Wyładowania atmosferyczne i ochrona odgromowa
Pod pojęciem wyładowania atmosferycznego rozumie się potężne wyładowania elektryczne towarzyszące burzom, zachodzące między chmurami a powierzchnią ziemi i znajdującymi się na niej obiektami.
Natężenie prądu wyładowania w piorunie wynosi ok. 20 000 A, a wyzwalana przy tym energia ok. 5 000 kWh.
Zjawiskom tym towarzyszą zazwyczaj grzmienia , huk, gromowe rozrywy i inne charakterystyczne dźwięki.
Dźwięki te powstają na skutek szybkiego nagrzewania się powietrza na drodze wyładowania.
Jest to wynikiem faktu że powietrze posiada duży opór elektryczny i w związku z tym nagrzewa się przy przepływie wyładowania atmosferycznego . Grom jest więc w tej sytuacji wynikiem bardzo szybkiego rozszerzania się obszaru nagrzanego powietrza. Dzieje się tak dlatego że każda fala prądu przepływająca w czasie wyładowania nagrzewa powietrze tworząc kanał gazowy o wysokim ciśnieniu. Rozszerzające się gazy są źródłem fali uderzeniowej , która w bardzo krótkim czasie , po przejściu niewielkiej odległości rozpada się na fale akustyczne.
Wyładowanie elektryczne powstaje zazwyczaj w bezpośredniej bliskości zamarzającej podstawy chmury, a przede wszystkim w tych ich warstwach w których występuje największe zagęszczenie ujemnych ładunków. Ma to miejsce na wysokości ok. 5000 m.
Naładowany ujemnie potencjał chmury wynosi ok. 300mln. wolt
w stosunku do ziemi. Wyładowanie do ziemi nie jest jednak możliwe z uwagi na dużą warstwę powietrza będącą izolacją.
Wyładowanie ma miejsce wówczas gdy poprzedzi je naziemny przeskok zwany liderem stopniowym, a zjawisko to ma miejsce wówczas gdy elektrony wyrwane z chmury zostaną przyspieszone w kierunku ziemi przez pole elektryczne o dużym potencjale. Zderzone z cząsteczkami powietrza wyzwalają nowe jony tworząc zjonizowany kanał o długości 50 -100 m. Kiedy lider zbliży się już blisko ziemi natężenie pola elektrycznego wzrasta bardzo silnie co prowadzi do przeskoku wielu rozgałęzionych iskier które po zetknięciu z liderem tworzą warunki do przepływu fali prądu elektrycznego. Jest to tzw. pierwsze uderzenie zwrotne.
W zjawisku wyładowania może nastąpić jedno uderzenie zwrotne najczęściej jednak zjawisko to powtarza się wielokrotnie z przerwami ok. 1 s., przy czym następne lidery rozprzestrzeniają się bardzo szybko na skutek istnienia niskiego oporu elektrycznego na drodze wyładowania. Powstająca fala uderzeniowa nagrzewa powietrze , przy czym kanał gorącego gazu ma temperaturę ok. 30 000 0 C.
Pożarowe zagrożenie z wyładowań atmosferycznych wynika więc z dużych napięć prądu powodujących powstawanie wielkiej ilości energii cieplnej oraz z występowaniem przy tym wielkich sił mechanicznych.
Skutki uderzeń pioruna uzależnione są w głównej mierze od przewodności elektrycznej rażonego obiektu , jego wytrzymałości na przebicie oraz struktury chemicznej oraz fizycznej.
Bardzo dużą role odgrywa także położenie obiektu w sensie jego użytkowania w stosunku do wzniesień i sąsiednich budowli, a także podłoże geologiczne i wilgotność gleby.
W związku z bardzo dużym zagrożeniem pożarowym ze strony wyładowania atmosferycznego problem ochrony przeciwpożarowej został unormowany w PN - 89/E-05003.
W/w norma składa się z 3 arkuszy.
01 dotyczy wymagań ogólnych, 02 ochrony podstawowej , 03 ochrony obostrzonej.
Ochrona odgromowa obiektów budowlanych ma zastosowanie do projektowanych, modernizowanych i rozbudowywanych obiektów budowlanych za wyjątkiem stacji i lini elektroenergetycznych oraz szybów wiertniczych .
Obiekty budowlane objęte normą zostały podzielona na:
obiekty produkcyjne i magazynowe nie zagrożone wybuchem oraz budynki mieszkalne, użyteczności publicznej itp.
obiekty zaklasyfikowane jako zagrożone wybuchem materiałów wybuchowych , mieszanin gazów par i pyłów palnych z powietrzem oraz zagrożone pożarem z godnie z określeniami, podanymi w innych arkuszach normy
inne obiekty np: kolejki linowe, stacje przekaźnikowe, mosty, dźwigi, stadiony, domki letniskowe, pola campingowe.
Wg niniejszej normy ochrona podstawowa obejmuje niżej wymienione:
budynki nie występujące w zwartej zabudowie ( wolnostojące) o wys. powyżej 15 m. i powierzchni ponad 500 m2.
Tzw. ZL I
Tzw. ZL II
Tzw. ZL V
budynki wyższej użyteczności publicznej jak budynki pogotowia, straży pożarnej, urzędów administracji i inne podobne
rozległe hale tzn. hale o wymiarach przekraczających 40X40 m, mające żelbetowe lub stalowe wewnętrzne słupy wsporcze
budynki wykonane z materiałów łatwo zapalnych niezależnie od wysokości
obiekty do produkcji przetwarzania i składowania materiałów łatwo zapalnych
inne nie wymienione w których wskaźnik zagrożenia piorunowego przekracza wartość określoną normą
Ochrona obostrzona dotyczy niżej wymieniowych obiektów:
Budynki zagrożone wybuchem mieszanin par i\lub pyłów z powietrzem
urządzenia technologiczne zagrożone wybuchem mieszanin gazów , par i\lub pyłów palnych z powietrzem poza budynkami
obiekty zagrożone wybuchem materiałów wybuchowych.
Istnieją obiekty budowlane, wzgledem których nie stawia się wymagań związanych z ochrona odgromową , do nich zaliczamy:
budynki usytuowane w strefie ochronnej innych obiektów
budynki o wysokości nie przekraczającej 25 m. usytuowane w zwartej zabudowie, nie wyszczególnione wcześniej
obiekty dla których wskaźnik zagrożenia piorunowego jest mniejszy niż określony w normie.
Instalacja odgromowa , nawet prawidłowo wykonana winna być poddawana okresowym badaniom stanu technicznego.
Obiekty które dotyczy ochrona podstawowa winny być poddawane okresowym badaniom nie rzadziej niż raz na 6 lat.
Prawo budowlane wymaga przeprowadzać preglądy nie rzadziej niż raz na 5 lat.
Obiekty oraz urządzenia względem których zastosowanie ma ochrona obostrzona należy badać nie rzadziej niż raz w roku.
Badania techniczne powinny być przeprowadzane przez osoby posiadające odpowiednie kwalifikacje zgodnie z zasadami określonymi w PN.
Obowiązek wyposażenia oraz nadzoru nad prawidłowym stanem technicznym zgodnie z Ustawą o ochronie przeciwpożarowej ciąży na właścicielach , zarządcach, lub użytkownikach obiektu lub terenu.