Warszawa 3.01.2011 r.

mgr inż. Andrzej Boczkowski

Stowarzyszenie Elektryków Polskich

Sekcja Instalacji i Urządzeń Elektrycznych

Ochrona odgromowa budynków

Budynki należy chronić przed skutkami wyładowań piorunowych zgodnie z wymaganiami zawartymi w następujących przepisach technicznych:

- Polskich Normach PN-EN 62305 „Ochrona odgromowa”, PN-IEC 60364-4-443 „Instalacje
  elektryczne w obiektach budowlanych. Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa. Ochrona
  przed przepięciami. Ochrona przed przepięciami atmosferycznymi lub łączeniowymi” oraz
  PN-IEC 60364-5-534 „Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Dobór i montaż
  wyposażenia elektrycznego. Urządzenia do ochrony przed przepięciami. 

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

- Warunkach technicznych użytkowania budynków mieszkalnych.

W rozporządzeniu Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002r., w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz. U. nr 75
z 2002 r., poz. 690; Dz. U. nr 33 z 2003 r., poz. 270; Dz. U. nr 109 z 2004 r., poz. 1156; Dz. U. nr 201 z 2008 r., poz. 1238; Dz. U. nr 228 z 2008 r., poz. 1514; Dz. U. nr 56 z 2009 r., poz. 461; Dz. U. nr 239 z 2010 r., poz.1597) stwierdzono, że:

- budynek należy wyposażyć w instalację chroniącą od wyładowań atmosferycznych.
  Obowiązek ten odnosi się do budynków wyszczególnionych w Polskiej Normie dotyczącej
  ochrony odgromowej obiektów budowlanych (§ 53 ust. 2),
- instalacja piorunochronna, o której mowa w § 53 ust. 2, powinna być wykonana zgodnie z
   wymaganiami Polskich Norm dotyczących ochrony odgromowej obiektów budowlanych
   (§ 184 ust. 3).  
 

1. Uszkodzenia piorunowe
Oddziałujące na obiekt pioruny mogą powodować uszkodzenie samego obiektu oraz
zagrożenie znajdujących się w nim osób i zawartości włącznie z uszkodzeniami
wewnętrznych systemów. Uszkodzenia i awarie mogą również rozszerzać się na otoczenie obiektu oraz lokalne środowisko. Zasięg tego rozszerzenia zależy od właściwości obiektu i wyładowania piorunowego.
Główne właściwości obiektów ze względu na skutki oddziaływania piorunowego dotyczą:
- materiałów konstrukcyjnych,
- funkcji,
- użytkowników i zawartości,
- przyłączonych linii elektroenergetycznych i telekomunikacyjnych oraz rurociągów,
- istniejących lub przewidywanych środków ochrony,
- zasięgu rozprzestrzeniania zagrożenia.
W tablicy nr 1 przedstawiono skutki oddziaływania pioruna na różne typy obiektów.
 

Tablica 1.              Skutki oddziaływania pioruna na różne typy obiektów

2. Rodzaje strat

Straty jakie mogą wystąpić w obiekcie są następujące:
- L1 utrata życia ludzkiego,
- L2 utrata usług publicznych,
- L3 utrata dziedzictwa kulturowego,
- L4 utrata wartości ekonomicznej obiektu i jego zawartości.
 

3. Potrzeba ochrony odgromowej
Aby ustalić czy ochrona odgromowa obiektu jest potrzebna, należy dokonać oceny ryzyka. Ryzyko R jest wartością prawdopodobnych średnich rocznych strat.
Następujące ryzyka powinny być brane pod uwagę:
- R1  ryzyko utraty życia ludzkiego,
- R2  ryzyko utraty usługi publicznej,
- R3  ryzyko utraty dziedzictwa kulturowego.
Aby wyznaczyć wartość ryzyka R, należy obliczyć jego komponenty. Każde ryzyko R jest sumą jego komponentów.
Komponenty ryzyka dla obiektu:
- komponent związany z fizycznym uszkodzeniem obiektu,
- komponent związany z awarią wewnętrznego układu wywołaną przez piorunowy impuls
   elektromagnetyczny (LEMP) lub przez przepięcia indukowane w liniach wchodzących do
   obiektu
- komponent związany z porażeniem istot żywych napięciami dotykowymi wewnątrz obiektu
   i napięciami krokowymi w strefach do 3 m na zewnątrz obiektu.
Każdy komponent ryzyka może być wyrażony za pomocą następującego równania:
                                 RX = NX×PX×LX
w którym:
NX  jest liczbą groźnych zdarzeń w roku uzależnioną od gęstości piorunowych wyładowań
       doziemnych Ng oraz fizycznej charakterystyki poddawanego ochronie obiektu, jego
       otoczenia i gruntu,   
PX   jest prawdopodobieństwem uszkodzenia obiektu zależnym od charakterystyki 
        poddawanego ochronie obiektu i od stosowanych środków ochrony,
LX    jest stratą wynikową zależną od przeznaczenia obiektu, obecności ludzi, typu usług,
        wartości dóbr i od środków przeznaczonych do ograniczenia rozmiaru strat.
 

W celu obliczenia średniej rocznej liczby groźnych zdarzeń wskutek wyładowań w obiekt ND należy mnożyć gęstość piorunowych wyładowań doziemnych Ng przez równoważną
powierzchnię zbierania wyładowań przez obiekt Ad.
                                        ND= Ng× Ad

Gęstość piorunowych wyładowań doziemnych Ng jest liczbą wyładowań piorunowych na km2
na rok. Wartość ta jest dostępna w sieci lokalizacji wyładowań doziemnych w wielu
obszarach świata. W przypadku jej niedostępności, dla umiarkowanych szerokości
geograficznych, można stosować następujący wzór:
                                         Ng = 0,1 Td
w którym:
Td jest liczbą dni burzowych w roku ustaloną na podstawie map izokeraunicznych.

W Polsce, gęstość piorunowych wyładowań doziemnych Ng w rejonie usytuowania obiektu, należy przyjmować według danych zawartych w normie PN-86/E-05003/01, to jest Ng = 1,8 wyładowań na km2 i na rok dla terenów o szerokości geograficznej powyżej 51o 30’ oraz
Ng = 2,5 wyładowań na km2 i na rok dla pozostałych terenów kraju.

Równoważna powierzchnia zbierania wyładowań przez obiekt Ad jest okre...