ZAŠTITA OD UDARA MUNJE - GROMOBRANSKA INSTALACIJA
Udar
munje je pražnjenje elektriciteta nakupljenog u oblacima; u slučaju da munja
ostvari kontakt sa našim objektom ili u blizini njega, može doći do znatnih
oštećenja građevine, požara, pregaranja električne instalacije i električnih i
elektroničkih uređaja, a prisutna je i velika opasnost od ozljeda pa i smrti!
Štete
nastale udarom munje možemo podijeliti u dvije skupine: šteta od elektriciteta
nastalog direktnim udarom munje (požar, devastacija krova, uništenje vanjskih
metalnih konstrukcija, pregaranje instalacije…) i šteta nastala indukcijom.
Prilikom odabira metode zaštite od štetnih posljedica udara munje u obzir
moramo uzeti oba navedena čimbenika. Stoga gromobransku instalaciju (zaštitu od
posljedica udara munje) možemo podijeliti u dvije skupine: vanjsku i unutarnju
gromobransku instalaciju.
VANJSKA GROMOBRANSKA INSTALACIJA
Slika 1 – vanjska gromobranska instalacija
Vanjska
gromobranska instalacija služi za zaštitu objekta od direktnog udara munje.
Ugrađuje se i izvodi sa vanjske strane objekta. Dijelimo je na tri glavna
elementa: krovne hvataljke, gromobranske odvode i uzemljivače (uzemljenje).
Krovne
hvataljke služe za direktno preuzimanje električnog pražnjenja. Ugrađuju se u
obliku mreže od pocinčanih čeličnih traka po sljemenu i ivicama krova. Funkciju
hvataljki preuzimaju i metalni oluci (žljebovi), ivičnjaci, limeni opšavi,
antenski stupovi, metalne ograde balkona, limeni dijelovi krova, metalni obrubi
krovnih prozora, metalne klupčice, kao i ostali metalni predmeti na građevini i
kao takvi moraju biti povezani (spojeni) na gromobransku instalaciju!
U slučaju
našeg objekta (slika 1) funkciju krovnih hvataljki preuzima limeni opšav na
kruništu terase; pošto zaštita građevine ovisi o tome svi dijelovi limenog
opšava moraju biti međusobno povezani i kvalitetno spojeni na gromobranske
odvode! Vanjsku gromobransku instalaciju našeg objekta predstavljaju i
rukohvati vanjskih stepenica i metalna ograda balkona, konstrukcija i vanjski
cjevovod solarnih panela, metalne rešetke slivnika na terasi, metalne rešetke
odzračnika ventilacijskog sustava, metalne klupčice, konstrukcija bazena,
izvodi vodovodnih cijevi za priključak bazena, vodovodni priključci na objektu
i dvorištu, metalni dijelovi vrtnih fontana… Uglavnom, svaki metalni dio koji se nalazi s vanjske
strane objekta ili u njegovoj neposrednoj blizini mora biti kvalitetno povezan
sa gromobranskim odvodima i uzemljivačem! Pošto se radi o ravnom krovu velike
površine bez istaknutih metalnih dijelova, na gromobransku instalaciju poželjno
bi bilo priključiti i čeličnu armaturnu mrežu u betonskoj ploči terase – krova.
Gromobranski
odvodi služe za povezivanje krovnih hvataljki sa uzemljivačem. U našem objektu
ugrađena su četiri gromobranska odvoda (utopljena u betonske nosive stupove),
na koje je priključena i čelična armatura betonskih površina objekta.
Uzemljivač je ukopan u obliku prstena ispod vanjskih ivica objekta i služi za
predaju prikupljenog električnog naboja okolnom tlu.
UNUTARNJA GROMOBRANSKA INSTALACIJA
Unutarnja
gromobranska instalacija služi za zaštitu od direktnog udara munje (u slučaju
da elektricitet pronađe put do električne instalacije ili unutarnjih metalnih
konstrukcija), te za zaštitu od posljedičnog elektriciteta nastalog indukcijom.
Naime, u metalnim konstrukcijama u objektu pri bliskom udaru munje nastaju vrlo
opasni naboji kao posljedica indukcije zbog vrlo jakog magnetskog polja koje
nastaje oko točke udara. Tako nastale neizravne štete mogu biti mnogostruko
veće od štete nastale direktnim udarom munje; štetne posljedice mogu nastati i
ako munja ne udari direktno u našu građevinu, već u neki objekt u blizini nje.
