Fot. 1. Obowiązek stosowania instalacji chroniącej od wyładowań atmosferycznych dotyczy obiektów wyszczególnionych w Polskiej Normie, czyli obiektów użyteczności publicznej, przemysłowych, domów o wysokości powyżej 15 m itd.Niestety, świadomość inwestorów dotycząca instalacji odgromowych wciąż jest niewielka. Większą uwagę zwracamy na systemy przeciwpożarowe czy zabezpieczające przed włamaniem, choć wyładowania atmosferyczne mogą być równie brzemienne w skutkach. Nie możemy zapomnieć, że zastosowanie instalacji odgromowej jest w większości przypadków konieczne. Kolejne etapy projektowania oraz wykonania systemu są ściśle określone przez Polskie Normy, a także skomplikowaną normę PN-EN 62305, a wszystkie elementy instalacji powinny posiadać odpowiednie certyfikaty i dopuszczenia.
Projektując oraz wykonując instalacje odgromowe, musimy kierować się treścią poszczególnych norm i ustaw. Są to:
Fot. 2. Przepisy w szczegółowy sposób określają zagrożenia i odpowiednie do niego środki ochrony odgromowej.Podstawą projektowania instalacji odgromowej jest norma PN-EN 62305, regularnie modernizowana i rozbudowywana. Zawarte w niej zapisy dotyczą przede wszystkim środków ochrony niezbędnych do redukcji szkód fizycznych i zagrożenia życia oraz awarii urządzeń elektrycznych i elektronicznych w obiekcie i obsługujących obiekt. Mimo iż obowiązuje od kilku lat, w wielu publikacjach określa się ją jako „nową” – zapewne ze względu na to, iż całkowicie zmieniła zasady projektowania instalacji odgromowych ustalone przez poprzednio obowiązujące. PN-EN 62305 stanowi dosłowne tłumaczenie angielskiej wersji Normy Europejskiej, co niestety niejednokrotnie rodzi problemy w jej interpretacji. Zastanawia szczególnie nie obligatoryjny, a informacyjny ton niektórych sformułowań. Co prawda stworzono obowiązującą aktualizację norm, jednak tylko w wersji anglojęzycznej (EN 62305--2011).
Fot. 3. W razie konieczności użycia zwodów pionowych podwyższonych stosuje się maszty odgromowe wolnostojące.Norma składa się z czterech rozbudowanych części dotyczących:
Istotne są również wymagania dotyczące elementów przyłączeniowych, w tym także odporności na oddziaływanie pioruna w klasie H (PN-EN 62561--1:2012) oraz pomiary i badania dla masztów odgromowych (PN-77/B-0211, z późniejszymi zmianami). Przepisy jednoznacznie informują, że należy wybierać elementy instalacji wysokiej jakości, co dodatkowo powinno być poświadczone odpowiednimi certyfikatami i badaniami. Brak tych dokumentów może nie tylko uniemożliwić odbiór realizowanego obiektu, ale też zablokować wypłatę ewentualnego odszkodowania.
Znormalizowane są także wspomniane wymagania dla elementów urządzenia piorunochronnego LPSC (ang. Lightning Protection System Component), ponieważ ich jakość ma kluczowe znaczenia dla trwałości oraz prawidłowej pracy instalacji piorunochronnych LPS, z czego część projektantów i wykonawców nie zdaje sobie sprawy. Seria norm PN-EN 62561 dotyczy m.in. wszelkiego rodzaju elementów połączeniowych instalacji odgromowej, przewodów stosowanych na zwody, przewody odprowadzające i uziomy itd.
Fot. 4. Podstawą jest treść normy PN-EN 62305. Możemy spotkać się z określeniem „nowa norma”, ponieważ wprowadza znaczące zmiany do zasad projektowania instalacji odgromowej.Rozporządzenie Ministra z dn. 12 kwietnia 2002 r. jasno informuje nas o obowiązku wyposażania budynków w instalację chroniącą od wyładowań atmosferycznych. Dotyczy to budynków wyszczególnionych w Polskiej Normie obejmującej ochronę odgromową obiektów budowlanych – przede wszystkim obiektów użyteczności publicznej, przemysłowych, domów wykonanych z materiałów łatwopalnych, o wysokości przekraczającej 15 m i powierzchni większej niż 500 m2. W Rozporządzeniu przeczytamy również, że zarówno nowe, jak i zmodernizowane instalacje elektryczne muszą zostać wyposażone w urządzenia ochrony przepięciowej. Ustawa o Normalizacji mówi natomiast, że wszystkie Polskie Normy straciły obligatoryjność, jednak – w myśl rozdz. 3, art. 5, p. 4 ustawy, na wspomniane normy można wciąż powoływać się w przepisach prawnych.
