Húsasótt og jarðtengingar

Undirritaður hefur gert athuganir og mælingar á fjölda húsa til að greina mögulega húsasótt út frá rafmagni eða rafgeislun. Eitt af því atriðum sem stendur upp úr eftir rúmlega 20 ára reynslu er mikilvægi jarðbindinga. 

 

Margir sem fást við þessi mál hafa fengið samhljóða niðurstöðu og er fjöldi sagna til um jákvæðan árangur jarðbindinga á heilsu manna og dýra. Það er þó ekki einfalt að færa rök fyrir því hversvegna þetta gerist. Það er líka ástæða til að benda á það að með hugtakinu jarðbinding er ekki verið að skírskota til jarðbindinga gagnvart rafmagnsveitu. 

 

Flökkustraumar eru hvimleiður fylgikvilli 3ja fasa rafkerfa. Þegar mæling á rafsegulsviði er framkvæmd er gjarnan byrjað að leita geislunar frá stofnlögnum. 

 

Þær jarðbindingar sem krafist er gagnvart tengiskilmála rafveita uppfylla kröfur gagnvart snertispennuvörn og sem slíkar algerlega fullnægjandi.  Hér er verið að fjalla um jarðbindingar sem eru ganga töluvert lengra og eru fyrst og fremst fyrir mannvirki til að hindra húsasótt. Sögur eru margar um áhrif jarðbindinga en flestar lúta að bættu heilsufari íbúa, perur springa síður, minna ryk innan íbúða eða dýr eru rólegri. Í sumum tilfellum hafa orðið straumhvörf í lífi fólks sem þetta upplifir. En hvers vegna? Það er ekkert eitt svar við þessari spurningu en hér ætla ég að reyfa nokkrar hliðar á þessu máli. 

 

Ef jarðvegur er ekki vel leiðandi, sendinn eða þurr gæti þurft að setja fleiri skaut. Stundum er notuð tækni sem viðhöfð er í fjarskiptum, svokallaður krákufótur. 

 

Byggingamáti

 

Í dag eru hús byggð á þann hátt að sökkull er steyptur undir hús ofan á klöpp eða malarpúða. Umhverfis sökkulinn er lögð möl til að tryggja að raki liggi ekki upp að sökklinum og er jarðvegsdúkur þétt við steyptan sökkulinn. Húsið fær lágmarkssnertingu við rakan jarðveg. Hvergi er húsið með tengingu við jörð nema í gegn um rafstreng orkuveitu. Það jarðsamband á að vera tengt við steypustyrktarjárn, pípulögn og núll tengingu í rafmagnstöflu. 

 

Á árum áður þegar byrjað var að byggja hús úr steinsteypu var jarðveg ýtt upp að sökkli og ekkert hugað að ræstingu raka. Upp úr 1970 kom umræða um þessi mál því rakinn getur valdið skemmdum á steypu og raka og mygluskemmdum innandyra. Rakaræsting varð því að hefð í byggingu húsa. Húsin fengu í flestum tilfellum þokkalegt jarðsamband í gegn um frágang á hitaveitu og þar sem hitaveitukerfið er gríðarlega stórt net af járnpípum um alla borg og bæi. Upp úr árinu 2000 fóru hitaveiturörin í nýbyggingum að breytast úr járni yfir í plast sem ekki leiðir rafmagn og þar af leiðandi gefa ekkert jarðsamband.

 

Náttúrulegir rafkraftar

 

Hátt yfir jörðu er svokallað jónahvolf. Þetta hvolf er rafhlaðið og hefur um +300.000V spennu miðað við jörð. Það eru því rafkraftar milli jónahvolfs og jarðar og er styrkur þess um 100V/m í 1 metra hæð frá jörðu. Í þessu fellst togkraftur fyrir neikvæðar jónir eða mínus rafhleðslur og leita þær því upp á við frá jörðu. Gras og tré losa neikvæðar jónir (lausar rafeindir) og sérstaklega barrtré vegna nálanna sem trén hafa í stað laufs.   Það er vel þekkt að mínusjónir eru mikilvægar heilsu okkar og líðan. Hluti af því að vera úti í náttúrunni er einmitt að anda að sér mínusjónum. Skortur á mínusjónum getur leitt af sér vanlíðan eins og höfuðverk, þreytu, magavelgju, bjúgmyndun eða þrota og pirring í skapi sem og depurð. Þá er einungis fátt upptalið. Það er því ekki æskilegt að mínusjónir vanti í umhverfi okkar. Mínusjónir eru stöðugt að myndast í náttúrunni en þær eyðast auðveldlega og margt í okkar umhverfi sem eyðir þeim. Sem dæmi má nefna viftur í tölvum, loftræstikerfi, ryk frá bílaumferð, sandfok og veðurfyrirbæri eins og Santa Ana-vindurinn í Kaliforníu eða Foen-vindurinn í Sviss. Norðanáttin í Reykjavík hefur líklega svipuð áhrif. 

