Jennifer A. Morgan, CSI, és Michael Chusid, RA, FCSI, CCS
a legtöbb Épülettervező és építőipari szakembernek nem szükséges mindent tudnia a villámvédelmi rendszerekről (LPS); csak a következő kulcsfontosságú pontokat:
- a villámlás jelentős veszélyt jelenthet az épületszerkezetekre, az utasokra és a tartalomra.
- az Épülettervezők szakmai felelőssége, hogy tanácsot adjanak az ügyfeleknek a villámokkal kapcsolatos kockázatokkal kapcsolatban.
- a Can/CSA-B72-M87, a villámvédelmi rendszerek telepítési kódjának és az Országos Tűzvédelmi Szövetség (NFPA), UL és a villámvédelmi Intézet (LPI) szabványainak megfelelő villámvédelmi rendszerek rendkívül hatékonyak.
- a villámvédelem minimális hatással lehet az épület megjelenésére.
- az LPS meghatározása egyszerűsíthető a szabványok meghatározásával és a tervezés átruházásával képzett villámvédelmi szakemberekre.
1. Kockázati megfontolások
a felhő-föld villámlás Kanadában évente körülbelül 2,34 millió alkalommal fordul elő, beleértve a nyári hónapokban körülbelül három másodpercenként. A villám egy statikus elektromosság kisülése, amely 300 millió Voltot és 30 000 erősítőt képes küldeni a légkörben vagy bármilyen tárgyban, amely az útjában fekszik a felhők és a talaj között. Az energiatörés tüzet okozhat, szerkezeti és fizikai károkat okozhat, és megzavarhatja az elektronikus és egyéb építési szolgáltatásokat. Egy átlagos évben 175 kanadait is megsebesít vagy megöl. (Az Environment Canada adatai a következő címen találhatók: www.ec.gc.ca/foudre-lightning/. a webhely további információkat tartalmaz a villámlásról és a villámbiztonságról, beleértve a kanadai Villámveszély-térképet (CLDM), amely a következő 10 percben a villámcsapás legnagyobb kockázatának kitett területeket képviseli. Ha vihar várható vagy küszöbön áll, a CLDM-Mel gyakran konzultálni kell azoknak, akik részt vesznek vagy felelősek a szabadtéri eseményekért és tevékenységekért.)
a villámok okozta károk és zavarok évente 600 millió és 1 milliárd dollár közötti költséget jelentenek a kanadai gazdaság számára. Ebből közel 40 millió dollár anyagi kárra fordítható. A Council of Canadian Fire Marshals and Fire Commissioners (CCFMFC) becslése szerint a villámlás az építési tüzek körülbelül egy százalékát okozza. A biztosítási ágazat becslése szerint a villámmal kapcsolatos vagyoni kárigények száma évente 3900-5250. A jelentés, amelyből ezeket a statisztikákat kivonják, összefoglalja:
a villámok becsült hatása a Kanadaiakra gyakorolt károk és zavarok szempontjából nagyon nagy és valószínűleg sokkal nagyobb, mint a veszélyes időjárás egyéb formáinak (tornádók, jégeső és hurrikánok) hosszú távon.(További információért lásd Mills et al “a villámokkal kapcsolatos károk és zavarok értékelése Kanadában” című jelentését, amelyet a Natural veszélyek.)
a Villámsűrűség (frekvencia/terület) a Maritimes-től a Sziklás-hegység keleti lejtőin és különösen Ontario déli részén az alsó szélességi fokokon kifejezett. Minden tartomány veszélyben van. Például, Villám szikra több mint a fele erdőtüzek British Columbia. (További információért látogasson el www.bcwildfire.com/Weather/lightning.htm)
míg a tornádók, a hurrikánok és az árvizek több címsort kapnak, a villámlás a leggyakoribb időjárással kapcsolatos katasztrófa, és a villámlás sebezhetősége növekszik. (Mills megállapítja, hogy a villámlás összességében jelentős károkat okoz; az elszigetelt események azonban nem irányítják a média figyelmét más típusú katasztrófákra. Például, a kategória F4 tornado Edmonton július 31, 1987 kapott sokkal riport, mint a 40.000 villámcsapás szétszórva Alberta ugyanazon a napon. A Média jelensége tovább csökkenti a tudatosságot, amikor sok építészeti fotós eltávolítja a légi terminálokat a képek közzététele előtt, ezáltal csökkentve a lakosság és a szakmák figyelmét a villámvédelemről. A legújabb klimatológiai kutatások szerint a globális felmelegedés 50 százalékkal növelheti a villámcsapások gyakoriságát. Egyre nagyobb az a felismerés is, hogy a villámvédelem hozzájárul az épülethez és a közösség ellenálló képességéhez. (Lásd D. Romps et al “a villámcsapások várható növekedése az Egyesült Államokban a globális felmelegedés miatt” című cikkét a Science-től a 2010.novemberi kiadásban. A szerkesztő összefoglalja: “a villám gyakrabban fordul elő, ha melegebb, mint amikor hidegebb. Azt jósolják, hogy a villámcsapások száma körülbelül 12 százalékkal növekszik a globális átlagos levegő hőmérsékletének minden Celsius-fokos emelkedése esetén.”)
