Ochrona Przeciwpożarowa

3/05

T

ECHNICZNE

ŚRODKI

OCHRONY

PRZECIWPOŻAROWEJ

Ochrona Przeciwpożarowa

38

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.

N

ORMY

I

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.

P

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

d

z częstością akceptowalną

N

c

dla tego obiektu. Akceptowalna roczna

częstość N

c

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

c

= 10

-2

. Następnie

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

c

= 10

-3

. W przy-

padku istnienia stref zagrożonych wybuchem
wartość ta wynosi 10

-5

.

W wyniku porównania można otrzymać

przypadki:
• N

d

≤ N

c

– urządzenie piorunochronne nie

jest potrzebne,

• N

d

> N

c

– 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

I

II

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

39

Ochrona Przeciwpożarowa

T

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.

Z

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.

P

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

2

70 mm

2

35

mm

2

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

IV

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

II

10 m × 10 m

Zbiorniki naziemne zagrożone wybuchem mie szanin par i pyłów z powietrzem

5 m × 5 m

I

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

0,5

stal nierdzewna

–

miedź

0,5

aluminium

1

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

6

10

6

taśma

20 × 3

20 × 4

20 × 3

linka

7 × 2,5

–

7 × 3

bez wyszczególnienia

PN-IEC 61024-1

50 mm

2

25 mm

2

16 mm

2

Tabela 6. Najmniejsze wymiary elementów stosowanych jako przewody odprowadzające

Rys. 2. Przykłady zwodów na dachach obiektów budowlanych

Ochrona Przeciwpożarowa

3/05

T

ECHNICZNE

ŚRODKI

OCHRONY

PRZECIWPOŻAROWEJ

Ochrona Przeciwpożarowa

40

P

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).

U

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.

P

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.

2

nd

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

6

taśma

20 × 3

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

6,0

80 mm

2

50 mm

2

taśmy

20 x 4

20 x 3

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 *

IV

25 m

obiekty wymagające ochrony ob ostrzonej

15 m

III

20 m

obiekty zagrożone wybuchem mie szanin par i pyłów z powietrzem

10 m

II

15 m

zbiorniki naziemne zagrożone wybuchem mie szanin par i pyłów z powietrzem

10 m

I

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