Skip to content
Kim thu sét bán kính 20m là giải pháp phổ biến để bảo vệ các công trình khỏi tác động trực tiếp của sét. Thiết bị này hoạt động theo nguyên lý phát tia tiên đạo sớm (ESE – Early Streamer Emission), tạo ra phạm vi bảo vệ rộng hơn so với hệ thống chống sét cổ điển. Thông qua việc nghiên cứu các sản phẩm trên thị trường, báo cáo này sẽ phân tích đặc điểm kỹ thuật, bán kính bảo vệ theo từng cấp độ, giá thành và hướng dẫn lắp đặt kim thu sét bán kính 20m để đảm bảo hiệu quả tối ưu trong việc bảo vệ công trình khỏi tác hại của sét đánh trực tiếp.
Khái niệm và nguyên lý hoạt động của kim thu sét
Kim thu sét là thiết bị được phát minh vào năm 1752 bởi nhà khoa học Benjamin Franklin, người đã phát hiện mối liên hệ giữa sét và dòng điện. Ông nhận ra rằng năng lượng sét tương đương với năng lượng của dòng điện có cường độ cực lớn, từ đó nảy sinh ý tưởng sử dụng vật liệu dẫn điện để dẫn sét một cách chủ động theo ý muốn
Kim thu sét cổ điển là một thanh kim loại nhọn đặt trên đỉnh công trình. Sét có xu hướng đánh vào những điểm cao và dẫn điện tốt, sau đó được dẫn xuống đất thông qua vật liệu dẫn điện. Cơ chế này giúp bảo vệ công trình khỏi tác động trực tiếp của sét đánh.
Sự phát triển của công nghệ kim thu sét
Từ những năm 1930, kim thu sét đã được cải tiến với việc bổ sung bộ phận ion hóa để tăng hiệu quả bảo vệ. Ban đầu, bộ phận này được tạo ra bằng lượng nhỏ chất phóng xạ như Radium 226 hoặc Americium 241. Về sau, bộ phận này được thay thế bằng các thiết bị điện và điện tử hiện đại hơn.
Nguyên lý hoạt động của kim thu sét hiện đại như sau: khi đám mây mang điện tích xuất hiện, bộ phận phát ion trong kim sẽ tích tụ ion ở đầu kim. Khi gặp điện tích trái dấu từ đám mây sét, nó sẽ phát ra tia tiên đạo đi lên và thu lấy tia sét đi xuống, từ đó dẫn dòng điện sét an toàn xuống đất.
Bán kính bảo vệ và cách tính toán
Khái niệm bán kính bảo vệ
Bán kính bảo vệ kim thu sét được hiểu là phạm vi mà trong đó kim có khả năng hoạt động hiệu quả để thu hút và dẫn sét. Đây là yếu tố quyết định khi lựa chọn kim thu sét cho công trình.
Mỗi sản phẩm kim thu sét thường có 4 cấp độ bảo vệ với chiều cao lắp đặt chuẩn từ 5-6m. Ở bán kính tiêu chuẩn cấp 1, khả năng bảo vệ đạt mức tối ưu 99%. Bán kính bảo vệ giảm dần khi khoảng cách tăng và thay đổi theo độ cao lắp đặt cột chống sét
Cách tính bán kính bảo vệ kim thu sét hiện đại
Bán kính bảo vệ của kim thu sét hiện đại phát tia tiên đạo được quy định theo tiêu chuẩn NFC 17-102:2011 của Pháp. Tham số quyết định bán kính bảo vệ là ΔT (delta T) – thời gian phát tia tiên đạo sớm. Giá trị ΔT càng lớn thì bán kính bảo vệ của kim càng cao, với giá trị lớn nhất được ghi nhận là 60 μs.
