Hệ Thống Chống Sét Trực Tiếp

Hệ thống chống sét trực tiếp đầu tiên trên thế giới, được phát minh bởi nhà khoa học Benjamin Franklin từ thế kỷ 18. Đây là một trong những hệ thống chống sét quan trọng nhất, cần thiết cho mọi công trình xây dựng. Sau hàng thế kỷ phát triển, chống sét lan truyền đã có sự phát triển rõ rệt, khác xa so với bản gốc đơn giản ban đầu.

Xem thêm: Hệ thống chống sét là gì?

Thiết bị chống sét trực tiếp được chia ra làm ba loại chính: thiết bị thu sét, thiết bị truyền sét và thiết bị thoát sét. Ngoài ra, còn có một số thiết bị hỗ trợ như: thiết bị cố định, thiết bị đo lường, thiết bị hỗ trợ kiểm định và nghiệm thu lắp đặt. Thiết bị thu sét được đặt tại vị trí cao nhất của tòa nhà, nếu muốn bảo vệ cây cối, bình nước hoặc bất cứ thứ gì xung quanh thì phải đặt cao hơn những vật đó. Thiết bị thoát sét phải được chôn sâu trong lòng đất, tại ví trí ít người qua lại. Thiết bị truyền dẫn nối liền 2 thiết bị trên, nối từ nóc tòa nhà, chạy dọc theo tường và đi xuống đất.

Có hai loại thiết bị thu sét: cổ điển và hiện đại. Loại cổ điển chính là loại được phát minh bởi Franklin, nên được gọi là kim thu sét Franklin hoặc kim thu sét cổ điển. Loại hiện đại được phát minh bởi người Pháp vào năm 1983, được gọi là kim thu sét hiện đại hoặc kim thu sét tiên đạo sớm. 

Các Thiết Bị Thu Sét Phổ Biến Tại Việt Nam

Nguyên lý hoạt động của kim cổ điển là tăng xác xuất bị sét đánh trúng, thông qua việc làm nhọn đầu mũi kim và tăng số lượng mũi kim được cắm trên tòa nhà. Một cây kim chỉ có thể bảo vệ khoảng vài mét vuông. Nguyên lý hoạt động của kim thu sét hiện đại là tự tạo ra một vùng bảo vệ vô hình trong điều kiện mưa bão, mọi tia sét xâm nhập vào vùng bảo vệ này sẽ bị hút về phía kim. Một cây kim có thể bảo vệ từ vài ngàn cho tới vài chục ngàn mét vuông. 

Phương pháp chống sét bằng kim hiện đại được gọi là chống sét chủ động. Sở dĩ có tên gọi như vậy, là vì loại kim này có khả năng thu sét một cách chủ động, khác với việc bị động (chỉ tăng xác suất) như kim cổ điển. Nguyên lý hoạt động của kim như sau: mỗi khi cơn dông ập đến và có đám mây tích điện ở gần tòa nhà, kim sẽ tự tạo ra một vùng bảo vệ (điện trường) do sự chênh lệch giữa các điện tích âm - dương trong không khí. Khi có tia sét xâm nhập vào vùng này, bản thân cây kim chủ động phát ra một tia năng lượng đặc biệt. Tia này sẽ va chạm với tia sét trước khi nó đánh chúng công trình, và chuyển hướng tia sét về đầu mũi kim. Cũng chính vì vậy mới có tên gọi kim thu sét tiên đạo sớm hoặc kim thu sét phát xạ tia tiên đạo. Tiên đạo ở đây có nghĩa là đến trước. Vùng bảo vệ này có dạng hình mũ nấm, với đỉnh chính là mũi kim. Càng xuống gần mặt đất, phạm vi bảo vệ của kim càng lớn, càng gần mũi kim, phạm vi bảo vệ càng nhỏ. 

Mô Phỏng Nguyên Lý Hoạt Động Của Chống Sét Chủ Động

Bộ phận thu sét của phương pháp này cũng không chỉ có riêng cây kim. Theo tiêu chuẩn chống sét hiện đại (NFC 17-102), mọi cây kim đều phải cách điểm cao nhất của tòa nhà tối thiểu 2m. Trong khi đó, đa phần các cây kim hiện đại đều chỉ có khoảng trên dưới 1m. Chính vì vậy, chúng ta cần thêm một trụ đỡ kim thu sét, nhằm đáp ứng yêu cầu trên. Kim thu sét sẽ được liên kết với trụ thông qua các khớp nối chuyên dụng. Toàn bộ hệ thống sẽ được cố định chắc chắn vào mái nhà, thông qua 3-4 dây giằng néo.

