Ochrona odgromowa-nowa.pdf

mgr inż. Andrzej Boczkowski

Stowarzyszenie Elektryków Polskich

Sekcja Instalacji i Urządzeń Elektrycznych

Ochrona odgromowa budynków

Budynki należy chronić przed skutkami wyładowań piorunowych zgodnie z wymaga-

niami zawartymi w następujących przepisach technicznych:

⎯ Polskich Normach PN/E-05003 i PN-IEC 61024 „Ochrona odgromowa obiektów budow-

lanych” oraz PN-IEC 60364-4-443 „Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych.

Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa. Ochrona przed przepięciami. Ochrona przed

przepięciami atmosferycznymi lub łączeniowymi” i PN-IEC 61312 „Ochrona przed pioru-

nowym impulsem elektromagnetycznym”

⎯ Warunkach Technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie.

⎯ Warunkachtechnicznychużytkowania budynków mieszkalnych.

1. Kryteriastosowaniaochrony odgromowej według PN-86/E-05003/01

1.1. Podział obiektów budowlanych na kategorie zagrożenia

Z punktu widzenia ochrony odgromowej obiekty budowlane dzieli się na:

a) obiekty produkcyjne i magazynowe nie zagrożone wybuchem oraz budynki mieszkalne,

użyteczności publicznej itp.,

b) obiektyzagrożone pożarem, wybuchem mieszanin wybuchowych gazów, par cieczy i/lub

pyłów palnych z powietrzem oraz wybuchem materiałów wybuchowych,

c) inne obiekty jak kominy wolnostojące, linowe urządzenia transportowe, dźwigi na tere-

nach budowy i obiekty sportowe.

1.2. Rodzaje ochrony odgromowej

Ochronę odgromową obiektów budowlanych dzieli się na:

a) podstawową,

b) obostrzoną,

c) w wykonaniu specjalnym.

1.3. Wybórrodzajuochrony

1.3.1. Ochrona podstawowa

Rodzaj ochrony, który stosuje się dla obiektów budowlanych wymienionych w punkcie

1.1. a), charakteryzujących się dodatkowo następującymi parametrami:

a) budynki nie występujące w zwartej zabudowie (wolnostojące), o wysokości powyżej

15 m i powierzchni ponad 500 m 2 ,

b) budynki użyteczności publicznej, w których mogą przebywać ludzie w dużych grupach

(powyżej 50 osób), jak domy towarowe, zamknięte obiekty sportowe, obiekty kultu reli-

gijnego, hale targowe, banki oraz budynki zawierające np. sale sprzedaży, sale teatral-

ne, sale kinowe, sale restauracyjne, bary i inne podobne,

c) budynki przeznaczone dla ludzi o ograniczonej zdolności poruszania się, jak np. szpitale,

sanatoria, żłobki, przedszkola, domy rencistów, zakłady pracy zatrudniające inwalidów,

szkoły specjalne i inne podobne,

d) obiekty o dużej wartości historycznej, materiałowej lub kulturalnej, np. budowle zabytko-

we, muzea, biblioteki, archiwa i inne podobne,

e) budynki wyższej użyteczności publicznej, jak budynki pogotowia, straży pożarnej, urzę-

dów administracji i inne podobne,

f) rozległe hale, to znaczy hale o wymiarach przekraczających 40 X 40 m, mające żelbe-

towe lub stalowe wewnętrzne słupy wsporcze,

g) budynki wykonane z materiałów łatwo zapalnych, niezależnie od wysokości,

h) obiekty do produkcji, przetwarzania i składowania materiałów łatwo zapalnych,

i) obiekty nie wymienione wyżej, których wskaźnik zagrożenia piorunowego przekracza

wartość 10 -4 .

1.3.2. Ochrona obostrzona

Ten rodzaj ochrony stosuje się dla obiektów budowlanych wymienionych w punkcie

1.1. b).

1.3.3. Ochrona w wykonaniu specjalnym

Ten rodzaj ochrony stosuje się dla obiektów budowlanych wymienionych w punkcie

1.1. c).

1.4. Obiekty budowlane nie wymagające ochrony

Nie wymagają ochrony następujące obiekty:

a) usytuowane w strefie ochronnej sąsiadujących obiektów,

b) budynki o wysokości nie przekraczającej 25 m, usytuowane w zwartej zabudowie, a nie

wyszczególnione w punkcie 1.3.1.

