Tipy a triky při instalaci přepěťových ochran (část 10)

Tipy a triky při instalaci přepěťových ochran (část 10)
Skryté svody – žhavé téma

Dalibor Šalanský, člen ILPC, Luma Plus, s. r. o.,
Jan Hájek, organizační složka Praha, Dehn + Söhne GmbH + Co. KG

Dvě předchozí části seriálu byly směrovány k poměrně úzké skupině specialistů, tento díl se týká v podstatě všech projektantů, montážních firem a revizních techniků. Skryté svody jímací soustavy jsou totiž častým požadavkem architektů nebo majitelů objektů. V této souvislosti je třeba upozornit, že předkládaný příspěvek není zaměřen na hromosvod tvořený Farradayovou klecí (tj. využití armování železobetonových budov – mimochodem vůbec nejlepší jímací soustava), nýbrž na klasický hromosvod, jehož svody jsou uloženy ve zdech nebo pod omítkou.

Motto:
Kovaní hromosvodáři (stejně jako autoři tohoto seriálu) nemají skryté svody rádi

Výhody skrytého svodu

Tou první je, že ho není vidět (poněkud diskutabilní výhoda – na střeše stejně vidět je). V poslední době je aktuální i ochrana svodu před nenechavými spoluobčany, kteří mají tendenci vracet do oběhu zejména jeho měděné součásti. Výhodou je i mechanická ochrana svodu, která zabrání třeba jeho vytržení. To platí pouze pro svody uložené v zářezu cihel a „zahozené“ maltou po celé jejich délce.

Nevýhody skrytého svodu (z pohledu autorů převyšují nad výhodami!)

Jde především o zakrytí nedostatků instalace (pro „lajdáky“ je to možná výhoda). skryté svody mohou třeba zkorodovat např. vlivem chemické reakce mezi drátem a chemikáliemi z barvy nebo i působením obyčejné vlhkosti (obr. 1). Situace, kdy hromosvod je konstruován jako izolovaný (oddálený), je také nevýhodná. Může se stát, že větší objekt bude vybavován např. dohledovými kamerami. Montážní firma nemusí znát přesné umístění svodu, a proto mohou být kamery instalovány v nebezpečné blízkosti jiného potenciálu. Celý izolovaný hromosvod je v tomto případě znehodnocen. (Řešili jsme dokonce i extrémní případ, kdy byl provrtán izolovaný svod.) Pro provedení výpočtu dostatečné vzdálenosti s izolovaného hromosvodu jsou svody uložené ve zdi velkou nepříjemností, není-li pro svody využit vodič HVI. Velmi se zkracuje dostatečný odstup a navíc materiál, v němž je svod uložen (zdivo), má s ohledem na provedení výpočtu ty nejhorší vlastnosti. Není-li si projektant jist, který činitel dosadit za veličinu km ve známém vzorci pro výpočet dostatečné vzdálenosti s, musí počítat s nejhorší variantou, tedy km = 0,5. V horních patrech vyšších budov pravděpodobně nevyhoví dostatečný odstup pro vypočítanou vzdálenost s. Nešetrnou manipulací (zejména při zavádění drátu FeZn do trubky) nebo i průchodem bleskového proudu může dojít – a také dochází – k vytržení svodu ze zdi a poškození fasády. Tuto nevýhodu lze obecně považovat za největší. Náklady spojené s opravou mohou překročit cenu celého hromosvodu. Při dodatečném vybavování objektu, např. klimatizací, je varianta posunutí trasy svodu nemožná; takto vzniklé nedodržení dostatečné vzdálenosti s je nutné řešit daleko dražší variantou pospojování a použití svodičů bleskových proudů na napájecí a sdělovací vodiče. Jestliže je svod uložen v blízkosti okapové trubky, je povinnost připojit tuto (vodivou) trubku těsně nad zkušební svorkou ke svodu. Jaké bude řešení, když pod omítkou nesmí být svorky? Přestože se hromosvodáři budou držet ustanovení normy ČSN 34 1390 (Elektrotechnické předpisy ČSN. Předpisy pro ochranu před bleskem) a svod uloží do trubky, bude skutečně zajištěna izolace mezi svodem a fasádou v místě vstupu drátu do ní? Na obr. 2 je sice poškozený drát AlMg-Si, ovšem u pozinkovaného drátu nebude za několik let situace o moc lepší. Koroze drátů je skutečně velký problém a je třeba s ní počítat a chránit se (tj. dráty) před ní. Rovněž zůstává otázka, proč svod hromosvodu vizuálně vadí, když ze vzdálenosti několika metrů není vidět, a okapová roura je dobře patrná i ze sta metrů, a přesto vzhledově nikomu nevadí.

