صاعقه‌گیر وسیله‌ای است که برای محافظت از ساختمان‌ها و سازه‌ها در برابر صدمات ناشی از برخورد صاعقه طراحی شده است. این سیستم با هدایت جریان الکتریکی صاعقه به زمین، از آسیب‌های احتمالی به ساختار ساختمان و ساکنان آن جلوگیری می‌کند. در این مقاله به بررسی مفصل صاعقه‌گیر، نحوه عملکرد آن، انواع مختلف آن و همچنین ساختمان‌هایی که نیاز به نصب صاعقه‌گیر دارند، پرداخته می‌شود. همچنین به سوالات متداول در این زمینه پاسخ داده شده و در نهایت نتیجه‌گیری و منابع مورد استفاده ارائه شده است.
مقدمه
صاعقه یکی از پدیده‌های طبیعی است که می‌تواند خسارات جانی و مالی قابل توجهی به همراه داشته باشد. برخورد صاعقه به ساختمان‌ها می‌تواند باعث آتش‌سوزی، آسیب به تجهیزات الکتریکی و حتی خطر برای ساکنان شود. به همین دلیل، استفاده از سیستم‌های محافظت در برابر صاعقه، مانند صاعقه‌گیر، از اهمیت بالایی برخوردار است. در این مقاله به بررسی کامل صاعقه‌گیر و ضرورت استفاده از آن در ساختمان‌های مختلف پرداخته می‌شود.
صاعقه‌گیر چیست؟
صاعقه‌گیر (Lightning Rod) یک سیستم حفاظتی است که برای جلوگیری از آسیب‌های ناشی از برخورد صاعقه به ساختمان‌ها و سازه‌ها طراحی شده است. این سیستم با هدایت جریان الکتریکی صاعقه به زمین، از آسیب به ساختار ساختمان، تجهیزات الکتریکی و خطر برای ساکنان جلوگیری می‌کند. صاعقه‌گیرها معمولاً از سه جزء اصلی تشکیل شده‌اند.
میله صاعقه‌گیر
میله صاعقه‌گیر معمولاً از جنس فلزات رسانای خوب مانند مس یا آلومینیوم ساخته می‌شود و در بالاترین نقطه ساختمان نصب می‌گردد. این میله اولین نقطه تماس با صاعقه است و وظیفه جذب جریان الکتریکی صاعقه را بر عهده دارد. طراحی میله صاعقه‌گیر به گونه‌ای است که بتواند به راحتی صاعقه را به خود جذب کند و آن را به سمت هادی‌ها هدایت نماید.
هادی‌های نزولی
هادی‌های نزولی تسمه‌هایی فلزی هستند که جریان الکتریکی صاعقه را از میله صاعقه‌گیر به زمین منتقل می‌کنند. این هادی‌ها باید از مقاومت الکتریکی بسیار پایینی برخوردار باشند تا بتوانند جریان شدید صاعقه را بدون ایجاد گرمای زیاد یا آسیب به ساختمان، به زمین منتقل کنند. لذا معمولاً از جنس مس یا آلومینیوم هستند و به صورت عمودی یا مورب در امتداد دیوارهای ساختمان نصب می‌شوند.
الکترود زمین
الکترود زمین بخشی از سیستم صاعقه‌گیر است که در زمین دفن شده و جریان الکتریکی صاعقه را به زمین منتقل می‌کند. این بخش معمولاً از الکترودهای کانترپویز یا شبکه‌ای تشکیل شده است که در عمق مناسبی از زمین قرار می‌گیرند تا مقاومت زمین را به حداقل برسانند. الکترود زمین باید به گونه‌ای طراحی شود که بتواند جریان شدید صاعقه را به طور ایمن به زمین منتقل کند و از ایجاد خطرات ثانویه مانند ولتاژ گام (Step Voltage) جلوگیری نماید.
برای یادگیری دقیقی و عملی الکترودهای کانترپویز یا شبکه‌ای و سایر موضوعات مرتبط با سیستم‌های زمین می‌توانید دوره ارتینگ ماهر را تهیه کنید.
نحوه عملکرد صاعقه‌گیر
صاعقه‌گیر با ایجاد یک مسیر کم‌مقاومت برای جریان الکتریکی صاعقه، از برخورد مستقیم صاعقه به ساختمان جلوگیری می‌کند. عملکرد صاعقه‌گیر به شرح زیر است.
جذب صاعقه
هنگامی که ابرهای باردار در آسمان تشکیل می‌شوند، میدان الکتریکی قوی در اطراف ساختمان ایجاد می‌شود. میله صاعقه‌گیر به دلیل قرار گرفتن در بالاترین نقطه ساختمان، اولین نقطه تماس با صاعقه است. این میله با ایجاد یک مسیر کم‌مقاومت، صاعقه را به سمت خود جذب می‌کند.