Biện pháp cách điện (giữa kim và mái) thường thấy là sử dụng ống sợi thủy tinh (chèn vào giữa kim và trụ đỡ) hoặc sử dụng các chất liệu cách điện để làm trụ đỡ.

Phương pháp này thường sử dụng nhiều kim thu sét cổ điển, sắp xếp với nhau theo một mô hình nhất định, đảm bảo bao phủ toàn bộ tòa nhà. Phổ biến nhất là mô hình viền xung quanh mái, mô hình lưới, mô hình lồng Faraday (mô hình lưới nhưng trùm cả tòa nhà chứ không riêng phần mái). Các kim này sẽ được cố định trực tiếp lên tường và mái nhà.

Phương pháp này thường chỉ áp dụng tại các công trình nhỏ. Thứ nhất, lượng kim cổ điển cần thiết để bao trùm các tòa nhà cao tầng là vô cùng nhiều. Để gắn ngần ấy kim lên khắp các vị trí là vô cùng mất thời gian, đồng thời mất mỹ quan của tòa nhà. Thứ hai, kim cổ điển chỉ có tác dụng chống sét đánh thẳng. Điều này không phù hợp với các công trình lớn - thường xuyên có sét đánh ngang, đánh chéo.

Biện pháp cách điện thường thấy là sử dụng hồ lô sứ.

Ghi chú: trong một vài công trình đặc thù, người ta có thể dùng kết hợp cả hai phương pháp trên để tăng hiệu quả của hệ thống chống sét.

Hệ thống bao gồm thiết bị truyền sét và thiết bị thoát sét được gọi là tiếp địa. Thiết bị truyền sét thường được gọi là dây tiếp địa. Thiết bị thoát sét thường được gọi là cọc tiếp địa. 

Sơ Đồ Tiếp Địa Thông Dụng Trong Chống Sét Nhà Ở

Ở hệ thống chống sét chủ động, dây chống sét sẽ nối vào kim, chạy dọc theo chân trụ đỡ, xuống mái nhà, chạy dọc theo tường nhà và nối xuống nơi đóng cọc tiếp địa. Thông thường, cứ cách 1-2m chúng ta cần sử dụng một thiết bị cố định dây dẫn. Để bảo vệ và tăng tuổi thọ cho dây nối đất, chủ công trình có thể sử dụng các loại ống luồn dây bằng pvc, hdpe... Ở hệ thống chống sét cổ điển, dây chống sét sẽ nối liền tất cả các kim thu sét, sau đó cũng chạy dọc theo tường nhà và nối xuống nơi đóng cọc. Chú ý: số lượng đường dây xuống (chạy dọc theo tòa nhà) là không giới hạn, phụ thuộc vào yêu cầu của từng công trình.

Về bản chất, cọc tiếp địa chống sét không khác gì kim thu sét cổ điển. Khác biệt duy nhất là nó thường dài hơn và to hơn. Tính toán số lượng và điểm đóng cọc không phụ thuộc vào loại hệ thống chống sét, mà căn cứ theo tình hình thực tế của môi trường đất. Đối với môi trường khô cằn, nhiều sỏi đá, các loại hóa chất giảm điện trở đất có thể được sử dụng. Mục đích cuối cùng là đưa điện trở suất đất của bãi tiếp địa xuống tới mức thấp nhất có thể. Theo TCXDVN thì trị số tối đa là 10Ω, nhưng số này chỉ áp dụng cho công trình thông thường.

Trước khi nối xuống bãi tiếp địa, dây tiếp địa phải chạy qua hộp kiểm tra tiếp địa. Đây là vật đại diện, để đánh giá chất lượng của hệ thống cọc, trong các cuộc kiểm tra định kỳ sau này. Với riêng hệ thống chống sét hiện đại, dây tiếp địa có thể đi qua bộ đếm sét, trước khi nối với hộp kiểm tra.

Lắp đặt chống sét trực tiếp không hề khó, không đòi hỏi quá nhiều về kỹ thuật. Đối với các công trình vừa và nhỏ, thường chỉ mất 1 ngày là hoàn thành việc lắp đặt một hệ thống chống sét trực tiếp. Toàn bộ quá trình có thể chia làm 3 bước chính: làm tiếp địa chống sét, rải dây chống sét và dựng kim thu sét. 

Sơ Đồ Lắp Đặt Hệ Thống Chống Sét Chủ Động

Trong mọi trường hợp, đều phải đóng cọc tiếp địa trước và điện trở suất đất đạt mức yêu cầu mới được chuyển sang khâu tiếp theo. Điều này giống với làm móng trước khi xây nhà vậy. Đối với nhiều công trình, thậm chí phải làm tiếp địa trước khi xây nhà. Sau khi hoàn thành xây dựng phần thô, mới chuyển sang bước nối dây tiếp địa và dựng kim thu sét.

