Chống sét cho nhà cao tầng

Trong suốt quá trình hình thành, sét di chuyển đến bất kỳ hướng nào cho tới khi tìm được đường xuống đất: là ngay sau khi hình thành đường dẫn phóng điện. Các tòa nhà cao tầng là những điểm ưa thích cho sét đánh, do vậy theo các tiêu chuẩn xác định rủi ro sét đánh vào nó cao hơn gấp 3 lần so với cấu trúc và bề mặt tương đương ở dưới đất. Bên cạnh đó, theo những tiêu chuẩn hiện hành, tác động của những tòa nhà cao hơn 60 mét bên cạnh cũng phải được tính đến.

Những kỹ thuật xây dựng mới đã cho phép phát triển về cấu trúc của các tòa nhà ngày càng cao mà tối ưu hóa chi phí xây dựng, vì vậy ngày nay những tòa nhà chọc trời ngày càng nhiều hơn ở thành thị, ngay cả ở những khu vực có mật độ sét cao. Những tòa nhà là thường mang tính biểu trưng, được đặt trong những trung tâm kinh doanh chính và thường có chứa các thiết bị đắt tiền và nhạy cảm. Các hậu quả của tia sét đánh nếu không kiểm soát được là rất nguy hiểm cho con người bên trong tòa nhà, vì những hạn chế của việc của sơ tán trong trường hợp cháy và thậm chí là do sự quá điện áp có thể làm hư hỏng các hệ thống an toàn, ví dụ như thang máy.

Tiêu chuẩn chống sét cho thấy, bên cạnh việc bảo vệ cho mái nhà, thì phần 20% chiều cao phía triên của các tòa nhà cao hơn 60 mét cũng cần được bảo vệ bằng một hệ thống chống sét bên ngoài. Đối với các tòa nhà cao tầng, tất cả các thành phần của tòa nhà trên 120m cũng cần được cung cấp hệ thống này. Tiêu chuẩn chống sét xem xét rằng bảo vệ ở cấp độ IV là đủ cho hệ thống ở trên không trung, nhưng ngay cả đối với cấp độ này thì những hạn chế về kỹ thuật, kinh tế và tính thẩm mỹ cũng là vấn đề, đặc biệt trong trường hợp đã được bảo vệ bởi kim cổ điển Franklin và dây dẫn.

Bảo vệ với các đầu kim thu sét chủ động (ESE) có rất nhiều lợi thế cho các tòa nhà, đặc biệt khi chúng ở những khu vực có các phần trên không đồng đều. Mái và phần phía trên của tòa nhà là nơi sét dễ đánh xuống nên cần được lắp đầu kim thu sét ESE để tạo ra vùng bảo vệ bên trong. Trong trường hợp một phần của công trình không thể được bảo vệ, thì lúc đó sau mỗi phần 20x20m thì phải có một cọc nhọn để tạo ra một hệ thống bao phủ bề mặt và các đối tượng ở trên công trình, như là dạng bảo vệ phối hợp. Mặc khác, mỗi cột thu lôi ESE phải có ít nhất 4 dây dẫn xuống. Điều này là cần thiết vì dòng sét đi xuống được phân tán qua các dây dẫn đã được liên kết với nhau (thường là mỗi 20 mét) vì khoảng cách giữa điểm bị sét đánh đến tiếp địa là rất lớn, do đó những tác động cơ học và hiệu ứng điện cảm là rất đáng kể.

Tòa nhà cao tầng thường bao gồm các cấu trúc kim loại liên kết với nhau nên có thể sử dụng chúng như một phần của hệ thống bảo vệ, kể cả với các chóp nhọn ngoài trời. Nhưng dù tất cả các thành phần trên tầng mái đã được bảo vệ và, trong trường hợp đối với khu vực công cộng, thì nên sử dụng thêm hệ thống thiết bị cảnh báo sét để thông báo cho người ở trên đó về nguy hiểm do sét đánh sắp xảy ra.