Skryté svody a ČSN 34 1390

Jev zcela běžný v praxi, kdy svod na objektu je uložen v „nekovové netříštivé trubce“ a po celou délku, třeba 6 m, nemá ani jedno uchycení, je v rozporu i s touto starší normou. Dalším problémem je nehořlavost ochranné trubky; často bývá použit ten nejlevnější typ, který nesplňuje požadavky na nehořlavost. Samostatnou kapitolou je používání telefonních instalačních krabic KT pro zkušební svorky skrytého svodu. Materiál pro skryté svody tedy často není v souladu s ČSN EN 50164-1 (Součásti ochrany před bleskem (LPC) – Část 1: Požadavky na spojovací součásti) a ČSN EN 50164-2 (Součásti ochrany před bleskem (LPC) – Část 2: Požadavky na vodiče a zemniče). Dalšími neřešenými problémy jsou teplotní mosty a vlivem toho i zvýšené rosení drátu v tepelné izolaci a špatně proveditelná ochrana proti zatékání dešťové vody po svodu do fasády, popř. do ochranné trubky. Mnohdy lze vidět zahnutí svodu nahoru pod přesazení střechy a dále do zdi. Tím vznikne velmi nebezpečná instalační smyčka. Blesk si může zkrátit cestu přes tento ohyb, resp. dynamické účinky u takto krouceného svodu mohou napomoci k jeho vytržení. Když už má být instalován skrytý svod, je lepší předně dodržet spád svodu a problém se zatékáním vody řešit třeba s využitím manžety (obr. 3). Majiteli objektu se skrytým svodem v budoucnu hrozí další složitý problém, a to: co si počít po nevyhovující revizí? Celou opravu podstatným způsobem prodraží i výměna části fasády, v níž je svod veden.

To tedy bylo základní shrnutí současného stavu fyzikálních a technických vlastností skrytých svodů.

Skryté svody a řada norem ČSN EN 62305

Přístup ke skrytým svodům je v této normě řešen principiálně odlišně od přístupu v ČSN 34 1390. Jaké požadavky jsou tedy v novém souboru norem ČSN EN 62305 (Ochrana před bleskem) Část 1 až 4 kladeny na odkryté nebo skryté svody? Nejprve je třeba se s touto normou důkladně seznámit a nalézt všechny body, které se zmiňovaného provedení svodů týkají.

ČSN EN 62305-3

E.5.3.4.3 Izolované (oddálené) svody
Nemohou-li být z architektonického hlediska svody namontovány na povrchu, měly by být instalovány v otevřených zářezech zdiva. V takových případech musí být obzvlášť dodržena dostatečná vzdálenost mezi svodem a jakoukoli vodivou částí uvnitř stavby, která je uvedena v bodě 6.3. Přímá instalace ve vnější omítce není doporučena, protože omítka může být poškozena oteplením. Mimoto může dojít z důvodu chemické reakce k zabarvení omítky. Poškození omítky je obzvlášť pravděpodobné následkem oteplení a mechanických sil, které jsou způsobeny bleskovým proudem; vodiče s PVC obalem takovým vlivům zabrání.

