نصب سیستم صاعقه‌گیر بر روی سقف‌های با ارتفاع‌های متفاوت (NFPA 780 – ۲۰۱۱Edition – ۴٫۷٫۳)

ایمان یاوری – عضو سازمان نظام مهندسی و مشاور سازمان آتش‌نشانی اصفهان

صاعقه پدیده‌ای است طبیعی که درصورت اصابت تشعشع آن به سازه‌های دارای بار حریق امکان وقوع آتش‌سوزی را محتمل می‌نماید. در سازه‌های با اهمیت بالا که خطر آسیب‌پذیری آنها در برابر آتش سوزی و انفجار و پیامدهای جانی و مالی مرتبط بحث حفاظت این نوع مکان‌ها در برابر صاعقه را جدی‌تر می‌نماید، با کسب اطلاعات مربوط به عملکرد صاعقه منطقه جغرافیایی و بررسی شرایط حاکم بر پروژه می‌توان، بهترین روش حفاظت در برابر صاعقه را مطابق با استانداردهای روز دنیا اعمال کرد.

برای بررسی نیاز یا عدم نیاز به نصب سیستم صاعقه‌گیر و حفاظت در برابر صاعقه مطابق با استانداردهای BS6651 , NFPA780 , LEC62305 , UNE21186 , NFC17-102 باید پارامترهای لازم را جمع‌آوری نمود تا بتوان ضریب احتمال خطر وقوع صاعقه را بدست آورد.

این پارامترها عبارتنداز:

۱- موقعیت جغرافیایی پروژه و تراکم سالیانه اصابت صاعقه:

Ng پارامتری است که تعداد صاعقه‌هایی که در هر کیلومترمربع در سال به زمین اصابت می‌کند را نشان می‌دهد. بطور کلی سازمان هواشناسی هر کشور متصدی بررسی این عامل و تهیه نقشه‌های ایزوکرونیک می‌باشد که در آن تعداد روزهای طوفانی در نواحی مختلف با اعداد مربوطه مشخص شده است. باتوجه به عدم وجود نقشه‌های مذکور در ایران، می‌توان براساس اطلاعات و آمار هواشناسی، تعداد روزهای طوفانی همراه با صاعقه را در هر منطقه شمارش نمود و با تطبیق آن در جدول استانداردBS6651 عدد Ng را برای هر منطقه بدست آورد.

۲- ارزیابی احتمالی برخورد صاعقه و انتخاب سطح حفاظتی:

برای رسیدن به احتمال برخورد صاعقه و انتخاب سطح حفاظتی مناسب لازم است که دو فاکتور مهم در این زمینه یعنی Nc (تراکم تحمل‌پذیری ساختمان در برابر اصابت صاعقه) و Nd ( تعداد برخورد مستقیم صاعقه با ساختمان) را مورد بررسی قرار داد. درصورت ضرورت باید یک سیستم حفاظتی مناسب نصب گردد که برای آنالیز سطح حفاظتی مناسب با میزان خطر برخورد موجود، با استفاده از جداول مربوطه و فرمول‌های ارائه‌شده سطح مناسب را محاسبه نمود.

عوامل موثر در محاسبه این دو فاکتور عبارتند از:

Ae : سطح جاذب وابسته به طول و عرض و ارتفاع سازه موردنظر

Ng : تراکم اصابت صاعقه در هر کیلومترمربع به طور سالیانه

C1 : موقعیت قرارگیری ساختمان

‍C2 : نوع ساختمان

C3 : محتوای داخل ساختمان

C4 : فضای اشغالی ساختمان

C5 : پیامد اصابت صاعقه

برای اطلاعات بیشتر از چگونگی محاسبات لازم است به استانداردهای مربوطه مراجعه نمائید.

حفاظت در برابر صاعقه به دو بخش حفاظت خارجی (اولیه) و حفاظت داخلی (ثانویه) تقسیم می‌شود:

حفاظت خارجی (اولیه):

حفاظت خارجی عبارتست از نصب سیستم صاعقه‌گیر بمنظور جلوگیری از اصابت مستقیم صاعقه به ساختمان. در تئوری گوی غلطان، نقاطی که در معرض اصابت صاعقه هستند، مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. مطابق این تئوری، جریان صاعقه به‌صورت توده‌ای از بارهای الکتریکی به صورت یک گوی به سمت زمین درحال حرکت است. شعاع این گوی براساس کلاس حفاظتی می‌تواند ۲۰ متر (کلاس۱) ، ۴۵ متر (کلاس۲) و یا ۶۰ متر (کلاس۳) باشد. برخورد آن با سطح زمین نیز می‌تواند در هر نقطه‌ای صورت پذیرد.