Šteta se manifestira pregaranjem električnih i elektronskih uređaja spojenih na
električnu ili TK instalaciju, a mogu nastati i ozbiljne ozljede u slučaju
dodira metalnih predmeta.
Unutarnja
gromobranska instalacija dijeli se na zaštitu od prenapona i izjednačavanje potencijala
(zaštita od napona dodira).
Slika 2 – princip izvedbe zaštite od prenapona
Zaštita
od prenapona (napona viših od napona gradske mreže) vrši se ugradnjom zaštitnih
elemenata u razvodne ormare električne instalacije. Najčešće upotrebljavani
elementi su odvodnici prenapona (katodni odvodnici prenapona), kombinirani odvodnici
i iskrišta i (rjeđe) iskrišta.
Slika 3 – odvodnici prenapona
Katodni
odvodnici prenapona su elementi instalacije koji struju direktnog udara munje
ili inducirane napone u instalaciji odvode na uzemljenje. Priključuju se između
faznih vodiča i uzemljenja; pri nastanku prenapona postaju vodljivi i višak
napona odvode na uzemljenje. Postavljaju se kaskadno; u glavni razvodni ormar
postavljaju se tzv. odvodnici struje munje (slika 3), čija je namjena zaštita
instalacije od djelovanja direktnih udara munje (T1 na slici 2). Iza njih se
postavljaju odvodnici prenapona (slika 3), kao zaštita od preostalih i
induciranih prenapona u električnoj instalaciji (T2 na slici 2). Ugrađuju se u razvodne
i katne razvodne ormare, razvodne ormariće u garaži, radioni, podrumu i slično.
Slika 4 - odvodnici prenapona za zaštitu osjetljivih uređaja
Za
zaštitu osjetljivih uređaja ugrađuju se krajnji zaštitni uređaji (T3) – u obliku
modularnih utičnica sa odvodnikom prenapona (slika 4a) ili u obliku elemenata
za ugradnju u razvodne ormare (slika 4b). Služe za zaštitu dijelova instalacije
namijenjenih pogonu računala, UPS – a, toplinske pumpe, a obavezno treba
izvršiti i prenaponsku zaštitu strujnog kruga za napajanje elemenata kućne
automatizacije!
Naravno, potrebno je zaštititi i niskonaponske
telekomunikacijske i antenske instalacije elementima za zaštitu od prenapona namijenjenim
za tu funkciju (slika 4c).
Izjednačavanje
potencijala je zaštita od tzv. induciranih napona dodira. To su opasni i štetni
inducirani naboji koji se javljaju u metalnim konstrukcijama unutar objekta i
mogu prouzročiti ozljede, pa i smrt. Zaštita se vrši odvođenjem induciranih
naboja na uzemljenje povezivanjem svih metalnih konstrukcija (rukohvata,
ograda, metalnih dovratnika, toplovoda centralnog grijanja, vodovodnih
priključaka i slično) sa uzemljenjem.
IZJEDNAČAVANJE POTENCIJALA U KUPAONI
Slika 5 – izvedba izjednačavanja potencijala u kupaoni i
izgled kutije za izjednačavanje potencijala
Iako izjednačavanje
potencijala u kupaoni i kuhinji ima gotovo istu svrhu kao i prethodno opisano
izjednačavanje potencijala za zaštitu od induciranih napona, razlika je u tome
što prvenstveno služi za zaštitu od opasnih napona dodira u metalnim
konstrukcijama nastalih uslijed proboja (kvara) na električnoj instalaciji. Primjenjuje
se u kupaonama, zahodima, kuhinji i kotlovnici, a izvodi se povezivanjem svih
metalnih dijelova (slavina, vodovodnih izvoda, ventila, metalnih odvoda i sifona,
metalnih dijelova kade i slično) sa uzemljenjem. Povezivanje se vrši pomoću
bakrenih vodiča koji se spajaju sa uzemljenjem u kutiji za izjednačavanje
potencijala (slika 5). Kutije služe za izvođenje kvalitetnih i preglednih
spojeva vodiča, a mogu poslužiti i kao mjerna mjesta za ispitivanje kvalitete
uzemljenja. Na opisani način osigurat ćemo maksimalnu sigurnost na mjestima
gdje su potencijalne opasnosti najveće zbog velike koncentracije vodovodnih i
električnih instalacija na malom prostoru.
