Nhà cao tầng là loại công trình có kết cấu phức tạp, chiều cao lớn và thường tập trung nhiều thiết bị điện, điện tử phục vụ sinh hoạt, quản lý và vận hành. Khi xảy ra giông sét, công trình có thể đối mặt với nguy cơ sét đánh trực tiếp, phóng điện sang các kết cấu kim loại hoặc quá áp lan truyền qua hệ thống điện. Vì vậy, lựa chọn hệ thống chống sét phù hợp là yêu cầu quan trọng trong quá trình thiết kế và xây dựng. Vậy nhà cao tầng nên sử dụng hệ thống chống sét như thế nào để đảm bảo an toàn? Cùng Khánh Linh tìm hiểu chi tiết trong bài viết dưới đây.
Vì sao nhà cao tầng cần hệ thống chống sét phù hợp?
So với công trình thấp tầng, nhà cao tầng có những đặc điểm riêng cần được xem xét khi thiết kế chống sét. Chiều cao và hình dáng kiến trúc khiến mái, đỉnh tháp, ăng-ten, thiết bị kỹ thuật và các góc cạnh bên ngoài trở thành những vị trí cần được đánh giá về nguy cơ sét đánh.
Ngoài nguy cơ sét đánh trực tiếp vào mái, các tòa nhà cao tầng còn cần xem xét khả năng sét đánh vào mặt bên, đặc biệt tại những khu vực có kết cấu nhô ra hoặc các tầng phía trên.
Bên cạnh đó, hệ thống điện, thang máy, thiết bị điều hòa, camera, hệ thống mạng và thiết bị điều khiển trong tòa nhà cũng có thể chịu ảnh hưởng bởi xung điện quá áp do sét lan truyền hoặc cảm ứng điện từ.
Do đó, chỉ lắp một kim thu sét trên mái chưa đủ để bảo vệ toàn diện. Công trình cần được xem xét đồng bộ cả chống sét trực tiếp, tiếp địa, liên kết đẳng thế và chống sét lan truyền.
Nhà cao tầng nên lựa chọn hệ thống chống sét nào?
Không có một phương án chống sét duy nhất phù hợp với tất cả các tòa nhà. Việc lựa chọn cần căn cứ vào chiều cao, diện tích, hình dạng kiến trúc, công năng sử dụng, vị trí địa lý và kết quả đánh giá rủi ro do sét.
Thông thường, giải pháp bảo vệ cho nhà cao tầng cần kết hợp các hạng mục sau:
1. Hệ thống thu sét trực tiếp trên mái
Hệ thống thu sét có nhiệm vụ tiếp nhận dòng điện sét trước khi dòng điện tác động trực tiếp đến những khu vực không được bảo vệ của công trình.
Một số phương án thu sét thường được xem xét gồm:
- Kim thu sét cổ điển Franklin: Sử dụng các thanh kim loại đặt tại vị trí phù hợp trên mái, kết hợp với dây dẫn xuống và hệ thống tiếp địa.
- Kim thu sét phát tia tiên đạo sớm (ESE): Là giải pháp được sử dụng trong một số thiết kế chống sét, cần tính toán vùng bảo vệ và lắp đặt theo tiêu chuẩn áp dụng, chẳng hạn NFC 17-102 khi lựa chọn phương án này.
- Lưới thu sét: Sử dụng hệ thống dây dẫn bố trí trên mái theo dạng lưới, phù hợp với những công trình có diện tích mái lớn hoặc hình dạng phức tạp.
Khi lựa chọn thiết bị thu sét, cần xem xét diện tích và hình dạng mái, vị trí các thiết bị kỹ thuật, độ cao công trình và yêu cầu vùng bảo vệ. Không nên lựa chọn kim thu sét chỉ dựa vào thông số bán kính bảo vệ được quảng cáo.
2. Hệ thống dây dẫn thoát sét
Sau khi được bộ phận thu sét tiếp nhận, dòng điện cần được truyền xuống hệ thống tiếp địa thông qua dây dẫn sét.
Đối với nhà cao tầng, tuyến dây dẫn cần được tính toán kỹ để đảm bảo khả năng dẫn dòng và hạn chế nguy cơ phóng điện sang các bộ phận khác của tòa nhà.