Budynek znajdujący się w zwartej zabudowie to budynek, do którego przylegają bezpo-

średnio co najmniej z dwóch stron budynki sąsiednie i którego poziom dachu nie prze-

kracza więcej niż o 6 m poziomów dachów budynków sąsiednich. Do budynków

w zwartej zabudowie zalicza się również budynki nie przekraczające powierzchni 500 m 2

(1000 m 2 dla budynków mieszkalnych), jeżeli budynki sąsiadujące o analogicznym zróż-

nicowaniu jak uprzednio są usytuowane w odległości nie większej niż wysokość rozpa-

trywanego budynku (podwójna wysokość rozpatrywanego budynku dla budynków

mieszkalnych),

c) obiekty, dla których wskaźnik zagrożenia piorunowego jest mniejszy niż 10 -5 .

1.5. Określenie wskaźnika zagrożenia piorunowego

Wskaźnik zagrożenia piorunowego obiektu budowlanego W ujmuje prawdopodobień-

stwo trafienia piorunu w obiekt i wywołania w nim szkody. Wskaźnik ten należy obliczyć

według wzoru:

⋅

w którym:

n i m ⎯ współczynniki uwzględniające liczbę ludzi w obiekcie oraz położenie obiektu,

N ⎯ rocznagęstość powierzchniowa wyładowań piorunowych [m -2 ],

A ⎯ powierzchniarównoważna zbierania wyładowań przez obiekt [m 2 ],

p ⎯ prawdopodobieństwo wywołania szkody przez wyładowanie piorunowe.

Należy przyjmować następujące wartości współczynników n i m :

n = 1 ⎯ dla obiektów, w których przewiduje się przebywanie nie więcej niż 1 człowieka

na 10 m 2 powierzchni,

n = 2 ⎯ przy większej liczbie ludzi w obiekcie,

m = 0,5 ⎯ dla budynków w zwartej zabudowie,

m = 1 ⎯ dla pozostałych obiektów

Dla gęstości powierzchniowej wyładowań N należy przyjmować wartości:

1,8

⋅

−

6 m

−

⎯ dla terenów o szerokości geograficznej powyżej 51 o 30 ’ ,

2,5

⋅

−

6 m

−

⎯ dla pozostałych terenów kraju.

Powierzchnię równoważną A określa się według wzoru:

⋅

w którym:

S ⎯ powierzchnia zajmowania przez obiekt [m 2 ],

l ⎯ długość poziomego obrysu obiektu [m],

h ⎯ wysokość obiektu [m].

Dla obiektów o wysokości h mniejszej niż 10 m należy przyjmować h = 10 m.

Prawdopodobieństwo wywołania szkody p określa się według wzoru:

)

Rp +

(

w którym:

R, Z i K ⎯ współczynniki uwzględniające rodzaj ( R ), zawartość ( Z ), i konstrukcję ( K )

obiektu, o wartościach przedstawionych poniżej

Współczynnik

Określenie

Wartości

Budynki mieszkalne, administracyjne itp.

0,10

Budynki gospodarstw wiejskich i obiektów przemy-

słowych

0,13

Kotłownie, stacje pomp itp.

0,14

Wyposażenie typowe dla budynków mieszkalnych,

biurowych, usługowych itp.

0,010

Wyposażenie obiektów przemysłowych do produk-

cji i składowania materiałów niepalnych lub trudno

zapalnych

0,015

Zwierzęta hodowlane w gospodarstwach rolnych

0,020

Konstrukcja obiektu oraz pokrycie dachu wykonane

z materiałów niepalnych

0,005

Konstrukcja obiektu oraz pokrycie dachu wykonane

z materiałów trudno zapalnych

0,010

W zależności od wartości wskaźnika W ustala się trzy stopnie zagrożenia piorunowego:

≤

⋅

−

⎯ zagrożenie małe, ochrona zbędna,

II.

⋅ <

≤ ⎯ zagrożenie średnie, ochrona zalecana,

III. W >

10 −

⎯ zagrożenie duże, ochrona wymagana.

2. Klasyfikacja obiektów oraz wybór poziomów ochrony dla urządzeń pioru-

nochronnych według PN-IEC 61024-1-1

2.1. Klasyfikacjaobiektów

Klasyfikacja obiektów może być dokonana w zależności od skutków oddziaływania udarów

piorunowych, które mogą być groźne dla samych obiektów i dla ich zawartości lub otoczenia.

Przykłady klasyfikacji obiektów przedstawione są w tablicy 1.

Tablica 1. Przykłady klasyfikacji obiektów

Klasa

obiektów

Typ obiektu

Skutki wyładowań piorunowych

Przebicie w instalacji elektrycznej, pożar i szkody ma-

terialne.

Szkody ograniczone zwykle do obiektów budowlanych

trafionych przez piorun lub do drogi przepływu prądu

piorunowego

Obiekt mieszkalny

Główne ryzyko pożaru i niebezpieczne napięcie kro-

kowe.

Drugorzędne ryzyko utraty zasilania i zagrożenie życia

inwentarza wskutek uszkodzenia sterowania wentylacji

i układu żywienia, itp.