 

Áhrif á byggingar

 

Hús sem ekki hefur góða jarðbindingu er mjög líklegt til að missa lausar rafeindir vegna togkrafta jónahvolfsins eða vindnúnings. Lausar rafeindir leita út frá húsinu og geta þær losnað af oddhvössum stöðum eins og hornum bárujárnsplatna, nagla og húshornum og grófu yfirborði steypu. Þegar hús missir rafeindir verða veggir smátt og smátt plús hlaðnir. 

 

Undirritaður hefur skoðað þetta nokkuð víða og séð  merki um +hleðslur í veggjum sem mælast með stöðurafsviðsmælir. Hleðslan getur mælst allt að 100V/m við vegg. Það er ekki mikið rafsvið en líta verður á þá staðreynd að það geta verið ansi margir fermetrar með slíka hleðslu. Samanlagður togkraftur hlýtur því að vera allnokkuð gagnvart lausum rafeindum.  Þetta þýðir þá að lausar rafeindir í lofti leita að veggjum og loftið verður smátt og smátt snautt af mínusjónum. Þetta skýrir hvernig háttar í sumum íbúðum. Þegar íbúð er sótsækin myndast grár litur í kverkum milli lofts og veggja og verður mest áberandi í hornum. Það sést líka þegar myndarammar eru teknir niður að það stendur eftir ljós flötur og ljóst far eftir myndina. Þetta getur verið orðið merkjanlegt jafnvel innan árs frá því að málað var. 

 

Þegar mínusjón binst sótögn frá kerti eða bílamengun og leggst að plúshlöðnum vegg eiga sér stað svokölluð Galvanó áhrif. Sótið gengur í efnasamband við málninguna og það er ekki nokkur leið að þrífa sótið. Það verður bara að mála yfir. 

 

Skortur á neikvæðum jónum er ekki æskileg staða. Hvorki fyrir menn né dýr. Ef þessi staða er uppi hjálpar oft að hafa glugga vel opna og lofta en á veturna í ríkjandi norðanátt hjálpar það ekkert. Það er því ekki um annað að ræða en að setja upp jónatæki eða rakatæki, því rakatæki gefa líka frá sér mínusjónir. Eldur frá gasloga eða kertum skaffar mikið af mínusjónum og opinn arinn hefur sömu áhrif. 

 

Önnur hlið á þessu er sú staðreynd að það eru ekki bara sótsameindir sem halda mínushleðslu heldur líka vatnssameindir. Það er töluvert um svífandi vatnssameindir í lofti og hafi þær neikvæða hleðslu munu þær dragast að veggjum þar sem + hleðslur eru. Líka má benda á að í loftryki er oft myglugró. Ef myglugró fær far með mínushlöðnum vatnssameindum leggst hún að vegg og ef fleiri rakasameindir fylgja þá eru líklega komin skilyrði fyrir myglunýlendu.

 

Jarðtengingar

 

Hús verða einfaldlega að hafa nóg af lausum rafeindum til að tryggja að þó losni losni frá húsi eða byggingu komi nýjar í staðinn.  Lykilatriði er að tryggja húsinu góða jarðbindingu. Besta leiðin til þess er að jarðtengja húsið með jarðskauti. Stafskaut hafa virkað vel. Best að tengja það inn í járnabindingu hússins og vatnspípukerfi og þannig binst það við jarðbindingu orkuveitu. 