Một số yêu cầu cần chú ý:
- Bố trí đường dẫn xuống hợp lý, hạn chế chiều dài và các đoạn uốn cong không cần thiết.
- Sử dụng vật liệu, tiết diện dây dẫn phù hợp với thiết kế.
- Bố trí nhiều đường dẫn xuống khi yêu cầu kỹ thuật của công trình cần thiết.
- Đảm bảo mối nối chắc chắn, liên tục và có khả năng chống ăn mòn.
- Xem xét khoảng cách cách ly với các kết cấu kim loại và hệ thống điện theo tính toán.
Trong một số công trình, cốt thép của kết cấu bê tông có thể được xem xét sử dụng làm bộ phận dẫn sét tự nhiên nếu đáp ứng các điều kiện kỹ thuật về tính liên tục và liên kết theo tiêu chuẩn. Phương án này cần được phối hợp ngay từ giai đoạn thiết kế và thi công kết cấu.
3. Hệ thống tiếp địa chống sét
Hệ thống tiếp địa có nhiệm vụ tiếp nhận và phân tán dòng điện sét xuống đất thông qua các điện cực nối đất.
Đối với nhà cao tầng, hệ thống tiếp địa thường được thiết kế dựa trên điều kiện địa chất, kết cấu móng và yêu cầu bảo vệ của công trình. Các thành phần có thể bao gồm cọc tiếp địa, dây đồng liên kết, băng đồng và các điểm kết nối với hệ thống dẫn sét.
Một số yếu tố cần quan tâm:
- Khảo sát điện trở suất đất và điều kiện địa chất.
- Lựa chọn vật liệu cọc và dây dẫn phù hợp.
- Tính toán số lượng, chiều dài và vị trí bố trí điện cực.
- Đảm bảo chất lượng các mối nối và khả năng chống ăn mòn.
- Đo điện trở nối đất sau thi công và đối chiếu với yêu cầu thiết kế.
Hệ thống tiếp địa cần được kết nối đồng bộ với các bộ phận chống sét và liên kết đẳng thế theo phương án kỹ thuật của tòa nhà.
4. Hệ thống chống sét lan truyền
Đối với các tòa nhà cao tầng, bảo vệ chống sét trực tiếp cần được kết hợp với giải pháp chống sét lan truyền.
Khi sét đánh vào công trình hoặc khu vực lân cận, xung điện quá áp có thể truyền theo đường dây điện, mạng viễn thông và các tuyến tín hiệu, gây ảnh hưởng đến thiết bị điện tử.
Thiết bị chống sét lan truyền (SPD) được lắp đặt tại các vị trí phù hợp trong hệ thống điện và đường tín hiệu để hạn chế xung quá áp.
Việc lựa chọn SPD cần căn cứ vào sơ đồ cấp điện, vị trí lắp đặt, mức độ bảo vệ và khả năng phối hợp giữa các cấp thiết bị. Đây là hạng mục đặc biệt đáng quan tâm tại chung cư, khách sạn, văn phòng, trung tâm thương mại và tòa nhà có hệ thống điều khiển tự động.
Những tiêu chí cần xem xét khi lựa chọn hệ thống chống sét cho nhà cao tầng
Để lựa chọn giải pháp phù hợp, chủ đầu tư và đơn vị thiết kế cần đánh giá nhiều yếu tố thay vì chỉ căn cứ vào chiều cao công trình.
Đặc điểm kiến trúc và chiều cao tòa nhà
Cần xác định tổng chiều cao, diện tích mái, hình dạng mặt bằng, các khu vực nhô cao, ban công, ăng-ten và thiết bị kỹ thuật trên mái. Đối với công trình cao tầng, cần đánh giá thêm nguy cơ sét đánh vào các mặt bên.
Mức độ rủi ro do sét
Vị trí địa lý, mật độ giông sét, công năng sử dụng và mức độ tập trung con người, thiết bị đều ảnh hưởng đến yêu cầu bảo vệ. Việc đánh giá rủi ro giúp xác định cấp bảo vệ chống sét và lựa chọn phương án phù hợp.
Đặc điểm hệ thống điện và thiết bị bên trong
Những tòa nhà có thang máy, hệ thống máy chủ, camera, thiết bị điều khiển và mạng truyền thông cần được xem xét giải pháp chống sét lan truyền tương ứng.
