Elektrická instalace v obytných budovách

Elektrická instalace v obytných budovách musí být provedena dle normy Elektrické instalace nízkého napětí – Vnitřní elektrické rozvody ČSN 33 2130 ed.3 (2014).

2.1 Části domovního rozvodu

Domovní instalace má následující části (viz obr. 2.1):

• přípojka
• hlavní domovní skříň (HDS)
• hlavní domovní vedení (HDV)
• odbočky z HDV
• elektroměrové rozvodnice (ER)
• bytové rozvodnice (BR)
• jednotlivé bytové okruhy

Obr. 2.1: Schéma elektrického rozvodu v bytovém domě

2.2 Přípojka

Podle způsobu provedení dělíme přípojky na:

• přípojky provedené venkovním vedením,
• přípojky provedené kabelovým vedením.

2.2.1 Přípojka z venkovního vedení

Připojení se provede z nejbližšího sloupu venkovního vedení. Připojovací vedení má vést minimálně 5,5 m nad zemí. Lana AlFe se vedou ke konzole nebo střešníku na domě, tam se připevní izolátory a od konzole vede již izolovaný vodič obvykle v trubce ve zdi do hlavní domovní skříně, jak ukazuje obr. 2.2. Od konzoly nebo od střešníku je povoleno k HDS maximálně 10 m.
Vedení se smí vést pouze veřejně přístupným prostorem (ne například bytem).
Někdy se vede po sloupu dolů již přímo kabel a odtud pak zemí k HDS, jak je vidět na obr. 2.3.

Obr. 2.2: Přípojka provedená z venkovního vedení na konzolu domu

Obr. 2.3: Přípojka z venkovního vedení provedená kabelem

2.2.2 Přípojka kabelová

Přípojka se provádí od distribučního kabelového vedení v obci čtyřžilovým kabelem, minimální průřez pro přípojku je stanoven 10 mm² Cu. Často se používají kabely hliníkové větších průřezů (120 – 240 mm²).

Kabely se ukládají do země do pískového lože, pod a nad kabelem by měla být vrstva aspoň 10 cm písku. Pak se položí cihly nebo tvárnice pro mechanickou ochranu, na ně se dá vrstva zeminy, pak červená výstražná fólie a opět zemina. Nakonec se provede vrchní vrstva (dlažba, asfalt, nebo další dle místních podmínek). Uložení vodiče do země a přívod kabelu k HDS znázorňuje obr. 2.4.

Obr. 2.4: Uložení kabelu do země

2.3 Hlavní domovní skříň (HDS)

V hlavní domovní skříni se umísťují pojistky pro fáze L1 L2 L3 a rozvodný pásek pro rozvod vodiče PEN a pro připojení zemnící elektrody. Pojistky v HDS se dimenzují o 2 stupně vyšší než hlavní jistič v elektroměrové rozvodnici pro zajištění selektivity. HDS se umísťuje na přístupném místě, tedy buď na zdi domu, nebo ve sloupku u plotu minimálně 60 cm nad zemí. Na obr. 2.5 je schéma HDS, obr. 2.6 ukazuje reálné vybavení HDS. Umístění HDS je vidět na obr. 2.7 (na zdi domu) a 2.8 (na sloupku v plotě).

Obr. 2.5: Schéma HDS	Obr. 2.6: Reálná fotografie vnitřku HDS
Obr. 2.7: Umístění HDS na zdi domu	2.8: Umístění HDS na sloupku v plotě

2.4 Hlavní domovní vedení (HDV)

Hlavní domovní vedení se také někdy nazývá vedení stoupací. Vede z hlavní domovní skříně po domě a odbočky z něj pak vedou k elektroměrovým rozvodnicím jednotlivých bytů. Vedení musí být umístěno tak, aby bylo zabráněno nedovolenému odběru, musí vést pouze společnými prostory domu. Nejčastěji bývá uloženo ve zdi, nebo v trubkách. Pro správné určení průřezu HDV je nutné vědět, kolik je v domě bytů a jakého stupně elektrizace byty jsou.

2.4.1 Roztřídění bytů dle stupně elektrizace

1. stupeň A – byty, v nichž se elektřina používá k osvětlení a pro domácí elektrické spotřebiče, připojované k rozvodu pohyblivým přívodem (na zásuvky), nebo pevně připojené, přičemž příkon žádného spotřebiče nepřesahuje 3,5 kVA
2. stupeň B – byty s elektrickým vybavením jako A + používají k vaření a pečení elektrické spotřebiče nad 3,5 kVA
3. stupeň C – jako A nebo B + používají pro vytápění nebo klimatizaci elektrické spotřebiče

Podle toho, o jaký byt se jedná, je stanoven maximální soudobý příkon příslušného bytu, viz tabulka 2. 1.

