Chính vì sự nguy hại của nó mà cần phải làm hệ thống chống sét cho các nhà ở, công trình, đặc biệt là những nơi hay bị sét đánh.
Sét là gì, phân loại sét đánh.
Sét là gì?
Sét là một hiện tượng tự nhiên được tạo nên do sự phóng điện giữa các đám mây mang điện tích trái dấu hoặc giữa các đám mây và một điểm trên mặt đất hoặc trong nội bộ đám mây khi điện trường khí quyển đám mây đạt đến một giá trị nhất định.
Nếu các đám mây bay sát với mặt đất và gặp các khu vực dẫn điện tuyệt vời như các tòa nhà, cây lớn có độ cao hơn so với các khu vực lân cận thì sẽ tạo nên tia lửa điện giữa các đám mây và mặt đất. Hiện tượng này gọi là sét đánh. Dòng điện từ sét có cường độ rất cao có khả năng gây cháy nổ, phá hủy các công trình, thậm chí các thiết bị điện tử có thể bị hỏng do chịu tác động của trường điện từ dòng sét cảm ứng hay dòng sét lan truyền.
Phân loại sét đánh
Dựa vào vị trí, đặc tính của sét mà người ta chia nó ra làm 3 loại:
- Sét đánh trực tiếp: là loại sét đánh trực tiếp vào tòa nhà, nhà máy, những nơi có mặt bằng co hơn so với xung quanh. Đây là loại nguy hiểm nhất, gây ra hậu quả nghiêm trọng nhất.
- Sét đánh gián tiếp: là loại sét đánh vào đường dây điện, đường dây điện thoại ở một nơi nào đó rồi lan truyền theo đường dây vào trong công trình phá hủy các thiết bị điện tử, công nghệ được kết nối với dây.
- Sét cảm ứng được chia thành 2 loại cảm ứng điện từ và cảm ứng tích điện. Sét cảm ứng điện từ tạo ra các xung điện sóng gây hỏng các thiết bị điện tử. Sét cảm ứng tích điện tạo ra các tia điện nhỏ dễ gây ra cháy nổi khi tiếp xúc với các môi trường dễ cháy
Nhiều người cho rằng, nhà hay xung quanh khu vực chưa bao giờ bị sét đánh thì không cần quan tâm tới làm chống sét cho nhà ở
Đây quả là suy nghi sai lầm. Vì sét có thể đánh vào bất cứ khu vực nào, bất cứ nơi nào. Vì thế mỗi hộ gia đình đều nên lắp đặt hệ thống chống xét cho nhà ở và các gia chủ đều nên hiểu biết về cách làm chống sét cho nhà ở. Theo lời khuyên từ các chuyên gia, ngoài việc lắp đặt chống sét trực tiếp, mỗi nhà còn nên trang bị thiết bị chống sét đánh thứ cấp (sét cảm ứng hoặc lan truyền).
Trên thực tế, khi đánh, luồng sét sẽ đánh lan truyền hoặc cảm ứng vào hệ thống điện, truyền hình cáp, cáp tín hiệu internet… gây hư hại đồ điện gia dụng, máy tính, nguồn điện của gia đình. Chính vì thế, đừng lấy lí do ở quanh khu vực nhà mình chưa bao giờ bị sét đánh mà không lắp đặt hệ thống chống sét nhà ở.
Nơi nào cần lắp đặt hệ thống chống sét?
Trong nhiều trường hợp, sự chống sét là điều vô cùng cần thiết khi mà:
- Nơi đó tụ họp đông người
- Nơi cần bảo vệ các dịch vụ công cộng thiết yếu
- Khu vực thường xuyên xảy ra sét đánh hoặc gần vùng thường xuyên xảy ra sét đánh
- Nơi có kết cấu cao (nhà cao tầng), hoặc đứng đơn độc một mình (nhà riêng trên một quả đồi)
- Nơi chứa các loại vật liệu dễ cháy nổ
Trong nhiều trường hợp, cần tham khảo các yếu tố ảnh hưởng đến xác suất xét đánh, các phân tích về hậu quả của sét đánh và những yếu tố khác như:
- Công năng của ngôi nhà/ tòa nhà
- Tính chất của việc xây dựng tòa nhà
- Vị trí ngôi nhà/tòa nhà
- Chiều cao công trình
Cách xác định xác suất xét đánh vào công trình như sau:
Ta tính theo công thức:
xác suất sét đánh = mật độ sét phóng xuống đất x diện tích thu sét hữu dụng của kết cấu.
Trong đó:
- Mật độ sét phóng xuống đất (Ng) là số lần sét phóng xuống mặt đất trên 1km2 trong 1 năm.
