پاسخ کوتاه: صاعقهگیر «بهترین» به‌تنهایی وجود ندارد؛ صاعقهگیر مناسب آن است که با استاندارد پروژه و شکل ساختمان شما جور باشد. صاعقهگیر پسیو (ساده یا فرانکلین) میلهٔ فلزی ساده‌ای است که طبق استاندارد بین‌المللی IEC 62305-3 و با روش گوی غلتان، زاویهٔ حفاظت یا مش در چند نقطهٔ بام چیده میشود. صاعقهگیر اکتیو (الکترونیکی یا ESE) سری است که روی دکل نصب میشود و طبق استاندارد فرانسوی NF C 17-102 برای آن شعاع حفاظت بزرگ‌تری محاسبه میشود. در هر دو، هادی نزولی، سیستم ارت، همبندی و ارستر به همان اندازه لازم‌اند.
ما در گروه کالوت هر دو نوع را عرضه میکنیم: میله‌های صاعقهگیر ساده و صاعقهگیرهای الکترونیکی فرانکلین فرانس. در این راهنما بی‌طرفانه توضیح می‌دهیم هر کدام چطور کار میکند، طبق کدام استاندارد طراحی میشود و برای انتخاب میان آنها به چه چیزهایی باید نگاه کرد.
صاعقهگیر اکتیو و پسیو یعنی چه؟
در بازار ایران برای این دو خانواده نام‌های مختلفی به کار می‌رود که همه یک معنی دارند:
- صاعقهگیر پسیو = صاعقهگیر ساده = صاعقهگیر فرانکلین = میلهٔ صاعقهگیر (در استانداردها: پایانهٔ هوایی متعارف یا Air Termination). هیچ قطعهٔ فعالی ندارد و فقط از جنس رسانا (مس، فولاد ضدزنگ یا آلومینیوم) ساخته میشود.
- صاعقهگیر اکتیو = صاعقهگیر الکترونیکی = صاعقهگیر ESE (Early Streamer Emission یعنی «گسیل زودهنگام پیشرو»). سری است با یک میلهٔ نوک‌تیز و بدنه‌ای که در آزمایشگاه نشان داده باید پیشرو رو به بالا را زودتر از یک میلهٔ ساده هم‌اندازه آغاز کند.
هر دو فقط بخش بالایی سیستم حفاظت هستند. سیستم کامل حفاظت در برابر صاعقه را در مقالهٔ سیستم حفاظت در برابر صاعقه و اجزای آن توضیح داده‌ایم.
صاعقهگیر چگونه کار میکند؟
پیش از برخورد صاعقه، از ابر یک کانال باردار به نام پیشرو پله‌ای پله‌پله به سمت زمین پایین می‌آید. وقتی این پیشرو به نزدیکی زمین می‌رسد، از نوک اجسام بلند، مثل میلهٔ صاعقهگیر، یک کانال دیگر به نام پیشرو رو به بالا به سمتش بالا می‌رود. هر پیشرو رو به بالا که زودتر به پیشرو پله‌ای برسد، مسیر صاعقه را کامل میکند و جریان از همان نقطه به زمین می‌رود. کار صاعقهگیر این است که این نقطه را خودش بگیرد تا جریان صاعقه به جای بام، نما یا تجهیزات، از مسیری کنترل‌شده به زمین برود.
صاعقهگیر پسیو (ساده)
میلهٔ ساده، پیشرو رو به بالا را به‌طور طبیعی و فقط به خاطر بلندی و نوک تیزش آغاز میکند. برای همین جای میلهها را هندسهٔ ساختمان تعیین میکند: باید آن‌قدر میله و هادی روی بام باشد که هیچ نقطه‌ای از سازه بی‌حفاظت نماند.
صاعقهگیر اکتیو (ESE)
سر ESE طوری ساخته شده که در آزمایشگاه پیشرو رو به بالا را زودتر از یک میلهٔ ساده با همان شکل و ارتفاع آغاز کند. این پیش‌افتادگی زمانی را ΔT (بر حسب میکروثانیه) می‌نامند. طبق NF C 17-102، ΔT در آزمون آزمایشگاهی پیوست C همین استاندارد اندازهگیری میشود و در طراحی به یک «طول پیش‌افتادگی» تبدیل میشود: ΔL = ΔT × 1 m/µs؛ یعنی هر میکروثانیه ΔT یک متر به حساب می‌آید. مقدار ΔT مورد استفاده در محاسبه حداکثر ۶۰ میکروثانیه است.
صاعقهگیرهای اکتیو امروزی، مثل ACTIVE 1D+ با ΔT برابر ۱۲، ۲۵، ۴۵ یا ۶۰ میکروثانیه و ACTIVE 2D و ACTIVE 4D با ۳۰ یا ۶۰ میکروثانیه، از همین خانواده‌اند.