Tab. 2.1: Maximální soudobé příkony bytu pro jednotlivé stupně elektrizace

2.4.2 Určení průřezu HDV

Pokud známe počet bytů v domě a jejich stupeň elektrizace, je možné spočítat potřebný průřez vodiče. Minimální průřezy HDV pro byty stupně elektrizace A a B jsou uvedeny v normě ČSN 33 2130, ed. 3, viz tab. 2.2.
V budovách s nejvýše třemi odběrateli není nutné HDV, odbočky k elektroměrům lze provést přímo z přípojkové skříně.

Tab. 2.2: Počet bytů a minimální průřezy vodičů hlavního domovního vedení v bytových domech s byty stupně elektrizace A a B

¹⁾ Vodiče s jádry z Al se používají pro opravy stávajícího HDV

Průřez HDV lze určit z výpočtového zatížení a výpočtového proudu:

Výpočtové zatížení: `P_V = β \cdot \sum^n_{b=1} P_{bi}`

P_b … maximální soudobý příkon 1 bytu
β … soudobost pro n – bytů
n … počet bytů v domě napájených z HDV

β se určí buď z tabulky (viz tab. 2.3), nebo ze vzorce: `β_n = β_∞ + (1 - β_∞) \cdot \frac {1} {\sqrt n}`
β_∞ = 0,15 – 0,2

výpočtový proud:

`I_v = \frac {P_v} {{\sqrt n} \cdot U \cdot cos \varphi}`

P_v = 7 kW pro byty stupně elektrizace A
P_v = 11 kW pro byty stupně elektrizace B

cos `\varphi` = průměrný účiník spotřebičů, které jsou v chodu v době maxima, u bytového odběru se bere 0,9

Tab. 2.3: Informativní hodnoty soudobosti pro skupinu bytů

Pak se najde vodič, který vydrží toto zatížení (viz tab. 3.3: Dovolené proudy v ampérech při daném způsobu uložení a dané izolaci, kapitola 3.2.3).
Takto stanovený průřez se kontroluje na úbytek napětí.


Úbytek napětí v rozvodu za přípojkovou skříní u bytových domů lze rozdělit na jednotlivé úseky rozvodu takto:

1. úbytek mezi přípojkovou skříní a rozvaděčem (rozvodnicí) za měřícím zařízením (elektroměrem), např. bytovou rozvodnicí, nemá přesáhnout
   - u světelného a smíšeného odběru …………….. 2%
   - u odběru jiného než světelného ……………….. 3%


2. úbytek od rozvaděče za elektroměrem ke spotřebičům nemá přesáhnout:
   - u světelných vývodů ……… ….. 2%
   - u vývodů pro vařidla a topidla …… 3%
   - u ostatních ………………………5%

Úbytek napětí se počítá:

Pro jednofázové: `ΔU_f = \frac {2 \cdot l \cdot P_b \cdot 1000} {γ \cdot S \cdot U_f}`


pro třífázové: `ΔU_s = \frac {l \cdot P_b \cdot 1000} {γ \cdot S \cdot U_s}`

ΔU ... úbytek napětí (V)
l ... jednoduchá délka vedení (m)
P_b ... soudobý příkon bytu (kW)
γ ... měrná elektrická vodivost jádra vodiče (Sm.mm^-2)
S ... průřez vodiče (mm²)
U_f ... jmenovité napětí fázové (V)
U_s ... jmenovité napětí sdružené (V)

2.5 Elektroměrová rozvodnice

V elektroměrové rozvodnici je umístěn hlavní jistič příslušného bytu a elektroměr. Tam, kde se používají akumulační spotřebiče, např. elektrický boiler, nebo vytápění, je možná dvojí sazba za odběr elektrické energie, tzv. vysoký a nízký tarif. Pak se používá i dvousazbový elektroměr. V tom případě je ještě v elektroměrové rozvodnici umístěn přijímač hromadného dálkového ovládání (HDO), který přepíná měření spotřeby ve vysokém a nízkém tarifu. Pokud je v soustavě dostatek energie, je z rozvodny vyslán signál pro HDO a spínač přepojí sazbu a zároveň se zapnou akumulační spotřebiče. Elektroměr může být buď jednofázový, nebo třífázový (pokud jsou v bytě třífázové spotřebiče). Přívod do ER je proveden odbočkou z HDV čtyřžilovým vodičem.

Obr. 2.9: Dvousazbový elektroměr v elektroměrové rozvodnici

2.6 Bytová rozvodnice

V bytové rozvodnici jsou umístěny jističe jednotlivých bytových okruhů. Dnes už se nepoužívají pro jištění bytových obvodů pojistky, protože po jejich zapůsobení by bylo nutné je vyměnit. Dále jsou v bytové rozvodnici dvě propojovací lišty: PE a N. V bytové rozvodnici se dělí PEN na PE a N, od bytové rozvodnice pokračuje třívodičový rozvod pro jednofázové okruhy a pětivodičový pro třífázové spotřebiče.

V bytové rozvodnici se dále umísťují přepěťové ochrany, proudové chrániče, zvonkový transformátor atd.