ezzel párhuzamosan a villámvédelem szükségessége egyre sürgetőbbé válik, mivel az épületek egyre inkább tele vannak érzékeny elektronikus eszközökkel és rendszerekkel. A drámai cikcakk csavar az égből a villám legjellemzőbb képe. Mégis, károsodás akkor is előfordul, amikor az ívek egyik szerkezetből a másikba ugranak, és amikor az elektromos túlfeszültségek kilométereken keresztül haladnak az áram-vagy telefonvezetékeken keresztül. Ezek a távoli sztrájkok megsüthetik az áramköröket számítógépekben, készülékekben, berendezésekben, biztonsági rendszerekben, fénykibocsátó dióda (LED) világításban, elektronikus ajtószerkezetekben, tűzjelzőkben és más kritikus fontosságú eszközökben.
az ilyen típusú károk valódi mértékét alábecsülik, mert nem mindig jár villámlással. Például, amikor egy nagy kórház rutinvizsgálatot végzett egy új tartalék generátoron, nem működő áramköri lapot talált, amelyet gyártási hibának feltételeztek. A táblát kicserélték, de a következő rutinellenőrzés során ismét működésképtelen volt. Csak több ilyen esemény után derült fény a kudarcok és a zivatarok közötti összefüggésre. Az LPS telepítése óta nem történt további hiba.
végül az építőknek képzési és irányítási protokollokkal kell rendelkezniük a munkavállalók villám elleni védelme érdekében. Ez különös aggodalomra ad okot a nagy helyszíneken, mivel a munkavállalók menedéke távolról is elhelyezhető. A legjobb tanács: “amikor mennydörgés ordít,menj be.”(Lásd :” Villámbiztonság a munkahelyen” www.lightningsafety.noaa.gov/job.htm)
2. Szakmai felelősség
sem az Országos, sem a tartományi épületek, sem az elektromos előírások nem igényelnek villámvédelmet. Ehelyett a villámvédelem telepítésének döntése az épülettulajdonosok és kockázatkezelési tanácsadóik, biztosítási biztosítók és tervező szakemberek belátása szerint történik. Az építészek felmérései azonban számos 22-es csapdával kapcsolatos kihívást tárnak fel. (Bár önmagában nem igényel kifejezetten villámvédelmet, számos tartomány rendelkezik a villámvédelmi szerelők engedélyezésével kapcsolatban, és előírja számukra, hogy megfeleljenek a CAN/CSA-B72-M1987 szabványnak. Egyes kormányzati szervek, beleértve a honvédelmet és az Alberta infrastruktúrát, villámvédelmet igényelnek bizonyos struktúrákon. A nemzeti építési szabályzat (NBC) javasolja (de nem írja elő) a CSA szabványnak való megfelelést. A pontosítás érdekében konzultálni kell a joghatósággal rendelkező helyi hatóságokkal (AHJs).)
például a legtöbb építész nem veszi figyelembe a villámvédelmet, hacsak az ügyfél nem kéri. Ez azért problematikus, mert a legtöbb épülettulajdonos építészére támaszkodik, hogy szakmai útmutatást nyújtson a műszaki kérdésekben.
a tulajdonos elvárása ebben a tekintetben összhangban van a Kanadai Királyi építészeti Intézettel (RAIC). “Az építészek megbízható tanácsadóként szolgálnak … miközben a közérdeket szolgálják, és egészségügyi és biztonsági kérdésekkel foglalkoznak.”(További információkért látogasson el a https://www.raic.org/raic/what-architect oldalra.)
további probléma merül fel, mert a legtöbb építész feltételezi, hogy a villamosmérnök foglalkozik az LP-kkel. Sajnos a legtöbb mérnök csak az épület elektromos rendszeréhez szükséges földelést és túlfeszültség-védelmet biztosítja, a villámvédelemhez nem.
úgy tűnik, hogy az építészeti álláspont ellentmond a RAIC azon állításának, miszerint:
a projekt sikere szempontjából fontos, hogy az építész—aki ebben a tekintetben egyedülállóan képzett és tapasztalt—felelős legyen az al-tanácsadók teljes irányításáért a projekt teljes ideje alatt. Ez lehetővé teszi az építész számára, hogy jól integrált eredményeket hozzon létre a projekt tervezésének és adminisztrációjának koordinálásával. (Lásd www.raic.org/raic/how-choose-architect#subconsultants)
az építésznek fel kell tennie magának a következő kérdést: “ha ügyfelem villámcsapással kapcsolatos veszteséget szenved, Hogyan tudom bizonyítani, hogy teljesítettem az ipar ellátási színvonalát?”
szerencsére erre a kérdésre megoldást nyújt a Can / CSA B72 A. függelék, a villámvédelem általános elvei. (Részletesebb kockázatelemzés az NFPA 780 L. mellékletében található, www.nfpa.org / kódok és szabványok / dokumentum-információs oldalak?mode = kód& kód=780. Az NFPA 780 L. melléklet alapján végzett számítások elvégzésére szolgáló online alkalmazás online elérhető a következő címen: www.ecle.biz/riskcalculator)