Ochrona odgromowa budynków wielorodzinnych

Najczęstsze skutki uderzenia pioruna to przebicia izolacji w instalacji elektrycznej, pożar, zniszczenia materialne, w tym sprzętu elektronicznego. Przy czym niebezpieczne są nie tylko uderzenia bezpośrednie w sam budynek, ale także w sieci napowietrzne lub podziemne, wchodzące do budynku, czyli przyłącza zwane w normie urządzeniami usługowymi.

Zgodnie z § 53 pkt 2 rozporządzenia ministra infrastruktury z 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU z 2002 r. nr 75, poz. 690 z późn. zm.), budynek należy wyposażyć w instalację chroniącą przed wyładowaniami atmosferycznymi, jeżeli potrzeba taka wynika z postanowień polskiej normy.

Ochrona wewnętrzna - przeciwprzepięciowa musi być natomiast stosowana w każdym budynku (podpunkt 10 pkt 1 w § 183 tego rozporządzenia). Odwołanie do postanowień polskiej normy obliguje do stosowania się do zapisów w niej zawartych.

Ochrona zewnętrzna budynku

Jeżeli z oceny zagrożenia przeprowadzonego zgodnie z procedurami zawartymi w normie wynika potrzeba zastosowania ochrony zewnętrznej (LPS - Lightning Protection System), należy w pierwszej kolejności wykorzystywać elementy naturalne, występujące w chronionym obiekcie, takie jak blacha, pokrycia dachu, zbrojenia ścian żelbetowych, stalowe słupy itp.

Norma wyróżnia jako elementy naturalne metalowe warstwy pokrycia dachu, które mogą być wykorzystane pod warunkiem, że zapewniona jest galwaniczna ciągłość połączeń między poszczególnymi częściami pokrycia, grubość warstwy metalowej jest nie mniejsza niż 4 mm (stal nierdzewna lub ocynkowana), 5 mm (miedź), 7 mm (aluminium); pokrycie nie jest zabezpieczone materiałem izolacyjnym (przy czym farba ochronna lub asfalt grubości 1 mm, względnie folia grubości 0,5 mm nie są traktowane jako izolacja dla wyładowań piorunowych); metalowe elementy konstrukcji dachu (kratownice i połączone elementy zbrojeń), znajdujące się pod spodem niemetalowego pokrycia dachu, ale samo pokrycie w tym przypadku może nie być objęte ochroną; metalowe ozdoby, balustrady, rury, obróbki blacharskie, jeśli grubość materiału, z którego są wykonane, jest zgodna z wymaganiami normy.

Na uziomy wskazane jest również wykorzystywanie elementów naturalnych, takich jak uziomy fundamentowe.

Jeżeli wykorzystanie naturalnych elementów budynku jest niemożliwe, należy ułożyć standardową instalację, stosując odpowiednie materiały, np. taśmę, drut, linkę lub pręt z miedzi bądź stali o przekroju przewodów i prętów na zwody i przewody odprowadzające, przewidziane normą PN-EN 62305.

Ochrona zewnętrzna, zgodnie z wynikiem obliczeń stopnia zagrożenia, może mieć jedną z czterech klas. Klasom tym odpowiadają wymiary siatki zwodów oraz skuteczność ochrony. Im gęściej rozmieszczone są zwody, tym większa skuteczność ochrony budynku przed skutkami uderzenia pioruna w obiekt.

Norma określa też odległości między przewodami odprowadzającymi, łączącymi zwody z uziomem. Odległości te, podobnie jak oczka siatki zwodów, są mniejsze przy klasie I, a większe przy klasach niższych.

Sposób układania zwodów zależy zaś od rodzaju pokrycia dachu, a układanie przewodów odprowadzających - od rodzaju materiałów, z których wykonane są ściany budynku.

Norma określa także dopuszczalne odległości między wspornikami mocującymi przewody do podłoża. Nowością jest wprowadzona przez nową normę (PN-EN 62305-3:2009) zasada ochrony budynków, których wysokość przekracza 60 m. Takie obiekty powinny być chronione dodatkowo przed uderzeniami pioruna w ich boczne ściany.