Na trhu je řada typizovaných bytových rozvodnic, nebo ji lze sestavit dle požadavků zákazníka. Příklad bytové rozvodnice je na obr. 2.10.

Obr. 2.10: Příklad bytové rozvodnice

2.7 Elektrická instalace v bytě

Elektrická instalace v bytě se provádí opět dle ČSN 33 2130, ed. 3. Výběr nejdůležitějších předpisů a tabulek je v Tabulkách pro energetiku pro SPŠE F. Křižíka. Minimální počty obvodů, počty vývodů v jednotlivých místnostech a průřezy vodičů i proudy přiřazených jističů jsou zřejmé z tab. 2.4 až 2.6

2.7.1 Světelné obvody

Obecně lze říci, že v každém bytě je vhodné zřídit alespoň dva světelné obvody z praktických důvodů. Světelné obvody se provádějí vodičem CYKY 3x1,5 mm². Na jeden světelný obvod lze připojit libovolný počet světel, ale součet všech proudů nesmí překročit jmenovitý proud příslušného jističe. Tyto obvody se jistí jističem s charakteristikou B a jmenovitým proudem 10 A. Vypínače se umísťují u vstupu do místnosti ve výšce 1200 mm. Podle druhu a rozměrů místnosti se volí ovládání světel buď z jednoho místa, nebo z více míst. Světelný obvod pro koupelnu by měl být chráněn kromě jističe ještě proudovým chráničem s vybavovacím proudem 30 mA.

2.7.2 Zásuvkové obvody jednofázové

Obvody pro jednofázové zásuvky se provádějí vodiči CYKY 3x2,5 mm² a jistí se jističi se jmenovitým proudem 16 A. Na jeden zásuvkový obvod smí být připojeno maximálně deset zásuvkových vývodů, přičemž dvojzásuvka se bere jako jeden vývod. Samostatný zásuvkový obvod se zřizuje pro připojení elektrické pračky. Všechny zásuvkové obvody kromě zásuvky pro chladničku (mrazničku) mají být navíc ještě chráněny proudovým chráničem s vybavovacím proudem 30 mA. Pro chladničku/mrazničku se tedy zřídí samostatný zásuvkový obvod. Počet zásuvkových vývodů pro jednotlivé místnosti je v tab. 2.6.

2.7.3 Obvod pro elektrický sporák

K elektrickému sporáku se zřizuje samostatný třífázový přívod, tedy obvykle vodičem 5x2,5 mm². Jistí se třífázovým jističem charakteristiky B se jmenovitým proudem 16 A.

2.7.4 Další samostatné obvody

Samostatný jednofázový obvod se zřizuje pro boiler. Dle příkonu se použije buď vodič CYKY 3 x 1,5 mm² s jističem 10 A, nebo CYKY 3 x 2,5 mm² s jističem 16 A.
Pokud se jedná o rodinný dům, je vhodné zřídit venku na zdi třífázovou zásuvku, obvod se pak provede vodičem 5 x 2,5  mm² a opět se jistí třífázovým jističem 16 A. Zásuvka by pak měla mít provedení do vlhka a krytí minimálně IP44. Taková zásuvka je na obr. 2.15.

byty A … obvody dle tabulky, byty B … dle tab. + 3f. obvod pro el. sporák
byty C … obv. A nebo B + obv. pro vytápění

Tab. 2.4: Minimální počet obvodů v bytech velikostní kategorie nebo užitné plochy

Tab. 2.5: Průřezy jader vodičů a jim přiřazené jmenovité proudy jističů pro některé okruhy

Tab. 2.6: Minimální počet vývodů pro jednotlivé místnosti

2.7.5 Uložení vodičů v bytě

Vodiče v bytové instalaci se ukládají nejčastěji do zdi (typ uložení C), ale mohou být též uloženy v trubkách, izolačních stěnách (referenční uložení A), nebo v lištách (typ B). Způsoby uložení vodičů viz kapitola 3.2.1.

Vodiče se nevedou nahodile křížem krážem místnostmi, ale pokládají se v tzv. instalačních zónách, které vedou nad podlahou, pod stropem a po stěnách dle obr. 2.11.

Vodorovné instalační zóny o šířce 300 mm:

• horní (ZV - h) - od 150 do 450 mm pod dokončeným stropem,
• dolní (ZV - d) - od 150 do 450 mm nad dokončenou podlahou,
• rohová (ZS - r) - od 900 do 1 200 mm nad dokončenou podlahou.

Svislé instalační zóny o šířce 200 mm:

• dveřní (ZS - d) - od 100 do 300 mm vedle dveřního otvoru,
• okenní (ZS - o) - od 100 do 300 mm vedle okenního otvoru,
• rohová (ZS - r) - od 100 do 300 mm vedle rohu místnosti.

Pro podlahy a stropy se instalační zóny neurčují.

