Munje i grmljavina gotovo su redovita pratnja nevremenu i vrtloženju zračnih masa u sudaru pregrijanog i hladnog zraka. Grmljavinski oblaci imaju kilometarske promjere, a isto se toliko protezu i u visinu. Jako strujanje dovodi u oblaku do trenja toplog zraka s kristalima leda i raspršenim kapljicama vode, pri čemu dolazi do električne polarizacije. Pritom su oblaci najčešće nabijeni negativno, a tlo ispod njih pozitivno. Iskra od koje zastaje dah preskače između električki suprotno nabijenih oblaka ili pak između oblaka i tla, linijskim pražnjenjem u obliku blještave krivudave crte koja nije deblja od nekoliko centimetara, ali svijetli kao milijun 100W žarulja.
Zapravo, munja je divovski kratki spoj između neba i zemlje u kojemu se električni potencijali prazne brzinom od oko 100.000 kilometara u sekundi, što je trećina brzine svjetlosti. Kako se zračni kanal kroz koji sijeva munja zagrijava do 20.000 K, čime šesterostruko premašuje temperaturu na površini Sunca, pregrijani se zrak eksplozivno širi nadzvučnom brzinom, a do našeg uha dopire grmljavina. Iako ovo pražnjenje traje samo 10 mikrosekundi (10 μs) odjek tutnjave traje deset puta duže. Kad munja sijevne, oslobađa se napon od nekoliko stotina milijuna volti, pa pri bljesku kroz munju protječe struja od 50 do 300.000 ampera.
Zaštita
Kako se razvojem civilizacije sve više zaplićemo u gustu mrežu podzemnih, nadzemnih, zidnih, stropnih i podnih kablova, udar munje može u djeliću sekunde spržiti instalaciju u nekoliko kuća istodobno, pa kompjutori, modemi, telefoni, televizori, kućanski aparati i klima uređaji mogu pretrpjeti nepopravljiva oštećenja. Najopasnije je vrlo jako magnetno polje koje se koncentrično širi oko munje i točke udara, pa u metalnim predmetima i strujnim vodovima izaziva snažan indukcijski učinak. Ovaj se neizravni utjecaj često podcjenjuje, iako štete od neizravnog udara munje rastu geometrijskom progresijom.
Zanimljivo je da su munje češće na otvorenim livadama negoli u velikim gradovima, što znanstvenici tumače niskom električkom vodljivošću osušenog tla ispod betona i asfalta. Iako je smjer udara potpuno nepredvidljiv, gotovo su sva tehnička rješenja oblikovana s namjerom da privuku munju. Kako ona prolijeće kroz kanale ioniziranog zraka, na gromobrane su postavljani posebni štapovi s manjim količinama radioaktivnog materijala koji bi ionizirajućim zračenjem morali namamiti munju da udari bas tamo gdje je spreman prihvat električnog pražnjenja.
Ma kako mala bila radioaktivnost, mnogi se užasavaju i same pomisli da im se nešto takvo nade na krovu, a opći otklon od primjene radioaktivnih materijala natjerao je inženjere u mnogim zemljama da potraže ugodnije mamce. Osim toga, pokazalo se da tzv. radioaktivni gromobrani djeluju u vrlo ograničenom području, a zamišljenu kuglu ioniziranog zraka često poremeti vjetar, pa se munja isprazni u najbližu metalnu gromobransku mrežu. Iako u gromobranskoj tehnici nema apsolutne sigurnosti, tehnička su poboljšanja ipak osigurala uvjerljivo pozitivnu statistiku, pa nitko razuman neće odbiti gromobransku zaštitu.
Ni primjena neradioaktivnih, elektroničkih ionizatora nije baš ekonomična, a ni rezultati nisu stopostotni. Ipak, i ovi uređaji smanjuju vjerojatnost nekontroliranog udara i velike štete. Većina građevina se štiti od pražnjenja atmosferskog elektriciteta odgovarajućom gromobranskom instalacijom klasičnog tipa, tzv. Faradayev kavez, najčešće načinjenom od metalnih vodova, pravilno postavljenih na i oko objekta, te dobro uzemljenih, tako da unutar kaveza nema električnog polja.
Za osnovne elemente instalacije koriste se trake:
- krovna hvataljka
- gromobranski odvodi
- temeljni uzemljivač
Obzirom na mogućnost metalnih vanjskih konstrukcijskih dijelova građevine (metalna konstrukcija fasade), moguće je iste koristiti kao glavni gromobranski odvod. Uz poštivanje svih odredbi Pravilnika o tehničkim propisima o gromobranima (NN 13/68, NN 15/96), a naročito u pogledu izbora materijala koji se koristi za gromobransku instalaciju (alu-pločice za spajanje dijelova vanjske aluminijske konstrukcije, uz propisani način učvršćenja i povezivanja dijelova opreme i konstrukcije) ovakva gromobranska instalacija također zadovoljava u pogledu svoje funkcionalnosti.