Khả năng thi công và bảo trì
Phương án chống sét cần phù hợp với kết cấu hiện hữu, đảm bảo tính thẩm mỹ, thuận tiện kiểm tra và không ảnh hưởng đến hoạt động của tòa nhà.
Tiêu chuẩn cần tham khảo khi thiết kế chống sét nhà cao tầng
Việc thiết kế và thi công hệ thống chống sét cần căn cứ vào các tiêu chuẩn kỹ thuật phù hợp với loại công trình và phương án bảo vệ được lựa chọn.
Một số tài liệu tiêu chuẩn quan trọng gồm:
- TCVN 9888:2013: Bộ tiêu chuẩn về bảo vệ chống sét, tương đương IEC 62305:2010, gồm các nội dung về nguyên tắc chung, đánh giá rủi ro, bảo vệ công trình và bảo vệ hệ thống điện, điện tử bên trong.
- TCVN 9385:2012: Chống sét cho công trình xây dựng – Hướng dẫn thiết kế, kiểm tra và bảo trì hệ thống.
- NFC 17-102: Tiêu chuẩn được tham khảo khi thiết kế hệ thống sử dụng kim thu sét phát tia tiên đạo sớm (ESE).
Tùy theo giải pháp lựa chọn, hồ sơ thiết kế cần xác định rõ phạm vi áp dụng, cấp bảo vệ, cấu tạo hệ thống thu sét, dây dẫn xuống, tiếp địa và các biện pháp bảo vệ bên trong công trình.
Quy trình khảo sát và thi công hệ thống chống sét cho nhà cao tầng
Để đảm bảo chất lượng công trình, quá trình triển khai thường được thực hiện theo các bước cơ bản:
Bước 1: Khảo sát hiện trạng công trình
Kiểm tra chiều cao, kết cấu mái, vị trí lắp đặt thiết bị, hệ thống điện và điều kiện mặt bằng thi công.
Bước 2: Đánh giá rủi ro và tư vấn phương án
Dựa trên đặc điểm công trình để lựa chọn cấp bảo vệ, giải pháp thu sét, đường dẫn sét, tiếp địa và chống sét lan truyền.
Bước 3: Thi công hệ thống
Lắp đặt các thiết bị theo hồ sơ thiết kế, đảm bảo vật tư đúng chủng loại, mối nối chắc chắn và các tuyến dẫn được bố trí phù hợp.
Bước 4: Kiểm tra và nghiệm thu
Kiểm tra tính liên tục của đường dẫn, các điểm liên kết, hệ thống tiếp địa và đo các thông số kỹ thuật cần thiết. Kết quả được đối chiếu với yêu cầu thiết kế và tiêu chuẩn áp dụng.
Bước 5: Bàn giao và hướng dẫn bảo trì
Hoàn thiện hồ sơ, bàn giao kết quả kiểm tra và hướng dẫn chủ đầu tư thực hiện công tác kiểm tra, bảo trì định kỳ.
Khánh Linh – Tư vấn và thi công hệ thống chống sét cho công trình tại Hải Phòng
Công ty TNHH Thương mại và Phát triển Công nghệ Khánh Linh cung cấp giải pháp khảo sát, tư vấn và thi công hệ thống chống sét cho nhà ở, nhà xưởng, nhà máy và các công trình doanh nghiệp.
Với từng công trình, Khánh Linh chú trọng khảo sát thực tế, đánh giá đặc điểm kiến trúc và điều kiện thi công để tư vấn phương án phù hợp. Các hạng mục có thể bao gồm kim thu sét, dây dẫn thoát sét, hệ thống cọc tiếp địa và giải pháp chống sét lan truyền.
Nếu chủ đầu tư đang tìm kiếm đơn vị tư vấn, lắp đặt hoặc cải tạo hệ thống chống sét cho nhà cao tầng, hãy liên hệ Khánh Linh để được hỗ trợ khảo sát và đề xuất giải pháp theo nhu cầu thực tế.
CÔNG TY TNHH THƯƠNG MẠI VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ KHÁNH LINH
Địa chỉ: Tổ dân phố Núi 2, phường Thủy Nguyên, TP. Hải Phòng
Hotline: 02258.831.116
Zalo: 0931.508.116
Website: https://khanhlinh.net/
