Kritika současných metod ochrany před bleskem

Kritika současných metod ochrany před bleskem

Ing. Zdeněk Rous, CSc., DEHN+Söhne

Současné metody doporučovaných způsobů ochrany před bleskem, ať už jde o:

• tyčové jímače (tzv. Franklinovy jímače) nebo jímací vedení, u nichž se stanovuje ochranný prostor metodou ochranného úhlu,

• mřížové jímací soustavy, (tzv. Faradayovy klece), kde rozhodují rozměry ok, a které se u vyšších budov doporučují zvláště i pro boční stěny budovy,

• tzv. aktivní hromosvody (v zahraničí označované zkratkou ESE - Early Streamer Emission – urychlené vyvolání vstřícného výboje),

mají mnoho kritiků. Jejich argumentem často je toto tvrzení: „Ochranný účinek„ byl odvozen matematickými prostředky nebo byl ověřován pouze laboratorně, ve skutečnosti tyto podmínky nesouhlasí s podmínkami, které se vyskytují v přírodě, tzn. při vzniku kanálu blesku, jeho postupu mezi mrakem a zemí. Skutečnost je úplně jiná.

Jistě, tyto pochybnosti jsou namístě, i když v posledních přibližně 50 letech pokročil výzkum v této oblasti neobyčejně kupředu, takže současné mezinárodní evropské normy EN (CENELEC) nebo mezinárodní normy vypracované Mezinárodní elektrotechnickou komisí (IEC), opírající se o výsledky získané skutečně vědeckým výzkumem, jsou věrohodné.

Co se týče tzv. „aktivních„ hromosvodů, je třeba poznamenat, že v evropských klimatických podmínkách, charakterizovaných tzv. keraunickou úrovní 5 až 50 bouřkových dnů v roce (v ČR průměrnou hodnotou D = 20 až 25 bouřkových dní v roce), je nutné čekat na úder blesku např. do rodinného domku v průměru 50 až 500 let, takže výrobci těchto „zázračných„, „stoprocentních„, „dokonalých„ hromosvodů nebo autoři „přesného„ určení pravděpodobnosti pro určitou ochrannou metodu (zbytkového rizika) se zatím nemusejí příliš obávat, že by brzy došlo k odhalení jejich omylů.

Jsou však země, kde je bouřková činnost podstatně vyšší a kde tudíž lze účinnost „aktivních„ hromosvodů statisticky hodnotit. Jednou z nich je Malajsie, kde je bouřková činnost charakterizována keraunickou úrovní D > 200 bouřkových dní v roce, je tedy zhruba desetkrát vyšší než v ČR. Tam znamená desetiletý výzkum účinnosti ochrany totéž, co sto let trvající výzkum v našich podmínkách.

Shrňme zde stručně výsledky výzkumu v hlavním městě Malajsie – Kuala Lumpur (obr. 1) – v podmínkách intenzivní bouřkové činnosti, publikované na 25. mezinárodní konferenci o ochraně před bleskem (ICLP) [1].

Sledování na budovách chráněných jímači ESE

V Kuala Lumpuru, kde se mimo jiné nachází nejvyšší výšková budova světa – Petronas Twin Towers (452 m, obr. 2) – byly v několika posledních letech na mnoha výškových budovách instalovány desítky těchto „aktivních„ hromosvodů. Bylo zjištěno, že blesk do takto chráněné budovy poprvé udeřil s různou četností – někde za několik měsíců, jinde za několik málo let. Hodně těchto budov postupně vykázalo i více zasažených míst během několika let sledování, což ukazovalo na selhání tohoto typu ochrany budov před přímým úderem blesku. Každopádně v několika případech došlo i k tomu, že budovy byly zasaženy opakovaně i v rozmezí několika měsíců po instalaci ESE, přestože podle výpočtů měly být zasaženy pouze jednou nebo dvakrát.

Odhaduje se, že 80 % budov vyšších než 60 m bylo i po instalaci ESE zasaženo bleskem jednou za tři roky.

V Malajsii se využívá více než dvanáct různých modelů ESE. Případy zásahů bleskem byly studovány i s využitím fotografií (fotografie před úderem a po něm). Zde uvádíme dva typické případy: budovu výšky 20 m s půdorysem 20 × 45 m a budovu výšky 110 m s půdorysem 20 × 40 m. V obou případech došlo k poškození budovy úderem blesk Z výzkumu bylo zřejmé, že technika ESE je nespolehlivá, poněvadž nedokázala ochránit budovy před přímým úderem blesku mimo jímače.

Místa úderů blesku do sledovaných budov

Ukázalo se, že místa úderů nejsou zcela náhodná, ale že lze nalézt výraznou zákonitost. Na základě analýzy dospěli autoři článku k tomu, že je možné navrhnout jednoduché jímací zařízení vhodné pro rizikové části stavby a tak vylepšit ochranu budovy.

a) U štíhlých vysokých budov (jakými jsou minarety, věže apod.) byly zaznamenány údery i mimo nejvyšší bod, což ukázalo, že s ochranou musí být počítáno i proti úderům mimo vrchol.

b) Místa úderů na fasádách – údery zpravidla zasáhly vrchol fasády, tj. přechod svislé fasády do střešní části. U řadové zástavby byly většinou zasaženy fasády krajních domů.

c) Blesk „preferoval„ ostré přechody fasád do střešních částí.

Návrh kovových krytek na fasády jako jímačů

Poněvadž většina míst úderů se zřejmě soustřeďuje do rohů hran domů nebo do jejich těsné blízkosti, může být budova ekonomicky a účinně chráněna pomocí krytek umístěných v rozích nebo na parapetech (atikách) budov, kde mají tyto krytky funkci ochranných jímačů.

V závěru příspěvku [1] jsou doporučena provedení podle obr. 4. Tato informace má podle autorů sloužit jako pomůcka pro inženýry odborníky na ochranu před bleskem při projektování a zřizování ochrany budov.