Nakon nekoliko spektakularnih udara munje u niže katove dobro zaštićenih nebodera, sve veća se pažnja posvećuje nevidljivim kanalima ioniziranog zraka koji, nošeni vjetrom, vode munju kud hoće. Mnogo nade polaze se u pokuse sa snažnim laserskim zrakama koje u ravnoj crti ioniziraju zrak između oblaka i tla i tako oblikuju kontrolirani kratki spoj za neškodljivo vođenje munja.
Gromobranska instalacija
Gromobran treba postaviti stručno i kompletno. Gromobranska instalacija mora preuzeti električno pražnjenje munje, pa treba šipkama ili upletkama napraviti krovnu mrežu koja pokriva površinu barem 10 × 20 metara. Nijedna točka krova ne smije biti udaljena više od 5 m od uzemljenog dijela instalacije. Pritom svi limeni opšavi, pokrovne limene strehe, žljebovi, oluci, snjegobrani, ograde terasa, stubišta i balkoni te ostali metalni dijelovi na krovu ili na vanjskom dijelu zgrade, moraju biti uključeni u tu mrežu.
Broj metalnih vodova koji krov spajaju s tlom ovisi o veličini, tlocrtu i visini zgrade. Dakako, povoljnije je ako su vertikalni odvodi postavljeni sto gušće da je kuća u Faradayevom kavezu. Uglavnom se pričvršćuju za zid, dubokim sidrenjem čeličnim sidrima, a ponekad se priključuju i na čeličnu armaturu armiranobetonskih zidova, no to treba predvidjeti već pri projektiranju te i ostale instalacije uključiti u tako koncipiranu zaštitu.
Propisi detaljno određuju debljinu (površinski presjek) svih elemenata instalacije, način pričvršćenja i spajanje. Tu nema mjesta improvizacijama, jer ni najbolje postavljena gromobranska instalacija ne daje stopostotnu zaštitu od svih posljedica udara. Gromobran moraju postaviti stručnjaci koji uz to daju i nužnu dokumentaciju. Ipak, želite li u tomu sudjelovati kao stanar zaštićene kuće, uložite malo truda i povremeno bacite oko na spojeve, provjerite je li neki odvod oštećen, prekinut ili u dodiru s nekom metalnom konstrukcijom. Primijetite li kvar, pozovite profesionalce.
Uzemljenje
Uzemljenje omogućuje brzo pražnjenje naboja u okolno tlo. Uglavnom se primjenjuju duboko zabijene čelične ili bakrene šipke ili ploče, a oko kuće se postavlja prsten od debljih šipki ili traka na što se priključuju svi vertikalni krovni odvodi. Bitno je da je spoj metalne površine i tla potpuno provodljiv, pa konstrukciju, dimenzije, način postavljanja i izbor materijala treba odrediti stručnjak. Konačna izvedba ovisi i o osobinama tla (pješčano, glina, vlažno, suho, kamenito, lužnato, kiselo), a za brzo prenošenje električnog pražnjenja u tlo nužna je sto veća dodirna površina.
U novije vrijeme preporučuje se ugradnja uzemljenja izravno u armiranobetonski temelj zgrade, no struktura i oblik takvog uzemljenja određuje se stručnim mjerenjem svih uvjeta na licu mjesta. Metalni sifoni i cijevi podnih izljeva na terasama, u dvorištu i podrumu moraju se također priključiti na uzemljenje. Činjenica da su u dodiru s tlom ne jamči da su uspješno uzemljeni.
Izjednačavanje potencijala
Između uzemljenja i svih ostalih metalnih kućnih instalacija treba osigurati čvrstu vezu za izjednačavanje električnog potencijala. To je obično metalna šipka, tračnica ili ploča na koju su posebnim vodovima priključene vodovodne, plinske, kanalizacijske cijevi i sva uzemljenja električne instalacije. Priključuju se i čelične konstrukcije liftova, uređaji centralnog grijanja, radijatori, vodeni spremnici itd.
Ovakvo povezivanje s glavnim uzemljenjem zaštićuje vas od jakog strujnog udara, jer neuzemljeni kućanski uređaji, metalni dijelovi zgrade i razne instalacije mogu pri udaru munje primiti jak indukcijski naboj koji se potom nekontrolirano prazni, a opasan je pri svakom dodiru. U metalnim se dijelovima instalacije može inducirati jaka struja i kad munja udari na znatnijoj udaljenosti. Dobro izveden kućni sustav za izjednačavanje potencijala spasit će vas od opasnosti da pri udaru munje postanete most npr. između rukohvata stubišta i armiranobetonske stropne ploče ili rasvjetne sklopke. Opasnih kombinacija ima bezbroj i ne treba se pouzdati u sretnu slučajnost.
Vanjska zaštita
Svi metalni dijelovi krova moraju se priključiti na gromobranske odvode prema uzemljenju. Prstenasto uzemljenje pospješuje efekt Faradayevog kaveza no nadzemni i podzemni dio treba spojiti pouzdanim montažnim spojnicama kako bi se pri provjeri i mjerenju jasno odvojila područja različitih elektrostatičkih potencijala.
Izvor: STAMBENI VJESNIK