هدایت جریان الکتریکی
پس از برخورد صاعقه به میله صاعقه‌گیر، جریان الکتریکی از طریق هادی‌ها به سمت زمین هدایت می‌شود. هادی‌ها باید به گونه‌ای طراحی شوند که بتوانند جریان شدید صاعقه (که ممکن است به چندین هزار آمپر برسد) را بدون ایجاد گرمای زیاد یا آسیب به ساختمان، منتقل کنند.
تخلیه جریان به زمین
جریان الکتریکی صاعقه از طریق هادی‌ها به الکترود زمین منتقل می‌شود و در زمین پخش می‌گردد. الکترود زمین باید به اندازه کافی بزرگ و در عمق مناسبی قرار گرفته باشد تا مقاومت زمین را به حداقل برساند و جریان صاعقه را به طور ایمن تخلیه کند.
محافظت از ساختمان و ساکنان
با هدایت جریان صاعقه به زمین، صاعقه‌گیر از آسیب به ساختار ساختمان، تجهیزات الکتریکی و خطر برای ساکنان جلوگیری می‌کند. این سیستم همچنین از ایجاد آتش‌سوزی ناشی از برخورد صاعقه جلوگیری می‌نماید.
انواع صاعقه‌گیر
صاعقه‌گیرها به دو نوع اصلی تقسیم می‌شوند که هر کدام ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند.
صاعقه‌گیر اکتیو
صاعقه‌گیرهای فعال با استفاده از یک میله یونیزه‌کننده، صاعقه را به سمت خود جذب می‌کنند. این نوع صاعقه‌گیرها معمولاً دارای یک سیستم الکترونیکی هستند که میدان الکتریکی اطراف خود را تقویت کرده و صاعقه را به سمت میله هدایت می‌کنند. ادعای سازندگان آن چنین است که منطقه حفاظتی بزرگتری در مقایسه با صاعقه‌گیرهای ساده (پسیو) دارد. این نوع صاعقه‌گیر در استانداردهای معتبری همچون IEC62305 مورد تایید قرار نگرفته است.
صاعقه‌گیر پسیو
صاعقه‌گیرهای پسیو بدون استفاده از هیچ گونه مکانیزم فعال، فقط با یک سری میله عمودی یا سیم‌های معلق صاعقه را جذب می‌کنند. ترمینال هوایی این نوع صاعقه‌گیرها در بالاترین نقطه ساختمان نصب می‌شود. صاعقه‌گیرهای غیرفعال برای ساختمان‌های کوچک و متوسط مناسب هستند.
- ویژگی‌های صاعقه‌گیر غیرفعال:
- سادگی در طراحی و نصب
- هزینه کمتر نسبت به صاعقه‌گیرهای فعال
- نیاز به نگهداری کمتر
ساختمان‌هایی که نیاز به صاعقه‌گیر دارند
برخی از ساختمان‌ها به دلیل ویژگی‌های خاص خود، بیشتر در معرض خطر برخورد صاعقه قرار دارند و نیاز به نصب صاعقه‌گیر دارند. این ساختمان‌ها شامل موارد زیر هستند.
ساختمان‌های بلند
ساختمان‌های بلند به دلیل ارتفاع زیاد، بیشتر در معرض برخورد صاعقه قرار دارند. صاعقه معمولاً به بالاترین نقطه موجود در یک منطقه برخورد می‌کند، بنابراین ساختمان‌های بلند نیاز به نصب صاعقه‌گیر دارند.
ساختمان‌های با مصالح قابل اشتعال
ساختمان‌هایی که از مصالح قابل اشتعال مانند چوب ساخته شده‌اند، در صورت برخورد صاعقه، خطر آتش‌سوزی بیشتری دارند. نصب صاعقه‌گیر در این ساختمان‌ها ضروری است تا از ایجاد آتش‌سوزی جلوگیری شود.
ساختمان‌های با تجهیزات الکتریکی حساس
ساختمان‌هایی که دارای تجهیزات الکتریکی حساس مانند مراکز داده، بیمارستان‌ها و آزمایشگاه‌ها هستند، نیاز به محافظت بیشتری در برابر صاعقه دارند. برخورد صاعقه می‌تواند باعث آسیب به این تجهیزات و اختلال در عملکرد آنها شود.
