Instalacja odgromowa – jak jest zbudowana?

Zewnętrzna instalacja odgromowa

Zewnętrzna ochrona odgromowa obiektów budowlanych nazywana jest instalacją LPS - Lightning Protection System (czyli System Ochrony Piorunowej). Realizowana jest przez dostosowane do rodzaju i wielkości budynków oraz ich usytuowanie instalacje piorunochronne utworzone w postaci metalowych elementów rozmieszczonych na konstrukcji dachowej obiektu lub na odpowiednio ustawionych słupach wokół obiektu, wyposażonych w pręty „ściągające” wyładowania atmosferyczne.

Większość instalacji odgromowych zbudowana jest w postaci zwodów poziomych mocowanych wzdłuż kalenicy dachowej i na krawędziach pokrycia połączonych z pionowymi przewodami odprowadzającymi ładunki elektryczne do uziemienia.

W instalacji odgromowej mogą być również wykorzystywane przewodzące elementy budynku np. w postaci metalowych konstrukcji spełniających wymagania odpowiedniej przewodności elektrycznej. 

Natomiast obiekty wymagające szczególnej ochrony odgromowej - np. budynki kryte materiałem palnym - słomą czy trzciną – chronione są zewnętrzną instalacją na słupach, które tworzą odpowiednio zaprojektowaną strefę osłonową.

Instalacje LPS na małych budynkach mieszkalnych projektowane są według określonej procedury w zależności od ich kształtu i i wymaganego stopnia ochrony przed piorunami, a najczęściej stosowaną metodą jest określenie wymiarów oczek siatki ochronnej zwodów, dla której przy podwyższonym zagrożeniu burzowym przyjmuje III klasę LPS, co odpowiada rozmieszczeniu zwodów w układzie nie większym niż  15x15 m.

W praktyce zwody prowadzone są na wysięgnikach wzdłuż kalenicy i na wszystkich skośnych krawędziach dachu z odprowadzeniem do uziemienia w narożnikach domu. Zabezpieczenia wymagają również wystające elementy (kominy, anteny), na których również powinny być umieszczone zwody połączone z resztą instalacji.

Większość instalacji odgromowych zbudowana jest w postaci zwodów poziomych mocowanych wzdłuż kalenicy dachowej i na krawędziach pokrycia.

Elementy zewnętrznej instalacji odgromowej

Przepisy określające wymagania odnośnie rodzaju użytych materiałów i technologii wykonania zewnętrznej instalacji odgromowej zawarte są m. in. w normie  PN-EN 62561, która podaje dokładne parametry budowy takiej instalacji w określonych warunkach technicznych. 

Podstawowe wartości odnoszą się do materiałów użytych na zwody i przewody odprowadzające oraz informacji o sposobie ich umieszczenia. Najczęściej jako zwody wykorzystywane są ocynkowane druty stalowe o przekroju nie mniejszym niż 50 mm², co odpowiada 8 mm ich średnicy.

Na niepalnych pokryciach dachu zwody mogą być mocowane bezpośrednio przy użyciu uchwytów dostosowanych do rodzaju pokrycia, natomiast na podłożach palnych np. z papy bądź gontów układanych na deskowaniu wymaga się zastosowania uchwytów wyniesionych, co najmniej na 10 cm nad powierzchnię dachu.

W przypadku blaszanych pokryć dachowych wykorzystywanych jako powierzchnia ochronna ich grubość nie może być mniejsza niż 4 mm, co sprawia, że np. typowe blachodachówki  grubości 0,5 – 0,6 mm, nie mogą pełnić takiej roli, gdyż nie są odporne na przebicia piorunem, co może doprowadzić do zapalenia się drewnianego podłoża.

Zwody powinny być prowadzone najkrótszą drogą do odprowadzeń i najczęściej wykonywane są z jednych odcinków drutu doprowadzanych do uziemienia. W przypadku konieczności łączenia przewodów wykorzystuje się do tego zaciski śrubowe lub złącza zaprasowane.

Przewody odprowadzające prowadzi się najczęściej po wierzchu ściany na wspornikach dystansowych, a w przypadku ścian ocieplonych nie można chować ich pod styropianem, gdyż może doprowadzić to do zapalenia/stopienia się fragmentu elewacji.

Zakończenie każdego przewodu odprowadzającego łączone jest z rozbieralnym zaciskiem probierczym umieszczony ok. 1m nad powierzchnią gruntu, który okresowo wykorzystywany do pomiarów rezystancji uziemienia.

