Ochrona odgromowa

Mgr inż. Andrzej Boczkowski

Sekcja Instalacji i Urządzeń Elektrycznych SEP

Spis treści:

1. Kryteria stosowania ochrony
2. Klasyfikacja obiektów
3. Wymagania ogólne
4. Wykonywanie prac montażowych
5. Montaż sztucznych zwodów
6. Montaż sztucznych przewodów
7. Wykonywanie uziomów
8. Badania techniczne
9. Dokumentacja powykonawcza

10. Odbiór robót

Ochrona odgromowa budynków

1) Budynki należy chronić przed skutkami wyładowań piorunowych zgodnie z wymaganiami zawartymi w następujących przepisach technicznych:

-     Polskich Normach PN/E-05003 i PN-IEC 61024 „Ochrona odgromowa obiektów budowlanych” oraz

      PN-IEC 60364-4-443 „Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Ochrona dla zapewnienia

      bezpieczeństwa. Ochrona przed przepięciami. Ochrona przed przepięciami atmosferycznymi lub

      łączeniowymi” i PN-IEC 61312 „Ochrona przed piorunowy impulsem elektromagnetycznym”

-     Warunkach Technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie.

-     Warunkach technicznych użytkowania budynków mieszkalnych.

1.   Kryteria stosowania ochrony odgromowej według PN-86/E-05003/01

1.1. Podział obiektów budowlanych na kategorie zagrożenia

2)     Z punktu widzenia ochrony odgromowej obiekty budowlane dzieli się na:

a)     obiekty produkcyjne i magazynowe nie zagrożone wybuchem oraz budynki mieszkalne, użyteczności

        publicznej itp.,

b)     obiekty zagrożone pożarem, wybuchem mieszanin wybuchowych gazów, par cieczy i/lub pyłów

        palnych z powietrzem oraz wybuchem materiałów wybuchowych,

c)     inne obiekty jak kominy wolnostojące, linowe urządzenia transportowe, dźwigi na terenach budowy

        i obiekty sportowe.

1.2.  Rodzaje ochrony odgromowej

3)     Ochronę odgromową obiektów budowlanych dzieli się na:

a)     podstawową,

b)     obostrzoną,

c)     w wykonaniu specjalnym.

1.3.    Wybór rodzaju ochrony

1.3.1 Ochrona podstawowa

4) Rodzaj ochrony, który stosuje się dla obiektów budowlanych wymienionych w punkcie 1.1. a),

        charakteryzujących się dodatkowo następującymi parametrami:

a)   budynki nie występujące w zwartej zabudowie (wolnostojące), o wysokości powyżej
15 m i powierzchni ponad 500 m2,

b)   budynki użyteczności publicznej, w których mogą przebywać ludzie w dużych grupach (powyżej 50 osób), jak domy towarowe, zamknięte obiekty sportowe, obiekty kultu religijnego, hale targowe, banki oraz budynki zawierające np. sale sprzedaży, sale teatralne, sale kinowe, sale restauracyjne, bary i inne podobne,

c)   budynki przeznaczone dla ludzi o ograniczonej zdolności poruszania się, jak np. szpitale, sanatoria, żłobki, przedszkola, domy rencistów, zakłady pracy zatrudniające inwalidów, szkoły specjalne i inne podobne,

d)   obiekty o dużej wartości historycznej, materiałowej lub kulturalnej, np. budowle zabytkowe, muzea, biblioteki, archiwa i inne podobne,

e)   budynki wyższej użyteczności publicznej, jak budynki pogotowia, straży pożarnej, urzędów administracji i inne podobne,

f)   rozległe hale, to znaczy hale o wymiarach przekraczających 40 X 40 m, mające żelbetowe lub stalowe wewnętrzne słupy wsporcze,

g)   budynki wykonane z materiałów łatwozapalnych, niezależnie od wysokości, z wyjątkiem wyszczególnionych w punkcie 1.3.1. c),

h)   obiekty do produkcji, przetwarzania i składowania materiałów łatwozapalnych,

i)    obiekty nie wymienione wyżej, których wskaźnik zagrożenia piorunowego przekracza wartość 10-4.