ناحیهٔ حفاظت هر روش چگونه تعیین میشود؟
صاعقهگیر ساده: گوی غلتان، زاویهٔ حفاظت و مش
IEC 62305-3 سه روش برای جانمایی پایانه‌های هوایی دارد. در روش گوی غلتان، گوی خیالی‌ای را روی ساختمان و زمین اطراف آن می‌غلتانیم؛ هر نقطه‌ای که گوی به آن برسد، باید با میله یا هادی حفاظت شود. شعاع گوی به کلاس حفاظت بستگی دارد: ۲۰ متر برای کلاس I، ۳۰ متر برای کلاس II، ۴۵ متر برای کلاس III و ۶۰ متر برای کلاس IV. در روش مش، شبکه‌ای از هادی روی بام کشیده میشود که اندازهٔ چشمه‌های آن هم به کلاس حفاظت بستگی دارد، و روش زاویهٔ حفاظت برای سازه‌های ساده‌تر به کار می‌رود.
صاعقهگیر اکتیو: شعاع حفاظت Rp
در NF C 17-102، ناحیهٔ حفاظت هر سر ESE با شعاع حفاظت Rp بیان میشود؛ یعنی شعاع دایره‌ای روی سطح افقی که ارتفاع h پایین‌تر از نوک صاعقهگیر است:
Rp(h) = √( 2·r·h − h² + ΔL·(2·r + ΔL) ) برای h ≥ 5 m
در این فرمول r همان ۲۰، ۳۰، ۴۵ یا ۶۰ متر برای سطح حفاظت I تا IV است و ΔL از ΔT به دست می‌آید. برای ارتفاع کمتر از ۵ متر، Rp به نسبت ارتفاع از مقدار ۵ متری کم میشود. برای نمونه، سری با ΔT برابر ۶۰ میکروثانیه، با h برابر ۵ متر، طبق همین فرمول در سطح I حدود ۷۹ متر، در سطح II حدود ۸۷ متر، در سطح III حدود ۹۷ متر و در سطح IV حدود ۱۰۷ متر شعاع حفاظت دارد. به همین دلیل در طراحی طبق NF C 17-102، یک یا چند سر روی دکل جای چندین میله روی بام را می‌گیرد. نکته‌های اجرایی این استاندارد را در مقالهٔ نکات مهم استاندارد NF C 17-102 آورده‌ایم.
مقایسهٔ صاعقهگیر ساده و صاعقهگیر الکترونیکی
موضوع | صاعقهگیر ساده (پسیو) | صاعقهگیر الکترونیکی (اکتیو، ESE) |
|---|---|---|
استاندارد طراحی | IEC 62305-3 (و در آمریکا NFPA 780) | NF C 17-102:2011 (فرانسه)، UNE 21186:2011 (اسپانیا) |
تعیین ناحیهٔ حفاظت | گوی غلتان، زاویهٔ حفاظت یا مش | شعاع حفاظت Rp بر اساس ΔT، ارتفاع و سطح حفاظت |
تعداد پایانه روی بام | چند میله و هادی بام، بسته به شکل بام و کلاس حفاظت | معمولاً یک یا چند سر روی دکل |
نصب | میله روی پایه، هادی بام و اتصال‌ها | سر صاعقهگیر روی دکل، دستکم ۲ متر بالاتر از هر جزء سازه در ناحیهٔ حفاظت |
هادی نزولی | تعداد و فاصله طبق کلاس حفاظت و ابعاد سازه | برای هر سر دستکم دو هادی نزولی |
سیستم ارت، همبندی و ارستر | لازم | لازم |
بازرسی | بازرسی دورهای و پس از هر اصابت | بازرسی دورهای و پس از هر اصابت، به‌اضافهٔ آزمون سلامت سر صاعقهگیر |
آیا همهٔ استانداردها صاعقهگیر الکترونیکی را پوشش می‌دهند؟
نه. مجموعهٔ بین‌المللی IEC 62305 و استاندارد آمریکایی NFPA 780 روش‌های متعارف را شرح می‌دهند و روش محاسبهٔ شعاع حفاظت ESE در آنها نیامده است. در مقابل، فرانسه با NF C 17-102:2011 و اسپانیا با UNE 21186:2011 استاندارد ملی ویژهٔ ESE دارند. در محافل علمی هم دربارهٔ اینکه پیش‌افتادگی اندازه‌گیری‌شده در آزمایشگاه در صاعقهٔ طبیعی به همین اندازه شعاع حفاظت را بزرگ کند، بحث وجود دارد. شورای استانداردهای NFPA در سال ۱۹۹۵ دربارهٔ سرهای ESE نتیجه گرفت که دستکم هم‌ارز یک میلهٔ صاعقهگیر ساده با همان شکل‌اند.
نتیجهٔ عملی ساده است: صاعقهگیر را طبق همان استانداردی انتخاب کنید که مشخصات فنی پروژه، کارفرما، مشاور یا بیمه‌گر خواسته است، و همهٔ محاسبات را طبق همان استاندارد انجام دهید. فهرست استانداردهای این حوزه را در مقالهٔ استانداردهای حفاظت در برابر صاعقه آورده‌ایم.