5.3.4 Instalace
Svody systému ochrany před bleskem (LPS – Lightning Protection System) neoddáleného od chráněné stavby smí být instalovány:

je-li stěna z nehořlavého materiálu, smí se svody umísťovat na stěnu nebo do stěny;
je-li stěna z lehce hořlavého materiálu, smí se svody umísťovat na stěnu, není-li zvýšení teploty způsobené průchodem bleskového proudu nebezpečné s ohledem na materiál stěny;
je-li stěna z lehce hořlavého materiálu a zvýšení teploty svodů je nebezpečné, musí být svody umístěny tak, aby vzdálenost mezi svody a stěnou byla větší než 0,1 m; součásti pro uchycení se smí dotýkat stěny.

Není-li možné zajistit dodržení vzdálenosti mezi svodem a hořlavým materiálem, měl by být průřez svodů minimálně 100 mm².

E.5.1.1 Neizolovaný (neoddálený) LPS
Ve většině případů může být vnější LPS připevněn ke chráněné stavbě. Mohou-li tepelné účinky v bodě úderu blesku nebo ve vodičích vedoucích bleskový proud způsobit škodu na stavbě nebo jejím vnitřním vybavení, měly by být vzdálenosti mezi vodiči LPS a hořlavým materiálem nejméně 0,1 m.

Poznámka:
Obvyklé případy jsou:

stavby s hořlavou krytinou,

stavby s hořlavými stěnami.

E.5.6.2.2 Ochrana proti korozi – výňatek (tento bod je velmi důležitý pro volbu materiálu vhodného pro uložení do zdi nebo betonu)
Měděné části by neměly být instalovány nad pozinkovanými nebo hliníkovými částmi, není-li uskutečněna ochrana proti korozi.

Extrémně jemné částice se uvolňují z měděných částí, což vede k silnému koroznímu poškození pokovených částí, dokonce i tam, kde měď a pokovené části nejsou v přímém kontaktu.

Hliníkové vodiče by neměly být v přímém kontaktu s vápennými plochami stavby, jako je beton a omítka z vápence, a nikdy by neměly být použity v zemi.

Jak na skrytý svod?

Uvedené požadavky určují počet variant skrytého svodu (když investor či architekt nedají jinak, než že svod bude skrytý).

U staveb bez tepelné izolace je třeba svod uložit do otevřeného zářezu ve zdivu a fixovat jej vhodnými podpěrami vedení. Problémem bude, jak zajistit, aby omítka nebyla v přímém kontaktu s holým drátem vzhledem k zabezpečení chemické stálosti materiálu svodu a omítky. Proto by bylo vhodnější uložit drát do netříštivé trubky (norma o ochranných trubkách vůbec nehovoří). Avšak vzhledem k běžným cenám těchto trubek bude cenově výhodnější použít drát s bezhalogenovou izolací z PVC.

Jinou kapitolou jsou stěny se zateplovacími systémy. Klasická tepelná izolace na bázi čedičových vat představuje nejmenší problém. Není-li možné udělat zářez do stěny (např. betonové lité stavby), umístí se svod na stěnu. Opět vzhledem k zamezení možné reakce mezi drátem a prostředím ve vatě je vhodné umístit celý svod do nehořlavé trubky a vždy po asi 0,5 m (norma vyžaduje po 1 m; obr. 4) jej mechanicky upevnit do stěny svorkou a místo přerušení trubky pro jistotu dodatečně izolovat. I v tomto případě je výhodnější použít drát s izolací z PVC. Jistě jde o levnější variantu materiálu (o montážní době ani nemluvě). Drát lze přichytit na stěnu svorkami (obj. č. 275 019 a 273 019 – obr. 5 a obr. 6). Svod by již neměl být nikdy přístupný a je lepší ho přichytit v menších rozestupech, než doporučuje norma (je třeba dbát na zvýšenou odolnost proti mechanickým účinkům při průchodu bleskového proudu svody). V tomto případě jsou všechny požadavky uvedené v normě splněny. Veškeré materiály jsou nehořlavé a je zamezeno chemickým reakcím.