ZAŠTITA INSTALACIJE I UPRAVLJANJE – RAZVODNI ORMAR
Slika 1 – glavni razvodni ormar (kućni razdjelnik)
Razvodni
ormari (razdjelnici) su elementi električne instalacije namijenjeni za smještaj
zaštitnih i upravljačkih elemenata i kao početna točka razvoda električnih
instalacija po objektu. U načelu, stambeni objekt opremamo glavnim razvodnim
ormarom u koji su smješteni glavna zaštitna sklopka, elementi nadstrujne
zaštite (osigurači) i sabirnice za priključenje vodova (u starijim razvodnim
ormarima nalaze se još i brojilo utroška električne energije i uklopni sat).
Zbog ekonomičnosti i kvalitetnije zaštite instalacije mogu se ugraditi i
lokalni razvodni ormari (katni razvodnik, razvodni ormar u garaži, kotlovnici…)
koji se energetskim kablom priključuju na glavni razvodni ormar a opremaju se
zaštitnim elementima samo za dio objekta za koji su namijenjeni.
Naš
objekt ima tri razvodna ormara – glavni u hodniku u prizemlju, katni u hodniku
na katu i razvodni ormar u kotlovnici. Na slici 1 vidimo izgled unutrašnjosti
razvodnog ormara napredne instalacije; opremljen je standardnim elementima
zaštite, ali i mnogobrojnim elementima za zaštitu i upravljanje sustavima. U
prvom redu nalazi se zaštitna diferencijalna sklopka (FID – sklopka) sa
uređajem za ponovno uključenje. Naime, u slučaju iskopčavanja glavne sklopke za
vrijeme našeg dugotrajnog izbivanja (godišnji odmor i sl.) električna
instalacija ostaje bez napona, a samim tim i hladnjak, ledenica, sustav
navodnjavanja… Radi izbjegavanja neželjenog scenarija ugrađuje se sustav za
ponovno ukapčanje – sustav modula koji nakon iskapčanja FID – sklopke pokušaju
uključiti istu i to pet puta u različitim vremenskim intervalima. Ako FID
sklopka ostane uključena nakon prvog, drugog, trećeg ili četvrtog pokušaja,
sustav se vraća u osnovno stanje. U slučaju da FID sklopka izbaci i peti put,
to je znak da je na instalaciji nastao ozbiljan kvar i sustav uključuje
tehničku zaštitu (alarm koji se napaja iz UPS – a) i putem GSM dojavnika
obavještava nas o nastalom kvaru.
Do
sustava za ponovno ukapčanje nalazi se ranije opisani odvodnici prenapona, koji
služe za zaštitu instalacije od posljedica udara munje. Do njih su automatski
osigurači sa sustavom nadzora i zaštitom od prenapona; služe za zaštitu
najosjetljivijih dijelova električne instalacije – sustava kućne
automatizacije, uređaja za neprekidno napajanje i energetskog kabla za
napajanje kotlovnice. Naime, u slučaju kvara na bilo kojem od spomenutih
uređaja i izbacivanja automatskog osigurača dodatni elementi javljaju tehničkoj
zaštiti o nastalom kvaru i uključuje se alarm. Naravno, i tu postoji mogućnost
daljinskog uključenja.
U
drugom redu nalaze se elementi za nadzor i upravljanje instalacijom. S lijeva
nadesno to su: analizator mreže (za podnaponsku i prenaponsku zaštitu),
vremenski releji za rasvjetu i prioritetne ventilatore, timer za dirigiranu
potrošnju, releji za upravljanje sustavima, signalni i upravljački moduli i
brojilo utroška električne energije – za nadzor potrošnje toplinske pumpe.
Treći
red su „klasični“ elementi koji počnu sa utičnicom koja služi za radove unutar
ormara, rastavljačima za iskapčanje dijelova instalacije, i na kraju
osiguračkim elementima. Osigurači bi vjerojatno zauzeli i četvrti red u
razvodnom ormaru.
Slika 2 – smještaj elemenata za automatizaciju u razvodni
ormar
Međutim,
naš razvodni ormar ima „dodatak“ – elemente za automatizaciju (slika 2). Ovaj
dio zorno prikazuje razliku između klasične i napredne instalacije. S lijeva
nadesno prikazani su odvodnici prenapona i logički modul za upravljanje
sustavom za zalijevanje (navodnjavanje) okućnice. Svi ostali elementi (napojni
moduli, moduli za upravljanje, nadzorni moduli, GSM pozivnik, WEB server, FM
prijemnik…) pripadaju naprednom sustavu, i povezani su BUS linijom u jednu
cjelinu. O njima će biti riječi kasnije.
