvodu se často používá jako pevný a stabilní nosič koaxiálních kabelů (obr. 5 a obr. 6). Stačí se jen pořádně dívat a takových případů byste i sami našli dost a dost. Co s tím?
 
Objekty by bylo velmi nákladné kontrolovat několikrát do roka a odstraňovat tyto nedostatky. Ale vodičů HVI a HVI light se tyto „prohřešky“ netýkají. Jediným rizikovým místem tohoto systému je první metr a půl oblasti koncovky nahoře na střeše. Ten ale bude dosti vysoko na to, aby na stožár GFK někdo něco montoval.
 
Upozornění:
Na horní část stožáru GFK tvořenou sklolaminátovou trubkou se ani nic montovat nesmí! Hrozí její poškození a prasknutí. Přeci jen se jedná především o izolační materiál.
 
A když si někdo omotá koaxiální kabel na svod HVI light, tak vystavuje riziku v první řadě vlastní zařízení, a na rozdíl od omotání holého hromosvodného drátu by se zřejmě nejednalo o trestný čin obecného ohrožení. Indukované přepětí nelze (jednoduše) odstranit, a to bude asi dost velké na to, aby zničilo elektroniku. Co je ale důležité: nezavleče se prostřednictvím třeba tohoto koaxiálního kabelu část bleskového proudu do domu a neohrozí tím ostatní nájemníky (ať jejich elektroniku,
nebo dokonce jejich zdraví).
 
Prozatím probírané varianty využití vodiče HVI light byly určeny pro nevodivé střechy. Ukázali jsme si ale, že v případě zavedení vodiče až k uzemnění je možné toto řešení použít i pro plechovou krytinu, celá se ale musí nacházet v ochranném prostoru jímačů. A právě v této vlastnosti spočívá další z velkých výhod tohoto řešení. Podívejme se třeba na situaci znázorněnou na obr. 7 a obr. 8, kde je střecha plechová, hustě pokrytá anténami, komíny a lávkami – o uložení koaxiálních kabelů ani nemluvě. Donedávna neexistovalo pro takovýto případ akceptovatelné technické řešení oddáleného hromosvodu. Vše vyřeší instalace dvojice jímačů na stožárech GFK. Tyto svým ochranným úhlem spolehlivě pokryjí celou střechu a dům. Jako svody jsou využity vodiče HVI light, vždy dva od každého jímače. Je to situace velmi podobná čtvrté variantě, ovšem s tím rozdílem, že svody vedou nepřerušeně až k zemi. V tom případě nemůžeme použít výpočet s pro čtvrtou variantu, ale naopak velmi jednoduchý výpočet – za kc se dosadí 0,5 a za l celková délka jednoho svodu. Po výpočtu lze zjistit, že délka vedení může být až 22 m (čili opět řešení i pro větší domy).
 
A jaké je tedy možné řešení? Je třeba vytipovat správné místo pro pevné uchycení jímačů, je-li to možné, tak co nejblíže ke krajům střechy, a na ně instalovat stožáry GFK s dvojicí vodičů HVI light pro každý stožár. Vznikne tím navíc ochranné pásmo uprostřed mezi těmito stožáry. Všechny ostatní antény a jiná zařízení v tomto pásmu jsou tedy chráněny před úderem blesku a není třeba se jim příliš věnovat. Platí ovšem pravidlo připojení těchto zařízení na ekvipotenciální pospojování. Svody je potom možné klasicky přichytit např. k záhybům plechové krytiny a dále pokračovat na podpěrách až k uzemnění (obr. 9, obr. 10 a obr. 11). (Komu by kazilo estetický dojem uložení poměrně silných vodičů na zdi, může svody skrýt pod fasádu – více o tzv. skrytých svodech v kap. 10 KníŠky 2.0.)
 
V tomto seriálu článků jsme se věnovali v posledních dvou částech speciálním hromosvodům a ukázali jsme cestu, jak řešit dříve zapeklité situace využitím vodičů HVI light. Prozatím jsme vyřešili sedlové nebo valbové střechy, kde nejvyšším místem bývá často právě anténní stožár. Tento systém je ale možné s výhodou použít také na ploché střechy i značných rozměrů (a zde se často instalují např. velmi drahé a citlivé fotovoltaické zdroje). Tato situace vyžaduje ovšem jiné technické řešení, kde je základem symetrické rozmístění výškových jímačů na celé ploše střechy a jejich vzájemné propojení vodiči HVI light. O tom však až v některém z příštích pokračováních tipů a triků.
 
Veškeré výpočty lze uskutečnit pomocí programu, který je zdarma ke stažení na internetové adrese http://www.kniska.eu/
(pokračování)
 
Zdroje:
[2] Normy ČSN EN 62305 a ČSN EN 50164.
[3] Tiskopis DS 151, DEHN + SÖHNE.
[4] Lightning Protection Guide 2008, DEHN + SÖHNE.
[5] Fyzika pro 2. stupeň základních škol.
 
Obr. 1. Hromosvod realizovaný kombinací svodu HVI light a neizolovaných drátů – symetrické rozložení
Obr. 2. Hromosvod realizovaný kombinací svodu HVI light a neizolovaných drátů – nesymetrické rozložení
Obr. 3. Izolovaný hromosvod – klasicky chráněné štíty s izolovaným svodem od vykrývacího jímače
Obr. 4. Izolovaný hromosvod s využitím okapových žlabů
Obr. 5. Montážní chyba – ohrožení vnitřní instalace bleskovým proudem
Obr. 6. Montážní chyba – ohrožení vnitřní instalace bleskovým proudem
Obr. 7. Objekt s plechovou střechou a nedostatečně chráněnými anténami a vnitřní instalací
Obr. 8. Detail chaosu na střeše
Obr. 9. Izolovaný hromosvod se dvěma jímači a čtyřmi izolovanými svody s využitím vodiče HVI light
Obr. 10. Všechny aplikace na střeše, jakož i střecha samotná se nacházejí v ochranném prostoru hromosvodu
Obr. 11. Izolovaný svod HVI light lze vést i v bezprostřední blízkosti míst s výskytem osob