Ngoài ra, bán kính bảo vệ còn phụ thuộc vào cấp độ bảo vệ, với khoảng cách định nghĩa D cho mỗi cấp:
-
20m cho mức độ bảo vệ cấp I
-
30m cho mức độ bảo vệ cấp II
-
45m cho mức độ bảo vệ cấp III
-
60m cho mức độ bảo vệ cấp IV
So sánh kim thu sét cổ điển và kim thu sét tia tiên đạo
Kim thu sét cổ điển
Kim thu sét cổ điển có bán kính bảo vệ khá nhỏ, dao động từ 15-18m và có dạng hình nón úp. Phạm vi an toàn của chúng phụ thuộc vào thời gian phát tia, chiều cao của cột và góc bảo vệ.
Do bán kính bảo vệ hạn chế, công trình sử dụng kim thu sét cổ điển thường cần lắp đặt thêm nhiều đầu kim trên mái nhà để tăng hiệu quả bảo vệ. Loại kim này thường được ứng dụng trong các công trình dân dụng hoặc công trình nhỏ có chiều cao phù hợp với khả năng bảo vệ của sản phẩm.
Kim thu sét tia tiên đạo (ESE)
Kim thu sét tia tiên đạo E.S.E (Early Streamer Emission) là sự kế thừa và phát triển từ dòng kim cổ điển. Bán kính bảo vệ của kim thu sét tia tiên đạo dựa theo tiêu chuẩn NFC 17-102 với phạm vi an toàn phụ thuộc vào:
-
Chiều cao của kim thu sét trên công trình cần bảo vệ
-
Thời gian phát tia tiên đạo sau khi thực nghiệm
Phạm vi bảo vệ của kim có hình chuông và rộng lớn hơn nhiều so với kim cổ điển. Xác suất bảo vệ trước dòng sét đánh trực tiếp lên đến 98%. Cùng với đó, chúng có khả năng bảo vệ cho những công trình lớn với độ cao tối đa 300m
Kim thu sét bán kính 20m trên thị trường
Kim thu sét Primer 20
Kim Primer 20 của hãng Indelec (Pháp) là sản phẩm phổ biến có thời gian phát tiên đạo sớm Δt: 20μs. Thông số kỹ thuật của sản phẩm này bao gồm:
-
Bán kính bảo vệ theo cấp độ:
-
Cấp I: 37 mét
-
Cấp II: 43 mét
-
Cấp III: 51 mét
-
Cấp IV: 58 mét
-
-
Vật liệu: kim loại không gỉ
-
Phù hợp cho nhà cao tầng, trường học, biệt thự
-
Giá bán: 14.800.000 đồng
-
Bảo hành: 12 tháng
Kim thu sét Primer 20 hoạt động theo nguyên lý phát tiên đạo sớm ESE, không cần pin lưu trữ mà lấy năng lượng từ điện trường sấm sét, và chỉ kích hoạt khi có hiện tượng sét đánh
Kim thu sét Stormaster ESE-15
Kim thu sét Stormaster ESE-15 có bán kính bảo vệ thay đổi theo độ cao lắp đặt:
-
Ở độ cao 2m:
-
Cấp 1: 13m
-
Cấp 2: 18m
-
Cấp 3: 20m
-
-
Ở độ cao 5m:
-
Cấp 1: 32m
-
Cấp 2: 45m
-
Cấp 3: 51m
-
Sản phẩm này có giá khoảng 3.290.000 đồng và phù hợp cho các công trình có yêu cầu bảo vệ mức trung bình.
