Ochrona odgromowa urządzeń umieszczonych na dachach

Ochrona odgromowa urządzeń umieszczonych na dachach obiektów wyznaczanie przestrzeni chronionych
Krzysztof WINCENCIK – DEHN POLSKA Sp. z o.o.
Wiele nowoczesnych budynków posiada na swoich dachach rozbudowane systemy
instalacyjne z mnóstwem podzespołów elektrycznych lub elektronicznych. Projektując
ochronę odgromową dla budynku należy zwrócić szczególną uwagę na ochronę tego typu
instalacji lub urządzeń przed bezpośrednim oddziaływaniem prądu piorunowego.
Bezpośrednie wyładowanie w dach obiektu może doprowadzić do:
 uszkodzenia lub zniszczenia samego urządzenia oraz przyłączonych do niego instalacji,
 zniszczenia instalacji i urządzeń wewnątrz obiektu budowlanego,
 możliwości porażenia osób przebywających na dachu , lub nawet wewnątrz obiektu w
przypadku braku wyrównania potencjałów instalacji chodzących do wnętrza budynku..
W normie PN-EN 62305-3:2009 „Ochrona odgromowa - Część 3: Uszkodzenia fizyczne
obiektów budowlanych i zagrożenie życia.” Przestawione zostały podstawowe zasady
ochrony przed tego rodzaju zagrożeniem. Podstawowy zapis w oparciu o który tworzymy
ochronę urządzeń i instalacji na dachu w mówi ( pkt. E.5.2.4.2.5), że :
„wszystkie urządzenia dachowe z materiałów izolacyjnych lub przewodzących, które zawierają
wyposażenie elektryczne i/lub służące przetwarzaniu informacji, powinny znajdować się w
przestrzeni ochronnej układu zwodów”.
Ochronę przed zagrożeniem wyładowaniem bezpośrednim dla urządzeń lub instalacji na dachu
budynku zapewniają odpowiednio dobrane i rozmieszczone zwody pionowe (rys. 1.).
Rys.1. Ochrona urządzeń i instalacji na dachu budynku z pomocą zwodów pionowych.
Z uwagi na sposób montażu zwodów które można podzielić na następujące grupy:
 zwody o wysokości do ok. 1 m mocowane bezpośrednio do elementów urządzenia
piorunochronnego, lub na elementach konstrukcji dachu i połączone z urządzeniem
piorunochronnym (rys2a),
 zwody o wysokości od ok. 1 m do 3 m, wolnostojące najczęściej mocowane do
betonowych podstaw i przeznaczone na dachy płaskie(rys2b),
 wolnostojące zwody o wysokości od kilku do kilkunastu metrów na podstawie
konstrukcyjnej ( trójnóg z obciążnikami) na dachy płaskie i dachy o pochylenie do 10o,
 zwody izolowane , mocowane z wykorzystaniem elementów dystansujących z
materiałów izolacyjnych bezpośrednio do chronionych urządzeń (rys2d)
Rys.2. Zastosowanie zwodów pionowych
a) zwód o wysokości 1 m przymocowany do kalenicy dachu
b) ochrona urządzenia za pomocą zwodów wolnostojących
c) maszt odgromowy na trójnogu
d) zwód izolowany od chronionego urządzenia za pomocą wspornika dystansującego
Przy wyznaczaniu przestrzeni chronionej za pomocą pojedynczego zwodu lub układu
zwodów pionowych, należy pamiętać że, zwody pionowe do ochrony płasko osadzonych lub
wystających nad dach urządzeń powinny mieć taką wysokość, aby poddawane ochronie
urządzenie znajdowało się w całości w wyznaczonej przez toczącą się kulę
przestrzeni ochronnej zwodu pionowego lub w stożku o kącie ochronnym zgodnym z
zapisami normy PN-EN 262305.
Kolejny ważnym zapisem normy, jest zapis mówiący o tym, że do określenia chronionej
przestrzeni powinny być brane pod uwagę jedynie rzeczywiste fizyczne wymiary
układu metalowych zwodów. Jak jasno widać z tego zapisu norma PN-EN 62305 nie
przewiduje występowania żadnych „cudownych” parasoli umożliwiających zwodem
o wysokości 3 m ochronę dachu na całej rozległej budowli. Maksymalne wartości promienia
toczonej kuli, wymiarów siatki i kąta ochronnego dla poszczególnych klas LPS pokazano na
rys 3.
rys.3. Maksymalne wartości promienia toczonej kuli, wymiarów siatki i kąta ochronnego dla
poszczególnych klas LPS zgodnie z PN-EN 62305-3
Pomiędzy zwodami pionowymi a chronionymi urządzeniami dachowymi powinien być
zapewniony odstęp izolacyjny , spełniający podane w pkt 6.3 ( PN-EN 62305-3) warunki
na zbliżenie.
Tak więc określając obszar przestrzeni chronionej dla projektowanego zwodu pionowego
należy uwzględnić wymagania dotyczące kątów ochronnych oraz odstępów izolacyjnych, aby
uniemożliwić powstawanie przeskoków iskrowych pomiędzy chronionymi urządzeniami i
instalacjami a zwodami.
Problem wyznaczania ostępów izolacyjnych był już poruszany na łamach naszego biuletynu
w roku ubiegłym, tak więc teraz zajmiemy się problematyką wyznaczania przestrzeni
chronionej ( doborem wysokości zwodu ).
Jak już informowaliśmy w poprzednim biuletynie, w ofercie firmy DEHN znajduję się
program DEHNsupport pozwalający na kompleksową ocenę ryzyka dola obiektu zgodnie z
zapisami normy PN-EN 62305-2. Uzupełnieniem do programu są trzy dodatkowe moduły
obliczeniowe (arkusze kalkulacyjne) wspomagające projektanta w następujących
zagadnieniach:
 obliczanie kąta ochrony i strefy chronionej dla urządzeń chroniony poprzez system
zwodów pionowych,
 obliczanie odstępu izolacyjnego s dla urządzeń na dachu budynku,
 obliczanie systemu uziomów.
Rys.4. Wyróżnienie dla programu DEHNsupport na VI Konferencji Naukowo Technicznej
I-Mitel 2010 w kwietniu br
Przy obliczaniu strefy chronionej mamy do wyboru kilka wariantów usytuowania zwodów
względem chronionego urządzenia, oraz wybór sposobu ochrony ( z wykorzystaniem 1,2 lub
4 zwodów na dachach płaskich oraz ochrona na dachach spadzistych ).
Dla ochrony za pomocą pojedynczego zwodu możemy stosować metodę toczonej kuli lub
metodę kąta osłonowego. W pozostałych przypadkach w obliczeniach wymaganej wysokości
posługujemy się metodą toczącej się kuli.
Poniżej przedstawimy przykładowe wyniki obliczeń wysokości zwodów ( wymagany odstęp
izolacyjny s możemy obliczyć wcześniej korzystając z nakładki DEHN Distance Tool)
Przykład 1 – Ochrona nadbudówki dachowej za pomocą pojedynczego zwodu pionowego.
Program umożliwia określenie wymaganej wysokości zwodu dla dwóch przypadków:
a) zwód umieszczony przy narożniku urządzenia
b) zwód umiejscowiony wzdłuż jednego z boków urządzenia
Zakładamy że mamy do ochrony nadbudówkę dachową o wysokości h= 2 m i wymiarach
długość l=4m szerokość b= 1,5 m. Klasa urządzenia piorunochronnego LPL=III ( typowy
obiekt). Po wprowadzeniu danych oraz podaniu odstępu izolacyjnego s ( zakładamy s=0,8m )
otrzymujemy wynik obliczeń:
Rys.5.a Ochrona nadbudówki dachowej za pomocą pojedynczego zwodu pionowego zwód umiejscowiony przy narożniku.
Rys.5.b Ochrona nadbudówki dachowej za pomocą pojedynczego zwodu pionowego zwód umiejscowiony w połowie długości urządzenia.
Jak widać w drugim przypadku wymagana wysokość zwodu jest o 70 cm mniejsza niż
w przypadku umiejscowienia go przy narożniku nadbudówki
Przykład 2 – Ochrona nadbudówki dachowej za pomocą układu 4 zwodów pionowych.
Program umożliwia określenie wymaganej wysokości zwodów dla dwóch przypadków:
a) wszystkie zwody mają taką samą wysokość
b) stosujemy 2 pary zwodów o różnej wysokości
Rys.5.c Ochrona nadbudówki dachowej za pomocą 4 zwodów pionowych równej wysokości
Jak widać w przypadku zastosowanie 4 zwodów , wysokość pojedynczego zwodu nie może
być mniejsza niż 2,07 m.
I na koniec pokażemy przykład określania przestrzeni chronionej dla dachu płaskiego, na
którym zainstalowane zostały urządzenia wymagające ochrony przed wyładowaniem
bezpośrednim.
Rys.5d
W tym przypadku możliwe jest zastosowanie do ochrony urządzenia ( np. paneli
fotowoltaicznych) iglic o wysokości 1 m, takich jak pokazano na rys 2a.
W ostatniej części cyklu artykułów na temat możliwości obliczeniowych programu
DEHNsupport , który zaprezentujemy w następnym numerze biuletynu omówione zostanie
wykorzystanie pakietu graficznego DEHN Distance Tool do wyznaczanie odstępów
izolacyjnych.