- Diện tích thu sét hữu dụng của một kết cấu là diện tích mặt bằng các công trình kéo dài trên tất cả các hướng có tính kèm chiều cao của nó. Cạnh của diện tích thu sét hữu dụng đượ cmở rộng ra từ cạnh của kết cấu một khoảng bằng chiều cao của kết cấu tại điểm tính chiều cao.
Cách thi công chống sét cho nhà cao tầng
Để tránh bị ảnh hưởng của sét đánh thứ cấp cho các thiết bị điện, điện tử trong nhà thì bạn nên sử dụng các hộp lọc sét, hộp cắt… Khi sét đánh, những thiết bị này sẽ cắt luồng sét, tránh xảy ra hiện tượng điện áp tăng cao. Tuy nhiên, giá thành của các loại thiết bị này cũng khá cao, đi kèm với đó là chất lượng được đảm bảo. Trung bình, một thiết bị chống sét đánh thứ cấp có giá từ vài chục đến vài ngàn usd.
Ngoài ra, để đảm bảo tuyệt đối, phòng trường hợp sét đánh trực tiếp vào nhà, bạn nên lắp thêm thiết bị chống sét trực tiếp cho ngôi nhà của mình.
Bạn có thể tự thiết kế nhưng tốt nhất nên nhờ các chuyên gia thiết kế để đảm bảo chất lượng cũng như tính thẩm mỹ của công trình. Hãy đảm bảo nếu bạn thuê thiết kế nhà và bạn có nhu cầu lắp đặt hệ thống chống sét thì phải có bản thiết kế lắp hệ thống chống sét từ bản thiết kế ban đầu.
Một hệ thống chống sét sẽ bao gồm kim thu sét được làm bằng kim loại có độ dài từ 0.5-1,5m (một ngôi nhà sẽ sử dụng từ 3-5 kim thu sét) được gắn trên các nóc nhà và nối với nhau. Các kim thu sét được hàn với những dây kim loại, đi xuống mặt đất (bộ phận dây thoát sét). Số lượng dây thoát sét sẽ phụ thuộc vào kích thước ngôi nhà (tối thiểu phải có 2 dây). Dây thoát sét sẽ được nối với cọc tiếp địa. Bộ phận cọc tiếp địa bao gồm các thanh kim loại dài khoảng 2.4m đến 3m chôn sâu xuống đất ở vị trí cách xa móng nhà ra phía ngoài từ 1-2m. Cần đảm bảo rãnh sâu 0.8m và nối các đầu cọc tiếp địa với nhau.
Đối với hệ thống sét đánh thẳng, khi thiết kế chỉ sử dụng kim thu sét, chống sét phóng điện sớm thì cần dựa trên những lý thuyết về các yếu tố địa chất tại công trình để đưa ra những thiết kế đúng đắn cho một hệ thống chống sét.
Các lưu ý về vùng bảo vệ của hệ thống chống sét cho nhà ở
Vùng bảo vệ là vùng mà hệ thống chống sét phát huy tác dụng và đảm bảo an toàn cho công trình khi bị sét đánh.
Khi tính toán vùng bảo vệ khi làm hệ thống chống sét cho nhà ở thì cần xem xét vị trí công trình, độ cao và kiến trúc nhà ở đủ 4 cáp bán kính bảo vệ. Sử dụng tiêu chuẩn NFC 17-102 Pháp hay IEC 21186-96 để tính toán kết hợp với các tiêu chuẩn hiện hành của Việt Nam. Khi đặt cột kim cần chú ý tới vị trí cao độ đặt kim và chiều cao tối thiểu cột kim, khoảng cách giữa các cột và các vật lân cận…. vì những điều này sẽ quyết định rất nhiều tới vùng bảo vệ an toàn cho công trình
Kết cấu công trình liên quan tới hệ thống chống sét
Bạn cần phải xem xét khung nhà tiếp xúc với hệ thống chống sét là sắt hoặc bê tông. Trong trường hợp khung và mái là mái sắt hoặc mái tôn thì nên có sự tham khảo thêm về công năng sử dụng của công trình để quyết định cách điện hay đẳng thế hệ chóng sét với công trình. Tốt nhất, bạn nên tham khảo thêm ý kiến từ các chuyên gia để có định hướng phù hợp.
Nói chung, đối với những trường hợp đặc biệt, phương án cách điện sẽ là phương án tối ưu; chi phí tuy cao, việc thi công cũng khó khăn hơn nhưng hiệu quả mang lại lại lớn hơn. Bên cạnh đó, kỹ sư thiết kế còn phải chú ý tới vật dẫn điện như anten; bồn nước, đường nước trên mái… Khoảng cách lắp đặt của những vật dẫn điện này phải được thiết kế đúng quy phạm. Thường là các thiết bị này sẽ luôn chịu ảnh hưởng; hoặc chịu hỏng hóc trong quá trình diễn ra sét đánh tại các vùng lân cận. Thêm vào đó, nếu không thiết kế đúng tiêu chuẩn; những vật dẫn điện này sẽ là nguồn dẫn điện nguy hiểm vào công trình khi sét đánh.