 

Stafskaut er ca 1,5 metra löng koparrör með stálkjarna og jafnvel galvaniserað eða zinkhúðað. Það er rekið niður í rakan jarðveg og tengt síðan við húsið með t.d. 35 kvaðrat (q) berum koparvír. Það er mikilvægt að hafa leiðarann gildan til að tryggja sem minnst viðnám milli húss og skaust. Ef jarðvegur er ekki vel leiðandi, sendinn eða þurr gæti þurft að setja fleiri skaut. Stundum er notuð tækni sem viðhöfð er í fjarskiptum, svokallaður krákufótur. Þá eru stangirnar 4. Þeim er dreift þannig að fyrst er eitt jarðskaut en síðan koma 3 í c.a. tveggja metra fjarlægð og mynda eins og fótspor eftir fugl. Sumstaðar hafa menn gripið til þess ráðs að bora allt að 100 metra holur til að fá gott jarðsamband. 

 

Athuganir benda eindregið til þess að jarðbindingar með vír í jörð gagnist mun síður. Athuganir benda til að þau hafi lakari hátíðnisvörun og líklegt er að séu slík skaut lögð í þurran jarðveg séu þau vita gagnslaus gagnvart losun rafeinda frá húsum.

 

Rannsóknir

 

Sögur af því hvernig jarðskaut hafa bætt heilsu manna og dýra eru fjölmargar. Oftast er engin skýring á hvað gerist enda vita menn almennt harla lítið um hegðun rafmagns og áhrif þess á heilsufar. Í einni rannsókn sem gerð var af nemendum Háskóla Reykjavíkur og var hluti af lokaverkefni þeirra í rafmagnsiðnfræði sýndi sig að jarðskaut hafði verulega mikil áhrif á líftíma pera en líka mjög mikil áhrif til bóta á heilsufar íbúa. 

 

Gerð var 14 daga könnun á samsvörun heilsufars og virkni jarðskauta. Könnunin fór þannig fram að rafvirki sá um að annaðhvort aftengja eða tengja jarðskaut í íbúðarhúsi. Hann skrifaði samviskulega hjá sér hvað hann gerði og kastaði tíkalli til að ákveða hvað ætti að gera, aftengja eða ekki. Húsráðandi skrifaði einnig hjá sér hvernig honum leið og að fjórtán dögum liðnum fékk fulltrúi rannsakenda, kennari við skólann, báðar skýrslur til samanburðar. Það var 100% fylgni sem sýndi að ef skautið var ótengt þá leið húsráðanda mun verr. Skautið sem bætt var við var óþarft gagnvart tengiskilmál rafkerfis. 

Jarðtengingar eru fyrst og fremst til að tryggja að leiðandi hlutir innan íbúða geti orðið spennuhafandi ef bilun verður í orkuvirki eða lögnum. Þannig séð virkar frágangur orkuveitna vel og tryggir hámarks öryggi rafmagnsnotenda. Hin hliðin á jarðskautum kemur auðvitað orkuveitunum ekkert við. Það væri nær að jarðskaut sem tíunduð eru hér að ofan væru skilyrt af Mannvirkjastofnun og ætti best heima í byggingareglugerð. Það hafa margir áhugamenn gengið í að bæta jarðskaut í sínum húsum með merkilegum árangri. Sumir verða ekki varir við neitt en aðrir tala um bætta heilsu og líðan, minna ryk og minni sótsöfnun. Hver rökin eru fyrir þessu hafa ekki verið alveg ljós en þó er klárt að kenning um upphleðslu húsa af stöðurafmagni og áhrif á jónajafnvægi innan dyra getur skýrt þetta að einhverju leyti.

 

Hleðsla

 

Í stuttu máli er kenningin sú að hús, hvort sem um er að ræða stórar byggingar, einbýli eða gripahús geta hlaðist upp af stöðurafmagni. Þetta gerist vegna áhrifa frá jónahvolfi en einnig getur þetta gerst vegna áhrifa frá hlöðnum skýjum, þurrum vindum eða vindnúning við ytra byrði húsa. Þegar þetta gerist myndast lágar hleðslur á veggjum húsa innandyra og hafa þessar hleðslur aðdráttarkraft fyrir mínushlaðnar eindir í lofti. 

 

Ef loft innandyra verður snautt af mínusjónum er hætta á truflunum á heilsufari. Það er margrannsakað að skortur á mínusjónum getur leitt af sér truflanir á líðan. Það er mikilvægt að stemma stigu við þessum hleðslum því það má leiða líkur því að þetta geti ýtt undir myglu. Myglan fær einnig meiri viðloðun og er líklegra að gróin rati á rök svæði á veggjum. Það sama getur átt við bakteríur og hlýtur það að vera mikilvægt í matvælaiðnaði. 