W normie tej duży nacisk położono na konieczność współdziałania projektanta instalacji ochronnej z projektantami innych branż, w tym przede wszystkim z architektem i konstruktorem, przy opracowywaniu ochrony odgromowej.

Taka współpraca warunkuje możliwość wykorzystania opisanych wyżej części budynku jako naturalnych elementów instalacji. Dzięki temu można znacznie obniżyć koszt wykonania instalacji ochronnej.

Zalecenia dla zarządcy budynku

Ochrona urządzeń na dachu

Współcześnie wznoszone obiekty coraz częściej mają wiele nadbudówek na dachach. Nadbudówki te zawierają m.in. maszynownie dźwigów lub agregaty klimatyzacyjne. I jedne, i drugie często wyposażone są w czułe elektroniczne podzespoły. Dlatego też przy instalowaniu zewnętrznej ochrony odgromowej należy zadbać także o tego typu urządzenia.

Przy nadbudówkach lub urządzeniach zajmujących niewielką powierzchnię można zastosować jako ochronę pojedynczy zwód pionowy. Większą przestrzeń może chronić poziomy zwód wysoki, rozpięty na stojakach odpowiedniej wysokości, względnie kilka takich zwodów.

Szczególnie czułe na bezpośrednie uderzenie pioruna są anteny urządzeń radiowo-telewizyjnych. W razie uderzenia w antenę prąd pioruna spływa do ziemi przez kabel antenowy i może spowodować znaczne szkody wewnątrz budynku, a także być przyczyną porażenia osób przebywających we wnętrzu.

W miarę skuteczną ochronę (nie ma możliwości zapewnienia w 100% skutecznej ochrony odgromowej) dla talerzowej anteny umieszczonej bezpośrednio na płaszczyźnie płaskiego dachu może zapewnić siatka poziomych wysokich zwodów. Niektóre anteny telewizyjne i radiowe umieszczone są na metalowych masztach, wystających ponad dach. Anteny takie także powinny znaleźć się w strefie ochronnej, wytworzonej przez odpowiedni zwód. Możliwe są przy tym dwa rozwiązania.

Jeżeli antena zamocowana jest na metalowym maszcie, można go przedłużyć, mocując do niego odpowiedniej długości metalowy pręt, który utworzy wraz z masztem wysoki zwód pionowy. Drugie rozwiązanie to zamocowanie obok anteny i jej masztu odrębnego, wyższego zwodu pionowego w postaci metalowego pręta.

W obu rozwiązaniach należy tak dobrać wysokość zwodu, aby cała antena znalazła się w strefie ochronnej wytworzonej przez zwód. Dla ograniczenia możliwości powstawania przeskoków iskrowych niezbędne jest połączenie masztu anteny oraz metalowego ekranu kabla telewizyjnego z najbliższym zwodem instalacji piorunochronnej na dachu budynku.

Ponadto, w ramach ochrony odgromowej konieczne jest wykonanie połączeń wyrównawczych wewnątrz budynku, obejmujących m.in. połączenie z główną szyną wyrównawczą metalowego ekranu kabla antenowego.

Ochrona wewnętrzna budynku

Niezależnie od ochrony zewnętrznej we wszystkich budynkach nowo budowanych i modernizowanych powinna być stosowania ochrona wewnętrzna. W budynkach pojawia się coraz więcej drogich i bardzo czułych na przepięcia urządzeń. Przy czym groźne dla takich sprzętów są zarówno przepięcia wywołane uderzeniem pioruna, jak i spowodowane czynnościami łączeniowymi w sieciach zasilających.

Oprócz zagrożeń związanych z bezpośrednim uderzeniem pioruna w budynek groźne są również uderzenia we wchodzące do niego linie i rurociągi oraz także w ziemię lub inne obiekty znajdujące się nawet w sporej odległości od budynku.