Dây dẫn sử dụng cho thiết kế chống sét nhà ở
Các kĩ sư chuyên về thiết kế sét đưa ra lời khuyên bạn; nên sử dụng dây đồng bện cho hệ thống chống sét nhà ở. Những loại này có độ dẫn điện tốt, dây ít chắp nố ivà có kích thướcl ớ nhơn quy chuẩn. Tốt nhất là sử dụng dây điện có tiết diện 50mm2 trở lên. Trong quá trình thi công, hãy trọn lộ trình nào mà dây có thể đi thẳng nhất.
Hệ thống tiếp đất
Hệ thống tiếp đất giúp cho việc tản năng lượng sét xuống đất nhanh hơn và an toàn hơn. Hệ thống tiếp đất, cáp thoát sét và kim thu sét ;là 3 thành phần mấu chốt của hệ thống chống sét và luôn phải đồng bộ với nhau. Khi thiết kế hệ thống tiếp đất; tùy từng vùng mà bố trí số lượng cọc và các kiểu cho phù hợp. Đảm bảo điện trở nối đất theo đúng quy định để hệ thống chống sét hoạt động an toàn. Trên đồi cao hoặc khu vùng núi, thiết kế tiếp đất cần khảo sát kĩ càng; trước khi đưa ra quyết định đầu tư. Nếu hệ thống nối đất ở gần nhau, cần phải đẳng thế chúng bằng van đẳng thế.
Chống sét đánh thẳng bằng công nghệ kim cổ điển
Cấu hình của hệ thống chống xét đánh thẳng bao gồm 3 phần:
- Các đầu kim thu xét: Thường làm từ thép mạ đồng, đồng thay đúc hoặc inox. Chiều dài của kim phụ thuộc nhiều vào cấu trúc của các công trình cần được bảo vệ
- Dây dẫn sét: Dùng để dẫn dòng sét từ các đầu kim thu đến hệ thống tiếp đất. Loại này thường làm bằng đống lá hoặc cáp đồng trần. Tiết diện của dây dẫn quy định theo tiêu chuẩn quốc tế NFC12 102 của Pháp là 50mm2-75mm2.
- Hệ thống tiếp đất: Dùng để tản dòng diện trong đất. Cấu hình bao gồm:
- Các cọc tiếp đất: thường có độ dài từ 2.4-3m, đường kính ngoài thường là 14-16mm; được chôn thẳng đứng và cách mặt đất từ 0.5-1m, cọc cách cọc từ 3-15m.
- Dây tiếp đất: thường làm từ cát đồng trần; tiết d iện từ 50-75mm2 dùng để liên kết các cọc tiếp đất lại với nhau. Dây tiếp đất thường nằm âm dưới mặt đất từ 0.5-1m
- Ốc siết cáp hoặc mối hàn hóa nhiệt Exoweld:;dùng để liên kết các dây tiếp đất và các cọc tiếp đất lại với nhau.
Hệ thống chống sét cho nhà ở với hệ thống chống sét đánh thẳng; bằng công nghệ tiêu tán đám mây điện tích không cho hình thành tia tiên đạo sét
Cấu hình loại này gồm 3 phần:
- Các đầu phát ion dương: Thường làm bằng thép mạ đồng hoặc bằng inox. Các đầu phát này có những quả cầu nhiều gai; dạng cái ô nhiều gai hoặc dạng cánh rơi nhiều gai
- Dây dẫn sét: Dùng dẫn dòng ion dương từ mặt đất lên các thiết bị phát ion dương. Bộ phận này thường làm bằng cáp đồng trần, tiết diện của dân dẫn từ 50-70mm2.
- Hệ thống tiếp đất: Dùng để tản dòng điện sét trong đất. Cấu hình của hệ thống tiếp đấy này giống như hệ thống tiếp đất của hệ chống sét đánh thẳng bên trên.
Hệ thống chống sét nhà ở với hệ chống sét đánh thẳng bằng công nghệ phát tia tiên đạo sớm
Cấu hình này bao gồm 3 phần:
- Đầu thu lôi: có tác dụng phát tia tiền đạo đi lên, thu sét về nó. Đầu này được gắn trên trụ đỡ có độ cao trung bình khoảng 5m; so với đỉnh của công trình cần được bảo vệ.
- Dây dẫn sét: có tác dụng dẫn dòng sét từ đầu thu lôi đến hệ thống tiếp đất. Bộ phận này thường làm bằng cáp đồng trần hoặc đồng lá, tiết diện của dây khoảng từ 50-75mm2.
- Hệ thống tiếp đất: dùng để tản dòng điện sét trong đất. Cấu hình giống như các hệ thống tiếp đất trên.