ساختمان‌های عمومی
ساختمان‌های عمومی مانند بیمارستان‌ها، مدارس، فرودگاه‌ها و مراکز خرید به دلیل اهمیت بالای ایمنی، نیاز به نصب صاعقه‌گیر دارند. این ساختمان‌ها معمولاً دارای تعداد زیادی افراد هستند و برخورد صاعقه می‌تواند خطرات جانی و مالی قابل توجهی به همراه داشته باشد.
ساختمان‌های در مناطق با احتمال بالای صاعقه
ساختمان‌هایی که در مناطق با احتمال بالای برخورد صاعقه قرار دارند (مانند مناطق کوهستانی یا مناطق با آب و هوای طوفانی)، نیاز به نصب صاعقه‌گیر دارند. در این مناطق، احتمال برخورد صاعقه به ساختمان‌ها بسیار بیشتر است.
ضرورت نصب صاعقه‌گیر از دیدگاه مقررات ملی
در ایران، نصب سیستم حفاظت صاعقه برای ساختمان‌های مرتفع بر اساس مقررات ملی ساختمان و آیین‌نامه‌های سازمان آتش‌نشانی الزامی است. این الزامات معمولاً برای ساختمان‌هایی اعمال می‌شود که در معرض خطر بالای اصابت صاعقه قرار دارند یا از نظر ایمنی و اهمیت، نیاز به محافظت ویژه دارند. مواردی که معمولاً نیاز به نصب سیستم حفاظت صاعقه دارند عبارتند از:
- ساختمان‌های بلندمرتبه:
- ساختمان‌هایی با ارتفاع بیش از ۱۵ متر (بر اساس برخی آیین‌نامه‌ها).
- ساختمان‌های عمومی و پرتردد:
- بیمارستان‌ها، مدارس، دانشگاه‌ها، مراکز خرید، سالن‌های اجتماعات، هتل‌ها و سایر ساختمان‌هایی که جمعیت زیادی در آنها تردد می‌کنند.
- ساختمان‌های با اهمیت خاص:
- ساختمان‌های دولتی، مراکز نظامی، مراکز ارتباطی و مخابراتی، فرودگاه‌ها، ایستگاه‌های قطار و سایر ساختمان‌های استراتژیک.
- ساختمان‌های با مواد قابل اشتعال یا انفجار:
- انبارهای مواد شیمیایی، پتروشیمی‌ها، پالایشگاه‌ها و سایر ساختمان‌هایی که در آنها مواد خطرناک نگهداری می‌شود.
- ساختمان‌های تاریخی و فرهنگی:
- بناهای تاریخی، موزه‌ها و سایر ساختمان‌هایی که از نظر فرهنگی و تاریخی ارزشمند هستند.
- ساختمان‌های مسکونی با شرایط خاص:
- در برخی موارد، ساختمان‌های مسکونی واقع در مناطق با احتمال بالای وقوع صاعقه نیز ملزم به نصب سیستم حفاظت صاعقه هستند.
جمع‌بندی
صاعقه‌گیر یکی از مهم‌ترین سیستم‌های حفاظتی برای ساختمان‌ها در برابر خطرات ناشی از برخورد صاعقه است. با نصب صحیح و نگهداری منظم صاعقه‌گیر، می‌توان از آسیب‌های جانی و مالی ناشی از صاعقه جلوگیری کرد. ساختمان‌های بلند، ساختمان‌های با مصالح قابل اشتعال و ساختمان‌های عمومی از جمله ساختمان‌هایی هستند که نیاز به نصب صاعقه‌گیر دارند. با توجه به اهمیت ایمنی، نصب صاعقه‌گیر در این ساختمان‌ها ضروری است.
سوالات متداول
خیر، همه ساختمان‌ها نیاز به صاعقه‌گیر ندارند. ساختمان‌هایی که در مناطق با احتمال بالای برخورد صاعقه قرار دارند یا دارای ویژگی‌های خاصی مانند ارتفاع زیاد یا مصالح قابل اشتعال هستند، نیاز به نصب صاعقه‌گیر دارند.
هزینه نصب صاعقه‌گیر بستگی به عوامل مختلفی مانند اندازه ساختمان، نوع صاعقه‌گیر و محل نصب دارد. به طور کلی، هزینه نصب صاعقه‌گیر می‌تواند از چند میلیون تومان تا چند ده میلیون تومان متغیر باشد.
صاعقه‌گیر نمی‌تواند ۱۰۰٪ از برخورد صاعقه جلوگیری کند، اما می‌تواند خطرات ناشی از آن را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.
برای اطمینان از عملکرد صحیح صاعقه‌گیر، باید به طور منظم آن را بازرسی و نگهداری کرد. این کار شامل بررسی میله صاعقه‌گیر، هادی‌ها و الکترود زمین می‌شود.
