ei 2005 04 s077

background image

w w w. e l e k t r o . i n f o . p l

n r 4 / 2 0 0 5

d z i a ł

77

p r o j e k t

projekt instalacji odgromowej

budynku przemysłowego

mgr inż. Julian Wiatr

P

rojektowanie ochrony odgromowej obiektów budowlanych należy wyko-
nywać na podstawie norm krajowych PN 86-92 / E 5003-1;2;4 lub między-

narodowych PN-IEC 61024 Instalacje odgromowe w obiektach budowlanych.
Normy te zostały przywołane w rozporządzeniu Ministra Infrastruktury z dnia
7 kwietnia 2004 roku, zmieniającym rozporządzenie w sprawie warunków
technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz. U.
Nr 109 / 2004 poz. 1157 załącznik do rozporządzenia poz. 44).

Należy zauważyć, że normy międzynarodowe stanowią pewne porozumie-

nie techniczne akceptowalne przez kraje wspólnoty, a zatem uwzględniają
różne uwarunkowania wynikające miedzy innymi z różnorodności klimatu,
jaki występuje na ich terytorium. Normy te zawierają tylko pewne wskaza-
nia i zgodnie z prawem obowiązującym w naszym kraju nie są przeznaczone
do obowiązkowego stosowania.

W celu ułatwienia korzystania z tych norm PKN wprowadził „przewod-

nik” oznaczony PN-IEC 61024-1-2:2002 „Ochrona odgromowa obiektów bu-
dowlanych. Część 1-2: Zasady ogólne. Przewodnik B. Projektowanie, montaż,
konserwacja i sprawdzanie urządzeń piorunochronnych”, w którym zosta-
ły przedstawione szczegółowe zasady projektowania instalacji odgromowej
obiektów budowlanych.

Zarówno normy krajowe, jak i międzynarodowe nie wyczerpują wszystkich

zagadnień związanych z ochroną odgromową obiektów budowlanych. W za-
pisach norm krajowych i międzynarodowych występują dość znaczne różni-
ce, mimo że dotyczą tego samego problemu. Brak jest jednoznacznego rozwią-
zania problemu ochrony odgromowej, który pozwoliłby na wycofanie norm
krajowych. Sytuacja ta spowodowała, że PKN wydał oświadczenie zalecające
stosowanie norm ochrony odgromowej obiektów budowlanych zarówno kra-
jowych, jak i międzynarodowych.

Problem, jaki napotykają projektanci, polega na trafnym wyborze zaleceń

zapisanych w normach krajowych lub międzynarodowych, co znalazło swo-
je odzwierciedlenie w cytowanym wcześniej rozporządzeniu. Wprawdzie nie
powinno się stosować jednocześnie norm krajowych i międzynarodowych, to
jednak w przypadku ochrony odgromowej należy przyjąć odstępstwo, które
polega na przyjmowaniu bardziej krytycznych wymagań z zapisu w normach
krajowych i międzynarodowych.

W przypadku braku zaleceń sprecyzowanych w zakresie np. rezystan-

cji uziemienia instalacji odgromowej, zasadnym wydaje się zastosowanie
zalecenia w zakresie wymaganej rezystancji przedstawionej przez normy
krajowe w ścisłej korelacji z wymaganiami norm międzynarodowych. Wie-
le kontrowersji budzi również brak sprecyzowania w normach międzyna-
rodowych ochrony odgromowej obiektów zagrożonych wybuchem lub po-
żarem, co zmusza projektantów do stosowania norm krajowych, w których
wymagania dla tych obiektów sprecyzowano bardzo szczegółowo.

Nałożenie na projektanta lub właściciela obiektu oceny akceptowalnej

częstości wyładowań piorunowych w dany obiekt wydaje się pozostawie-
niem zbyt dużej odpowiedzialności ww. podmiotom, które mogą mieć duży
problem w ocenie ewentualnych zagrożeń. Sytuacja ta jednak zmusza pro-

jektantów instalacji odgromowej do bardzo precyzyjnej oceny szkód, jakie
mogą zaistnieć w wyniku bezpośrednich trafień pioruna w obiekt budowla-
ny. W przypadku, gdy wymagany poziom ochrony powinien być wyższy niż
przedstawiony w normach międzynarodowych, bardzo przydatne jest zasto-
sowanie metody toczącej się kuli.