Wewnętrzna ochrona przed przepięciami powinna być kompleksowa i obejmować:

• wykonanie połączeń wyrównawczych,
• zainstalowanie ograniczników przepięć.

Wykonanie połączeń wyrównawczych polega na zainstalowaniu głównej szyny ekwipotencjalnej oraz połączenie z nią uziemionego punktu neutralnego rozdzielnicy elektrycznej, metalowych powłok kabli, metalowych rur wchodzących do budynku, dodatkowych połączeń wyrównawczych (m.in. w łazienkach), a także uziomu instalacji odgromowej (jeżeli występuje ochrona zewnętrzna).

Ograniczniki przepięć dzielą się na trzy typy zgodnie z normą PN-EN 61643-11. Mają one za zadanie bezpieczne przyjęcie fali przepięciowej i odprowadzenie prądu przepięciowego do uziomu, a nie do instalacji. Ograniczniki typu 1 (dawniej klasy „B") umieszcza się w złączu budynku, przy czym w zależności od systemu sieci zasilającej są to 3 lub 4 ograniczniki.

W sieciach czteroprzewodowych ze wspólnym przewodem PEN instaluje się trzy aparaty. W sieci TN-S - pięcioprzewodowej, z odrębnymi przewodami PE i N, instaluje się cztery ograniczniki. Ograniczniki typu 2 (dawniej klasy „C") umieszcza się w rozdzielnicy administracyjnej budynku - przed głównym wyłącznikiem różnicowoprądowym, a nie za nim.

Wyłącznik różnicowoprądowy znajdujący się przed ochronnikami nie jest chroniony przed udarem prądowym. Można również zastosować aparaty zespolone typu 1 + 2 (dawniej klasy „B + C"), umieszczając je w rozdzielnicy administracyjnej budynku.

To ostatnie rozwiązanie doskonale nadaje się do niewielkich budynków mieszkalnych i biurowych. Jeżeli odrębne ochronniki typu 1 i 2 instalowane są blisko siebie, niezbędne jest zainstalowanie dławików odsprzęgających. Dławiki takie nie są potrzebne, jeżeli zachowa się odpowiednie długości przewodów łączących.

Ograniczniki typu 3 (dawniej klasy „D") umieszcza się bezpośrednio przy chronionych odbiornikach w mieszkaniach oraz w lokalach niemieszkalnych, o ile takowe znajdują się w budynku. Należy podkreślić, że stosowanie tylko ograniczników typu 3 nie zapewnia pełnej ochrony sprzętów elektronicznych.

O wyborze typów ograniczników i ich parametrach decydują m.in.:

• częstość wyładowań atmosferycznych występujących na danym terenie,
• typ układu sieciowego (energetycznego), z którego zasilany jest chroniony budynek,
• topografia terenu (budynki położone na wzniesieniach są bardziej narażone na uderzenie pioruna),
• położenie budynku w stosunku do innych obiektów (w promieniu do ok. 50 m), np. budynków wyposażonych w instalację odgromową, wysokich (powyżej 20 m) masztów, drzew, kominów,
• wyposażenie budynku w ochronę zewnętrzną lub brak takiej ochrony,
• rodzaj sprzętów podlegających ochronie.

Dobór i odbiór urządzeń ochrony odgromowej

Doboru i wykonania elementów ochrony odgromowej budynku zarówno zewnętrznej, jak i wewnętrznej, musi dokonać specjalista. Źle dobrana i wykonana ochrona odgromowa nie tylko nie spełni swojej funkcji, ale może nawet wyrządzić duże szkody. Należy przy tym pamiętać, że nie istnieje ochrona o 100% skuteczności. Piorun bowiem jest zjawiskiem fizycznym, którego przebiegu nie sposób, przy obecnym poziomie wiedzy, do końca przewidzieć. 

