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Aigner Elektro- & Blitzschutztechnik GmbH
Eine Blitzschutzanlage verringert die Schäden, die ein einschlagender Blitz im zu schützenden Objekt verursacht. Im Falle eines Einschlages bieten Blitzableiter dem Blitzstrom einen definierten Strompfad mit niedrigem, elektrischen Widerstand. Die primäre Schutzfunktion besteht darin, den Blitzstrompfad am zu schützenden Objekt vorbeizuführen und abzuleiten.
Das obere Ende des Blitzableiters wird als Fangeinrichtung bezeichnet. Durch die hohe Randfeldstärke unmittelbar über der geerdeten Fangeinrichtung bilden sich bei einem Gewitter Teilentladungen wie die Koronaentladungen aus. Diese schwachen Gasentladungen an elektrisch leitfähigen Spitzen und Kanten (Spitzenentladungen) führen zu einer teilweisen Ionisierung der umgebenden Luft, wodurch ein Blitz mit höherer Wahrscheinlichkeit in die Fangeinrichtung einschlägt. Zur Erhöhung der Randfeldstärke sollte der obere Abschluss des Blitzableiters möglichst spitz ausgeführt werden. Zusätzlich lenkt die Konzentration der Ladungsträger, die der elektrischen Ladung der Wolken entgegengesetzt geladen sind, den Blitzschlag in die Fangeinrichtung.
Schlägt ein Blitz in das Blitzschutzsystem ein, so fließen kurzzeitig Ströme mit über 100 kA durch den Blitzableiter. Diese hohen Impulsströme induzieren in benachbarten elektrischen Leitungen des Stromversorgungsnetzes, in Telefonleitungen oder Antennenleitungen Sekundärströme, die damit verbundene elektrische Geräte schädigen können. Betroffen sind insbesondere nahegelegene Leitungen, die parallel zum Blitzableiter verlaufen.
Unter einer Blitzschutzanlage (englisch Lightning Protection System, LPS) versteht man Vorkehrungen gegen schädliche Auswirkungen von Blitzeinschlägen auf bauliche Anlagen. Einen absoluten Schutz bietet eine Blitzschutzanlage nicht.
Durch die hohe Stromstärke der elektrischen Entladung erhitzen sich die auf dem Pfad des Blitzes liegenden Objekte und können in Brand geraten. Das in porösen Materialien enthaltene Wasser, sowie in Holzbauteilen enthaltene Harze und Öle können explosionsartig verdampfen. Das starke elektromagnetische Feld induziert Spannungen in parallel verlaufenden elektrischen Leitungen und metallischen Rohrleitungen und kann daran angeschlossene elektronische Geräte beschädigen.
Man unterscheidet zwischen dem äußeren Blitzschutz durch Blitzableiter und dem inneren Blitzschutz, der vornehmlich dem Schutz vor elektrischen Überspannungen dient, die sich über Rohr- und Leitungsnetze verbreiten und noch in über einem Kilometer Entfernung Schäden verursachen können.
Die Fangeinrichtungen haben nach EN 62305 Teil 3 die Aufgabe, direkte Blitzeinschläge, welche ohne Fangeinrichtung in das Gebäude oder Struktur einschlagen würden, einzufangen. Fangeinrichtungen können aus Stangen, Drähten, Seilen oder Metallteilen der zu schützenden Anlage wie zum Beispiel Teilen von Metalldächern bestehen. Die Fangeinrichtung überragt prinzipbedingt die äußere Kontur des eigentlichen Baukörpers.