Metoda ta pozwala na wprowadzenie korekty rozmieszczenia zwodów, tak by

można było zachować minimalne odległości od powierzchni obiektów zagrożo-
nych wybuchem lub pożarem. Należy jednak pamiętać, że zagrożenie piorunowe
dla obiektów budowlanych pojawia się nie tylko podczas bezpośredniego trafie-
nia pioruna w obiekt. Prądy pochodzące od wyładowań atmosferycznych mogą
przedostawać się do obiektu również poprzez linie zasilające lub indukcję pod-
czas wyładowań pobliskich. W tym numerze przedstawimy przykładowy projekt
instalacji odgromowej budynku przemysłowego, który stanowi zapowiedziany
wcześniej projekt budynku nr 2, publikowanego opracowania zasilania zakładu
przemysłowego. Obliczenia zostały wykonane zgodnie z zaleceniami PN-86 / E
05003-1 oraz PN-IEC 61024. Jakie są rozbieżności, oceńcie Państwo sami.

Rozbieżności w uzyskanych wynikach potwierdzają stanowisko Komitetu

Technicznego 55 PKN, że zapisy wymagań ww. normach nie obejmują cało-
ści zagadnień, dlatego obowiązują normy krajowe i międzynarodowe. Zatem

Rys. 1 Równoważna powierzchnia zbierania wyładowań przez obiekt

background image

w w w. e l e k t r o . i n f o . p l

n r 4 / 2 0 0 5

p r o j e k t

78

to właśnie od rozwagi i doświadczenia projektanta zależy poprawność opra-
cowanego projektu ochrony odgromowej obiektu budowlanego, co nie jest
wbrew pozorom prostą sprawą.

Pełne opracowanie instalacji odgromowej wymaga miedzy innymi spraw-

dzenia odległości instalacji odbiorczej oraz odbiorników od zwodów oraz prze-
wodów odprowadzających instalacji odgromowej. Prezentowany projekt zawie-
ra zakres podstawowy. Wszystkie wymagania oraz szczegóły opracowania in-
stalacji odgromowej znajdą Państwo w wymienionych już normach.

dane wyjściowe

Wymiary budynku: długość a = 40 m, szerokość b = 10 m, wysokość h = 10 m.

Budynek ma dach płaski. Ponad dach nie zostały wyprowadzone żadne elementy
konstrukcyjne oraz kominy. W obiekcie zainstalowano RGSN i oddziałową stację
transformatorową SO I 15 / 0,4 kV. Lokalizacja budynku znajduje się na szerokości
geograficznej49°30’.Rezystywnośćgruntuustalonanapodstawiepomiarówwyno-
si 1000 Ω⋅m. Dla celów dydaktycznych założono, że budynek jest wolno stojący.

opis techniczny

Na dachu budynku należy zainstalować siatkę zwodów wykonaną drutem

Cu φ 16. Plan instalacji siatki zwodów przedstawia

rysunek 3. Zwody nale-

ży układać na podstawkach ustawionych na dachu oraz mocować w uchwy-
tach odciągowych mocowanych do konstrukcji budynku zgodnie z instruk-
cją producenta.

Do siatki zwodów należy, w miejscach wskazanych na

rysunku 3, zamoco-

wać przewody odprowadzające wykonane drutem Cu φ 16. Przewody te należy

mocować w odstępach co 1 m do ścian budynku i wprowadzić do zacisków kon-
trolnych zainstalowanych na wysokości 1,2 m nad powierzchnią gruntu. Z za-
cisków kontrolnych należy taśmą FeZn 30×5 wyprowadzić przewody uziemia-
jące, które trzeba połączyć przez spawanie z uziemieniem otokowym. Miejsca
spawów należy zabezpieczyć przed korozją. W wykopie o głębokości 1 m, odda-
lonym o 1 m od krawędzi budynku, należy ułożyć uziom otokowy, wykonany
taśmą FeZn 30×5.