Obr. 2.11: Instalační zóny

2.7.6 Elektrická instalace v prostoru vany nebo sprchového koutu

V koupelnách a sprchách musí být kromě základního stupně ochrany před nebezpečným dotykem provedeno ještě ochranné pospojování všech vodivých předmětů, jichž se lze dotknout, měděným vodičem. Tím se uvedou tyto předměty na stejný potenciál. Vodiče určené k pospojování neživých částí a cizích vodivých částí nesmějí mít průřez menší, než je polovina průřezu odpovídajícího ochranného vodiče (min. však 2,5 mm² je-li vodič chráněn proti mechanickému poškození a 4 mm², není-li vodič chráněn proti mechanickému poškození).

V koupelně jsou vymezeny tři zóny: zóna 0, 1 a 2, ve kterých se používání elektrických předmětů a instalace řídí předpisy. Zóny jsou na obr. 2.12.

Zóna 0 = prostor vany, nebo vaničky sprchového koutu. Lze zde používat pouze elektrické přístroje k výhradnímu použití ve vaně (zařízení s dostatečně nízkým napětím nebo dostatečným krytím). Přístroje musí být schváleny pro používání v zóně 0.

Zóna 1 = prostor nad vanou, nebo vaničkou sprchového koutu do výšky 2,25 m nad podlahou. V zóně 1 je možné umístit ohřívače vody (minimální krytí IPX5) a elektrická ventilační zařízení z nevodivých hmot.

Zóna 2 = prostor 0,6 m od zóny 1. Zde mohou být instalovány ohřívače vody (minimální krytí IPX4). Pokud jsou zde svítidla, musí splňovat požadavky elektrických předmětů třídy ochrany II (dvojitá izolace). Pokud svítidlo není součástí pevně připojeného elektrického spotřebiče určeného pro používání v zóně 2, musí být spodní okraj svítidla ve výši alespoň 1,8 m nad podlahou. Další pevně připojené elektrické spotřebiče lze v zóně 2 instalovat za předpokladu, že jsou pro použití v zóně 2 určeny a že jejich použití v zóně 2 bylo zvlášť ověřeno.

V zónách 0, 1 a 2 se mohou pokládat jen vedení nutná pro pevně připojené spotřebiče umístěné v těchto zónách.

V zónách 0, 1 a 2 se nesmí umísťovat krabicové rozvodky.

V zónách 0, 1 a 2 se nesmí umísťovat žádná spínací a ovládací zařízení kromě těch, která jsou pevnou součástí zařízení, povolených pro tyto zóny.

Obr. 2.12: Elektrická instalace v prostoru vany

2.7.7 Elektrická instalace v prostoru umyvadla a dřezu

V prostoru umyvadla platí opět omezení pro umístění elektrických zařízení, viz obr. 2.13. Světlo se umísťuje do výšky 1,8 m nad podlahou, nad dřezem by mělo být minimálně 40 cm. Zásuvky je možné umístit ve výšce 1,2 m nad podlahou, nebo ve vodorovné vzdálenosti 20 cm od umyvadla, pokud jsou níže než 1,2 m. Spínače se umísťují minimálně 1,2 m nad podlahou. Pod umyvadlem je možné umístit elektrický ohřívač vody určený k montáži pod umyvadlo s krytím minimálně IP X4.

Obr. 2.13: Elektrická instalace v prostoru umyvadla nebo dřezu

2.8 Elektrická instalace v dalších prostorech bytové výstavby

K bytové výstavbě patří i prostory, které mají z hlediska provedení elektrické instalace zvláštní podmínky. Tyto zvláštní podmínky jsou nařízeny normou a jejich důvodem je ochrana našeho života a majetku.

2.8.1 Elektrické zařízení na staveništích

Elektrická instalace staveniště musí být připojena přes staveništní rozvaděč, obsahující HDS a elektroměrovou rozvodnici. Součástí staveništního rozvaděče musí být správně označený a uzamykatelný vypínač. Jsou-li stavební práce prováděny i v noci, musí být hlavní vypínač osvětlen (lampou atd.).

Elektrická instalace musí být chráněna proudovými chrániči s vybavovacím proudem 30 mA.

Pro osvětlení stavenišť se používá často rozvod 24 V∼, což je v tomto druhu prostoru bezpečné napětí.

Staveništní rozvaděč ukazuje obr. 2.14.

Obr. 2.14: Staveništní rozvaděč

2.8.2 Sklep

Sklep je prostor, kde se může vyskytovat i vlhkost, což představuje zvýšení možnosti úrazu elektrickým proudem. V tom případě musí být instalace provedena takovým typem kabelu, který je schválen pro vlhké prostředí.

Rozvodné krabice, zásuvky, vypínače, světla a další elektrotechnická zařízení musí být provedeny pro provoz ve vlhkém prostředí v uzavřeném provedení (krytí minimálně IP44). Kabely musí být ve vstupních průchodkách elektrotechnických zařízení utěsněny. Pokud jsou kabely vedeny v příchytkách na zdi, nesmí být vzdálenost příchytek větší než 30 cm.