1.3.2 Ochrona obostrzona

5)    Ten rodzaj ochrony stosuje się dla obiektów budowlanych wymienionych w punkcie 1.1. b).

        1.3.3 Ochrona w wykonaniu specjalnym

6)    Ten rodzaj ochrony stosuje się dla obiektów budowlanych wymienionych w punkcie 1.1. c).

1.4.  Obiekty budowlane nie wymagające ochrony

7)     Nie wymagają ochrony następujące obiekty:

a)     usytuowane w strefie ochronnej sąsiadujących obiektów,

b)     budynki o wysokości nie przekraczającej 25 m, usytuowane w zwartej zabudowie, a nie wyszczególnione w punkcie 1.3.1.

Budynek znajdujący się w zwartej zabudowie to budynek, do którego przylegają bezpośrednio co najmniej z dwóch stron budynki sąsiednie i którego poziom dachu nie przekracza więcej niż o 6 m poziomów dachów budynków sąsiednich. Do budynków
w zwartej zabudowie zalicza się również budynki nie przekraczające powierzchni 500 m2 (1000 m2 dla budynków mieszkalnych), jeżeli budynki sąsiadujące o analogicznym zróżnicowaniu jak uprzednio są usytuowane w odległości nie większej niż wysokość rozpatrywanego budynku (podwójna wysokość rozpatrywanego budynku dla budynków mieszkalnych),

c)    obiekty, dla których wskaźnik zagrożenia piorunowego jest mniejszy niż 10-5.

1.5 Określenie wskaźnika zagrożenia piorunowego

8)  Wskaźnik zagrożenia piorunowego obiektu budowlanego W ujmuje prawdopodobieństwo trafienia piorunu w obiekt i wywołania w nim szkody. Wskaźnik ten należy obliczyć według wzoru:

w którym:

Należy przyjmować następujące wartości współczynników n i m:

Dla gęstości powierzchniowej wyładowań N należy przyjmować wartości:

Powierzchnię równoważną A określa się według wzoru:

10)   

w którym:

Dla obiektów o wysokości h mniejszej niż 10 m należy przyjmować h = 10 m.

Prawdopodobieństwo wywołania szkody p określa się według wzoru:

11)  

w którym:

12)                   

W zależności od wartości wskaźnika W ustala się trzy stopnie zagrożenia piorunowego:

2.  Klasyfikacja obiektów oraz wybór poziomów ochrony dla urządzeń piorunochronnych wg PN-IEC 61024-1-1

2.1.   Klasyfikacja obiektów

Klasyfikacja obiektów może być dokonana w zależności od skutków oddziaływania udarów piorunowych, które mogą być groźne dla samych obiektów i dla ich zawartości lub otoczenia. Przykłady klasyfikacji obiektów przedstawione są w tablicy 1.

Tablica 1.     Przykłady klasyfikacji obiektów

37)   Uwagi

1.       Wrażliwe wyposażenie elektroniczne może być instalowane we wszystkich rodzajach obiektów,

         włącznie z obiektami zwykłymi, które mogą być łatwo uszkodzone przez piorunowe przepięcia

2.       Utrata świadczenia usług jest iloczynem czasu, przez jaki pojedynczy użytkownik nie może z nich

          korzystać, i liczby objętych nią użytkowników w ciągu roku.

Obiekty różne, dla których należałoby rozważać potrzebę stosowania  urządzeń piorunochronnych w wykonaniu specjalnym. Do takich obiektów należą:

-        obiekty o wysokości większej niż 60 m,

-        namioty, pola kempingowe i place sportowe,

-        instalacje tymczasowe,

-        obiekty w budowie.

