Bleskozvody

História

[1753] - Vynález bleskozvodu Benjaminom FRANKLINOM. Ako prvý upozornil na elektrický pôvod blesku na základe jeho známeho "experimentu so šarkanom". V takmer rovnakom období vo Francúzsku potvrdil túto hypotézu DALIBARD v MARLY svojím experimentom s kovovou tyčou, ktorá sa pri búrke zelektrizuje. Jacques de ROMAS dospeje k tomu istému záveru pomocou šarkana, ktorý sa odlišuje od Franklinovho tým, že okolo lana, ktoré ho spájalo so zemou bol obtočený medený drôt. Tento objav okamžite viedol k fascinácii bleskozvodmi. Najskôr sa inštalovali na kostoly, následne na ostatné budovy. Módnosť bleskozvodov dáva priestor aj niektorým originálnym uplatneniam, takým ako napr. dáždnik - bleskozvod!

[1880] - Belgický fyzik MELLSENS odporúča chrániť budovy tak, že ich pokryje kovovými drôtmi vedenými po povrchu budovy a spojí všetky výčnelky na streche s následným niekoľkonásobným uzemnením. To bol začiatok konštrukcie ochrannej klietky.

[1914] - Prvé pokusy vylepšiť jednoduchý tyčový bleskozvod maďarom SZILLÁRDOM a francúzom DOZEREM.

[1986] - Po rokoch výskumu a na základe lepších znalostí fyzikálnych vlastností blesku bol vytvorený nový typ bleskozvodu, ktorý je charakterizovaný zvýšeným stupňom ionizácie v blízkosti hrotu bleskozvodu. To je dosiahnuté vďaka elektrickému zariadeniu, nezávislému na vonkajšom zdroji energie.

Aktívny bleskozvod

Aktívne bleskozvody patria medzi najnovšie ochrany objektov pred účinkami atmosférických prepätí. (STN 34 1390-1:6/1998).  Jestvujú dve koncepcie bleskozvodov založené na:

• predstihu aktivácie
• priťahovaní blesku

Princíp bleskového výboja

• V čase vzniku búrkového mraku vzrastie elektrostatické pole z priemernej hodnoty 100 V/m na 10 kV/m. Týmto sa prekročí prierazová pevnosť vzduchu a vzniká koronárny efekt (v okolí kovových predmetov)

• Búrka vzniká stretom dvoch vzduchových más s rozličnou teplotou a vlhkosťou.Silné prúdenie vzduchu presúva kvapky vody, ľad a vlhkosť do hornej časti mraku. V mrakoch vznikajú kladne a záporne nabité častice, ktoré keď sa oddelia (do rôznych častí mraku), vznikajú výboje a nastane búrka.Záporné častice sa prevažne nachádzajú v dolnej časti mraku a kladný náboj sa indukuje pri zemi, pod mrakom. Objekty v tomto priestore menia tvar siločiar a elektrické pole mení svoju intenzitu a smer ./*Benjamin Franklin - elektrické vlastnosti mraku, 1752*/ Veľkosť intenzity na najvyššom bode objektu je lokálne najdôležitejšia. Väčšie elektrické pole v okolí špicatých objektov zvyšuje tvorbu predvýboja, vznikajúceho tesne pred bleskom.

• Ak blesk zasiahne zem, záporný náboj v spodnej časti mraku sa premistni ku kladnému náboju pri zemi po kľukatej dráhe. Tieto náboje tvoria kanál nazývaný skokový stopovač (Približná rýchlosť = 200 km/h, čas = 1/100 s)

• Elektrické pole sa rýchlo zosilňuje so vznikom zostupného stopovača. Na zemi vznikaju vzostupné stopovače, z ktorých jeden sa stretne so zostupným a vzniká výboj, medzi mrakom a zemou vzniká skrat. Tento dej je sprevádzaný hrmením. Po prvomblesku zvyčajne nasledujú ďalšie, až kým sa nevybije mrak.

Princíp predstihu aktivácie

Na nasledujúcich javoch:

• výrazné zväčšenie elektrického pola
• predvýboj pri vyššých objektoch
• vznik vzostupných stopovačov

Myšlienka aktívnych bleskozvodov:

ak ochranné zariadenie generuje vzotupný stopovač pred blízkym objektom, logicky musí byť najsiľnejší pri vzniku ďalších vzostupných stopovačov. Jeho časový predstih je /delta/T oproti klasickému bleskozvodu. Ak má zariadenie predstih, stopovač, ktorý zariadenie generuje, prejde vzdialenosť D, ktorá je väčšia ako pri klasickom bleskozvode, a teda jeho dosah je tiež väčší. Preto zachytí blesk skôr.

Druhy aktívnych bleskozvodov:

• rádioaktívne
• s elektronickým spúšťaním
• piezoelektrické
• so špeciálnym profilom

Rádioaktívne bleskozvody

Bleskozvod má jeden zachytávač, na ktorom je v blízkosti vrcholu umiestnený obvod obsahujúci rádioaktívny prvok. Rádioaktívny prvok generuje značnú ionizáciu vzduchu nachádzajúceho sa v blízkosti vrcholu bleskozvodu, čím sa zvyšuje počet eletkrónov schopných spustiť prvú fázu zachytávania blesku. (Od r. 1986 sú zakázané).

Bleskozvody s elektronickým spúšťaním

Princíp ionizácie vzduchu pri vrchole zachytávača. Ionizácia sa dosiahne generovaním iskier pri vrchole = zyšuje sa počet elektrónov. Výhoda oproti rádioaktívnym bleskozvodom je, že ionizácia vzduchu môže začať v stanovenej chvíli. Nevýhoda: vysokonapäťový generátor potrebuje energiu pre svoju činnosť (batérie, zachytávače energie okolitého statického pola).

Piezoelektrické bleskozvody 

Potrebnú energiu získavajú z piezoodporu, ktorý využíva veternú energiu. Mechanická energia sa mení na elektrickú na piezoodpore. Týmto napätím sa generujú ióny.
 

Bleskozvody so špeciálnym profilom

Energiu zachytávajú z vyžarovania zostupného stopovača blesku pomocou systému z klasického bleskozvodu (spojené so zemou) a z izolovaných kovových súčastí ( s okolitým potenciálom). Tesne pred bleskom sa dosiahne ionizačné napätie, na úrovni vybíjača vznikajú iskry a tento generuje prvé fázy priťahovania blesku.

Technické požiadavky

Umiestňuje sa vždy na najvyššom mieste budovy, minimálne 2 m nad chráneným objektom. Počet zvodov definuje STN 341391. Materiál zvodov - prevažne Cu ,ale aj nerezová oceľ, pozinkovaný materiál, Al. Norma odporúča používať prednostne pásiky pred drôtmi (skinefekt) platí to aj pre uzemňovače. Minimálny prierez = 50 mm2. Hodnota uzemňovacieho odporu má byť maximálne 10 Ohmov. Montáž môže robiť montážna organizácia s príslušnou spôsobilosťou podľa vyhl. č. 718/2002 Z.z. Je potrebná východisková OPaOS a pravdielné OP sa vykonávajú podľa čl. 7.2 STN 341391