2.8.3 Půda

Půda je prostor, kde se často vyskytují hořlavé materiály (střešní trámy atd.). Pokud je instalace (kabely, zásuvky, vypínače, světla atd.) vedena po hořlavém materiálu, musí být přístroje umístěny na nehořlavých podložkách, kabely vedené po hořlavém materiálu musí být odolné proti šíření plamene (kabely FRNC). Pokud jsou kabely vedeny v příchytkách, nesmí být vzdálenost příchytek větší než 30 cm.

2.8.4 Prádelna

Prádelna je považována za prostor nebezpečný (vlhký s možností částečného zaplavení). Všechny vodivé části v prádelně musí být pospojovány, podobně jako tomu bylo v koupelně, viz článek 2.7.6.

2.8.5 Garáž

Pokud je garáž určena pouze pro parkování vozidla (není zkolaudována jako dílna), neplatí pro ni zvláštní předpisy a instalace je provedena běžnými materiály a přístroji. Pokud slouží garáž zároveň i jako dílna, platí pro ni předpisy jako pro dílnu, s přihlédnutím na typ prováděné práce.

2.8.6 Domácí dílna

V dílně musí být alespoň 3 zásuvky a jeden světelný vývod. Doporučuje se zřídit alespoň dva jednofázové a jeden třífázový zásuvkový obvod (16 A). Pokud je dílna situovaná tak, že v ní budou na zásuvky připojovány spotřebiče určené pro práci venku, je bezpodmínečně nutné tyto zásuvkové obvody vybavit proudovými chrániči s vybavovacím proudem 30 mA. V dílně je třeba zajistit osvětlení s intenzitou alespoň 300 lx, na pracovním stole se doporučuje intenzita alespoň 500 lx.

Obr. 2.15: Třífázová zásuvka do vlhkého prostředí

2.8.7 Zahrada

Elektrická instalace v zahradě a obdobných prostorách musí být provedena s ochranou proudovým chráničem s vybavovacím proudem nepřevyšujícím 30 mA. Je potřeba také dát pozor na délku prodlužovací šňůry. Průřez prodlužovací šňůry musí být takový, aby impedance vodičů šňůry (impedance smyčky) nebyla větší, než je třeba k vypnutí jistícího prvku. Prodlužovací pohyblivé přívody a navijáky prodlužovacích přívodů s průřezem žil 1,5 mm² mohou být do délky maximálně 50 m.

2.8.8 Sauna

Se zřetelem k umístění a provedení elektrických zařízení se prostor sauny dělí na 4 teplotní zóny, viz obr. 2.16. Na elektrické vedení v sauně se nesmí použít trubek s kovovým pláštěm ani vodičů s vrchním kovovým pancířem nebo pláštěm. V celém prostoru sauny se použijí pouze vodiče, jejichž izolace vyhovuje okolní teplotě 140 °C a jejich dimenzování a jištění se provádí v souladu s ČSN. Elektrická zařízení (kromě saunového topidla) v potní místnosti musí vyhovovat předpisům pro elektrické předměty třídy ochrany II (dvojitá izolace).

V zóně 4 je třeba instalovat zařízení schopné vypnout přívod elektrického proudu do kamen potní místnosti, jestliže teplota vzduchu v tomto prostoru překročí 140 °C.

Spínací přístroje, pokud nejsou vestavěny do kamen potních místností a kromě zařízení výše uvedeného, se umísťují vně místnosti. V potní místnosti není povoleno umísťovat zásuvky pro připojení jakéhokoliv elektrického zařízení.

Obr. 2.16: Rozdělení prostoru sauny na zóny

2.8.9 Bazén

Okolí plaveckého bazénu se dělí z hlediska elektrické instalace na 3 zóny, viz obr. 2.17. Norma přesně udává tvar a velikost jednotlivých zón při respektování specifik bazénu. Zóna 0 zahrnuje nejen vnitřek bazénu, ale i otvory v jeho dnu a stěnách, které jsou přístupné osobám v bazénu. Zóny jsou omezeny shora výškou 2,5 m. Stěny musí mít výšku minimálně 2,5 m, jinak se jako stěny neuvažují.

U bazénů a brodítek je v zónách 0 a 1 dovolena pouze ochrana před úrazem elektrickým proudem pomocí SELV (bezpečné malé napětí) se jmenovitým napětím nepřesahujícím 12 V u střídavého, nebo 30 V u stejnosměrného napětí s tím, že zdroj bezpečného napětí je instalován mimo zónu 0, 1 a 2.

V zónách 0, 1 a 2 se provádí jako doplňková ochrana ochranné pospojování všech neživých částí, ochranných vodičů a cizích vodivých částí. Elektrická zařízení umístěná v jednotlivých zónách musí mít alespoň tyto stupně krytí:

• v zóně 0: IP X8 (trvalé ponoření),
• v zóně 1: IP X5, nebo pro malé plavecké bazény uvnitř budov, které se normálně nečistí stříkáním proudem vody, IP X4,
• v zóně 2: IP X2 - pro vnitřní plavecké bazény (kryté), IP X4 - pro venkovní plavecké bazény (otevřené), IP X5 - v případě, kdy se předpokládá čištění pomocí stříkání proudem vody.