Uwaga! Przewody uziomowe od złącza kontrolnego do głębokości 0,5 m po-

niżej poziomu gruntu należy prowadzić w rurze osłonowej DVK φ 50.

obliczenia według PN-86 / E 05003 / 1

- wskaźnik zagrożenia piorunowego:

W n m N A p

= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅

=

=

=

2 1 2 5 10

9400 0 00325

0 0015275 1 5275 10

6

,

,

,

,

−−4

- zagrożenie duże, ochrona odgromowa wymagana:

W

=

>

1 5275 10

10

4

4

,

gdzie:
n i m – współczynniki uwzględniające liczbę ludzi w obiekcie oraz położe-
nie obiektu,
N – roczna gęstość powierzchniowa wyładowań piorunowych,
A – powierzchnia równoważna zbierania wyładowań przez obiekt, w [m

2

],

p – prawdopodobieństwo wywołania szkody przez wyładowanie piorunowe.

Należy przyjmować następujące wartości współczynników n i m: n = l dla

obiektów, w których przewiduje się przebywanie nie więcej niż jednej osoby
na 10 m

2

powierzchni, n = 2 przy większej liczbie ludzi w obiekcie, m = 0,5 dla

budynków w zwartej zabudowie, m = l dla pozostałych obiektów.

Dla gęstości powierzchniowej wyładowań N należy przyjmować wartości:

N = 1,8*10

-6

m

-1

dla terenów o szerokości geograficznej powyżej 51°30’,

N = 2,5*10

-6

m

-1

dla pozostałych terenów kraju.

Powierzchnię równoważną A określa się według wzoru:

A S

L h

h

m

= + ⋅ ⋅ + ⋅

=

+

+

+

=

4

50

400 4000

5100 9500

2

2

gdzie:
S = a⋅b – powierzchnia zajmowana przez obiekt, w [m

2

],

L – długość poziomego obrysu obiektu, w [m],
h – wysokość obiektu, w [m].
Uwaga! Dla obiektów o wysokości h mniejszej niż 10 m należy przyjmować
h = 10 m.
Prawdopodobieństwo wywołania szkody p określa się według wzoru:

p R Z K

=

+

=

+

=

(

)

, ( ,

,

)

,

0 13 0 015 0 010

0 00325

gdzie:
R, Z i K – współczynniki uwzględniające rodzaj (R), zawartość (Z) i konstruk-
cję (K) obiektu, o wartościach według

tabeli 1.

W zależności od wartości wskaźnika „W” ustala się trzy stopnie zagrożenia
piorunowego:
I – W ≤ 5⋅10

-5

– zagrożenie małe, ochrona zbędna,

II – 5⋅10

-5

≤ W ≤ 10

-4

– zagrożenie średnie, ochrona zalecana,

III – W > 10

-4

– zagrożenie duże, ochrona wymagana.

Zgodnie z zaleceniami normy wymiary oka siatki zwodów nie mogą być

większe niż 20×20 m, odległości pomiędzy przewodami odprowadzającymi

Określenie

Wartości

W

spółczynnik

R

Budynki mieszkalne, administracyjne itp.

0,10

Budynki gospodarstw wiejskich i obiektów przemysłowych.

0,13

Kotłownie, stacje pomp itp.

0,14

Z

Wyposażenie typowe dla budynków mieszkalnych, biurowych,

usługowych itp.

0,010

Wyposażenie obiektów przemysłowych do produkcji

i składowania materiałów niepalnych lub trudno zapalnych.

0,015

Zwierzęta hodowlane w gospodarstwach rolnych.

0,020

K

Konstrukcja obiektu oraz pokrycie dachu wykonane

z materiałów niepalnych.

0,005

Konstrukcja obiektu lub pokrycie dachu wykonane

z materiałów trudno zapalnych.

0,010

Tab. 1 Wartości współczynników R, Z, K (wg PN 86 / E 05003-1)

Rys. 2 Wyznaczanie promienia zastępczego uziomu otokowego: R

z

– zastępczy pro-

mień okręgu

background image

w w w. e l e k t r o . i n f o . p l

n r 4 / 2 0 0 5

79

nie mogą być mniejsze niż 20 m. Przy założeniu uziemienia otokowego jego
rezystancja nie może być większa niż 30 Ω (ochrona podstawowa).

