DEHN: Aktivní hromosvod ESE versus soudní znalec

Tento článek vznikl na základě konkrétních instalací aktivních jímačů ESE v České republice a na Slovensku. Autor v něm chce upozornit na nejčastější chyby v dimenzování a instalacích těchto hromosvodů jako „alternativní“ ochrany před bleskem.

Hlavní nesrovnalosti při návrhu ochrany před bleskem
Na počátku tohoto rozboru je třeba si uvědomit, že blesk „nezná“ normy, ale normy jsou nejprimitivnějším vyjádřením přírodních zákonitostí, které se odehrávají nezávisle na lidské činnosti.

1. Ochranný prostor
Výpočet ochranného prostoru je závislý na rychlosti šíření bleskového proudu v atmosféře. Vědci zkoumají tento parametr již od 30.let minulého století. Pohybuje se v intervalu od 10⁵ do 10⁸(m/s) [1].

Délka vstřícného výboje blesku ∆L, tzn. ochranný prostor, se může vypočítat pro daný čas předstihu výboje ∆t=100.10^-6(s):

• podle odborné literatury [1], ze které vycházejí mezinárodní soubory norem IEC 62305-1 až 4 ed.2 [2] a evropské soubory norem EN 62305-1 až 4 ed.2 [3]:
  ∆L = v  x ∆t = 10⁵(m/s) x 100 .10^-6(s) = 10m 
  kde:
  typická rychlost výboje    v = 10⁵(m/s)
  čas předstihu výboje     ∆t = 100 .10^-6(s)
  

• podle francouzské národní normy NFC 17-102 (2011), čl. 5.2.3.2 [4], STN 34 1391, čl. A 1.2 [5] a STN 34 1398, čl.5.2.3.2 [6] pro hodnotu rychlosti v = 10⁶(m/s).
  ∆L = v  x ∆t = 10⁶ (m/s) x 100 .10^-6 (s) = 100m 
  kde:
  rychlost výboje podle    v = 10⁶(m/s),
  čas předstihu výboje    ∆t = 100 .10^-6(s).
  

Bezpečnostní předpisové normy v ochraně před bleskem musí pokrývat celé spektrum rychlostí, tzn. od 10⁵ do 10⁸(m/s) [1]. Nesmí se omezit jen na určité oblasti, které jsou výhodné např. pro alternativní jímače ESE. Při nedodržení výše uvedených podmínek hrozí úder blesku do ochranného prostoru jímačů ESE.

Na základě znaleckých posudků autora tohoto článku jsou zde citovány konkrétní případy selhání těchto jímačů ESE z hlediska návrhu ochranných prostorů:

• exploze bioplynové stanice v Malšicích (2011) [7] a [8],

• zničené systémy EPS, EZS, datová síť na kulturní památce v hodnotě 3.000.000 korun (2012) [9],

• smrt na stadionu, zpráva o osudném použití aktivního jímače (ESE) v Malajsii (2012) [10].

2. Třída ochrany před bleskem
Soubor norem ČSN EN 62305-1 až 4, ed.1 a 2 [11 a 12] chrání stavby a osoby až do hodnoty bleskového proudu 150kA pro třídu LPS II (školy, obchodní domy) a 200kA pro třídu LPS I (nemocnice, školy, výbuchy).

Jímače ESE podle NFC 17-102(2011), čl.C2.3 [4] a STN 34 1398 (2013) [6], čl.C2.3, jsou zkoušeny jen bleskovým proudem 100kA, což podle mezinárodního souboru norem IEC 62305-1 až 4 ed.2 [2] a evropského souboru norem EN 62305-1 až 4 ed.2 [3] odpovídá pouze třídě ochrany LPS III a LPS IV (kategorie rodinných domů). Při nerespektování těchto doporučení hrozí při úderu blesku zvýšené nebezpečí vzniku požáru.