Na niepalnych pokryciach dachu zwody mocuje się przy użyciu uchwytów dostosowanych do rodzaju pokrycia, na podłożach palnych stosuje się uchwyty wyniesione, co najmniej na 10 cm nad powierzchnię dachu.

Uziomy otokowe i fundamentowe

Podstawowym warunkiem skutecznej ochrony przed skutkami uderzenia pioruna w budynek jest zapewnienie dostatecznie niskiej rezystancji uziemienia, która przy pomiarach statycznych nie powinna przekraczać 10 Ω .

Uzyskanie tak niskiej wartości nie zawsze jest możliwe przy dość powszechnym wykorzystaniu do tego uziemień naturalnych w umieszczonych w fundamencie, zwłaszcza przy powierzchniowym konstrukcjach płytowych na suchym gruncie.

Uziemienie takie, choć będzie spełniać wymagania dla uziemienia ochronnego instalacji elektrycznej, to w przypadku odprowadzenia wyładowań atmosferycznych może nawet doprowadzić do szkód w konstrukcji domu.

Typowy rozwiązaniem dla uziemienia instalacji odgromowej jest uziemienie otokowe wykonane z ocynkowanego płaskownika stalowego umieszczonego na możliwie dużej głębokości w gruncie, gdyż poziom zagłębienia decyduje o utrzymaniu stabilnej wartości rezystancji.

Jako optymalna głębokość przyjmuje się umieszczenie płaskownika na głębokości 0,8 – 1 m i w odległości ok. 1 m od obrysu domu. W trudnych warunkach gruntowych (np. gleby po rekultywacji), alternatywnie mogą być instalowane uziemienia pionowe z wykorzystaniem prętów bądź rur osadzanych na znacznej głębokości.

Uziemienie otokowe wykonane jest z ocynkowanego płaskownika stalowego umieszczonego na możliwie dużej głębokości w gruncie.

Wewnętrzna ochrona przed wyładowaniami

Zewnętrzna instalacja odgromowa chroni co prawda przed skutkami bezpośredniego uderzenia pioruna w budynek, jedna oddziaływanie ładunków elektrycznych o znacznej energii i różnicy potencjałów, może powodować pośrednie skutki spowodowane indukowanie się niebezpiecznego napięcia w elementach budynku jak i w wyniki przepięcia powstającego w zasilającej sieci elektroenergetycznej.

Zjawisko indukowania niebezpiecznych prądów przy odprowadzeniu ładunków z własnej instalacji odgromowej zachodzi w warunkach zbliżenia przewodów czy odbiorników prądu do zwodów odgromowych zwłaszcza przy równoległym ich przebiegu na znacznej długości.

Indukowane napięcie powstaje również np. w nieuziemionych elementach rurowych, których dotkniecie może spowodować porażenie prądem, zatem przy układaniu zwodów i odprowadzeń, dlatego trzeba brać pod uwagę zachowanie odpowiednie odległości mierzonych również przez grubości ścian czy stropów.

Najczęściej jednak podczas burzy zdarzają się przepięcia w domowej instalacji elektrycznej w wyniku wyładowań na sieci zasilającej, które mogą doprowadzić do zniszczenia sprzętu elektronicznego.

Dlatego w budynkach nawet o niewielkim zagrożeniu wyładowaniami atmosferycznymi, ale zasilanymi z napowietrznej sieci elektroenergetycznej, powinny być zainstalowane ochronniki przepięciowe wstawione w główną rozdzielnicę domu, a także dodatkowe zabezpieczenia na zasilaniu szczególnie wrażliwych urządzeń elektronicznych np. komputera.

Ochronniki te nazywane również RST należą do trzech klas (T1 do T3) ochronności, przy czym w instalacjach domowych montowane są gównie ochronniki klasyT1 + T2 z zabezpieczeniem waristorowym umieszczane w rozdzielnicy oraz klasy T3 przy zasilaniu wrażliwych urządzeń. 

Funkcjonowanie ochronników waristorowych polega na odprowadzaniu niebezpiecznego napięcia do uziemienia, dzięki skokowej zmianie jego rezystancji po przekroczeniu napięcia nominalnego.

W przypadku zadziałania waristora – najczęściej funkcjonującego jako element wymienny – ulega on uszkodzeniu, ale nie wpływa to na działanie elektrycznej instalacji domowej, dlatego okresowo trzeba sprawdzać stan takiego zabezpieczenia sygnalizowany np. zmianą koloru wskaźnika.

Autor: Cezary Jankowski

Opracowanie: Sebastian Malinowski

fot. otwierająca i w tekście: Adobe Stock