2.2.   Wybór poziomów ochrony dla urządzeń piorunochronnych

Wybór odpowiedniego poziomu ochrony dla przewidywanego urządzenia piorunochronnego może być oparty na spodziewanej częstości Nd bezpośrednich wyładowań w chroniony obiekt i akceptowanej rocznej częstości Nc wyładowań piorunowych.

2.2.1.   Akceptowana częstość Nc  wyładowań piorunowych

Wartość Nc może być ustalona przez właściciela obiektu lub przez projektanta urządzenia piorunochronnego, gdy straty odnoszą się tylko do własności prywatnej.

Wartości Nc mogą być oszacowane w drodze analizy ryzyka i szkód, przy uwzględnieniu takich czynników jak:

-        typ konstrukcji,

-        obecność substancji palnych i wybuchowych,

-        środki przeznaczone do redukcji wynikowych skutków piorunowych,

-        liczba poszkodowanych ludzi,

-        typ i znaczenie wchodzących w grę usług publicznych,

-        wartość mienia narażonego na szkodę,

-        inne czynniki wymienione w tablicy 1.

W przypadku obiektów zwykłych zaleca się przyjmować wartość Nc = 10-3 natomiast w przypadku obiektów zagrożonych wybuchem wartość Nc = 10-5.

2.2.2.   Spodziewana częstość Nd bezpośrednich wyładowań piorunowych trafiających w obiekt

38)         Średnia roczna częstość Nd bezpośrednich wyładowań piorunowych trafiających w obiekt może być wyznaczona z zależności:

39) :     na rok

40)                  w której:

2.2.3.   Procedura wyboru urządzenia piorunochronnego

Wartość akceptowaną częstości Nc wyładowań należy porównać z aktualną wartością częstości Nd wyładowań piorunowych trafiających w obiekt.

Porównanie to pozwala na podjęcie decyzji czy urządzenie piorunochronne jest konieczne
i jakiego ma być typu.

Jeżeli Nd £ Nc to urządzenie piorunochronne nie jest potrzebne.

Jeżeli Nd > Nc to urządzenie piorunochronne o skuteczności  powinno być zainstalowane i powinien być wybrany, zgodnie z tablicą 2, właściwy poziom ochrony.

Tablica 2. Skuteczność urządzenia piorunochronnego i odpowiadające im poziomy ochrony

51)   Skuteczność E urządzenia piorunochronnego, jest to stosunek średniej rocznej liczby bezpośrednich wyładowań piorunowych, które nie mogą spowodować szkody w obiekcie, do liczby bezpośrednich wyładowań piorunowych, trafiających w obiekt.

52)   Jeżeli instalowane urządzenie piorunochronne ma skuteczność E’ mniejszą niż E, to należy zastosować dodatkowe środki ochrony, na przykład:

- ograniczające napięcia dotykowe i krokowe,

- ograniczające rozprzestrzenianie się pożaru,

- łagodzące wpływ piorunowych napięć indukowanych na czułe wyposażenie.

3.   Wymagania ogólne dotyczące ochrony odgromowej obiektów budowlanych

3.1.   Wymagania ogólne dotyczące ochrony zewnętrznej obiektów

3.1.1 Części składowe urządzenia piorunochronnego

53)      Urządzenie piorunochronne składa się z następujących części:

a)         zwodów,

b)         przewodów odprowadzających,

c)         przewodów uziemiających,

d)         uziomów,

e)         zacisków kontrolnych uziomów indywidualnych oraz uziomów wspomagających.

Części urządzenia piorunochronnego mogą być naturalne w postaci przewodzących elementów obiektu lub sztuczne, zainstalowane na obiekcie specjalnie do celów ochrony
odgromowej.

Najmniejsze wymiary elementów stosowanych w ochronie odgromowej przedstawione są w tablicy 3.

Tablica 3 Najmniejsze wymiary elementów stosowanych w ochronie odgromowej

a) według PN-86/E-05003/01