V praxi to znamená, že jsou-li jímače ESE instalovány na nemocnicích, v prostředích s nebezpečím výbuchu, školách, obchodních centrech (třída ochrany před bleskem LPS I nebo II), tyto budovy nejsou dostatečně chráněny z hlediska maximálních hodnot bleskových proudů ani podle francouzské národní normy NF C 17-102 (2011) [4] a STN 34 1398 [6]. V současné době jsou detekovány bleskové proudy systémem čidel firmy SIEMENS o hodnotách nad 350kA nejen v České republice, ale i v celé Evropě.

3. Dostatečná vzdálenost s
Tento parametr je klíčový pro posuzování ochrany před bleskem z hlediska požární ochrany. Není-li dodržen, hrozí přeskok bleskového proudu z jímací soustavy nebo soustavy svodů na vnitřní metalické instalace a následkem toho může vzniknout požár.
    
Dostatečná vzdálenost s se vypočítá podle:

• mezinárodního souboru norem IEC 62305-1 až 4 ed.2 [2] a evropského souboru norem EN 62305-1 až 4 ed.2, čl.6.3 [3]:

• francouzské národní normy NF C 17-102 (2011), čl.5.6 [4]

• slovenské národní normy STN 34 1391 (1998), čl.3.1.2. [5]:

• slovenské národní normy STN 34 1398 (2013), čl.5.6 [6]:

Autor příspěvku provedl znalecký rozbor případu úderu blesku do objektu, který byl chráněn jímačem ESE: novostavba hotelu začala hořet nedodržením dostatečné vzdálenosti s (Odry, 2007) [13].

Konkrétní příklad posouzení jímače ESE na multifunkční budově
Tato budova je postavena ze železobetonu a nachází se v ní obchodní centrum ve třech podlažích s celkovou rozlohou 14.000m², kancelářské prostory a 365 bytových jednotek a lékařské ordinace. Dále je v ní umístěno sportovní centrum, ve kterém jsou zřízeny dva tenisové a dva squashové kurty, fitness a wellness a 630 parkovacích míst v podzemních garážích pro rezidenty a návštěvníky.

Hromosvod byl navržen na obytném objektu podle slovenské národní normy STN 34 1391 [5]:

• jeden aktivní jímač ESE – SATELIT + G2 ESE 6000,

• čtyři svody v provedení AlMgSi 8mm.

Úkolem znalce bylo vyšetřit možný přeskok bleskového proudu z hromosvodu na vnitřní kovové instalace, které jsou v této budově.

Na základě výpočtu řízeného rizika se objekt nachází ve třídě ochrany před bleskem:

• LPS I - pro jímací soustavu, soustavu svodů, uzemňovací soustavu a přepěťové ochrany pro telekomunikační vedení,

• 2 krát lepší LPS I – napájecí vedení nízkého napětí. 

Následně byla provedena kontrola výpočtu dostatečné vzdálenosti s pro výškovou úroveň střechy +82m podle:

• mezinárodního souboru norem IEC 62305-1 až 4 ed.2 [2] a evropského souboru norem EN 62305-1 až 4 ed.2, čl.6.3 [3]:

• francouzské národní normy NF C 17-102 (2011), čl.5.6 [4]

• slovenské národní normy STN 34 1391 (1998), čl.3.1.2. [5]

 

• slovenské národní normy STN 34 1398 (2013), čl.5.6 [6]:

Z výše uvedených výpočtů dostatečné vzdálenosti s a dále poskytnuté fotodokumentace musí být každému technikovi jasné, že nemůže být dodržena dostatečná vzdálenost dle uvedených norem [2], [3], [4], [5], [6]:
Při úderu blesku do jímací soustavy reálně existuje nebezpečí (obr. 3 a 4):

• zavlečení bleskových proudů dovnitř objektu (bytů),

• požár elektrických a elektronických přístrojů a spotřebičů uvnitř budovy,

• ohrožení osob uvnitř objektu dotykovým napětím,

• požár hořlavých instalačních trubek skrytých svodů.