Kao što
vidimo iz opisanog, napredna instalacija zahtijeva osjetno veći broj zaštitnih
i upravljačkih elemenata. Naravno, to i znatno poskupljuje instalaciju, ali na
kraju nam donosi bezbrojne prednosti koje klasičnim instalacijama nismo mogli
postići, počev od većeg nivoa zaštite, olakšanog upravljanja, potpuno novih
mogućnosti pa sve do visokog stupnja automatizacije, što nam je i cilj postići
u naprednoj niskoenergetskoj inteligentnoj kući.
UREĐAJ ZA NEPREKIDNO NAPAJANJE, RASVJETA U SLUČAJU NUŽDE I STALNA NOĆNA RASVJETA
Slika 1 – izgled uređaja za neprekidno (kontinuirano)
napajanje
Jednim
udarcem tri muhe. Problem u svim domaćinstvima, pa tako i u našem nastaje
prilikom nestanka električne energije. Doduše, pri kratkotrajnim prekidima u
opskrbi ne događaju se veći problemi osim gubitaka nespremljenih podataka u
računalima, resetiranja timera i elektronskih satova, šanse za ozljede ukoliko
nas mrak ulovi na stubištu itd.
Opisani
problem jednostavno ćemo riješiti ugradnjom jednog ili dvaju uređaja za
neprekidno napajanje (UPS). To su uređaji koji služe za kontinuiranu opskrbu
električnom energijom potrošača priključenih na njih; u normalnom stanju
potrošači se napajaju iz gradske mreže, dok se za vrijeme nestanka električne
energije napajanje vrši iz pretvarača UPS uređaja. Prelaskom sa jednog režima
rada ne dolazi do prekida u opskrbi električnom energijom, pa su UPS uređaji
pogodni za kontinuirano napajanje računala, elektronskih uređaja, upravljačkih
jedinica automatizacije, senzora, rasvjete za nuždu, protuprovalnih sustava i
sustava zaštite, nadzora pristupa, pumpi centralnog grijanja i slično. Vrijeme
rada ovisi o kapacitetu ugrađenih baterija i snazi potrošača koji se napajaju
iz UPS – a. Na slici 1 razabiremo da uređaji izgledom liče na UPS namijenjen za
računala; u biti radi se o sličnim uređajima, samo što su naši namijenjeni za
jače potrošače i opremljeni su akumulatorskim baterijama većeg kapaciteta.
Na
slici 2 prikazan je princip rada neprekidnog napajanja ugrađen u naš objekt;
gornji UPS uređaj služi za kontinuirano napajanje sustava za ponovni uklop
zaštitne sklopke i za napajanje napojnih jedinica sustava automatizacije.
Vrijeme rada UPS uređaja moglo bi iznositi i nekoliko sati. Donji UPS uređaj
služi za napajanje utičnica za priključenje računala i sličnih elektronskih
uređaja, te za napajanje rasvjete za nuždu. Vrijeme rada ovisi o snazi i
vremenu rada uređaja priključenih na utičnice; u slučaju da spremimo podatke i
isključimo računala odmah nakon nestanka električne energije vrijeme rada
spomenutog UPS uređaja produžuje i do desetak sati.
Rasvjeta
u slučaju nužde (panik – rasvjeta) uključuje se u trenutku nestanka električne
energije i napaja se iz ugrađenih akumulatorskih baterija. Pogledajmo sliku 3.
Naše rješenje rasvjete za nuždu malo je drugačije! Naime, objekt smo opremili
modernom stalnom (noćnom) rasvjetom u obliku modularnih LED svjetiljki čijim
radom upravlja svjetlosna sklopka – luksomat. Radi se o izvorima svjetla male
snage i minimalne potrošnje; ugrađuju se u hodnike, prolaze, na stubišta, i u većinu
prostorija. Obzirom na malu potrošnju i snagu svjetlo im je relativno slabo ali
dostatno za jasno osvjetljenje željenih dijelova prostorija. Spomenuta rasvjeta
je izuzetno funkcionalna jer zbog nje smanjujemo potrebu za uključenjem drugih
oblika rasvjete. Unatoč funkcionalnosti rasvjeta ima i dekorativnu namjenu;
odabirom pravilnog mjesta ugradnje stalno osvijetljen prostor može izgledati
mnogo privlačnije i ljepše od prostora s klasičnom rasvjetom.
Iako je
potrošnja noćne rasvjete zanemariva, nema potrebe za njenim radom tijekom dana.
