Normgerechte Umsetzung von Blitzschutzmaßnahmen

Transkript

1 Normgerechte Umsetzung von Blitzschutzmaßnahmen Im Oktober 2011 wurden die Übersetzungen der Blitzschutznormen IEC bzw. EN Edition 2 Teil 1, 3 und 4 veröffentlicht. Um die für Deutschland zusätzlich erforderlichen Informationen zu integrieren und einige interpretationsfähige Aussagen in der IEC/EN-Norm zu konkretisieren, veröffentlicht die DKE im Oktober 2012 neue Beiblätter für den deutschen Markt. Diese Beiblätter werden den aktuellen Stand der Technik abbilden und vielen Planern und Anwendern helfen, die notwendigen Blitzschutzmaßnahmen umzusetzen. Andreas König Autor: Dipl.-Ing. Andreas König ist als Verkaufsleiter Blitz-und Überspannungsschutz für die Obo Bettermann GmbH & Co. KG in Menden tätig. Bei der Überarbeitung der Normen zum Thema Blitzschutz wurden neue Erkenntnisse aus Forschung und Praxis sowie Fortschritte aufseiten der Produkte berücksichtigt. Änderungen ergeben sich zum Beispiel bei der DIN EN (VDE ), Beiblatt 1, Kapitel 4.3 Zusätzliche Informationen zur Nutzung der Stahlbewehrung in baulichen Anlagen aus Stahlbeton als Blitzschutzableitung [1]. Die Bewehrungen der baulichen Anlage können durch Schweißverbindungen oder durch geeignete, blitzstromfeste Klemmen der Anforderungsklasse N nach DIN EN (VDE ) [2] als niederimpedante Ableitung verwendet werden. Die genauen Konstruktionsmerkmale sind in der DIN EN (VDE ) [3] beschrieben. Durch diese Maßnahmen kann das niederimpedante Verhalten der Bewehrung zur Optimierung der Trennungsabstände genutzt werden. 2 building & automation I Heft

2 building & automation I Heft

3 Zur nachträglichen Überprüfung einer Bewehrung als Ableitung wird der Gesamtwiderstand des Ableitungssystems gemessen. Es gelten folgende Voraussetzungen: Der Gesamtwiderstand darf den Wert 0,2 Ω nicht überschreiten. Der Messstrom soll vorzugsweise 10 A betragen; dadurch können Fehlmessungen verringert werden. Für Messungen ist eine Gleichstromquelle zu verwenden, um ggf. störenden Einfluss von veränderlichen Strömen zu verhindern. Dabei sind zwei Arten der Messung durchzuführen. Vom Anschlusspunkt der Bewehrung zum nächsten Anschlusspunkt hier sollte der Widerstandswert weniger als 10 mω betragen und vom Anschlusspunkt der Bewehrung gegen die Haupterdungsschiene. Dabei sollte der Widerstandswert maximal 10 mω/m Gebäudehöhe nicht überschreiten. Konkret kann beim Einhalten dieser Werte in Verbindung mit einer natürlichen Erdungsanlage (Fundamenterder) der Trennungsabstand im Bereich der Ableitung vernachlässigt werden. Im Dachbereich verlegte Einzelleitungen müssen jedoch berücksichtigt werden. Vermeiden von Blitzeinkopplungen Im Kapitel 6.3 des Beiblatts 1 [1] Elektrische Isolierung (Trennungsabstand) von äußeren Blitzschutzsystemen werden durch Zuhilfenahme einiger Skizzen die Problemstellen bezüglich eines Blitzüberschlags erläutert. Wenn die notwendigen Trennungsabstände nicht eingehalten werden können, sind Blitzeinkopplungen in das Gebäude möglich. Hier werden dem Anwender folgende Lösungsmöglichkeiten empfohlen: Vergrößerung des Abstands durch Verlegung einzelner Fang- und Ableitungen, Vergrößerung des Abstands durch Verlegung der Installation, Reduzierung des Trennungsabstands durch zusätzliche Ableitungen, getrennte Fangeinrichtungen, hochspannungsfeste, isolierte Ableitungen oder der Einbau von nicht leitenden Elementen, zum Beispiel Kunststoffteilen als Attikaabdeckung, Regenrinne oder als Wandanschlussprofil. Generell empfiehlt das Beiblatt, den Blitzstrom nicht durch Verbindungen zum Blitzschutz ins Gebäude einzukoppeln. Überspannungsschutzgeräte und Potentialausgleichsleiter können zwar Schäden verhindern, allerdings wird der Blitzstrom erst an der Verbindung zum Erdungssystem ausgekoppelt. Des Weiteren wird ein neues Verfahren zur genauen Berechnung einer äquivalenten Luftstrecke bei mehrschaligen Mauerwerkskonstruktionen erläutert. 4 building & automation I Heft