Obr. 2.17: Instalace v prostoru bazénu

2.9 Hromosvody

Dle vyhlášky musí mít každá stavba pro bydlení vyřešenou ochranu před bleskem. Nejprve se budeme zabývat tím, co jsou bouřky, jak vzniká blesk a jaké může mít účinky. Pak bude popsán princip hromosvodu, jeho druhy a metody návrhu hromosvodní ochrany. Blesky mají řadu nepříjemných účinků (tepelné, dynamické, elektromagnetické). V jejich důsledky dochází často k požárům, zničení střech, celých domů. Velkým problémem bývá i poškození elektrické instalace, elektronických a datových zařízení. V důsledku úderu blesku též vznikají atmosférická přepětí (podrobněji v kapitole o poruchových stavech - 4. ročník).

2.9.1 Bouřky

Jak všichni víme, teplý vzduch stoupá nahoru. Stoupající teplý vzduch je ochlazován, až dosáhne teploty nasycení vodních par, tvoří se kapky a při kondenzaci se vzduch znovu zahřeje, takže znovu začíná stoupat. Dalším ochlazováním dochází k poklesu teploty pod nulu, zmrznutí znamená nové uvolnění tepla a stoupání vzduchu se dále zrychluje. V mracích se rozdělují se elektrické náboje v kapičkách vody nebo ledu a vznikají bouřkové buňky. Kladně nabité částečky jsou zpravidla „lehčí“ než záporné, to znamená, že se v bouřkovém mraku oddělí oblasti s kladným a záporným nábojem. Kladné náboje jsou zpravidla nahoře, část jich však zůstane úplně dole, uprostřed jsou záporné náboje. Z fyzikálního hlediska je bouřkový mrak gigantický elektrostatický generátor, kde je každá buňka schopná produkovat průměrně 2 až 4 blesky za minutu, které vznikají při intenzitě elektrického pole řádově stovky kV/m.

2.9.2 Blesky

Mezi mrakem a zemí mohou vznikat různé druhy blesků podle toto, jak je nabitá země a jak mrak (pozitivní a negativní), a jestli výboj míří od mraku na zem (sestupující blesk), nebo ze země k mraku (vzestupující blesk). Sestupující blesky, ať již pozitivní, či negativní, se vyskytují především na rovinách nebo nízkých budovách. Vzestupující blesky vznikají spíše na velmi vysokých objektech a vysokých kopcích.

2.9.3 Popis výboje mrak – země, negativní

K tomuto výboji dochází nejčastěji. Země je nabita kladně, mrak záporně, blesk směřuje od mraků na zem. Napětí mezi mrakem a zemí dosahuje až několik stovek milionů voltů. Ze záporného centra náboje ve spodní části mraku se posouvá k zemi válcovitá „hadice“ o průměru desítky metrů naplněná nábojem, uvnitř s plazmovým jádrem o průměru kolem 1 cm.

Tomu se říká vůdčí výboj (rychlost až 300 km/s). Když se přiblíží k zemi na vzdálenost několika desítek až stovek metrů, zvýší se na špičkách blízkých objektů intenzita elektrického pole natolik, že dojde k překročení elektrické pevnosti vzduchu a vzhůru vyrazí vstřícný výboj, který se setká se sestupujícím vůdčím výbojem. Tím je určena dráha blesku a místo úderu. Kanál blesku se zahřívá na teplotu několika desítek tisíc stupňů Celsia a má průměr několik cm. Tlak vzduchu se zvýší na stonásobek normálního tlaku, což vnímáme jako zahřmění. Délka vertikálního blesku je 5 – 7 km, při horizontálních výbojích 8 – 16 km. Při tzv. hlavním výboji protéká kanálem blesku krátký vysoký proud s typickou hodnotou několika desítek kA, může však dosáhnout až stovky kA.

Podle statistik probíhá na Zemi najednou zhruba až 5 000 bouřek. Mnohé z nich prostřednictvím jednoho ze svých průvodních jevů – blesku – ohrožují osoby, budovy a materiály. Průměrný proud blesku se odhaduje na 20 kA. Byly však zaznamenány i blesky o proudu až 200 kA.
Příklad blesku zobrazuje obr. 2.18.

Obr. 2.18: Sestupující blesk

2.9.4 Historie ochrany před bleskem

Prokop Diviš v roce 1754 postavil v Přímětcích u Znojma „stroj na odvracení bouří“, což byl 10 m vysoký dřevěný stožár (později zvýšen na 40 m) nahoře osazený systémem 216 špičatých hrotů, které spojil řetězem se zemí, viz obr. 2.19.

