Chống sét, thoát sét là một việc làm quan trọng cho mỗi công trình, đặc biệt là các công trình tại khác khu vực thường xuyên có sét đánh và trong mùa mua bão? Vậy làm thế nào để tính bán kính bảo vệ của kim thu sét từ đó chọn loại kim phù hợp?
1. Bán kính bảo vệ kim thu sét là gì?
Kim thu sét và dây dẫn sét, bái thoát sét …tạo thành hệ thống chống sét hoàn chỉnh. Cơ chế tập trung năng lượng từ tia sét đánh, dẫn truyền tới các bộ phận khác trong hệ thống và truyền xuống mặt đất một cách an toàn.
Bán kính bảo vệ kim thu sét là phạm vi mà tại đó kim hoạt động hiệu quả. Đa số mỗi sản phẩm kim thu sét sẽ có 4 cấp độ bảo vệ với chiều cao tiêu chuẩn là 5-6m. Nếu tại bán kính tiêu chuẩn cấp 1, khả năng bảo vệ tối đa 99%. Càng ở xa thì khả năng chống sét càng giảm, bên cạnh đó, phạm vi bán kính bảo vệ còn thay đổi theo độ cao khi lắp đặt cột chống sét.
2. Bán kính bảo vệ kim thu sét cổ điển
Bán kính bảo vệ kim thu sét cổ điển dao động từ 15 – 18m và có dạng hình nón úp. Phạm vi an toàn của kim phụ thuộc vào thời gian phát tia, chiều cao của cột và góc bảo vệ. Các công trình sử dụng loại sản phẩm này sẽ lắp đặt thêm nhiều đầu kim thu trên mái nhà để tăng tính hiệu quả trong vận hành.
Kim thu sét cổ điển thường được ứng dụng trong các công trình dân dụng hoặc công trình nhỏ có chiều cao trong mức khả dụng của sản phẩm.
3. Bán kính bảo vệ kim thu sét tia tiên đạo
Kim thu sét tia tiên đạo E.S.E (Early Streamer Emission) hay kim thu sét hiện đại là sự kế thừa của dòng kim cổ điển. Bán kính bảo vệ kim thu sét tia tiên đạo dựa theo tiêu chuẩn NFC 17-102 với phạm vi an toàn phụ thuộc 2 yếu tố:
- Chiều cao kim thu sét ở trên công trình cần bảo vệ.
- Thời gian phát tia tiên đạo sau khi đã thực nghiệm.
Phạm vi bảo vệ của kim có hình chuông và rộng hơn rất nhiều so với kim cổ điển. Xác suất bảo vệ trước dòng sét đánh trực tiếp lên đến 98%. Cùng với đó, chúng có khả năng bảo vệ cho những công trình lớn với độ cao tối đa 300m.
Kim thu sét tia tiên đạo được ứng dụng trên các tòa nhà cao tầng, khu chung cư, quần thể kiến trúc, khu công nghiệp, công viên, nhà máy,… chỉ với một cây kim duy nhất. Kim thu sét tiên đạo còn có thể sử dụng trong hệ thống chống sét lan truyền.
4. Cách tính bán kính bảo vệ của kim thu sét
4.1. Tiêu chuẩn áp dụng bán kính kim thu sét
Hiện nay, đối với các sản phẩm kim thu sét nhập khẩu, đa số đều dùng tiêu chuẩn NFC 17-102 của Pháp để áp dụng tính toán phạm vi bảo vệ an toàn.
Bên cạnh đó, một số tiêu chuẩn khác ở nước ta cũng được áp dụng như:
- Tiêu chuẩn chống sét TCN 68-174:1998 ban hành bởi Tổng cục Bưu điện.
- Tiêu chuẩn TCVN 46:1984 ban hành bởi Bộ Xây dựng.
- TCVN 9385:2012 – tiêu chuẩn chống sét áp dụng cho công trình xây dựng tại Việt Nam.
Bên cạnh phương pháp và tiêu chuẩn áp dụng, cách tính bán kính bảo vệ kim thu sét tia tiên đạo và kim thu sét cổ điển cũng mang nhiều sự khác biệt.
4.2. Phân loại mô hình chống sét
Có 3 mô hình chống sét cơ bản, gồm:
- Mô hình hình học của kim thu sét cổ điển với bán kính bảo vệ hình nón úp.
- Mô hình điện hình học ứng dụng tại các công trình có chiều cao trên 20m.
- Mô hình phát xạ sớm với vùng an toàn hình chuông.
4.3. Cách tính bán kính cụ thể của từng loại kim thu sét
Bán kính bảo vệ kim thu sét tia tiên đạo (E.S.E) phụ thuộc vào độ cao (h) của kim so với bề mặt cần được bảo vệ.
– Với h > 5m:
Rp=h(2D-h) +ΔL(2D+ΔL)
– Trường hợp h < 5m: Dùng phương pháp đồ thị để tính bán kính bảo vệ kim thu sét tia tiên đạo theo mục 2.2.3.3.a, b và c của tiêu chuẩn NFC 17-102:2011.
Trong đó:
– Rp: Bán kính bảo vệ kim thu sét tia tiên đạo.
– h: Độ cao của đầu kim thu sét tiên đạo với mặt phẳng ngang cần bảo vệ.
– D: Cấp độ bảo vệ của kim (I , II , III) xác định nguy cơ có vùng sét đánh.
– ∆ L = V. ∆T.
– ∆ L: Độ dài tiên đạo do đầu kim E.S.E phát ra (m).
– ∆ T: Thời gian phát tia tiên đạo sớm của kim thu sét do đầu kim E.S.E phát ra (µm/s).
– V: Vận tốc lan truyền của tia tiên đạo trong khí quyển (m/s).
– Giá trị của V được tính toán, đo đạc theo thực nghiệm và nêu trong tiêu chuẩn NFC 17-102:2011.
