صاعقه در اصل پدیده ای جوی است که بر اثر ناپایداری های جویدر قسمت بالایی زمین رخ می دهد. از برخورد توده های هوای کم فشار در هنگام برخورد دو ابر به هم صاعقه تولید می شود. هر چه ارتفاع ابرها بیشتر باشد صاعقه های بیشتری تولید می شود. حرکت سریع بالارونده هوا باعث افزایش بار الکتریکی(منفی) در ابرها گشته و در نهایت منجر به تولید صاعقه می گردد.
صاعقه انواع مختلفی دارد که متداول ترین آنها: بین ابری(90 درصد)، ابر به زمین و زمین به ابر می باشد.
هنگام تخلیه بار الکتریکی ابرها ممکن است چندین صاعقه هم زمان تولید شود که مقادیر زیادی انرژی آزاد می شود و این تخلیه الکتریکی در مدت کوتاهی بین 100 تا 300 میکرو ثانیه رخ می دهد؛ که بسیار خطرناک است. وسایل الکترونیکی داخل ساختمان تا شعاع 5/1 کیلومتری از محل برخورد و در محدوده میدان الکترو مغناطیسی ایجاد شده قرار دارند، در معرض خطر هستند.
با هماهنگی طراحی و اجرای ساختمان و طراحی و اجرای سیستم حفاظت صاعقه، می توان به یک طراحی فنی و بهینه دست یافت. برای بررسی و طراحی سیستم های حفاظت در برابر صاعقه، داشتن ویژگی های صاعقه از لحاظ مقادیر عددی و آماری ضروری است. بر اساس استاندارد IEC 62305 حفاظت در برابر صاعقه به چهار سطح تقسیم بندی شده است. برای داشتن بالاترین درجه حفاظت سطح (LPL I (Lightning Level Protection و برای کمترین درجه حفاظت سطح LPL IV طراحی شده است.
تعیین مکان پایانه های صاعقه گیر در طراحی سیستم حفاظت در برابر صاعقه از اهمیت ویژه ای برخوردار است. از بهترین روش های حفاظتی برای مشخص کردن مکان قرارگرفتن پایانه های صاعقه گیر سه روش گوی غلطان، مش و زاویه حفاظتی می باشد.
روش های طراحی سیستم حفاظت در برابر صاعقه به 3 روش زیر می باشد
1. روش گوی غلطان (ROLLING SPHERE METHOND)
روش گوی غلتان از جامع ترین روش های طراحی سیستم حفاظت در برابر صاعقه است. در این روش کره ای فرضی به روی سازه غلتانیده می شود و قسمت هایی از سازه که گوی با آن محدوده ها تماس پیدا می کند، مستعد برخورد صاعقه و نیازمند محافظت هستند و باید پایانه های صاعقه گیر در آن مناطق نصب شوند؛ به نحوی که گوی با نواحی که قبلا” با آنها تماس داشته، دیگر تماس پیدا نکند.
اجزا سیستم حفاظتی بر اساس استاندارد IEC برای 20 درصد بالایی کناره های ساختمان با ارتفاع بیشتر از 60 متر لازم است. اجزاء سیستم حفاظت در برابر صاعقه: میله های صاعقه گیر، اتصال هادی ها، کابل معلق یا قسمت های فلزی سازه می باشد.
2. روش مش (MESH METHOD)
روش مش برای ساختمان هایی با سطوح مسطح مناسب است و برای حفاظت از این ساختمان ها باید هادی های مش تمام سطح بام را بپوشاند. از این روش نباید در ساختمان های دارای سطح منحنی استفاده شود؛ ولی برای سطوح غیر افقی یا دارای شکل ترکیبی می توان استفاده کرد. چنانچه شیب سطوح ترکیبی بیش از یک دهم باشد ، اتصالات با روی قسمت برآمده پشت بام نصب شود.
3. روش زاویه حفاظتی (PROTECTING ANGLE METHOD)
این روش برای ساختمان هایی با شکل هندسی ساده یا برای بخش های کوچکی از یک ساختمان بزرگ مناسب است. این روش برای ساختمان هایی که ارتفاعی بیشتری از شعاع گوی غلتان مرتبط با تراز حفاظت صاعقه انتخاب شده دارند، مناسب نمی باشد. این روش مبتنی بر ارتفاع هادی از یک سطح مرجع می باشد. در این حالت با ایجاد یک سطح حفاظتی مخروطی شکل و قرارگرفتن تجهیزات تحت حفاظت در ناحیه ایمن زیر آن، محافظت صورت می گیرد. معمولا” برای کل یک سازه چندین میله صاعقه گیر استفاده می شود. قابل ذکر است که برای سازه هایی که از روش مش استفاده می شود، برای تکمیل روش مش، برای حفاظت از برآمدگی های موجود در سطوح هموار از روش زاویه حفاظتی استفاده می شود. روش زاویه حفاظتی برای سطوح شیب دار قابل استفاده است.