Obiekt gospodarstwa

rolnego

Obiekty

zwykłe

(patrz

uwagi)

Teatr; szkoła; maga-

zyn oddziałowy;

obiekt sportowy

Uszkodzenie instalacji elektrycznych (np. elektryczne-

go oświetlenia) możliwe spowodowanie paniki.

Awaria automatycznej sygnalizacji pożarowej, powodu-

jąca opóźnienie działania technicznych środków za-

bezpieczenia przeciwpożarowego

Obiekt bankowy; to-

warzystwa ubezpie-

czeniowego lub han-

dlowego itp.

Jak wyżej i dodatkowo problemy wynikające

z utraty połączenia, awarii komputerów i utraty danych

Jak wyżej i dodatkowo problemy ludzi poddanych in-

tensywnej terapii i problem ratowania ludzi unierucho-

mionych

Szpital; przychodnia

zdrowia; więzienie

Dodatkowe skutki uzależnione od zawartości fabryki,

obejmujące szkody małe i szkody nietolerowane, aż do

utraty produkcji

Przemysł

Muzea i miejsca

archeologiczne

Telekomunikacja;

instalacja elektrycz-

na; obiekt przemy-

słowy z niebezpie-

czeństwem pożaro-

wym

Obiekty

o zwięk-

szonym

zagrożeniu

Nietolerowana utrata świadczeń publicznych

Bezpośrednie zagrożenie otoczenia, powodowane

przez pożar itp.

Obiekty

groźne dla

swojego

otoczenia

Rafinerie; stacje ob-

sługi; wytwórnie ogni

sztucznych; zakłady

zbrojeniowe

Zagrożenie urządzeń i ich otoczenia w wyniku pożaru i

eksplozji

Obiekty

groźne dla

środowiska

Zakład chemiczny;

urządzenia nuklear-

ne; laboratoria i za-

kłady biochemiczne

Pożar i wadliwe działanie urządzeń z groźnymi konse-

kwencjami dla środowiska lokalnego i globalnego

Uwagi

1. Wrażliwe wyposażenie elektroniczne może być instalowane we wszystkich rodza-

jach obiektów, włącznie z obiektami zwykłymi, które mogą być łatwo uszkodzone

przez piorunowe przepięcia

2. Utrata świadczenia usług jest iloczynem czasu, przez jaki pojedynczy użytkownik

nie może z nich korzystać, i liczby objętych nią użytkowników w ciągu roku.

Obiekty różne, dla których należałoby rozważać potrzebę stosowania urządzeń pioruno-

chronnych w wykonaniu specjalnym. Do takich obiektów należą:

⎯ obiekty o wysokości większej niż 60 m,

⎯ namioty, pola kempingowe i place sportowe,

⎯ instalacjetymczasowe,

⎯ obiekty w budowie.

2.2. Wybór poziomów ochrony dla urządzeń piorunochronnych

Wybór odpowiedniego poziomu ochrony dla przewidywanego urządzenia piorunochronnego

może być oparty na spodziewanej częstości N d bezpośrednich wyładowań w chroniony

obiekt i akceptowanej rocznej częstości N c wyładowań piorunowych.

2.2.1. Akceptowana częstość N c wyładowań piorunowych

Wartość N c może być ustalona przez właściciela obiektu lub przez projektanta urządzenia

piorunochronnego.

Wartości N c mogą być oszacowane w drodze analizy ryzyka i szkód, przy uwzględnieniu

takich czynników jak:

⎯ typkonstrukcji,

⎯ obecność substancji palnych i wybuchowych,

⎯ środki przeznaczone do redukcji wynikowych skutków piorunowych,

⎯ liczba poszkodowanych ludzi,

⎯ typ i znaczenie wchodzących w grę usług publicznych,

⎯ wartość mienia narażonego na szkodę,

⎯ inne czynniki wymienione w tablicy 1.

W przypadku obiektów zwykłych zaleca się przyjmować wartość N c = 10 - 3 natomiast w przy-

padku obiektów zagrożonych wybuchem wartość N c = 10 - 5 .

2.2.2. Spodziewana częstość N d bezpośrednich wyładowań piorunowych trafiających

w obiekt

Średnia roczna częstość N d bezpośrednich wyładowań piorunowych trafiających w obiekt

może być wyznaczona z zależności:

⋅

−

na rok

w której:

N g ⎯ średnia roczna gęstość wyładowań doziemnych na km 2 i na rok, w rejonie usytu-

owania obiektu. Należy przyjmować wartości według danych zawartych w normie

PN-86/E-05003/01, to jest N g = 1,8 wyładowań na km 2 i na rok dla terenów o sze-

rokości geograficznej powyżej 51 o 30 ’ oraz N g = 2,5 wyładowań na km 2 i na rok

dla pozostałych terenów kraju,

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: