plik

Ochrona Przeciwpożarowa

3/05

ECHNICZNE

ŚRODKI

OCHRONY

PRZECIWPOŻAROWEJ

Ochrona Przeciwpożarowa

Podstawowym zadaniem urządzenia pio-

runochronnego (nazywanego instalacją pio-
runochronną lub odgromową) jest przejęcie
i odprowadzenie do ziemi prądu piorunowego
w sposób bezpieczny dla ludzi oraz eliminujący
możliwość uszkodzenia chronionego obiektu
budowlanego i zainstalowanych wewnątrz urzą-
dzeń elektrycznych i elektronicznych.

Typowa instalacja piorunochronna składa się

z następujących części:
• zwodów, przeznaczonych do bezpośred-

niego przyjmowania prądów piorunowych
wyładowań atmosferycznych,

• przewodów odprowadzających, łączących

zwody z przewodami uziemiającymi lub
uziomem fundamentowym,

• przewodów uziemiających,

łączących przewody odprowa-
dzające z uziomami,

• uziomów, elementów metalo-

wych lub zespołów elementów
metalowych umieszczonych
w gruncie i zapewniających
z nim połączenie elektryczne.
Odpowiednio zaprojektowana

i wykonana instalacja pioruno-
chronna powinna być odporna na
działanie czynników atmosferycz-
nych oraz nie szpecić chronionego
obiektu.

ORMY

ZALECENIA

Instalacje piorunochronne na

obiektach budowlanych powinny
być wykonane zgodnie z zale-
ceniami Polskich Norm. Takie
wymagania zawiera obowiązujące
rozporządzenie ministra infra-
struktury [3,4], zgodnie z któ-

Ochrona odgromowa obiektów
budowlanych

Podstawowe zasady tworzenia
zewnętrznej instalacji piorunochronnej

Andrzej SOWA

rym budynek wyszczególniony w normach
dotyczących ochrony odgromowej obiektów
należy wyposażyć w instalację chroniącą od
wyładowań atmosferycznych (§ 53, pkt 2 [3]).
Instalację należy wykonać zgodnie z zalece-
niami norm ochrony odgromowej (§ 184 [3]).
Zestawienie aktualnie obowiązujących norm
w dziedzinie ochrony odgromowej obiektów
budowlanych zawiera tabela 1.

Analizując przedstawione zestawienie

można zauważyć, że obowiązują obecnie
dwie normy: PN-86/E-05003/01 i PN-IEC
61024-1 określające podstawowe zasady
ochrony odgromowej. Uwzględniając ten
fakt, na szczególną uwagę zasługują wystę-
pujące w tych normach różnice w doborze
materiałów wykorzystywanych do tworzenia
poszczególnych części zewnętrznej instalacji
piorunochronnej.

OZIOMY

OCHRONY

URZĄDZEŃ

PIORUNOCHRONNYCH

Przed przystąpieniem do projektowania

instalacji piorunochronnej należy określić
wymagany poziom ochrony odgromowej
dla analizowanego obiektu budowlanego.
W tym celu, postępując zgodnie z zalece-
niami zawartymi w normie PN-IEC 61024-
-1-1, należy porównać spodziewaną częstość
bezpośrednich wyładowań piorunowych
w dany obiekt N

z częstością akceptowalną

dla tego obiektu. Akceptowalna roczna

częstość N

wyładowań piorunowych może

być ustalona przez właściciela obiektu lub
projektanta urządzenia piorunochronnego.
Początkowo zalecano [PN-IEC 61024-1-1]
przyjmowanie dla typowych obiektów
budowlanych wartości N

= 10

-2

. Następnie

[PN-IEC 61024-1-1/Ap1] wartość ta została
zmniejszona do poziomu N

= 10

-3

. W przy-

padku istnienia stref zagrożonych wybuchem
wartość ta wynosi 10

-5

W wyniku porównania można otrzymać

przypadki:
• N

≤ N

– urządzenie piorunochronne nie

jest potrzebne,

• N

> N

– urządzenie piorunochronne po-

winno zostać zainstalowane.
Jeśli wymagane jest stosowanie urządzenia

piorunochronnego, to jego skuteczność okre-
śla zależność:

Po wyznaczeniu skuteczności E można

określić (tabela 2) odpowiedni dla danego
obiektu poziom ochrony urządzenia pioru-
nochronnego.