Obr. 2.19: Původní bleskosvod Prokopa Diviše

Benjamin Franklin v roce 1750 prováděl pokusy s 3 metry vysokou trubkou polepenou pozlátkem. Roku 1755 dospěl k názoru, že domy, kostely a lodi by měly být opatřeny ostře zašpičatělými tyčemi a vnějškem spojeny drátem se zemí, na lodích s vodou.

2.9.5 Ochrana před bleskem

Současná ochrana před bleskem a jeho účinky od dob Diviše a Franklina pokročila. Můžeme ji rozdělit na dvě části:

• vnější systém, který představuje hromosvod,
• vnitřní systém, což je jednak ekvipotenciální pospojování, a jednak využívání přepěťových ochran.

Ochranu před bleskem řeší ČSN EN 62 305.

2.9.6 Základní části hromosvodu

• Jímací zařízení - slouží k ochraně objektu před přímým údarem blesku. Tvoří ho jímač a jímací zařízení, lze použít i kovových předmětů na střeše. Na střeše se obvykle provádí jímací soustava.


• Svody – slouží k vodivému připojení jímacího zařízení na uzemnění. Mají svést zachycený blesk do země nejkratší cestou tak, aby se zamezilo nebezpečným přeskokům do kovových předmětů v objektu.


• Uzemnění - zařízení pro přechod blesku do země, tvoří ho zemniče a zemnící vedení. Zemnič je vodivé těleso uložené do země, nebo betonu tak, aby tvořilo vodivé spojení se zemí. Nejčastěji se používají zemnící desky, pásky, nebo tyče.
  Příklad umístění hromosvodu na střeše je na obr. 2.20.

Obr. 2.20: Příklad hromosvodu na domě

2.9.7 Druhy hromosvodů

1. klasický (Franklinův, resp. Divišův) „pasivní“ hromosvod,
2. aktivní hromosvod – na technickém principu založený jímač, který vysíláním pulsů vytváří preferenční cestu pro „svedení“ případného blesku.

Princip klasického hromosvodu

Při bouřce (nebo obdobných atmosférických podmínkách) se vzrůstající intenzitou elektrického pole mezi zemí a mrakem a za narůstajícího rozdílu potenciálů je základním úkolem klasického hromosvodu spolehlivé svedení přímého úderu blesku do země tak, aby se zamezily nebezpečné přeskoky na vodivé části v objektu. Jímací systém a svody vyrovnávají potenciál všech vodivých stavebních částí a technologických zařízení objektu jejich připojením na společnou uzemňovací soustavu.

Princip aktivního hromosvodu

Aktivní hromosvod (viz obr. 2.21) funguje na principu nabíjení kondenzátoru a násobiče napětí. Pomocí napájecího zařízení vysílá do okolí vysokonapěťový signál s určitou frekvencí, amplitudou a s opačnou polaritou, než je polarita mraku. Tím „nabízí“ vzestupnou cestu k sestupné dráze úderu blesku (tzv. urychlené vyvolání vstřícného výboje, ESE – Early Streamer Emission).

Aktivní hromosvod získává energii pro vytvoření vysokonapěťových signálů z elektromagnetického pole, které se při bouřkách vytváří automaticky (mezi 10 a 20 kV/m). Tvrzení, že aktivní hromosvod je natolik účinný, že údajně dokáže „přitáhnout blesk“, zvednout tak bod úderu blesku výše nad chráněnou stavbu a zvětšit rádius ochranné plochy, než jakou poskytují standardní hromosvody, nebylo dosud jednoznačně prokázáno.

Obr. 2.21: Aktivní hromosvod

2.9.8 Používané materiály

• v žáru (ohni) pozinkovaná ocel (FeZn) - odolná proti korozi, použití hlavně na zemniče,
• FeZn s PVC pláštěm - uložení do omítky, používá se pro průchody zdí a kryté svody,
• měď - nekoroduje, ale je dražší,
• hliník - nekoroduje, nedoporučuje se v zemi a betonu, též ne v místech s velkým namáháním,
• slitina ALDREY - Al + Mg + Si + Fe - pevnější a odolnější než samotný hliník,
• nerezová ocel - spojovací a upevňovací materiály, dráty, pásky.

2.9.9 Oddálený hromosvod

Dnes se často používají oddálené hromosvody – hromosvod je umístěn na tyčce vedle chráněného zařízení, ne přímo na něm. Je to např. když máme na střeše vzduchotechniku a ta je spojená s měřením a regulací – úder by se přenesl do M+R. Příklad oddáleného hromosvodu je na obr. 2.22.