Fot. 5. Ochrona odgromowa rurociągów powinna być dopasowana do ich konstrukcji oraz zastosowanych rozwiązań antykorozyjnych.Czy wdrożenie systemu ochrony odgromowej w danym budynku jest konieczne i jak zaawansowana powinna być? O tym należy zadecydować, kierując się oceną ryzyka
szkód spowodowanych wyładowaniami piorunowymi, w czym pomaga nam treść normy PN-EN 62305--2. Pod uwagę bierzemy ogromną ilość składowych, jak parametry dotyczące cech konstrukcyjnych budynku, jego wyposażenia i usytuowania. Następnie obliczamy akceptowaną dla danej realizacji wartość ryzyka (czyli prawdopodobieństwa wystąpienia w obiekcie szkód spowodowanych przez doziemne wyładowania piorunowe w ciągu roku), od niej zaś zależy dobór środków ochrony dla obiektu i jego wyposażenia.
Jeśli podczas analizy warunków obiektu oraz wszystkich dostępnych parametrów specjalista dojdzie do wniosku, że zastosowanie urządzeń ochrony odgromowej LPS nie jest niezbędne, a ryzyko szkód byłoby minimalne, wtedy należy wdrożyć zabezpieczenie przed przepięciami w postaci ograniczników przepięć SPD.
Fot. 6. Według normy PN-EN 62305 projektujący instalację odgromową powinien posiadać dogłębną wiedzę dotyczącą elektrycznych i mechanicznych skutków wyładowania piorunowego oraz zasad kompatybilności elektromagnetycznej.Nawet nie między wierszami poszczególnych norm, a bardzo dosłownie, możemy wyczytać, że niezwykle ważny jest etap poprzedzający wykonanie instalacji odgromowej – czyli etap zbierania informacji i projektowania. Projektant systemu powinien dysponować podstawowymi danymi dotyczącymi przeznaczenia, konstrukcji oraz lokalizacji budynku, aby ustalić stopień ryzyka oraz konieczny stopień ochrony. Analizując ryzyko (na podstawie treści Części 2. normy PN-EN 62305), projektant branży elektrycznej opiera się na przeróżnych współczynnikach, jak utrata zdrowia, życia czy dziedzictwo kulturowe; identyfikuje typy strat, ustala komponenty ryzyka, co w związku z ogromną ilością zmiennych jest niezwykle trudnym zadaniem. Ocena ryzyka stanowi zaś podstawę do określenia klasy ochrony odgromowej.
Następnie opracowywany zostaje plan ochrony odgromowej – całościowy lub strefowy, w zależności od potrzeb obiektu. Po wykonaniu szczegółowego projektu wraz z dokładnym opisem przystępuje się do wykonania urządzenia piorunochronnego, sporządzenia dokumentacji oraz przeprowadzenia badań odbiorczych potwierdzających prawidłowość wykonania.
Fot. 7. Ważną kwestią jest zabezpieczenie elementów instalacji przed korozją.W myśl normy PN-EN 62305 „urządzenie piorunochronne (LPS) powinno być projektowane i wykonywane przez projektantów i wykonawców urządzeń piorunochronnych”. Dalej czytamy też, że „projektant i wykonawca urządzenia piorunochronnego powinien posiadać umiejętność oceny zarówno elektrycznych, jak i mechanicznych skutków wyładowania piorunowego i znać dobrze ogólne zasady kompatybilności elektromagnetycznej (EMC)”. Do tego osoba projektująca instalację jest jednocześnie koordynatorem prac całego zespołu, w związku z czym wymaga się od niej profesjonalnej wiedzy z zakresu ochrony odgromowej obiektów budowlanych, w tym też wyrównywania potencjałów wewnątrz obiektów oraz doboru odpowiednich materiałów do realizacji systemu.
Fot. 8. Przykład uziomu pionowego pomiedziowanego, gwintowanego.W myśl normy PN-EN 62305 „urządzenie piorunochronne (LPS) powinno być projektowane i wykonywane przez projektantów i wykonawców urządzeń piorunochronnych”. Dalej czytamy też, że „projektant i wykonawca urządzenia piorunochronnego powinien posiadać umiejętność oceny zarówno elektrycznych, jak i mechanicznych skutków wyładowania piorunowego i znać dobrze ogólne zasady kompatybilności elektromagnetycznej (EMC)”. Do tego osoba projektująca instalację jest jednocześnie koordynatorem prac całego zespołu, w związku z czym wymaga się od niej profesjonalnej wiedzy z zakresu ochrony odgromowej obiektów budowlanych, w tym też wyrównywania potencjałów wewnątrz obiektów oraz doboru odpowiednich materiałów do realizacji systemu.
Fot. 9. Seria norma PN-EN 62305 jest aktualizowana co 5 lat.Nad kolejnymi, zmodernizowanymi wersjami norm serii PN-EN 62305 w sposób ciągły pracują eksperci Komitetu Technicznego (TC81) Międzynarodowej Komisji Elektrotechnicznej (IEC) oraz Europejskiego Komitetu Normalizacyjnego w zakresie Elektrotechniki (TC 81X CENELEC – CLC). Aktualizowane są one co 5 lat, a opublikowania kolejnej edycji norm EN (IEC) 62305 możemy oczekiwać już w roku 2016.
