Blitzschutz Trennungsabstand s - HLKSE

Industrieprojekt SS08_11
an der Abteilung Gebäudetechnik
Blitzschutz Trennungsabstand s
Studenten Simon Kempf
Carlo Arnold
Dozenten Volker Wouters
Jules Häfliger
Auftraggeber Arnold Engineering & Beratung
Wallisellerstrasse 75
8152 Opfikon
Abgabedatum 16. Mai 2008
Copyright Diese Ausgabe des Industrieprojektes wurde von keinem Dozenten
nachbearbeitet. Veröffentlichungen (auch auszugsweise) sind ohne
das Einverständnis der Hochschule Luzern – Technik & Architektur,
Abteilung Gebäudetechnik, nicht erlaubt.
Eingangsvisum Horw, 16. Mai 2008: ………………………………………………

Blitzschutz Trennungsabstand s
Blitzschutzanlagen sind wesentliche Bestandteile
des Personen-, Objekt- und
Sachenschutzes. Besonders der Trennungsabstand
s sorgt in der heutigen
Zeit immer wieder für Diskussionen unter
den Planern.
Von Simon Kempf und Carlo Arnold
Blitzschutzsystem
Damit Häuser oder bauliche Anlagen vor Überspannungen
und Blitzströmen durch Blitzeinschläge
geschützt sind, müssen diese mit
einem Blitzschutzsystem ausgerüstet sein.
Ein Blitzschutzsystem besteht aus Fangeinrichtungen,
aus Ableitungen und aus einer
Erdungsanlage. Alle drei Elemente bestehen
aus leitendem Material (z. B. Kupfer). Die
Fangeinrichtung befindet sich zu oberst auf
dem zu schützenden Objekt. Sie dient dazu,
dass der Blitz dort einschlägt und nicht sonst
irgendwo ins Dach oder in die bauliche Anlage.
Die Ableitungen sind direkt mit den Fangeinrichtungen
verbunden. Sie werden auf
dem Dach montiert und führen entlang der
Fassade hinunter bis zum Erdreich. Dort werden
die Ableitungen an die Erdungsanlage
angeschlossen. Die Aufgabe der Ableitungen
ist es, den Blitzstrom bei einem Blitzeinschlag
in die Fangeinrichtung sicher und direkt bis
zur Erdungsanlage abzuleiten. Die Erdungsanlage
dient nun dazu, den Blitzstrom sicher
ins Erdreich abzuführen und zu verteilen,
damit sich dort der Strom auflösen kann.
Was ist der Trennungsabstand s?
Falls jetzt ein Blitz in eine Fangeinrichtung
einschlägt, wird der Blitzstrom über die Ableitungen
abgeführt und das zu schützende
Objekt ist frei vom Blitzstrom. Der Blitzstrom
in den Ableitungen ist aber enorm gross. Dies
hat nun zur Folge, dass keine leitenden Teile
(Wasserleitungen, Gasleitungen etc.) oder
elektrische Installationen (Kabel, Motoren,
Lampen etc.) zu Nahe an eine Ableitung
montiert werden dürfen, auch wenn sich die
elektrische Installation oder die leitenden
Teile im Haus befinden. Sonst könnte eine
elektrische Entladung zwischen der Ableitung
und der elektrischen Installation oder den
leitenden Teilen stattfinden. Das bedeutet, es
entsteht ein Funkenüberschlag zwischen der
Ableitung und der elektrischen Installation
oder den leitenden Teilen. Solch ein Funkenüberschlag
kann die gesamte elektrische
Installation sowie die leitenden Teile zerstören.
Im schlimmsten Fall kann dies sogar zu
einem Brand oder einer Explosion führen.
Damit der gefährliche Funkenüberschlag gar
nicht erst stattfinden kann, sollte ein genügend
grosser Abstand zwischen den Blitzschutzsystem
und dem zu schützenden Objekt
eingehalten werden. Dieser Abstand
nennt man Trennungsabstand s. Der Trennungsabstand
s muss entlang des gesamten
Blitzschutzsystems eingehalten werden.
Abb. 1: Trennungsabstand s
Parameter des Trennungsabstands s
Der Trennungsabstand s hängt von mehreren
Parametern ab. Anhand der Berechnungsformel,
welche in der Blitzschutznorm SN EN
62305:2006 deklariert ist, kann aufgezeigt
werden, wie die einzelnen Parameter mit dem
Trennungsabstand s in Zusammenhang stehen.
ki ⋅ kc
s = ⋅ l
km
Abb. 2: Berechnungsformel für den Trennungsabstand
s nach SN EN 62305:2006
Die verschiedenen Bedeutungen der einzelnen
Parameter werden nun nachfolgend beschrieben.
Induktionsfaktor ki
Zuerst muss bestimmt werden, ob das zu
schützende Objekt überhaupt ein Blitzschutzsystem
benötigt. Dafür wird im Vorfeld eine
Risikoanalyse nach der Blitzschutznorm SN
EN 62305-2:2006 gemacht. Daraus ergibt
sich, in welche Schutzklasse das zu schützende
Objekt fällt. Es gibt vier verschiedene
Schutzklassen (I – IV). Davon abhängig ist
nun der Induktionsfaktor k i. Je nach Schutzklasse
kann nun ein fix vorgegebener Wert