4 Durchführung der Messungen, um die Bewehrung als Ableitung zu nutzen Zusätzlich wird darauf hingewiesen, dass bei unklaren Verhältnissen in Mauerwerkskonstruktionen, zum Beispiel durch Ankerdraht und Metallstifte, im Zweifelsfall mit der schlechtesten Situation (Km=0,5) gerechnet werden sollte. In diesem Fall ist keine Ermittlung der äquivalenten Luftstrecke zulässig. Darüber hinaus wird das bekannte System der Trennungsabstandsberechnung nach DIN EN (VDE ) [4] erläutert. Das Kapitel E Elektrische Anlagen, die über den Schutzraum hinausragen behandelt exponierte Tragwerke aus leitenden Stoffen, welche die Gebäudehülle durchdringen und nicht durch getrennte Fangeinrichtungen geschützt werden können, wie Antennentragwerke und Abluftkamine. Für diese elektrischen Anlagen werden Hinweise zur besseren Blitzstromverteilung gegeben, zum Beispiel durch Aufteilung des Blitzstroms auf mehrere Strompfade. Wichtig ist jedoch, dass dennoch der Verlauf des Blitzstroms beachtet wird, da es sonst zu Personengefährdungen und weitere Überschläge auf andere Systeme kommen kann. In Kapitel E Fundamenterder wurde in Abstimmung mit der DIN [5] eine Entscheidungshilfe eingearbeitet, welche den Zugang zu den Themen Fundamenterder, schwarze und weiße Wanne, Erdfühligkeit, Maschenweite und Potentialausgleichsleiter vereinfacht. Die für Ex-Anlagen geltenden Regeln (TRBS) wurden als Hinweise in die DIN EN (VDE ) [3] eingearbeitet und erläutern, wie der Blitzschutz dieser Anlagen ausgelegt werden muss. Blitzschutzmaßnahmen müssen bei explosionsgefährdeten baulichen Anlagen von ausgebildeten Blitzschutzfachkräften mit einer Zusatzqualifikation für Ex-Anlagen ausgeführt werden. Exponierte Tragwerke building & automation I Heft

5 50 % Aufteilung des Blitzstroms nach der 50:50-Vereinfachung Schutz von baulichen Anlagen und Personen Im Beiblatt 2 der DIN EN (VDE ) [6] werden für besondere bauliche Anlagen entsprechende Maßnahmen empfohlen, welche sich in der Praxis bewährt haben. Durch diese Beispiele wird dem Anwender eine erhöhte Planungssicherheit vermittelt. Folgende Änderungen wurden vorgenommen: redaktionelle Überarbeitung des Beiblatts, Erweiterung des Abschnitts 5, Gebäude und Anlagen mit explosionsgefährdeten Bereichen. Hier ist unter anderen auch die Option Konzept der ständigen Überwachung durch fachkundiges Personal hervorzuheben. Überarbeitung der Abschnitte 16 (Siloobjekte) und 17 (Biogasanlagen). Diese Abschnitte wurden um das Thema Explosionsschutz erweitert. neuer Abschnitt 20: Anlagen zur Abwasserbehandlung (Kläranlagen) und neuer Abschnitt 21: Rohrbrücken in Industrieanlagen. In den Abschnitten 20 und 21 wurden die in der Praxis erfahrungsgemäß erforderlichen Blitzschutzmaßnahmen zusammengestellt. Es wird auf die Notwendigkeit hingewiesen, eine Blitzschutzfachkraft hinzuzuziehen und das auch in Bezug auf Prüfungen konkretisiert. Zusätzlich wird aufgeführt, welche Qualifikationen die Blitzschutzfachkraft für Arbeiten in explosionsgefährdeten Bereichen vorweisen muss. Zur Übersicht wurden die unterschiedlichen Anwendungsmöglichkeiten der Messverfahren Erdungsmessgerät und L PEN 50 % Zangenmessgerät dargestellt. Die Übersicht erläutert, dass zum Beispiel ein Zangenmessgerät nicht für alle notwendigen Messungen eingesetzt werden kann. Weitere übersichtliche Ablaufdiagramme erleichtern die Anwendung des Prüfablaufplans sowie die Thematik Bestandschutz. Das neue Beiblatt 5 Blitz- und Überspannungsschutz für PV-Stromversorgungssysteme [7] zur DIN EN (VDE ) ist zurzeit noch in Bearbeitung und wird für Anfang 2013 erwartet. Dort werden vermutlich neue Aussagen zur Verschattung durch Fangeinrichtungen und zum Thema Überspannungsschutz enthalten sein. Beiblätter zum Risiko-Management In der DIN EN (VDE ) [8] wird die Erstellung einer Risikoanalyse beschrieben, mit der Blitzschutzmaßnahmen nach Wirtschaftlichkeit und Risiko durch eine Blitzbeschädigung optimal ausgewählt werden können. Gebäude und Anlagen können anhand bestimmter Kriterien den Blitzschutzklassen von 1 bis 4 zugeordnet werden. Für diese Blitzschutzklassen sind die jeweils erforderlichen Blitzschutzmaßnahmen definiert. Für die neue IEC [9] wurde für Europa und Deutschland erst verspätet eine Einigung erzielt. Hier wird daher für Herbst 2012 eine neue Version als EN-Norm erwartet, die dann Anfang 2013 als EN/VDE-Norm übernommen werden kann. Der Entwurf E DIN EN (VDE ) [10] ist bereits verfügbar. Als wichtige Änderung wird dort ein korrigiertes Berechnungsverfahren enthalten sein werden auch zu diesem Normenteil drei neue Beiblätter erscheinen. Das Beiblatt 1 Blitzgefährdung in Deutschland enthält Karten der Blitzdichte, die auf aktualisierten Daten beruhen. Das Excel-Sheet mit Druckfunktion Berechnungshilfe zur Abschätzung des Schadensrisikos für bauliche Ablagen im Beiblatt 2 wird entsprechend dem korrigiertem Berechnungsverfahren nach Teil 2 der Norm angepasst. Für die neue Edition wird es zusätzlich ein Beiblatt 3 geben, welches weitere Informationen und Berechnungshilfen in Bezug auf Überspannungsschutz und Ex-Bereiche bietet. Das Beiblatt 1 [11] zur DIN EN (VDE ) enthält auch grundlegende Beispiele, wie bei unterschiedlichen Installationsbedingungen die Blitzstromverteilung in der Niederspannungsinstallation und damit einhergehend die Blitzstrombelastung der eingebauten SPD beeinflusst wird. Es ermöglicht damit dem Planer von Blitzschutzsystemen die Anwendung und Kombination dieser grundlegenden Beispiele auch für komplexe Anlagen, um die tatsächliche Blitzstromverteilung sowie die richtige Schutzlösung zu ermitteln. 6 building & automation I Heft