صاعقهگیر فقط یک بخش از سیستم است
چه صاعقهگیر ساده انتخاب کنید و چه الکترونیکی، فقط پایانهٔ هوایی فرق میکند. بقیهٔ سیستم در هر دو لازم است:
- پایانهٔ هوایی: میلهٔ صاعقهگیر ساده مثل میلهٔ تمام‌مس یا میلهٔ فولاد ضدزنگ روی پایه‌های صاعقهگیر، یا سر صاعقهگیر الکترونیکی روی پایهٔ تلسکوپی گالوانیزه.
- هادی نزولی: تسمه یا سیم مسی که با بست‌ها و یراق‌آلات روی نما محکم میشود.
- اتصال آزمون: مثل اتصال آزمون برنجی در پایین هر هادی نزولی، برای جدا کردن و اندازهگیری مقاومت زمین.
- سیستم زمین: میلهها، صفحه‌ها و تجهیزات ارت؛ برای محاسبهٔ مقاومت الکترود، مقالهٔ محاسبهٔ مقاومت الکترود زمین را ببینید.
- همبندی و ارستر: همهٔ بخش‌های فلزی به شینهٔ همبندی وصل می‌شوند (همبندی و هم‌پتانسیل‌سازی) و در ورودی برق ارستر (SPD) نصب میشود؛ چون صاعقه از راه‌های غیرمستقیم هم آسیب می‌زند (انواع اثرات صاعقه).
یک صاعقهگیر گران بدون هادی نزولی درست و سیستم ارت مناسب، از ساختمان محافظت نمی‌کند.
صاعقهگیر رادیواکتیو چیست؟
در دهه‌های گذشته نوعی صاعقهگیر ساخته می‌شد که در سر آن مادهٔ پرتوزا (رادیوم ۲۲۶ یا آمریسیوم ۲۴۱) بود. فرانسه با مقررات سال ۱۹۸۳ از ابتدای ۱۹۸۷ نصب و فروش آنها را ممنوع کرد و برچیدن آنها فقط باید به دست شرکت دارای مجوز پرتویی انجام شود. اگر در ساختمانی قدیمی صاعقه‌گیری از این نوع دیدید، خودتان به آن دست نزنید و موضوع را با مرجع ایمنی پرتو هماهنگ کنید. صاعقهگیرهای اکتیو امروزی، از جمله همهٔ مدلهایی که ما عرضه میکنیم، کاملاً الکترونیکیاند.
پنج گام انتخاب صاعقهگیر مناسب
- ارزیابی ریسک: طبق IEC 62305-2 روشن کنید ساختمان به حفاظت نیاز دارد یا نه و با چه سطح حفاظتی (I تا IV). ارزیابی ریسک صاعقه از خدمات ماست.
- استاندارد پروژه: ببینید مشخصات فنی کارفرما، مشاور یا بیمه‌گر کدام استاندارد را خواسته است؛ IEC 62305 یا NF C 17-102.
- شکل و کاربری سازه: بام بزرگ یا پیچیده، سازهٔ بلند، محوطهٔ باز، مخزن یا ناحیهٔ خطر انفجار، نمای ساختمان و دسترسی برای نصب و بازرسی، همه در انتخاب اثر دارند.
- طراحی همهٔ اجزا: تعداد و جای پایانه‌ها، هادیهای نزولی، اتصال‌های آزمون، سیستم زمین، همبندی و ارسترها با هم طراحی می‌شوند. مشاوره و طراحی سیستم حفاظت صاعقه و اجرای ارت، صاعقهگیر و SPD را هم انجام می‌دهیم.
- بازرسی و نگهداری: طبق NF C 17-102 بازرسی چشمی برای سطح I و II هر سال و برای سطح III و IV هر دو سال، بازرسی کامل به ترتیب هر دو و هر چهار سال، و همیشه پس از هر اصابت انجام میشود. برای صاعقهگیر الکترونیکی، سلامت سر آن هم با ریموت تستر از روی زمین آزمایش میشود و کنتور شمارندهٔ صاعقه تعداد اصابت‌ها را ثبت میکند. آزمون و بازرسی دورهای را هم انجام می‌دهیم.
قیمت صاعقهگیر به چه بستگی دارد؟
قیمت یک سیستم حفاظت صاعقه فقط قیمت سر صاعقهگیر نیست. در صاعقهگیر الکترونیکی مدل و ΔT آن، ارتفاع و نوع دکل، طول و جنس هادیهای نزولی و نوع سیستم ارت هزینه را تعیین می‌کنند؛ در سیستم ساده، تعداد میلهها و پایه‌ها، طول هادی بام و نزولی و سیستم ارت. برای مقایسهٔ درست، هزینهٔ کل هر دو طرح را برای همان ساختمان و همان سطح حفاظت کنار هم بگذارید.
برای استعلام قیمت و مشاوره، نقشه یا ابعاد ساختمان، کاربری، ارتفاع، استانداردی که پروژه خواسته و نوع خاک یا سیستم ارت موجود را برای کارشناسان ما بفرستید یا از صفحهٔ تماس با ما با ما در تماس باشید.