aus der Blitzschutznorm SN EN 62305-
3:2006 entnommen werden.
Materialfaktor km
Der Materialfaktor k m berücksichtigt die Isolationseigenschaften
der Umgebung. Das
heisst, er ist der Faktor für die Isolationsschicht
des Trennungsabstands s (Schicht
zwischen Ableitungen und elektrischer Installationen
oder leitenden Teilen). Die elektrischen
Isolationseigenschaften der Luft werden
mit dem Faktor 1 angenommen. Alle
anderen Werte (z. B. Mauerwerk, Holz, Glas
etc.) haben eine um die Hälfte schlechtere
Isoliereigenschaft als Luft (0.5). Die Werte
sind auch in der Blitzschutznorm SN EN
62305-3:2006 aufgelistet.
Stromaufteilungskoeffizient kc
Der Stromaufteilungskoeffizient k c ist der
Parameter, welcher die grössten Einwirkungen
auf den Trennungsabstand s hat. Er
hängt direkt von der Schutzklasse I - IV, der
Länge l, der Gebäudegeometrie und der Anzahl
der Ableitungen ab. Es sind somit keine
festen Werte in der Blitzschutznorm SN EN
62305:2006 aufgeführt, wie dies für den Induktionsfaktor
k i und den Materialfaktor k m
der Fall ist. Jedoch findet man in der Blitzschutznorm
SN EN 62305-3:2006 mehrere
Berechnungsformeln für die Bestimmung des
Stromaufteilungskoeffizienten k c.
Länge l
Die Länge l wird durch die senkrechte Höhe
sowie durch die Länge zu den Fangeinrichtungen
des Blitzschutzsystems bestimmt. Sie
ist entlang der Fangeinrichtung oder der Ableitung
von dem Punkt, an dem der Trennungsabstand
s ermittelt werden soll, bis
zum nächstliegenden Punkt des Potentialausgleichs
definiert.
Abb. 3: Länge l
Berechnungsarten
Für die Bestimmung des Trennungsabstands
s können verschiedene Berechnungsverfahren
angewendet werden. Vor allem beim
Stromaufteilungskoeffizienten k c gibt es verschiedene
Methoden um diesen zu bestimmen.
Es gibt unter anderem das Berechnungsverfahren
nach der Blitzschutznorm SN
EN 62305-3:2006, sowie andere nicht in der
Norm aufgeführte Berechnungsmethoden.
Das Stromteilerverfahren, das empirische
Verfahren, das Knotenpotentialverfahren oder
Softwareberechnungsprogramme sind einige
davon. Es gilt jedoch zu beachten, dass die
einzelnen Berechnungsmethoden unterschiedlich
grosse Trennungsabstände berechnen.
Darum muss für jede Situation die richtige
Berechnungsart gewählt werden.
Trennungsabstand s [cm]
80
70
60
50
40
30
20
10
0
57.8
21
30
74.2
20x20x20m 50x50x20m
Gebäudetyp
Abb. 4: Vergleich von drei verschiedenen
Berechnungsmethoden
Massnahmen
22
30
Vereinfachtes Verfahren
Stromteiler
Empirisch
Falls es nicht möglich ist aus irgendwelchen
Gründen den Trennungsabstand s einzuhalten,
kann man verschiedene Massnahmen
treffen. Zum Beispiel kann man mittels zusätzlichen
Ringleitungen um das Gebäude
herum die Länge l unterteilen, was zur Verminderung
des Trennungsabstands s führt.
Eine andere Methode ist eine weitere Potentialausgleichsverbindung
der Installation mit
dem Blitzschutzsystem an dem vom Bezugspunkt
des Potentialausgleichs entferntesten
Punkt. Dann muss man sich aber bewusst
sein, dass dadurch ein Teil des Blitzstroms in
das Innere des Gebäudes fliesst. Falls möglich
ist ein Verschieben der elektrischen Installation
oder der baulichen Anlage eine
weitere sehr einfache Methode. Natürlich gibt
es je nach Situation wieder andere Massnahmen.
Schlussendlich dürfen das Gebäude, die
bauliche Anlage, Personen oder Tiere nicht zu
Schaden kommen und die Installation muss
nach der Blitzschutznorm SN EN 62305:2006
installiert werden. Zudem sollten die getätigten
Massnahmen auch wirtschaftlich Sinn
machen und der Zufriedenheit des Bauherrn
muss natürlich auch Beachtung geschenkt
werden.