Zgodnie ze wzorem na rezystancję uziemienia otokowego zamieszczonym

w załączniku do normy, przy rezystywności gruntu ρ = 1000 Ω⋅m, rezystan-
cja projektowanego uziemienia wyniesie:

R

A

U

=

⋅ = ⋅

=

0 6

0 6 1000

504

26 73

30

,

,

,

ρ

A=42 12=504m

2

gdzie:
A – powierzchnia objęta obrysem uziomu,
ρ – rezystywność gruntu, w [Ω⋅m],
R

U

– rezystancja uziemienia, w [Ω],

Należy uznać, że warunek dopuszczalnej wartości uziemienia zostanie spełniony.

obliczenia według PN-IEC 61024

- wymagana skuteczność ochrony:

E

N

N

N

N A

c

d

d

g

e

≥ −

= −

=

⋅ ⋅

=

=

1

1

10

15565 10

0 94

10

2 5 6226 10

3

6

6

6

,

,

115565 10

6

⋅ ⋅

A =4 S +2 S +2 S +S =(4

R )/4+2(R a)+2(R b

e

1

2

3

4

2

p

p

p

π

))+

+a b=

+

+

+ ⋅ =

30

2 40 30

2 10 30

40 10 6226

2

2

π

(

)

(

)

m

gdzie:
A

e

– równoważna powierzchnia zbierania wyładowań, w [m

2

],

N

g

– 2,5 wyładowań / m

2

w ciągu roku,

N

c

– akceptowalna roczna częstość wyładowań (wartość przyjęta w interpreta-

cji normy przez Komitet Techniczny 55 PKN; norma podaje wartość 10

-2

),

N

d

– spodziewana częstość bezpośrednich wyładowań piorunowych w obiekt,

S

1

; S

2

; S

3

; S

4

; R

p

– patrz

rysunek 1.

Wyznaczona wartość skuteczność ochrony mieści się przedziale 0,90 ≤ E ≤ 0,95.

Wartość ta pozwala na przyjęcie III poziomu ochrony. Z uwagi na lokalizację
w budynku RGSN oraz SO I zostanie przyjęty II poziom ochrony, dla którego
skuteczność urządzenia piorunochronnego wynosi E = 0,95, oko siatki zwo-
dów nie może być większe niż 10 m. Na podstawie krzywej określającej mi-
nimalną długość uziomu otokowego (zamieszczonego w normie) przy rezy-
stywności gruntu, minimalna długość uziomu dla II poziomu ochrony wyno-
si L

min

= 5 m. Zastępczy promień okręgu wyznaczony przez powierzchnię obję-

tą uziomem wynosi

(rys. 2):

R

A

m L

m

Z

=

=

=

>

=

π

π

504

12 67

5

,

min

Należy zatem uznać, że projektowany uziom otokowy spełni wymaga-

nia normy.

Na podstawie zestawienia uzyskanych wyników należy przyjąć n = 8 prze-

wodów odprowadzających. Siatka zwodów o wymiarach 10×10 m przedsta-
wiona jest na

rysunku 3.

Uwaga! Na zwody, przewody uziemiające oraz uziemienie może być użyty inny
materiał wyszczególniony w cytowanych normach. W

tabeli 3 podano tylko

porównanie wymagań dla materiałów przyjętych w projekcie.

zestawienie ważniejszych materiałów

Wspornik odciągowy – 10 szt., wspornik dachowy – 130 szt., wspornik prze-

wodów odprowadzających – 60 szt., złącze kontrolne – 8 szt., rura DVK φ 50 dł.
6 m – 2 szt., taśma FeZN 30×5 – 160 m, drut miedziany φ 16 – 220 m.

Uwaga! Rzeczywista równoważna powierzchnia zbierania uwzględniają-

ca usytuowanie budynku jest przedstawiona na

rysunku 4 (www.elektro.

info.pl).