Velmi rozšířenou variantou jsou stěny obložené polystyrenovými deskami. Je možné do této izolace umístit drát svodu? Body 5.3.4 a E.5.1.1 normy ČSN EN 62305-3 hovoří jasně: drát (holý) se nesmí dotýkat hořlavého materiálu stěny, je-li zvýšení teploty svodů nebezpečné.

Jaká realizovat opatření?

V lehce hořlavém zateplení (polystyren) musí být vyříznuta drážka tak, aby nebyl možný přímý kontakt mezi svodem a polystyrenem.
Volit takový materiál svodu, jehož oteplení při průchodu bleskového proudu nezpůsobí vzplanutí polystyrenu.
Pro zlepšení vlastností volit drát s izolací z PVC.

První bod bude snadno splnitelný.

Několik poznámek ke druhému bodu. Bod vzplanutí polystyrenu se pohybuje v rozpětí 300 až 500 °C. Je ale někde uvedeno, jak se oteplí svod? Naštěstí ano – v ČSN EN 62305-1, Tabulka D3 (v tomto příspěvku viz tab. 1). Zde je možné vyčíst oteplení vodičů z různých materiálů a různých průřezů pro každou třídu ochrany před bleskem (LPL – Lightning Protection Level).

Tab. 1. Oteplení vodičů s různým průřezem v závislosti na W/R

Průřez (mm²)	Materiál
	hliník			měkká ocel			měď			korozivzdorná ocel*
	W/R (MJ/Ω)
¹⁾	2,5	5,6	10	2,5	5,6	10	2,5	5,6	10	2,5	5,6	10
4	–	–	–	–	–	–	–	–	–	–	–	–
10	564	–	–	–	–	–	169	542	–	–	–	–
16	146	454	–	1 120	–	–	56	143	309	–	–	–
25	52	132	283	211	913	–	22	51	98	940	–	–
50²⁾	12	28	52	37	96	211	5	12	22	190	460	940
100	3	7	12	9	20	37	1	3	5	45	100	190
*austenická nemagnetická
¹⁾ měrná energie stanovená podle LPL (2,5 – LPL III a IV; 5,6 – LPL II; 10 – LPL I nebo také LPL III a IV – 100 kA; LPL II – 150 kA; LPL I – 200 kA)
²⁾ vodič o průměru 8 mm Měřeno při průchodu bleskového proudu jedním vodičem. V praxi se blesk rozdělí do více svodů.

Třetí bod také nepředstavuje žádný problém.

Jaký vodič volit pro skryté svody?

Nerezový
Oteplení nerezového vodiče je opravdu vysoké. S tím jsou spojeny i velké dynamické účinky při průchodu bleskového proudu. A navíc, kdo s tímto materiálem pracoval, potvrdí, že se dost špatně tvaruje. Rozhodně ho nelze použít pro uložení v polystyrenu (s izolací z PVC se ani nevyrábí, neboť to vzhledem k jeho chemickým vlastnostem a určení rozsahu použití není třeba).

Pozinkovaná ocel
Oteplení tohoto vodiče je podstatně menší než u nerezového vodiče, ale opracovatelnost je téměř stejná. Pro uložení do zateplovacích systémů (hořlavých) asi nebude doporučena – teplota se přeci jen dost zvýší. Vyrábí se s pláštěm z PVC, ale spíše pro zalití do betonových stěn.

Měď
S ohledem na oteplení je tento materiál pro hromosvod obecně vůbec nejvhodnější. Ovšem vzhledem k „příšerným“ chemickým reakcím mědi v podstatě s čímkoliv (a velmi vysoké ceně) rozhodně není vhodná pro uložení tam, kde na ni již nebude vidět. S pláštěm z PVC se nevyrábí.