Zasady montażu przewodów odprowadzających (wg PN-EN 62305-3:2009)

Odbioru powinien dokonać specjalista. Norma określa taką osobę jako specjalistę ochrony odgromowej. W praktyce powinien to być elektryk posiadający uprawnienia budowlane oraz dysponujący aktualnym zaświadczeniem wydanym przez Okręgową Izbę Inżynierów Budownictwa, posiadający odpowiednią praktykę w zakresie ochrony odgromowej.

Po wykonaniu instalacji piorunochronnej należy, zgodnie z normą (PN-EN 62305-3:2009), sporządzić jej metrykę, a także wykonać pomiary kontrolne rezystancji uziemień. Wartość dopuszczalnej rezystancji uziemienia zależy w dużej mierze od warunków gruntowych, a szczegółowe dane w tym zakresie zawierają normy.

Po wykonaniu pomiarów oraz sprawdzeniu instalacji należy dokonać jej odbioru. W trakcie odbioru należy sprawdzić zgodność wykonanej instalacji z dokumentacją, jakość zastosowanych materiałów i prawidłowość połączeń. Z czynności tych należy sporządzić protokół.

Konserwacja i przeglądy

Norma PN-EN 62305-3:2009 zawiera także zalecenia dotyczące sprawdzania oraz konserwacji instalacji ochronnej LPS. Celem przeglądu sprawdzającego jest ustalenie, czy:

• LPS jest zgodny z dokumentacją oraz normą,
• elementy LPS są w należytym stanie i nie są skorodowane,
• ochrona obejmuje wszystkie ewentualnie dodane w trakcie użytkowania budynku elementy.

Przeglądy należy przeprowadzać:

• w trakcie montażu instalacji, kontrolując połączenia miedzy sobą elementów wykorzystywanych jako elementy naturalne instalacji odgromowej, układane w ziemi uziomy itp.,
• okresowo z częstotliwością zależną od agresywności środowiska, ale nie rzadziej niż raz do roku,
• po zmianach lub naprawach prowadzonych na dachu i ścianach zewnętrznych,
• po zainstalowaniu LPS,
• po stwierdzonym bezpośrednim uderzeniu pioruna w obiekt.

Oprócz przeglądów należy wykonywać pomiary rezystancji uziomów, przy czym zaleca się robić to w odstępach rocznych, mimo że zgodnie z przepisami może to być okres pięcioletni. Badania i pomiary również powinna wykonać osoba posiadająca odpowiednie kwalifikacje. Protokół z wynikami pomiarów należy przechowywać wraz z metryką urządzenia.

Stwierdzone uszkodzenia należy usuwać niezwłocznie, ponieważ niesprawna instalacja piorunochronna może być przyczyną powstania znacznych szkód. A w razie stwierdzenia w trakcie pomiarów wzrostu rezystancji uziomu, należy bezwzględnie uziom odkopać, ustalić przyczynę i naprawić, a następnie powtórzyć pomiar.

Jeżeli w trakcie sprawdzania zostanie stwierdzony duży stopień skorodowania zwodów i przewodów odprowadzających lub uziomów, drobne naprawy nie dadzą odpowiedniego efektu. W takiej sytuacji niezbędne jest zdemontowanie starej instalacji i zastąpienie jej nową.

Ocenę zagrożenia budynku można zlecić członkom Izby Rzeczoznawców Stowarzyszenia Elektryków Polskich, która ma oddziały terenowe w całej Polsce, a ich adresy znajdują się na stronie internetowej: www.sep.com.pl

Można także zwrócić się o wskazanie odpowiedniego specjalisty do właściwej terenowo Okręgowej Izby Inżynierów Budownictwa - adresy na stronie internetowej: www.piib.org.pl - lub zawrzeć umowę z wybranym indywidualnie specjalistą, dysponującym odpowiednim doświadczeniem i uprawnieniami projektowymi.

Można wreszcie skorzystać z pomocy technicznej specjalistów zatrudnionych w firmach produkujących sprzęt ochrony odgromowej (wtedy jednak należy liczyć się z działaniami marketingowymi takiej firmy).

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!