 

Mikilvægt er að gera ráðstafanir til þess að hús sé sem mest hlutlaust í hleðslu og beri sömu spennu og jarðvegur í kring um húsið, utan við drenmöl. Nauðsynlegt er að hús hafi góð jarðskaut til að hindra hleðslur í veggjum. Reynslan hefur sýnt að stafskaut virka vel og jafnvel plötuskaut en vír grafin í jörðu er heldur lakari kostur. Nauðsynlegt er að skautið sé neðan við frost og í eins rökum jarðvegi og kostur er. Jafnframt er mikilvægt að hver leiðandi eining í húsi hafi bara samband við jarðtengingu á einum stað. Þetta myndi kallast stjörnufrágangur/tenging. Ástæðan er að jarðsambönd tengjast alltaf jarðsambandi orkuveitu og myndast hætta á flökkustraumum sé tengt á fleiri stöðum en einu. Bætt jarðtenging getur leitt til bættrar heilsu manna og dýra hvort sem um heimili er að ræða, iðnaðarhúsnæði eða gripahús.

 

Í húsum sem eru með flökkustrauma getur rafstraumur í blöndunartækjum orðið allnokkur og hefur undirritaður séð allt að 2A straum í blöndunartækjum baðkers. Það skal þó tekið fram að rafstraumur af þessum toga er oftast með mjög lága spennu og langt frá því að teljast hættulegur sé horft til spennu. 

 

Flökkustraumar - rafsegulsvið

 

Flökkustraumar eru hvimleiður fylgikvilli 3ja fasa rafkerfa. Þegar mæling á rafsegulsviði er framkvæmd er gjarnan byrjað að leita geislunar frá stofnlögnum. Það er vel þekkt vandamál að ákveðin taug (PE taug) í rafkerfum húsa sem hefur hlutverk sem snertispennuvörn veldur oft á tíðum miklu segulsviði innan mannvirkja sem tengd eru við rafmagn. Sviðið getur orðið töluvert mikið og önnur hlið á þessu sviði er sú staðreynd að styrkur sviðsins fellur lítið við fjarlægð. Því er dreifingin geislunar mikil frá þessari taug. Taugin er tengd í hitaveiturör og sökkulskaut og getur þá rafstraumur fundið sér farveg um járnabindingu húsa og vatnsrör án þess að nokkur hafi hugmynd um. 

 

Í húsum sem eru með flökku­strauma getur rafstraumur í blöndunartækjum orðið allnokkur og hefur undirritaður séð allt að 2A straum í blöndunartækjum baðkers. Það skal þó tekið fram að rafstraumur af þessum toga er oftast með mjög lága spennu og langt frá því að teljast hættulegur sé horft til spennu. Hér er aðallega verið að reyfa geislun rafsegulsviðs en það vilja margir njóta vafans gagnvart slíkri geislun. 

PE taugin er flestum íbúum ósýnileg og hefur því ekki sjónræn áhrif eins og til dæmis spennistöðvar eða háspennulínur sem oft á tíðum vekja óhug ef þær standa nálægt húsum. Umrædd taug getur gefið frá sér meira segulsvið en þokkaleg spennistöð í 5 metra fjarlægð. Þegar verið er að bæta jarðsamband í húsum þarf að huga að þessum þætti til að tryggja að flökkustraumar séu ekki að þvælast um skautin. Rafal ehf. hefur fundið upp lausn við þessu vandamáli sem er sennilega einstök á heimsmælikvarða. Tæki sem kallast Straumbeinir (straumbeinir.is) er sett í rafmagnstöflu og tengt inn á svokallað núllunarband. Tækið hindrar að flökkustraumar myndist milli rafkerfis og jarðbindingar hússins og er nauðsynlegt að huga að þessu þegar verið er að bæta jarðskaut húsa.

 

02.08.2017

Valdemar Gísli Valdemarsson

Höfundur er rafeindavirkja­meistari með ódrepandi áhuga á rafmagni, náttúrulegu sem manngerðu, og mögulegum áhrifum þess á líðan manna og dýra.