 
Výpočet dostatečné vzdálenosti s byl zkontrolován i pro výškovou úroveň +55m podle:

• mezinárodního souboru norem IEC 62305-1 až 4 ed.2 [2] a evropského souboru norem EN 62305-1 až 4 ed.2, čl.6.3 [3]:

• francouzské národní normy NF C 17-102 (2011), čl.5.6 [4]

• slovenské národní normy STN 34 1391 (1998), čl.3.1.2. [5]:

 

• slovenské národní normy STN 34 1398 (2013), čl.5.6 [6]:

  
Provedené výpočty a uvedená fotodokumentace dokládají, že není splněna podmínka dostatečné vzdálenosti s a proto může vzniknout mimořádná událost:

• vznícení zateplení objektu (obr.5),

• ohrožení osob uvnitř bytů částečným bleskovým proudem (obr.5).

Další selhání revizního technika:

• nepřístupné zkušební svorky (obr.6),

• skrytý svod, který je ukončen v hořlavé instalační trubce (obr.4 a 6).

  
  

Shrnutí
Na této výškové multifunkční budově, která se nachází na území Slovenské republiky, nejsou dodrženy žádné normy v ochraně před bleskem a revizní technik tak jen formálně dokladuje tento soulad.

Bohužel instalace aktivních jímačů se opakují nejen na Slovensku, ale především na území České republiky, kde nejsou francouzská [4] a slovenské národní normy [5] a [6] právně účinné. Celá situace je o to smutnější, že na této činnosti se podílejí i někteří inspektoři státního odborného dozoru.  

Literatura

• [1]    V. A Rakov, M. A. Uman: LIGHTNING PHYSICS AND EFFECTS, Cambridge University Press, 2003, str.687, ISBN-10: 0521035414.
• [2]    IEC 62305-1 až 4 ed.2, 2011: Ochrana před bleskem.
• [3]    EN 62305-1 až 4 ed.2, 2011: Ochrana před bleskem.
• [4]    NF C 17-102; 2011-09: Protection against lightning - Early streamer emission lightning protection systems.
• [5]     STN 34 1391, 1998-06: Elektrotechnické předpisy: Výber a stavba elektrických zariadení Ochrana pred bleskom. Aktívne bleskosvody.
• [6]     STN 34 1398, 2013-03: Elektrotechnické předpisy: Výber a stavba elektrických zariadení Ochrana pred bleskom. Aktívne bleskosvody.
• [7]    Kutáč, J., Martínek, Z., Mikeš, J., Petrák, M.: Mimořádná událost v areálu bioplynové stanice v Malšicích, příspěvek Elektro č.11/2011, str.23-26, ISSN 1210-0889.
• [8]    Kutáč, J., Martínek, Z., Mikeš, J., Petrák, M.: Mimořádná událost v areálu bioplynové stanice v Malšicích, příspěvek II. semináře UNIE SOUDNÍCH ZNALCŮ, o.s. 2011, ISBN 978-80-260-1035-7.
• [9]    Kutáč, J.: Rozbor mimořádných událostí způsobených údery blesků v roce 2012, příspěvek IV.semináře UNIE SOUDNÍCH ZNALCŮ, 2012, ISBN 978-80-260-3382-0.
• [10]    Hartono, Z. A., Robiah, I., Gabaš, I.: Smrt na stadionu, příspěvek Elektro č. 10/2012, str.27-28, ISSN 1210-0889.
• [11]    ČSN EN 62305-1 až 4 ed.1, 2006: Ochrana před bleskem.
• [12]    ČSN EN 62305-1 až 4 ed.2, 2011-13: Ochrana před bleskem.
• [13]    Kutáč, J., Martínek, Z., Mikeš, J., Černoch, D.: Novostavba hotelu „chráněná“ aktivním jímačem ESE v plamenech, příspěvek Elektro č. 8-9/2012, str. 83-85, ISSN 1210-0889.