Zakres tematyczny

Zestawienie norm

Normy ochrony odgromowej

obowiązujące przed rokiem

2001

PN-86/E-05003/01 Ochrona odgromowa obiektów budowlanych. Wymagania ogólne

PN-89/E-05003/03 Ochrona odgromowa obiektów budowlanych. Ochrona obostrzona

PN-92/E-05003/04 Ochrona odgromowa obiektów budowlanych. Ochrona specjalna

Ochrona odgromowa obiektów

budowlanych oraz wybór

poziomów ochrony dla urzą-

dzeń piorunochronnych

PN-IEC 61024-1:2001 Ochrona odgromowa obiektów budowlanych. Zasady ogólne

PN-IEC 61024-1:2001/Ap1 grudzień 2002 Ochrona odgromowa obiektów budowanych. Część 1. Zasady ogólne

PN-IEC 61024-1-1:2001 Ochrona odgromowa obiektów budowanych. Zasady ogólne. Wybór poziomów ochrony

dla urządzeń piorunochronnych

PN-IEC 61024-1-1:2001/Ap1 grudzień 2002 Ochrona odgromowa obiektów budowanych. Zasady ogólne.

Wybór poziomów ochrony dla urządzeń piorunochronnych

PN-IEC 61024-1-2:2002 Ochrona odgromowa obiektów budowlanych. Zasady ogólne. Przewodnik B – Projektowanie,

montaż, konserwacja i sprawdzanie urządzeń piorunochronnych

Ochrona przed piorunowym

impulsem elektromagne-

tycznym

PN-IEC 61312-1:2001 Ochrona przed piorunowym impulsem elektromagnetycznym. Zasady ogólne

PN-IEC/TS 61312-2:2002 Ochrona przed piorunowym impulsem elektromagnetycznym (LEMP)

Część 2. Ekranowanie obiektów, połączenia wewnątrz obiektów i uziemienia

PN-IEC/TS 61312-3:2003 Ochrona przed piorunowym impulsem elektromagnetycznym

Część 3. Wymagania urządzeń do ograniczania przepięć (SPD)

Elementy instalacji pioruno-

chronnej

PN-EN 50164-1:2002U Elementy urządzenia piorunochronnego (LPS)

Część 1: Wymagania stawiane elementom połączeniowym

PN-EN 50164-2:2003(U) Elementy urządzenia piorunochronnego (LPS)

Część 2: Wymagania dotyczące przewodów i uziomów

Tabela 1. Zestawienie podstawowych norm dotyczących ochrony odgromowej
(czcionką pogrubioną oznaczono normy zawarte w wykazie norm przywołanych w rozporządzeniu [4])

Skuteczność urządzenia piorunochronnego E

Poziom

ochrony

0,98
0,95
0,90
0,80

III
IV

Tabela 2. Skuteczność urządzenia pioruno chronnego i odpowiadający jej
poziom ochrony

Rys. 1. Przykłady zniszczeń wywołanych przez wyładowania piorunowe [5]

Ochrona Przeciwpożarowa

3/05

Ochrona Przeciwpożarowa

ECHNICZNE

ŚRODKI

OCHRONY

PRZECIWPOŻAROWEJ

Określenie poziomu ochrony urządzenia

piorunochronnego automatycznie narzuca
wartości podstawowych parametrów charak-
teryzujących kształty prądów piorunowych,
wartości współczynników występujących
w zależnościach określających odstępy
bezpieczne, kąty ochronne oraz wymiary
systemów uziomowych.

WODY

Zwodami mogą być przewodzące elementy

konstrukcyjne obiektu, tzw. zwody naturalne,
lub przewody umieszczone tylko w celach
ochrony odgromowej, tzw. zwody sztuczne
(tabela 3).

Najczęściej stosowane zwody niskie powin-

ny być mocowane na trwałe nad powierzchnią

dachu z materiału niepalnego lub trudno
zapalnego. Układając zwody, należy zacho-
wać odległość 2 cm od powierzchni (PN-
-86/E-05003/01), a nawet można je układach
na powierzchni dachu (PN-IEC 61024-1).
Takie ułożenie jest możliwe, jeśli przepływ
prądu piorunowego w przewodach nie spo-
woduje termicznego uszkodzenie pokrycia
dachowego. W obiektach krytych materiałem
nieprzewodzącym zwody na dachu mogą być
tworzone przez dowolną kombinację prętów,
rozpiętych przewodów lub przewodów ułożo-
nych w postaci sieci (rys. 2).

Wymiary pojedynczego oka siatki w za-

leżności od poziomu ochrony odgromowej
i związanej z tym efektywności ochrony
zestawiono w tabeli 4.

W tabeli tej przedstawione zostały rów-

nież wartości określone w wycofanej normie
PN-86/E-05003/02 (pola zacienione).

W przypadku stosowania gotowych ele-

mentów żelbetowych pręty zbrojeniowe mogą
być wykorzystane jako zwody, należy tylko
zapewnić odpowiednie połączenia elementów
i uzyskanie ciągłej, krótkiej drogi dla przepły-
wu prądu piorunowego.

