Ochrona instalacji przed piorunem

W artykule chciałbym przedstawić zasady wyznaczania przestrzeni chronionych przed uderzeniem pioruna dla nadbudówek i elementów instalacji umieszczonych na dachach budynków.

Współczesne budynki, w celu powiększenia powierzchni użytkowej wewnątrz, wyprowadzają na dach rozbudowane systemy instalacyjne. Systemy te posiadają często wiele podzespołów elektrycznych lub elektronicznych. Dlatego podczas projektowania ochrony odgromowej dla nowoczesnych budynków wymagana jest ścisła współpraca pomiędzy projektantem elektrykiem a projektantem innych instalacji rozmieszczonych na dachu budynku.

Wzajemne konsultacje winny dotyczyć m.in. pomieszczeń z urządzeniami na poziomie dachu, np. pomieszczeń: silników dźwigowych, urządzeń wentylacji, ogrzewania i klimatyzacji oraz zbiorników wodnych i innych wystających elementów. Pozwala to na realizację ochrony nadbudówek oraz znajdujących się na dachu instalacji lub urządzeń przed bezpośrednim oddziaływaniem prądu piorunowego w sposób zoptymalizowany technicznie i finansowo.


Prenumerata Magazynu Instalatora

W normach z lat 80. XX wieku dotyczących ochrony odgromowej można było znaleźć zapis, że wszystkie metalowe części budynku, znajdujące się na powierzchni dachu (kominy, wyciągi, bariery itp.), powinny być połączone z najbliższym zwodem lub przewodem odprowadzającym. Stąd też do tej pory na dachu widzimy często takie przypadki (fot. 1).

Klimatyzator na dachu

Fot. 1. Bezpośrednie połączenie nadbudówek dachowych z siatką zwodów poziomych na dachu budynku.

 

Zagrożenia od pioruna

Instalacje przewodzące, takie jak przewody elektryczne lub metalowe rury, które przebiegają od urządzeń dachowych do wnętrza budynku, mogą przenosić tam znaczną część prądu pioruna, co w przypadku bezpośredniego wyładowania systemu zwodów na dachu obiektu może prowadzić 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 dochodzących do wnętrza budynku.

W sytuacji przedstawionej na rysunku 1 przepływ prądu piorunowego w połączonych wewnętrznych częściach przewodzących może spowodować uszkodzenie obiektu lub jego zawartości.

Przepływ prądu piorunowego w połączonych wewnętrznych częściach

Rys. 1. Przykład zagrożenia instalacji wewnątrz budynku spowodowany przepływem części prądu piorunowego.

 

Może również wystąpić zagrożenie porażenia osób wewnątrz obiektu napięciem dotykowym. Przykładowo wbudowane w połać dachu klapy oddymiające powinny być chronione przed bezpośrednim wyładowaniem pioruna poprzez zwody pionowe z zachowaniem bezpiecznego odstępu separacyjnego „s” między zwodami pionowymi a urządzeniami dachowymi (zgodnie z normą PN-EN 62305-3).

Dobór ochrony

Zwody pionowe stosowane do ochrony płasko osadzonych lub wystających nad dach urządzeń powinny mieć taką wysokość, aby poddawane ochronie urządzenie znajdowało się w całości w przestrzeni ochronnej zwodu pionowego, wyznaczonej metodą kąta ochronnego lub metodą toczącej się kuli.

Należy pamiętać, że wartość kąta ochronnego dla zwodu pionowego maleje wraz z jego wysokością i uzależniona jest od przyjętej klasy urządzenia piorunochronnego (rys. 3).

Wykres - wartość kąta ochronnego dla zwodu pionowego maleje wraz z jego wysokością

Rys. 3. Maksymalne wartości kąta ochronnego odpowiadające klasom LPS.

 

Metoda kąta osłonowego może być stosowana w przypadku prostych obiektów lub niewielkich części większych obiektów. Metoda ta nie jest odpowiednia dla obiektów wyższych niż promień toczącej się kuli, określony dla wybranego poziomu ochrony LPS.

Norma wyraźnie mówi, że ochronie przed bezpośrednim wyładowaniem piorunowym podlegają nie tylko nadbudówki i urządzenia zawierające wyposażenie elektryczne, ale także płasko osadzone lub wystających urządzenia dachowe bez instalacji przewodzących. 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 (rys. 4).

Wysokość zwodów pionowych do ochrony płasko osadzonych lub wystających nad dach urządzeń.

Rys. 4. Zewnętrzna ochrona odgromowa dla urządzeń na dachu obiektu przemysłowego.

 

W przypadku świetlików, lekkich kopuł czy też otworów wylotowych zamkniętych klapami projekt ochrony takich klap powinien być przedyskutowany z nabywcą/właścicielem budynku w celu podjęcia decyzji, czy ich ochrona powinna być zapewniona w pozycji otwartej, zamkniętej i we wszystkich pośrednich pozycjach.

Metalowe nadbudówki dachowe, które nie znajdują się w strefie osłonowej zwodów pionowych, nie wymagają dodatkowej ochrony, jeżeli ich wymiary nie przekraczają następujących wartości:

  • wysokość od poziomu dachu 0,3 m;
  • całkowita powierzchnia nadbudówki 1,0 m2;
  • długość nadbudówki 2,0 m.