Kim thu sét Caritec PCS ESE 1.300
Kim thu sét Caritec PCS ESE 1.300 có xuất xứ từ Canada với các thông số:
-
Bán kính bảo vệ cấp I: 20m
-
Bán kính bảo vệ cấp II: 26m
-
Bán kính bảo vệ cấp III: 32m
-
Bảo hành: 24 tháng
-
Có dịch vụ tư vấn lắp đặt miễn phí
Các sản phẩm kim thu sét khác trên thị trường
Ngoài ra còn có nhiều dòng sản phẩm khác với bán kính bảo vệ từ 20m trở lên như:
-
Kim thu sét LIVA LAP-CX040 (Thổ Nhĩ Kỳ): bán kính bảo vệ 61m, giá 2.800.000 VND
-
Kim thu sét BAKIRAL Alfa S ESE 15 RP 64: bán kính bảo vệ 64m
-
Kim thu sét INGESCO PDC 4.3 với bán kính bảo vệ:
-
Cấp I (D = 20m), chiều cao 5m: 54m
-
Cấp II (D = 45m), chiều cao 5m: 74m
-
Cấp III (D = 60m), chiều cao 5m: 85m
-
Hướng dẫn lắp đặt kim thu sét bán kính 20m
Để đảm bảo hệ thống chống sét hoạt động hiệu quả, việc lắp đặt kim thu sét cần tuân thủ quy trình 6 bước sau:
1. Đào rãnh, hố hoặc khoan giếng tiếp đất
Trước khi bắt đầu, cần xác định vị trí lắp đặt hệ thống tiếp địa và kiểm tra khu vực xung quanh để tránh các công trình ngầm. Sau đó đào rãnh có chiều rộng 30-50cm, độ sâu 60-80cm. Đối với vùng đất có điện trở suất cao, cần khoan giếng sâu 20-40m, đường kính 5-8cm4.
2. Chôn các điện cực xuống đất
Cọc tiếp địa cần được đóng theo thiết kế với khoảng cách giữa các cọc bằng hai lần độ dài cọc. Đầu cọc nên cách đáy rãnh 10-15cm. Đối với cọc đất trung tâm, đỉnh cọc cách mặt đất 15-25cm. Sau đó, cần liên kết các cọc bằng cáp đồng trần dọc theo rãnh đã đào.
3. Sử dụng hóa chất giảm điện trở
Đổ hóa chất giảm điện trở đất – chất này sẽ hút ẩm và tạo thành dạng keo bao quanh điện cực, giúp giảm điện trở đất bằng cách tăng bề mặt tiếp xúc giữa điện cực và đất.
4. Lắp đặt cột và chân trụ đỡ kim thu sét
Kim thu sét cần được lắp đặt ở vị trí cao nhất trên tòa nhà. Cột nên là cột Inox có đường kính phi 42, dài 3m. Cột cần liên kết với dây neo, được hàn đai ốc ở ba vị trí. Cần gia cố chắc chắn để phòng tránh gió bão.
5. Lắp đặt dây thoát sét
Dây dẫn sét phải được lắp đặt đúng kỹ thuật, đảm bảo đường đi ngắn nhất và thẳng nhất có thể từ kim thu sét xuống hệ thống tiếp địa.
6. Hoàn trả mặt bằng hệ thống tiếp đất
Sau khi hoàn thành các bước trên, cần hoàn thiện hệ thống để đảm bảo an toàn và tính thẩm mỹ cho công trình.
Kết luận
Kim thu sét bán kính 20m là giải pháp bảo vệ phù hợp cho nhiều loại công trình có quy mô vừa phải như nhà cao tầng, trường học, biệt thự. Những kim thu sét này thường thuộc dòng sản phẩm tia tiên đạo sớm, cung cấp phạm vi bảo vệ hiệu quả với xác suất cao.
Khi lựa chọn kim thu sét, cần cân nhắc các yếu tố như quy mô công trình, mức độ bảo vệ cần thiết và ngân sách. Các sản phẩm tiêu biểu như Primer 20, Stormaster ESE-15 và Caritec PCS ESE 1.300 đều là những lựa chọn phù hợp cho nhu cầu bảo vệ với bán kính từ 20m trở lên.
Việc lắp đặt đúng kỹ thuật cũng đóng vai trò quan trọng để đảm bảo hệ thống chống sét hoạt động hiệu quả. Nên tham khảo ý kiến của chuyên gia và tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn trong quá trình lắp đặt và bảo trì hệ thống chống sét để có thể bảo vệ tối ưu công trình và con người khỏi tác hại của sét đánh trực tiếp.