Stoga smo napajanje navedenog tipa rasvjete izveli preko luksomata, kako bi se
rasvjeta uvijek uključivala u sumrak a gasila u zoru. Međutim, priključimo li
spomenuti luksomat na UPS uređaj, prednosti postaju višestruke; istim
rasvjetnim elementima smo uz stalnu rasvjetu postigli i rasvjetu u slučaju
nužde; u slučaju nestanka električne energije tijekom dana rasvjeta se neće
uključiti. Proradit će tek uvečer i napajati se ili iz gradske mreže ili iz UPS
uređaja. Na taj način smo ostvarili iznimnu funkcionalnost ali i velike uštede
jer uz stalnu rasvjetu ne moramo ugrađivati i posebne akumulatorske svjetiljke
za rasvjetu u slučaju nužde!
Na slici
3 prikazano je i nekoliko rasvjetnih tijela sa prekidačima; radi se o
standardnoj upravljivoj rasvjeti dnevnog boravka i galerije. Naravno, koristi
se samo dio rasvjete (jedna svjetiljka koja mora biti niskopotrošna - LED) i
služi za povećanje nivoa osvjetljenja za vrijeme našeg kretanja navedenim
prostorijama. Smještaj opisanih svjetiljki prikazan je na slici 4.¸
Opisano
nam dokazuje da uz male preinake funkcionalnost rasvjeta poprima sasvim novo
značenje: funkcionalnost, integracija, a nadasve mala potrošnja.
Slika 4 – raspored elemenata neprekidnog napajanjaAUTOMATSKO UPRAVLJANJE RASVJETOM I DIRIGIRANA POTROŠNJA
Slika 1 – dijagram rada dirigirane potrošnje i automatski
upravljane rasvjete
Razlike
između automatizacije i automatskog upravljanja nema; automatizaciju preciziramo
kao upravljanje sustavima iz centralne jedinice, dok se pod automatskim
upravljanjem smatra upravljane dijelovima instalacije namjenskim elementima i
sklopovima.
U našem
slučaju opisat ćemo automatsko upravljanje vanjskom i dijelom unutarnje
rasvjete, te dirigiranu potrošnju. Automatski upravljanu rasvjetu možemo
podijeliti u četiri kategorije: prva kategorija je ranije opisana stalna noćna
rasvjeta (koju možemo koristiti i kao rasvjetu u nuždi(, osvjetljenje signalnih
lampica na prekidačima, te unutarnja dekorativna rasvjeta. Upravljanje se vrši
luksomatom koji spomenutu rasvjetu uključuje u sumrak a isključuje u zoru.
Druga
kategorija je osvjetljenje ulaznih vrata, unutrašnjosti garaže, kao i
osvjetljenje prostorija za koje želimo da se uključi u sumrak a isključi npr.
oko 1 sat iza ponoći, jer nema potrebe da bude u funkciji čitavu noć.
Upravljanje se vrši prethodno opisanim luksomatom, ali i serijski spojenim
programabilnim timerom putem kog možemo odrediti vrijeme gašenja rasvjete posebno
za svaki dan u tjednu.
Treća
kategorija je rasvjeta za koju želimo da se uključi tek kad padne noć:
osvjetljenje vanjskog stepeništa, prilaza ulaznim vratima, unutarnjih pomoćnih
prostorija… Rasvjetom upravlja drugi luksomat na kom je izvršeno podešenje
uključenja pri potpunom mraku, a isključenja sa prvim jutarnjim svjetlom; na
taj način spomenuta rasvjeta svijetli samo po mrkloj noći.
Četvrta
kategorija je ogranak treće kategorije, ali spojena serijski sa već spomenutim
programabilnim timerom; rasvjeta se uključuje kad padne noć, a isključuje prema
podešenju na timeru. Služi za upravljanje vanjskom rasvjetom za koje nema
potrebe rada tijekom cijele noći: pristup garaži, osvjetljenje dvorišta i
terase, nogostupa i prilaza…
Na
slici 1 prikazan je dijagram uključenja spomenute rasvjete, dok su na slici 2
prikazani elementi za upravljanje rasvjetom i dirigiranom potrošnjom.
Slika 2 – elementi dirigirane potrošnje i automatskog
upravljanja rasvjetom
Dirigirana
potrošnja je upravljanje dijelovima instalacije za koje želimo da budu u
funkciji isključivo u vrijeme niže obračunske tarife (jeftinije struje). Služi
za upravljanje velikim potrošačima poput električnih grijalica, elektromotora i
slično. Izvodi se pomoću programabilnog timera koji uključuje potrošače u
vrijeme jeftinije struje. U slučaju našeg objekta može poslužiti za upravljanje
toplinskom pumpom u ljetnom periodu ukoliko putem toplinske pumpe nije riješena
klimatizacija (hlađenje) prostorija.