W przypadku niemetalowych nadbudówek dachowych, które nie znajdują się w przestrzeni ochronnej zwodów pionowych, dodatkowa nie jest wymagana, w przypadku gdy wysokość nadbudówki ponad powierzchnię dachu nie przekracza 0,5 m.

Ochrona komina

Kominy wykonane z materiału izolacyjnego, gdy nie znajdują się w przestrzeni ochronnej układu zwodów, powinny być chronione z wykorzystaniem zwodów pionowych lub pierścieniowych na powierzchni szczytowej komina. Zgodnie z zaleceniami zapisanymi w załączniku A (normatywnym) trzeciego arkusza normy PN-EN 62305-3 – wysokość zwodu pionowego na kominie powinna być taka, by cały komin znalazł się w przestrzeni ochronnej zwodu. Jak wynika z analiz literaturowych, trafienie wyładowania piorunowego w komin z materiału nieprzewodzącego, który znajduje się poza strefą chronioną przez układ zwodów, jest możliwe z uwagi na to, że wewnętrzna powierzchnia komina pokryta jest warstwą przewodzącej sadzy.

Na rysunku 5 pokazano konstrukcję zwodu pionowego na kominie murowanym z cegły.

Konstrukcja zwodu pionowego na kominie murowanym z cegły.

Rys. 5. Ochrona komina z materiału nieprzewodzącego z pomocą zwodu pionowego (zalecany odstęp e = 0,2 m).

W przypadku kominów murowanych, do których zostały wprowadzone elementy przewodzące (metalowe rury ze stali nierdzewnej) w celu zapewnienia wymaganego odstępu izolacyjnego pomiędzy zwodem a rurami, zastosowano zwód pionowy przymocowany do komina za pomocą wsporników izolacyjnych.

Małe nadbudówki

Ochrona małych nadbudówek dachowych i innych urządzeń wymagających ochrony może być zrealizowana za pomocą różnego rodzaju zwodów pionowych, np. zwody o wysokości do ok. 1 m mocowane bezpośrednio na elementach konstrukcji dachu i połączone z urządzeniem piorunochronnym. W taki sposób można chronić np. kolektory słoneczne lub panele fotowoltaiczne na dachu spadzistym. Na dachach płaskich najczęściej stosujemy wolnostojące zwody pionowe o wysokości od ok. 1 do 3 m mocowane do betonowych podstaw.

Przykład ochrony klimatyzatora za pomocą zwodu pionowego pokazano na rysunku 2.

Przykład ochrony klimatyzatora za pomocą zwodu pionowego

Ochrona wyższych urządzeń może być realizowana za pomocą zwodów izolowanych zamocowanych bezpośrednio do chronionych urządzeń (z wykorzystaniem elementów dystansujących z materiałów izolacyjnych). Niekiedy stosuje się także wolnostojące zwody o wysokości od kilku do kilkunastu metrów na specjalnej podstawie konstrukcyjnej (trójnóg z obciążnikami), które można ustawiać na dachach o pochyleniu do 10°.

Gdy dach jest metalowy…

Obiekty z metalowym dachem wymagają dodatkowej analizy pod kątem wykorzystywania przewodzącej powierzchni dachu, jako elementów naturalnych wykorzystywanych do budowy urządzeń piorunochronnych LPS (ang. Lightning Protection System). W praktyce istnieją trzy możliwości:

  1. Metalowy dach wykorzystany jako element urządzenia piorunochronnego (producent dachu musi potwierdzić możliwość takiego wykorzystania dachu, gdyż w niektórych przypadkach, pomimo odpowiedniej grubości blach pokrycia zapisanych w punkcie 3, producent wymaga wykonania klasycznej instalacji odgromowej w celu zachowania gwarancji na swój wyrób).
  2. Powierzchnia dachu chroniona za pomocą zwodów (blacha zbyt cienka, brak galwanicznej ciągłości połączeń pomiędzy różnymi częściami dachu itd.).
  3. Metalowy dach spełnia wymogi minimalnej grubości t zapisanej w tabeli 3 normy PN-EN 62305-3. W przypadku blachy stalowej lub ocynkowanej, by zapobiec przebiciu tej warstwy, minimalna grubość wynosi 4 mm.
  4. W przypadku urządzeń dachowych na obiektach stalowych powinny one również znajdować się w przestrzeni ochronnej układu zwodów. W tym przypadku przewody zwodów powinny być połączone nie tylko z układem zwodów, ale – jeżeli to możliwe – bezpośrednio z konstrukcją stalową. Gdy są one połączone z konstrukcją, to nie wymagają przestrzegania odstępów izolacyjnych.

Przykład ochrony nadbudówek dachowych oraz elementów instalacyjnych na dachach z metalowym pokryciem pokazano na fot. 2.

Instalacja na dachu chroniona piorunochronem

Fot. 2. Ochrona nadbudówek i instalacji dachowych za pomocą zwodów pionowych.

 

Zastosowane w tym przypadku zaciski umożliwiające połączenie stojaka zwodu z pokryciem (rantem) dachu muszą posiadać odpowiednio dużą powierzchnię styku, tak aby nie występowało zagrożenie punktowego przegrzania w miejscu styku.

Krzysztof Wincencik

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij