Akademia Górniczo-Hutnicza  im. St. Staszica w Krakowie Wydział Elektrotechniki,  Automatyki, Informatyki i Elektroniki

Projekt

instalacji odgromowej budynku jednorodzinnego

z przedmiotu:

OCHRONA ODGROMOWA INSTALACJI

I URZĄDZEŃ NISKICH NAPIĘĆ

Prowadzący:

dr inż. Marek Szczrebiński

Wykonali:

Radosław Halczak

Mirosław Kieraś

Marek Koperski

Waldemar Ogiela

Andrzej Uszko

1. Cel i założenia projektu

Celem tego projektu jest wykonanie instalacji odgromowej budynku jednorodzinnego, wolnostojącego z poddaszem użytkowym, niepodpiwniczonym wg. obowiązujących norm.

Wyżej wymieniona instalacja odgromowa obejmujące zewnętrzne urządzenie piorunochronne w skład którego wchodzą takie elementy jak:

• zwody,

• przewody odprowadzające,

• przewody uziemiające,

• uziomy.

Założenia projektowe:

• w pobliżu budynku nie znajdują się żadne inne obiekty,

• budynek znajduje się w obszarze równinnym

Do zaprojektowania instalacji odgromowej budynku jednorodzinnego wykorzystano:

metodę toczącej się kuli.

2. Opis budynku

Budynek którego dotyczy projekt jest budynkiem jednorodzinnym, wolnostojącym z poddaszem użytkowym, niepodpiwniczonym, zaliczanym do obiektów zwykłych. Budynek jest całkowicie murowany natomiast całe pokrycie dachowe wykonane jest z dachówki ceramicznej, budynek ten nie posiada naturalnych części składowych takich jak: zwody, przewody odprowadzające czy uziemiające i uziomów. Ogólny wygląd budynku jest zilustrowany poniżej.

Wymiary i parametry budynku.

a). Widok budynku od frontu

b). Widok budynku od tyłu

c). Rzut z góry - parter

d). Rzut z góry - poddasze

e). Przekrój poprzeczny budynku

Dane:

Powierzchnia zabudowy:

145,55  m²

Powierzchnia użytkowa parteru i poddasza:

178,90m²

Kubatura :

801,60m³

Wysokość budynku:

8,96m

Kąt nachylenia dachu:

41^o

3. Dane projektowe

• akceptowalna częstość uderzeń pioruna Nc = 10 ^-3 [rok ^-1]

• częstość uderzeń piorunowych na danym terenie Ng = 2,5 [km² rok ^-1]

• linią czerwono oznaczone są przewody odgromowe

a). Widok z boku

b). Widok z góry

c). Wykreślenie okręgów z najwyższych punktów obiektu.

Promień zatoczony przez okręgi wynosi 3h .

d). Widok budynku od bocznej sciany z naniesionymi liniami pola ochrony.

4. Obliczenia

Obliczenia przeprowadzone w projekcie dotyczyły wyznaczenia powierzchni zastępczej A_C, oraz określenia poziomu ochrony urządzenia piorunochronnego.

Obliczenie powierzchni zastępczej A_C dokonano w oparciu o rysunek ....w następującej kolejności:

• wykreślenie z najwyższych punktów budynku (kominów ) okręgów o promieniu 3 x wysokość każdego z punktów,

• oznaczenie obwiedni odpowiadającej obszarowi powierzchni A_C,

• podzielenie obszaru A_C na mniejsze obszary w celu obliczenia całkowitej powierzchni A_C.

Obliczanie powierzchni równoważnej zbierania wyładowań przez obiekt A_c

wg normy PN-ICE [2]

1. Obliczenie pól wycinka koła

2. Obliczanie pola prostokąta

3. Obliczenie sumarycznego pola powierzchni zastępczej Ac

Ac = P₁ + P₂ +P_PR

Ac = 2416,49 m²

Obliczanie poziomu ochrony piorunochronnej

1. Dane wyjściowe do obliczeń:

Ac = 2416,49 [m²]

Ng = 2,5 [km rok ^-1]

Nc = 10 ^-3 [rok ^-1]

Obliczenie spodziewanej częstości N_d bezpośrednich wyładowań piorunowych trafiających w obiekt wg normy PN-IEC [2]

N_d › N_c

gdzie:

A_c- obliczona powierzchnia równoważna zbierania wyładowań przez budynek.

N_g- obliczona gęstość doziemnych wyładowań piorunowych.

N_c- założona akceptowalna częstość wyładowań piorunowych.

Nd > Nc więc:

Obliczenie minimalnego poziomu skuteczności urządzenia piorunochronnego E_c

wg normy PN-IEC [2]

E_IV<E<E_III

0,80<0,87<0,90

Na podstawie powyższych obliczeń wybieramy poziom ochrony odgromowej-Poziom III

Wybranemu poziomowi ochrony odpowiada:

• promień toczącej się kuli R = 45 m,

• wymiar oka sieci = 15 m.

Elementy ochrony odgromowej zostały wykonane ze stali ocynkowanej St/Zn.

5. Instalacja zewnętrznego urządzenia piorunochronnego

Zwody

Zwody poziome poprowadzono po powierzchni poszycia dachowego w postaci siatki przewodów. Zwody zastosowane na kominach, wykonano jako pionowe pręty o wysokości ponad komin równej 35 cm.

Mocowanie zwodów pionowych i poziomych wykonano za pomocą uchwytów ( wykaz zastosowanych uchwytów w tabeli na str 11 ), w odległości co około1metr.

Zwody wykonano z materiału odpornego korozję, ze stali ocynkowanej St/Zn o średnicy 6mm.

Przewody odprowadzające

Przewody odprowadzające stanowią kontynuację zwodów.

W projekcie wykonano 4 przewody odprowadzające, umieszczone na krawędziach budynku. Takie ich poprowadzenie zagwarantowało że odległość pomiędzy nimi w żadnym przypadku nie była większa niż przewidziana maksymalna odległość dla III stopnia ochrony równa 20 metrów.

Mocowanie przewodów odprowadzających oraz ich materiał i wymiary przedstawiają się analogicznie jak w przypadku zwodów.

Przewody uziemiające

Zastosowane przewody uziemiające wykonano w sposób ogólnie stosowany czyli jako taśmy stalowe pokryte galwanicznie warstwą cynku, o wymiarze 20x3mm.

Przewód odprowadzający z przewodem uziemiającym został połączony za pośrednictwem zacisku probierczego na wysokości około 1,5 metra od ziemi.

Uziomy

W projekcie wykonano uziom pionowy, czyli uziom typu A.

Uziom wykonany jest ze stali kwasoodpornej o średnicy 6mm. Składa się on z pręta z grotem oraz przedłużki .

Zasadnicza część uziomu zakopana jest pod powierzchnią gruntu na głębokości około 3,5 metra i odległości od zewnętrznych ścian budynku równej 1 metr.

Jako połączenie uziomu z przewodem odprowadzającym zastosowano metodę zgrzewania egzotermicznego. Połączenie jest umieszczone w skrzynce probierczej dla złącz kontrolnych, zakopane w ziemi.

Sprawdzenie skuteczności zewnętrznego urządzenia piorunochronnego.

Skuteczność ochrony odgromowej z zastosowanych jej elementów i ich rozmieszczenia sprawdzono za pomocą metody toczącej się kuli.

Sprawdzenie to polegało na „przykładaniu” kuli do obiektu z każdej strony i analizowaniu czy przyłożona kula styka się ze zwodami i czy są ewentualnie jakieś miejsca gdzie kula mogłaby się zetknąć z powierzchnią chronionego budynku.

6. Wykaz elementów łączeniowych, oraz elementów uziemienia instalacji odgromowej.

L.p.	Nazwa elementu	Symbol
1	Uchwyt prowadzenia drutu wzdłuż rynny	17bS
2	Uchwyt gąsiorowy	4y
3	Uchwyt rynnowy	10a
4	Uchwyt prosty	10d
5	Uchwyt plastikowy	29d
6	Uchwyt prosty	9d
7	Uchwyt wkręcany do prowadzenia drutu	7yS
8	Złącze krzyżowe	1d
9	Skrzynka probiercza	10a
10	Uziom wbijany z grotem	14e
11	Przedłużka do uziomu	14b

Literatura:

• Polska Norma PN - IEC 61024-1

• Polska Norma PN - IEC 61024-1-1

• Norma Międzynarodowa PN - CEI IEC 61024-1-2

• „Ochrona odgromowa i przeciwprzepięciowa” - Andrzej Sowa

7. Zobrazowanie skuteczności ochrony odgromowej metodą toczącej się kuli - ustawienie budynku

a). Widok od czoła budynku

d). Widok od strony ściany bocznej

c). Szkic instalacji piorunochronowej

d). Szkic i zobrazowanie instalacji piorunochronnej

Zgrzewanie egzotermiczne

Połączenia egzotermiczne technologią SOLDAL firmy EKE dla połączenia uziomu pionowego prętowego ( poz.14) z bednarką 4x25mm lub 4x30mm. Połączenia te w grafitowych formach wykonuje nasza wyspecjalizowana komórka.
Proces spawania SOLDAL wykorzystuje reakcję egzotermiczną polegającą na redukcji tlenku metalu przez aluminium. Spawane materiały są nadtapiane, czego rezultatem jest połączenie mechaniczne i elektryczne wykonane ze stopu metali łączonych i z metali wchodzących w skład proszku spawalniczego.

Takie spawanie posiada liczne zalety:

-jest całkowicie odporne na korozję;

- parametry elektryczne są lepsze od innych rodzajów połączeń: mechanicznych, zaciskowych itp.;

- optymalne parametry mechaniczne;

-brak negatywnych efektów elektrycznych spowodowanych stykiem różnych metali.

B - szerokość bednarki

11

---