Blachę pokrycia dachowego można i nale-

ży wykorzystywać jako zwód poziomy niski
– pod warunkiem, że jej grubość będzie nie
mniejsza niż 0,5 mm, bez względu na rodzaj
materiału pokrycia dachowego (wg PN-IEC
61024-1). W tabeli 5 dodatkowo zestawiono
wartości minimalnej grubości blach, z różnych
materiałów, zalecane przez normę PN-86/E-
-05003/01.

Blachy o podanych grubościach można

stosować, jeśli nie zachodzi potrzeba zapo-
biegania perforacji pokrycia dachowego,
a pod powierzchnią pokrycia dachowego nie
występuje warstwa materiału łatwo zapal-
nego. Pokrycie drewniane dachu powinno
być zakwaliﬁkowane do pokryć i podłoży
wykonanych z materiałów trudno zapalnych
i można na nim układać metalowe pokrycie
dachowe. Wykorzystując metalowe pokrycia
dachowe, należy zapewnić trwałą ciągłość
połączeń pomiędzy poszczególnymi częścia-
mi pokrycia dachowego. Nie należy stosować
metalowych elementów pokrytych materiałem
izolacyjnym. Nie jest uznawane za izolację
pokrycie blachy cienką warstwą farby ochron-
nej, warstwą asfaltu o grubości do 0,5 mm lub
warstwą folii o grubości do 1 mm.

RZEWODY

ODPROWADZAJĄCE

Podobnie jak w przypadku zwodów, jako

przewody odprowadzające należy wykorzy-
stać elementy przewodzące naturalne lub
przewody sztuczne. Wymiary elementów
stosowanych do odprowadzania prądów pio-
runowych zestawiono w tabeli 6.

W tabelach 7 i 8 przedstawione zostały

wymagane odległości pomiędzy przewodami
odprowadzającymi, przewodami a ścianami
obiektu oraz samymi wspornikami.

Rodzaj wyrobu

Norma

Materiały (wymiary znamionowe w mm)

stal ocynkowana

aluminium

miedź

drut

PN-86/E-05003/01

średnica 6

średnica 10

średnica 6

taśma

20 × 3

20 × 4

20 × 3

linka

7 × 2,5

–

7 × 3

bez wyszczególnienia

PN-IEC 61024-1

50 mm

70 mm

Tabela 3. Najmniejsze wymiary elementów stosowanych jako zwody

PN-...E-05003/01, 03,

PN- IEC 61024-1

Charakterystyka obiektu i występującego zagrożenia

Oko siatki

zwodu

Poziom ochrony

Oko siatki zwodu

Obiekty wymagające ochrony pod stawowej

20 m × 20 m

Obiekty wymagające ochrony ob ostrzonej

15 m × 15 m

III

15 m × 15 m

Obiekty zagrożone wybuchem mie szanin par i pyłów z powietrzem

10 m × 10 m

Zbiorniki naziemne zagrożone wybuchem mie szanin par i pyłów z powietrzem

5 m × 5 m

Tabela 4. Wymiar oka siatki zwodu poziomego w zależności od poziomu ochrony

Materiały

Minimalne grubości blachy [mm]

PN-86/E-05003/01

PN-I EC 61024-1

stal ocynkowana

0,5

stal nierdzewna

–

miedź

0,5

aluminium

cynk

0,5

ołów

–

Tabela 5. Minimalne grubości blach stosowanych do odprowadzenia prądu piorunowego

Rodzaj wyrobu

Norma

Materiały (wymiary znamionowe w mm)

stal ocynkowana

aluminium

miedź

drut

PN-86/E-05003/01

taśma

20 × 3

20 × 4

20 × 3

linka

7 × 2,5

–

7 × 3

bez wyszczególnienia

PN-IEC 61024-1

50 mm

25 mm

16 mm

Tabela 6. Najmniejsze wymiary elementów stosowanych jako przewody odprowadzające

Rys. 2. Przykłady zwodów na dachach obiektów budowlanych

Ochrona Przeciwpożarowa

3/05

ECHNICZNE

ŚRODKI

OCHRONY

PRZECIWPOŻAROWEJ

Ochrona Przeciwpożarowa

RZEWODY

UZIEMIAJĄCE

Do połączenia przewodów odprowadza-

jących z uziomem stosowane są przewody
uziemiające. Minimalne wymiary materiałów,
z których wykonywane są przewody uziemia-
jące, zawiera tabela 9.

W punkcie połączenia przewodów odpro-

wadzających z przewodami uziemiającymi
powinny znajdować się zaciski probiercze, na
wysokości od 0,3 m do 1,8 m. Część nadziemną
przewodów uziemiających należy chronić przed
uszkodzeniem mechanicznym. Dostateczną

ochronę może zapewnić osłona przewodów
uziemiających do wysokości ok. 1,5 m nad ziemią
i głębokości ok. 0,2 m w ziemi lub przewody
uziemiające o średnicy większej w porównaniu
z wartościami zestawionymi w tabeli 9 (rys. 3).

ZIOMY

Do celów ochrony odgromowej i ograni-

czania przepięć należy w pierwszej kolejności
wykorzystać uziomy naturalne obiektu. Tylko
w przypadkach obiektów, w których nie ma
możliwości wykorzystania uziomów natural-
nych lub ich wykorzystanie jest niecelowe,
należy stosować uziomy sztuczne (tabela 10).

Uziomy sztuczne należy wykonywać jako

uziomy poziome otokowe, promieniowe lub
pionowe. Zalecane jest stosowanie uziomów
otokowych.

ODSUMOWANIE

Szeroki zakres obowiązujących wymagań

powoduje, że planowaniem, projektowaniem
oraz wykonaniem kompleksowej ochrony
odgromowej powinni zajmować się odpowied-
nio przeszkoleni projektanci lub instalatorzy
– w każdym ze stadiów planowania i budowy
obiektu oraz instalowania wewnątrz niego
systemów elektrycznych i elektronicznych.

Tylko taki sposób rozwiązywania proble-

mów ochrony odgromowej, zalecany w nor-
mie PN-IEC 61312-1, zapewnia stworzenie
warunków do bezpiecznego odprowadzenia
prądu piorunowego.

Andrzej Sowa jest profesorem

Politechniki Białostockiej

na Wydziale Inżynierii Elektrycznej.

Literatura

[1] Hasse P., Overvoltage protection of low voltage systems.

Edition, IEE Power and Energy Series 33, 2000.

[2] Sowa A., Kompleksowa ochrona odgromowa i prze-

pięciowa, Biblioteka COSiW SEP, Warszawa 2005.

[3] Rozporządzenie ministra infrastruktury z 12 kwietnia

2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim po-

winny odpowiadać budynki i ich usytuowanie – Dz. U.

2002, nr 75, poz. 690.

[4] Rozporządzenie ministra infrastruktury z 7 kwietnia

2004 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków

technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich

usytuowanie – Dz. U. 2004, nr 109, poz. 1156.

[5] Materiały informacyjne ﬁrmy DEHN.

Najmniejsze wymiary przewodów uziemiających

wg PN-86/E-05003/01

Rodzaj wyrobu

Materiały (wymiary znamionowe w mm)

stal ocynkowana

miedź

drut 6

taśma

20 × 3

Tabela 9. Najmniejsze wymiary materiałów stosowanych na przewody uziemiające

Rodzaj wyrobu

Materiały (wymiary znamionowe w mm)

PN-86/E-05003/01 [mm]

PN- IEC 61024-1

stal bez pokrycia

stal ocynkowana

miedź

stal

miedź

druty

8,0

6,0

80 mm

50 mm

taśmy

20 x 4

20 x 3

rury

20/2,9

15/2,75

---

kształtowniki o grubości ścianki

5,0

4,0

---

Tabela 10. Najmniejsze wymiary elementów stosowanych na uziomy

PN-.../E-05003/01, 03, 04

PN- IEC 61024-1

Stopień ochrony

Średnia

odległość

Poziom ochrony

Średnia

odległość

obiekty wymagające ochrony pod stawowej

20 m *

25 m

obiekty wymagające ochrony ob ostrzonej

15 m

III

20 m

obiekty zagrożone wybuchem mie szanin par i pyłów z powietrzem

10 m

15 m

zbiorniki naziemne zagrożone wybuchem mie szanin par i pyłów z powietrzem

10 m

* wartości występujące w wycofanej normie PN-86/E-05003/02

Tabela 8. Średnie odległości pomiędzy przewodami odprowadzającymi

Ściana

Minimalna odległość od ściany budynku

PN-86/E-05003/01

PN- IEC 61024-1

materiał niepalny

lub trudno palny

nie mniejsza niż 2 cm od ściany

na ścianie lub w jej wnętrzu

materiał palny

nie mniejsza niż 40 cm od ściany

na ścianie* lub 10 cm od ściany**

* wzrost temperatury przewodu odprowadzającego przy przepływie prądu piorunowego nie jest groźny dla materiału ściany,
** temperatura przewodu przekracza wartości dopuszczalne dla palnego materiału ściany.

Tabela 7. Odległości przewodów odprowadzających od ścian obiektów budowlanych

Rys. 3. Połączenia przewodów odprowadzających i uziemiających