Błędy popełniane przy projektowaniu i realizacji współczesnych instalacji ochrony odgromowej
Aktualna seria norm ochrony odgromowej PN-EN 62305, pomimo obowiązku jej stosowania od 21 marca 2011 r. wynikającego z rozporządzenia Ministra Infrastruktury (Dz.U. 239 poz. 1597 z 2010 r.) w sprawie zmian do warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz.U. 2002 r., nr 75, poz. 690), ciągle dostarcza wielu problemów zarówno na etapie projektowania, jak również w późniejszej realizacji inwestycji. Najczęściej popełniane błędy wynikają przede wszystkim z niestosowania się do zaleceń obowiązujących norm, słabej ich znajomości, jak również stopnia skomplikowania zawartych w normach informacji.
Klasa instalacji odgromowej
Niestety, najczęściej błędy popełniane są już we wstępnym etapie projektowania, gdyż klasa instalacji odgromowej (LPS) przyjmowana jest albo bez jakichkolwiek wyliczeń, albo jest określana na podstawie nieobowiązujących już norm serii PN-E 05003. Powszechnie wiadomo, że obecnie klasa LPS określana powinna być na podstawie analizy ryzyka zagrożenia piorunowego wg 2. arkusza normy PN-EN 62305. Niestety, jest to procedura złożona, z którą większość projektantów nie radzi sobie do dnia dzisiejszego pomimo upływu 3 lat od wprowadzenie obligatoryjnego obowiązku jej stosowania.
Bezpieczne odstępy izolacyjne
Istotny problem podczas projektowania i wykonywania instalacji odgromowych stanowi również brak określenia bezpiecznych odstępów izolacyjnych. W rezultacie rozmieszczenie przewodów LPS często projektowane jest bez koordynacji z pozostałymi przewodzącymi prąd elementami lub instalacjami budynku. W takim przypadku nie zostają zachowane bezpieczne odstępy izolacyjne między zwodami lub przewodami odprowadzającymi instalacji odgromowej, a instalacjami obiektu rozmieszczonymi na zewnątrz budynku: na dachu lub elewacji lub w jego wnętrzu: na ścianach zewnętrznych. W związku z tym, w praktyce można spotkać np. anteny, oprawy oświetleniowe czy kamery CCTV zamontowane zbyt blisko przewodów odprowadzających.
Niedostatecznie duże odstępy izolacyjne podczas bezpośredniego wyładowania atmosferycznego mogą skutkować przeskokiem iskrowym i przeniknięciem części prądu pioruna do wewnętrznych instalacji obiektu, powodując zarówno straty materialne, jak i stwarzając zagrożenie dla życia ludzkiego.
Zwody LPS
Kolejnym – nierzadkim problemem – jest niewłaściwe rozmieszczenia zwodów LPS. Praktyka pokazuje np., że coraz częściej do ochrony urządzeń na dachach stosuje się iglice odgromowe (zwody pionowe), których wysokość nie zawsze jest dostateczna dla zapewnienia odpowiedniej strefy ochronnej. Powszechnie niezrozumienie dotyczy również stosowania zbyt wysokich zwodów pionowych. Ich stosowanie wiąże się z nieuzasadnionym zwiększeniem powierzchni zbierania wyładowań bezpośrednich przez chroniony obiekt, co tym samym, zwiększa ryzyko bezpośredniego uderzenia pioruna.
Odrębną kwestią wartą uwagi jest stosowanie na zwody tzw. urządzeń „aktywnej ochrony odgromowej”. W świetle obowiązujących aktualnie norm taką instalację można traktować jedynie jako pojedynczy zwód odgromowy, a pokazywane na całym świecie przypadki uszkodzeń obiektów chronionych przez takie urządzenia poddają w wątpliwość rzeczywistą ich skuteczność.
Systemy uziemiające i korozja
Należy także pamiętać o powszechnie popełnianych błędach przy projektowaniu i wykonywaniu systemów uziemiających, nieodłącznej części instalacji odgromowej. Z uwagi na trwałe umieszczenie uziomu w gruncie dobór materiałów na elementy uziomu wymaga specjalnej troski i wiedzy o zjawiskach korozyjnych, na co zwrócono szczególną uwagę w aktualnej edycji norm odgromowych. Dobór nieodpowiednich materiałów może prowadzić do przyspieszonej korozji uziomu i w rezultacie utratę właściwości ochronnych instalacji odgromowej. Ten sam problem dotyczy materiałów stosowanych do wykonania wszelkiego rodzaju zacisków, uchwytów, wsporników, przewodów, masztów i iglic odgromowych. Niestety, w wielu przypadkach do budowy instalacji odgromowych wybierane są materiały najtańsze, nie poddane niezbędnym testom na zgodność z wymaganiami norm odgromowych, które często już po roku, dwóch latach od montażu mają widoczne ślady korozji, co może źle świadczyć o fachowości projektanta lub wykonawcy.
dr inż. Tomasz Maksimowicz, dr inż. Mirosław Zielenkiewicz
RST Sp. j.
Iwona Bortniczuk
Opracowano na podstawie materiałów firmy ELKO-BIS Systemy Odgromowe Sp. z o.o.