6 Vereinfacht kann aber, wie aus der DIN EN [12] bekannt, auch mit der 50:50-Vereinfachung gearbeitet werden. Das bedeutet: 50 % der Blitzenergie wird in die Erde abgeleitet, 50 % der Blitzenergie geht über die eingeführten Einspeisungen (Energieversorgung, Telefon, ggf. metallene Wasserleitungen aus Metall) aus dem Gebäude. Bei einer genauen Berechnung, wie in dem Beiblatt 4 zur DIN EN beschrieben, werden die Zuleitungen jedoch meist weniger belastet. Dieses Beiblatt enthält daher weiterführende Informationen zur Stromaufteilung des Blitzstroms, wie sie in DIN EN (VDE ) [12], Anhang D beschrieben sind. Dem Anwender wird damit eine Hilfestellung für die Auswahl und Installation eines koordinierten SPD-Schutzes entsprechend DIN EN (VDE ) [12], Anhang C und Anhang D gegeben. Literatur [1] DIN EN (VDE ) Beiblatt 1: Blitzschutz Teil 3: Schutz von baulichen Anlagen und Personen Beiblatt 1: Zusätzliche Informationen zur Anwendung der DIN EN (VDE ). Berlin. Offenbach: VDE VERLAG [2] DIN EN (VDE ): Blitzschutzbauteile Teil 1: Anforderungen an Verbindungsbauteile. Berlin. Offenbach: VDE VERLAG [3] DIN EN (VDE ): Blitzschutz Teil 3: Schutz von baulichen Anlagen und Personen. Berlin. Offenbach: VDE VERLAG [4] DIN EN (VDE ): Blitzschutz - Teil 1: Allgemeine Grundsätze. Berlin. Offenbach: VDE VERLAG [5] DIN 18014: Fundamenterder Allgemeine Planungsgrundlagen. Berlin: Beuth [6] DIN EN (VDE ) Beiblatt 2: Blitzschutz Teil 3: Schutz von baulichen Anlagen und Personen Beiblatt 2: Zusätzliche Informationen für besondere bauliche Anlagen. Berlin. Offenbach: VDE VERLAG [7] DIN EN (VDE ) Beiblatt 5: (Neue Version erwartet für 2013) Blitzschutz Teil 3: Schutz von baulichen Anlagen und Personen Beiblatt 5: Blitz- und Überspannungsschutz für PV-Stromversorgungssysteme. Berlin. Offenbach: VDE VERLAG [8] DIN EN (VDE ): Blitzschutz Teil 2: Risiko-Management. Berlin. Offenbach: VDE VERLAG [9] IEC : Protection against lightning Part 2: Risk management. Genf/ Schweiz: Bureau Central de la Commission Electrotechnique Internationale [10] E DIN EN (VDE ): Blitzschutz Teil 2: Risiko-Management. Berlin. Offenbach: VDE VERLAG [11] DIN EN (VDE ) Beiblatt 1: Blitzschutz Teil 4: Elektrische und elektronische Systeme in baulichen Anlagen Beiblatt 1: Verteilung des Blitzstroms. Berlin. Offenbach: VDE VERLAG [12] DIN EN (VDE ): Blitzschutz - Teil 4: Elektrische und elektronische Systeme in baulichen Anlagen. Berlin. Offenbach: VDE VERLAG building & automation I Heft