Wymaganie

PN-86 / E 05003 / 1

PN-IEC 61024

Rezystancja uziemienia

30

nie określa się

Wymiary oka siatki zwodów

20

×

20 m

(w tym przypadku 10

×

20 m)

10

×

10 m

Liczba przewodów

odprowadzających

5

8

Wymagany poziom ochrony

nie określa się

II

Wskaźnik zagrożenia

1,5275

10

-4

0,95

Rodzaj ochrony

podstawowa

nie określa się

Minimalny przekrój

przewodów odprowadzających

Cu

φ

6

Cu

φ

6

Minimalny przekrój zwodów

Cu

φ

6

Cu

φ

Minimalny przekrój uziemienia

taśma ocynkowana 20

×

3

nie określa się

Minimalna odległość przewodów

odprowadzających od ścian

2 cm

ułożenie bezpośrednie

na niepalnej konstrukcji

Minimalna wysokość zwodów

nad powierzchnią dachu

2 cm

ułożenie bezpośrednie

na niepalnym dachu

Odstępy pomiędzy

uchwytami mocującymi

1,5 m

1,0 m

Tab. 3 Porównanie wymagań PN-86 / E 05003 / 01 i PN-IEC 61024

Skuteczność urządzenia piorunochronnego E

Poziom ochrony

0,98

I

0,95

II

0,90

III

0,80

IV

Tab. 2 Skuteczność urządzenia piorunochronnego w zależności od wymaganego po-

ziomu ochrony

Rys. 3 Siatka zwodów poziomych oraz szkic uziemienia otokowego budynku nr 2

zakładu produkcyjnego

background image

w w w. e l e k t r o . i n f o . p l

n r 4 / 2 0 0 5

porady

80

W

obiektach służby zdrowia instalowa-
ne jest oświetlenie bakteriobójcze, któ-

rego zadaniem jest sterylizowanie pomiesz-
czeń użytkowanych medycznie. Oświetlenie
to może być włączone w pomieszczeniu do-
piero po opuszczeniu go przez ludzi, ponieważ
jego promieniowanie jest szkodliwe dla czło-
wieka. Zasilanie oświetlenia bakteriobójcze-
go należy projektować w sposób uniemożli-
wiający włączenie podczas pobytu ludzi w po-
mieszczeniu.

Tym razem w „e.poradach” prezentujemy

prosty sposób rozwiązania tego problemu
na przykładzie zasilania oświetlenia po-
mieszczenia użytkowanego medycznie.
Oświetlenie podstawowe oraz bakteriobój-
cze jest zasilane przez przekaźnik (stycznik)
z opóźnionym czasem odpadania. Przekaź-

nik (stycznik) wyposażony jest w dwie pary
zestyków: NO i NZ. Taka kombinacja sty-
ków uniemożliwia jednoczesne włączenie
obydwu obwodów oświetlenia. Instalacja
wyłączników oświetlenia podstawowego
wewnątrz pomieszczenia oraz oświetlenia
bakteriobójczego na korytarzu uniemożli-

jak zabezpieczyć się przed

przypadkowym włączeniem

oświetlenia bakteriobójczego

mgr inż. Julian Wiatr

Rys. 1 Plan instalacji oświetlenia

reklama

wia załączenie lamp bakteriobójczych w po-
mieszczeniu podczas pobytu w nim ludzi.
Zastosowanie przekaźnika (stycznika)
z opóźnionym czasem odpadania pozwala
na bezpieczne opuszczenie pomieszczenia
po zakończeniu pracy – przed włączeniem
opraw bakteriobójczych.

Rys. 2 Układ sterowania oświetleniem


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
ei 2005 04 s025
ei 2005 04 s060 id 154155 Nieznany
ei 2005 04 s085
ei 2005 04 s043
ei 2005 04 s080
ei 2005 04 s064
ei 2005 04 s081
ei 2005 04 s024
ei 2005 04 s084 id 154156 Nieznany
ei 2005 04 s074
ei 2005 04 s034
ei 2005 04 s073
ei 2005 04 s009
ei 2005 04 s037
ei 2005 03 s077 id 154151 Nieznany
ei 2005 04 s052
ei 2005 04 s051
ei 2005 04 s086 id 154157 Nieznany
ei 2005 04 s044

więcej podobnych podstron