Thông thường, hệ thống dây thoát sét sẽ được làm trước khi dựng kim, để đầu chờ trước khi tiến hành dựng kim thu sét. Trong trường hợp có 1 bãi tiếp địa và 1 đường dây dẫn, chúng ta sẽ có 3 đầu chờ tất cả. Một đầu nối từ bãi tiếp địa lên hộp kiểm tra tiếp địa. Một đầu nối từ kim thu sét xuống hộp kiểm tra và đầu còn lại chờ để liên kết với kim thu sét.

Kim thu sét phải được dựng sao cho mũi kim là điểm cao nhất của toàn bộ công trình được bảo vệ. Trong điều kiện muốn bảo vệ cây cối quanh nhà, bình nước nóng... thì mũi kim phải đặt cao hơn toàn bộ những thứ trên. Nếu là hệ thống hiện đại thì mũi kim phải cao hơn điểm cao nhất tối thiểu 2m.

Hộp kiểm tra tiếp địa và bộ đếm sét thường được lắp đặt cuối cùng. Bước liên kết 2 đầu dây tiếp địa với hộp kiểm tra sẽ là bước hoàn tất toàn bộ hệ thống chống sét trực tiếp.

1️⃣ Đóng cọc tiếp địa, đổ hóa chất giảm điện trở đất (nếu cần thiết)
2️⃣ Liên kết các cọc lại với nhau bằng dây tiếp địa và để đầu chờ lên vị trí muốn đặt hộp kiểm tra tiếp địa
3️⃣ Kiểm tra điện trở suất đất của hệ thống, nếu không đạt phải tăng số lượng cọc hoặc hóa chất
4️⃣ Thả dây tiếp địa dọc theo tòa nhà, và để đầu chờ tại vị trí muốn đặt hộp kiểm tra và vị trí muốn dựng kim. Với hệ thống cổ điển, có thể dựng kim trước sau đó mới tiến hành liên kết dây tiếp địa và thả dây dọc theo nhà.

Đây là bước duy nhất, có sự khác biệt giữa hai hệ thống chống sét: cổ điển và hiện đại. Trong đó, hệ thống hiện đại thì thao tác nhanh chóng hơn nhưng đòi hỏi một chút kỹ thuật, đặc biệt là với nhà mái dốc hay mái lệch. Ngược lại, hệ thống cổ điển thì đơn giản hơn nhưng mất thời gian, phụ thuộc vào số lượng kim thu sét cổ điển cần dựng.

Sau khi hoàn tất việc dựng kim chống sét và liên kết với đường dây tiếp địa, chúng ta sẽ tiến hành cố định dây. Dây phải được cố định từng mét, dọc theo trụ đỡ kim (đối với chống sét hiện đại) và dọc theo tường xuống đến hết đầu dây kia. Liên kết hai đầu dây chờ với hộp kiểm tra tiếp địa bước cuối cùng của quá trình lắp đặt.

1️⃣ Xác định vị trí đặt trụ đỡ kim thu sét. Đánh dấu và khoan sẵn bu lông nở bung. Đánh dấu và khoan sẵn các néo dây ở 3 (hoặc 4) góc xung quanh
2️⃣ Liên kết kim - khớp nối - chân trụ đỡ thành một thể liền mạch và chắc chắn
3️⃣ Liên kết dây tiếp địa với kim bằng đầu cosse chuyên dụng
4️⃣ Nối dây giằng néo vào 3 tai của trụ đỡ và cố định bằng ốc siết cáp
5️⃣ Dựng toàn bộ hệ thống trên lên vị trí đã xác định ban đầu
6️⃣ Cố định chắc chắn chân trụ đỡ bằng bu lông nở bung và hệ thống dây giằng néo
7️⃣ Cố định dây tiếp địa dọc theo chân trụ đỡ là hoàn thành bước này

1️⃣ Cố định từng cây kim vào mái nhà. Nếu sử dụng chân đế chuyên dụng hoặc hồ lô chống sét thì cố định chúng vào mái nhà trước.
2️⃣ Liên kết mọi cây kim với nhau bằng dây thoát sét theo mô hình (lưới, khung, faraday...) trong thiết kế ban đầu
3️⃣ Đưa đầu dây thừa về một góc tòa nhà là hoàn thành bước này 

--------
Công Ty CP Tập Đoàn Xây Dựng Quang Hưng
🏭Số 1B/128C Đại La, Hai Bà Trưng, Hà Nội
📧quanghung.cse@gmail.com
📞0967901917- 0989091727
#chongset #chongsetquanghung