Všechny uvedené materiály mají další nepříjemnou vlastnost, a tou je pružení, takže srovnat takové svody představuje leckdy značný mechanický zásah (trhnutí drátem) – o práci s těmito dráty na střeše nebo na stěnách ani nemluvě (všichni hromosvodáři vědí, o čem je zde řeč).

Slitina hliníku AlMgSi
Tento materiál se jeví jako nejlepší varianta. Oteplení je velmi nízké, s materiálem se pracuje velmi dobře, nepruží. Chemické vlastnosti jsou lepší než u mědi a lze je podstatně vylepšit použitím drátu s izolací z PVC. Obecné doporučení je používat všechny svorky v nerezovém provedení.

Tab.2. Změna délky vodičů v závislosti na teplotě

Materiál	Koeficient prodloužení α (10^–6 K^–1)	Změna délky ΔL ΔL = αLΔT původní délka vodiče L = 1 m = 1 000 mm změna teploty pro střechu: ΔT = 100 K
Ocel	11,5	ΔL = 11,5·10^–6 × 1 000 × 100 = 1,15 mm (tj. 1,15 mm/m)
nerezová ocel	16,0	ΔL = 16·10^–6 × 1 000 × 100 = 1,6 mm (tj. 1,6 mm/m)
mìï	17,0	ΔL = 17·10^–6 × 1 000 × 100 = 1,7 mm (tj. 1,7 mm/m)
hliník	23,5	ΔL = 23,5·10^–6 × 1 000 × 100 = 2,35 mm (tj. 2,35 mm/m)

U svodů, které jsou skryté, se nesmí zapomenout na další fyzikální vlastnost kovu, tepelnou roztažnost. Rozdíl teploty nebude tak velký jako na střeše, kde se uvažuje rozdíl teploty léto–zima až 100 °K, a proto je možné hodnoty uvedené v tab. 2 o něco snížit.

Závěr

Autoři doporučují skrytým svodům se raději vyhnout. Není-li to možné, tedy je realizovat podle zde uvedených postupů. Svody uložené v polystyrenových izolacích používat pouze ve stavu nejvyšší nouze! U výškových budov skryté svody s ohledem na tepelnou roztažnost kovu konstruovat z materiálu AlMgSi s obalem z PVC a ponechat záměrně drobné nerovnosti. Hliník má sice velkou tepelnou roztažnost, vzhledem ke své relativní měkkosti se však materiál „vynese“ bez rizika vytržení podpěry ze zdi. Dalším řešením skrytých svodů je využití okapových rour. Jsou-li z mědi nebo z titanzinku, v současné době často používaného, a spoje jsou alespoň nýtované, je možné je využít jako svody. Nevyhoví-li celkový průřez roury doporučenému průřezu svodu (více článek 5.6.2, Tabulka 6 v normě ČSN EN 62305-3), je možné svod přichytit k rouře a schovat jej za ni (obr. 7).

K tomuto příspěvku očekávají autoři rozsáhlou diskusi a zároveň uvítají další podněty a zkušenosti s konstrukcí skrytých svodů.

(pokračování)

Zdroje:
[1] Fotografie DEHN + SÖHNE GmbH + Co.KG.
[2] Obrázky Dalibor Šalanský.
[3] http://diskuse.elektrika.cz.
[4] ČSN EN 62305-1 (-2,-3), ČSN EN 50164-1 (-2).

Obr. 1. Holý drát AlMgSi poškozený chemickou reakcí
Obr. 2. Nový drát AlMgSi (vlevo nahoře), drát AlMgSi poškozený chemickou reakcí s fasádou po čtyřech měsících (vpravo dole)
Obr. 3. Manžety proti stékání vody (276 056 – šedá, 276 057 – hnědá)
Obr. 4. Mechanické upevnění svodu svorkou do stěny
Obr. 5. Přichycení DEHNALU drátu s PVC izolací na stěny svorkami
Obr. 6. Nerezová podpěra vedení (273 019)
Obr. 7. Svod (přichycený) a schovaný za rourou

Celý příspěvek lze ve formátu PDF stáhnout zde