Obr. 2.22: Oddálený hromosvod

2.10 Kontrolní otázky

---

Zdroje

[1] DVOŘÁČEK KAREL: Elektrické instalace v bytové a občanské výstavbě, IN-EL Praha 2004
[2] KULHÁNEK Eduard: EN3, interní materiál VOŠ a SPŠE F. Křižíka
[3] ČSN 33 2130, ed. 3 (2014) Elektrické instalace nízkého napětí - Vnitřní elektrické rozvody
[4] ROUS Z., SEDLÁČEK S., MARKS W.: Hromosvody a zemniče, STRO.M Praha 1996
[5] www.ceskestavby.cz
[6] www.elektrika.cz

Média

Obr. 2.1 Schéma elektrického rozvodu v bytovém domě: archiv autorky
Obr. 2.2 Přípojka provedená z venkovního vedení na konzolu domu: archiv autorky
Obr. 2.3 Přípojka z venkovního vedení provedená kabelem: archiv autorky
Obr. 2.4 Přípojka z venkovního vedení provedená kabelem: archiv autorky
Obr. 2.5 Schéma HDS: KULHÁNEK Eduard. EN3. Kapitola 5. Interní materiál VOŠ a SPŠE F. Křižíka
Obr. 2.6 Reálná fotografie vnitřku HDS: archiv autorky
Obr. 2.7 Umístění HDS na zdi domu: archiv autorky
Obr. 2.8 Umístění HDS na sloupku v plotě: archiv autorky
Obr. 2.9 Dvousazbový elektroměr v elektroměrové rozvodnici: archiv autorky
Obr. 2.10 Příklad bytové rozvodnice: ELENERGO s.r.o. Bytová rozvodnice. [fotografie]. Bytové rozvodnice [online]. Dostupné z: http://www.elenergo.cz/index.php?page=35. Formát: 500x375. ©2008ELENERGO. [vid. 14. 2. 2016]
Obr. 2.11 Instalační zóny: Instalační zóny [obrázek]. In: Elektrické instalace v bytové a občanské výstavbě, str. 38. DVOŘÁČEK Karel. IN-EL Praha, 2004.ISBN 80-86230-36-8
Obr. 2.12 Elektrická instalace v prostoru vany: KULHÁNEK Eduard. EN3. Kapitola 6. Interní materiál VOŠ a SPŠE F. Křižíka
Obr. 2.13 Elektrická instalace v prostoru umyvadla nebo dřezu: KULHÁNEK Eduard. EN3. Kapitola 6. Interní materiál VOŠ a SPŠE F. Křižíka
Obr. 2.14 Staveništní rozvaděč: SVED. Stavenistak. [fotografie]. Staveništní rozváděče [online]. Dostupné z: http://www.sved.cz/editor/filestore/Image/produkty/rozvadece/IM008134_stavenistak_683x500.jpg. Formát 683x500. [vid. 14. 2. 2016]
Obr. 2.15 Třífázová zásuvka do vlhkého prostředí: MOJE ELEKTRO.CZ. Třífázová zásuvka 380V Bals 13693 4x16A/380V IP44 vestavná. [fotografie]. MOJE ELEKTRO zásuvky 380V. [online]. Dostupné z: http://www.moje-elektro.cz/zasuvky-380v/18779-trifazova-zasuvka-380v-bals-13693-4x16a-380v-ip44-vestavna.html. Formát: 650x650. [vid. 14. 2. 2016]
Obr. 2.16 Rozdělení prostoru sauny na zóny: KULHÁNEK Eduard. EN3. Kapitola 7. Interní materiál VOŠ a SPŠE F. Křižíka
Obr. 2.17 Instalace v prostoru bazénu: KULHÁNEK Eduard. EN3. Kapitola 7. Interní materiál VOŠ a SPŠE F. Křižíka
Obr. 2.18 Sestupující blesk: ZVLADNUTO. Bourka/Blesk_1. [fotografie]. Co když mě zastihne bouřka? [online]. Dostupné z: http://www.zvladnuto.wz.cz/4-Survival-Kids-bourka.html. Formát: 258x253. [vid. 14. 2. 2016]
Obr. 2.19 Původní bleskosvod Prokopa Diviše: První autentické vyobrazení bleskosvodu. [obrázek] In: CNB.cz/cs/platidla. PSM bleskosvod Prokopa Diviše - soutěž [online].[vid. 14. 2. 2016]. Dostupné z: https://www.cnb.cz/miranda2/export/sites/www.cnb.cz/cs/platidla/numismatika/plan_emise_2001-2005/plan_blesk_obr_1712bleskosvod.jpg.
Obr. 2.20 Příklad hromosvodu na domě: archiv autorky
Obr. 2.21 Aktivní hromosvod: ČESKÉ STAVBY.CZ. Aktivní bleskosvod. [fotografie]. Na novou střechu nový hromosvod. [online]. Dostupné z http://www.ceskestavby.cz/clanky/na-novou-strechu-novy-hromosvod-19324.html. Formát: 495x448. [vid. 14. 2. 2016]
Obr. 2.22 Oddálený hromosvod: ELEKTRIKA.CZ. Dehn-oddaleny-hromosvod. [fotografie]. DEHN: ODDÁLENÝ HROMOSVOD – Jak na to? [online]. Dostupné z: http://elektrika.cz/obr/061129_dehn_oddhr_2.jpg. Formát: 136x197. [vid. 14. 2. 2016]