در بخش حفاظت اولیه، مطابق با استانداردهای موجود، دو نوع سیستم حفاظتی وجود دارد:

صاعقه‌گیرهای Passive مانند میله ساده فرانکلین، قفس فارادی و سیستم مش که هر کدام برای حفاظت از یک سازه خاص مناسب است. این نوع صاعقه‌گیرها به صاعقه واکنش نشان نداده و فقط محلی هستند برای برخورد صاعقه، لذا صرفاً چتر حفاظتی کوچکی را ایجاد می‌کنند .

صاعقه‌گیرهایActive  مانند خازنی الکترونیکی هستند که نسبت به نوع قبلی سریع‌تر به صاعقه واکنش نشان داده و با ارسال جریانی رو با بالا به سمت صاعقه، نقطه اصابت را در فاصله دورتری نسبت به ساختمان ایجاد می‌نمایند. لذا شعاع پوششی وسیع‌تری ایجاد می‌کنند .

حفاظت داخلی (ثانویه):

وقتی انرژی حاصل از صاعقه را که چند صد مگاژول است با چند میلی‌ژول انرژی که برای صدمه‌زدن به تجهیزات الکترونیکی حساس کافی می‌باشد، مقایسه نماییم، ضرورت حفاظت این نوع تجهیزات در برابر اثرات ناشی از صاعقه مشخص می‌گردد. آسیب‌های ایجادشده در سیستم‌های الکتریکی و الکترونیکی به سبب اثرات الکترومغناطیسی صاعقه می‌باشد که به‌صورت شوک‌های هدایت‌شده و القایی و نیز تشعشعات امواج میدان الکترومغناطیسی ظاهر می‌شوند.

نصب سیستم صاعقه‌گیر بر روی سقف‌های با ارتفاع‌های متفاوت (NFPA 780 – ۲۰۱۱Edition  – ۴٫۷٫۳)

در ساختمان‌های دارای سقف‌های با ارتفاع‌های مختلف که زیر ۱۵m (50ft) ارتفاع داشته باشند، منطقه حفاظتی باید شامل نواحی‌ای باشد که در شرایط ۴٫۷٫۳٫۳ و ۴٫۷٫۳٫۴ استاندارد آمده است.

(NFPA 780 – ۲۰۱۱Edition – ۴٫۷٫۳٫۱)

• می‌توان منطقه تحت پوشش را درون مخروطی رسم کرد که راس آن در بالاترین نقطه STD قرار دارد و سطح آن توسط یک زاویه ۴۵ درجه یا ۶۳ درجه از سطح عمودی شکل گرفته است. استقرارSTD1 بالای سطح زمین می‌تواند شامل شرایط ۷٫۳٫۳ و ۴٫۷٫۳٫۴ استاندارد باشد.

(NFPA 780 – ۲۰۱۱Edition – ۴٫۷٫۳٫۲)

• ساختمان‌هایی که ارتفاع آن‌ها از ۶m (25ft) از سطح زمین تجاوز نکند به گونه‌ای پوشش داده می‌شود که قسمت‌های پایین‌تر ساختمان در یک منطقه دو در یک تحت پوشش قرار گیرد. همان‌گونه که در شکل‌های ۴٫۷٫۳٫۳(a) و ۴٫۷٫۳٫۳(b) نمایش داده شده است.

(NFPA 780 – ۲۰۱۱Edition – ۴٫۷٫۳٫۳)

شکل ۰۱

شکل ۰۲

• ساختمان‌هایی که ارتفاع آن از ۱۵m (50ft) از سطح زمین تجاوز نمی‌کند به‌گونه‌ای پوشش داده می‌شود که قسمت‌های پایین‌تر ساختمان در یک منطقه یک در یک تحت پوشش قرار گیرد. همان‌گونه که در شکل‌های ۷٫۳٫۴(a) و ۴٫۷٫۳٫۴(b) نمایش داده شده است.

(NFPA 780 – ۲۰۱۱Edition – ۴٫۷٫۳٫۴)

شکل ۰۳

 

شکل ۰۴

Strike Termination Device قطعه‌ای از سیستم محافظت در برابر صاعقه است که حائل تشعشع صاعقه می‌شود و آن را از مسیری معین به زمین متصل می‌کند. این قطعه شامل ترمینال‌های هوایی، دکل فلزی، قسمت‌های فلزی پایدار ساختمان و سیم‌های بالاسری زمین که در زنجیره سیستم محافظت صاعقه نصب شده است، می‌باشد.