Die eigentliche Eigenschaft der Fangeinrichtung entsteht durch den Spitzeneffekt und die niedrige Impedanz des geerdeten Blitzableiters. Durch den Spitzeneffekt bildet sich knapp über der Spitze eine hohe elektrische Feldstärke. Die Spitze der Fangeinrichtung sollte dabei nicht mit zu kleinem Krümmungsradius ausgeführt sein, auch wenn ein möglichst kleiner Krümmungsradius in unmittelbarer Nähe zur Fangstange eine maximale Feldstärkeerhöhung ergibt. Rechnerisch ergibt sich ein ideales Verhältnis von Höhe der Fangstange zum Radius der Spitze von 680:1, was einer Felderhöhung über der Fangeinrichtung von ca. Faktor 230 entspricht, in Relation zum ungestörten Feldstärkeverlauf. Erreicht die elektrische Feldstärke die Durchbruchfeldstärke für Luft, wird die Luft in der unmittelbaren Umgebung ionisiert und damit elektrisch leitfähig; damit setzt die elektrische Entladung ein. Dieser Vorgang kann auch über mehrere Stufen wie eine Koronaentladung erfolgen, historisch wird diese Teilentladung in Bezug zu Gewittern auch als Elmsfeuer bezeichnet.
Das Material der Fangeinrichtung muss witterungsbeständig, elektrisch gut leitfähig und blitzstromtragfähig sein. Daher werden Metalle wie Kupfer, Aluminiumlegierung (AlMgSi), Niro (V2A) oder verzinkter Stahl verwendet. Der Leitungsquerschnitt (i. d. R. 50 mm²) bzw. Durchmesser (mind. 8 mm) muss so gewählt sein, dass die hohe Momentanleistung eines Blitzschlags nicht zum Schmelzen der Fangeinrichtungen führt und die mechanischen Kräfte zufolge der Lorentzkraft bei hohen Strömen zu keinen mechanischen Verformungen führen. Dabei ist auch zu berücksichtigen, dass der Blitzstrom nur einige Millisekunden fließt.
Insbesondere exponierte Stellen einer Anlage, die für einen direkten Blitzeinschlag in Frage kommen, werden oft mit Fangeinrichtungen versehen oder als Fangeinrichtung ausgebildet. Die Fangeinrichtungen sind typischerweise untereinander und auf kurzem Weg mit der Ableitungsanlage verbunden.
Der umfassende Blitzschutz ist international in der IEC 62305 und europäisch in der EN 62305 definiert. Im deutschsprachigen Raum wurde die EN gemäß den gemeinsamen Regeln der CEN/CENELEC durch Veröffentlichung eines identischen Textes mit nationalem Vorwort in die jeweiligen nationalen Normenwerke mit aufgenommen.
Die Normenreihe IEC 62305 besteht aus vier Teilen:
- Teil 1: Allgemeine Grundsätze
- Teil 2: Risiko-Management
- Teil 3: Schutz von baulichen Anlagen und Personen
- Teil 4: Elektrische und elektronische Systeme in baulichen Anlagen
und den im Jahr 2006 in der Entwurfsphase entfernten Teil 5:
- Teil 5: Services (Arbeitstitel, geplante Anwendung waren Dienstleistungen im Telekommunikationsbereich)
Sie bietet ein Gesamtkonzept zum Blitzschutz und berücksichtigt
- die Gefährdung durch Blitzeinschläge (direkt und indirekt) sowie den Strom und das Magnetfeld des Blitzes
- die Schadensursachen (Spannungen, Funkenbildung, Feuer, Explosion, Überspannungen, mechanische und chemische Wirkungen)
- die zu schützenden Objekte (Personen, Gebäude, Anlagen)
- die Schutzmaßnahmen wie Fangeinrichtungen, Ableitungen und Schirmungen.
Der zweite Teil (EN 62305-2), der zunächst in Europa nicht die erforderliche Abstimmungsmehrheit erreicht hat, musste vor der Veröffentlichung als DIN EN 62305-2; VDE 0185-305-2:2013-02 bei der CENELEC nachgearbeitet werden.
In Deutschland wurde die DIN EN 62305 zudem, weil sie Sicherheitsfestlegungen über die Abwendung von Gefahren für Menschen, Tiere und Sachen enthält, in das VDE-Vorschriftenwerk unter VDE 0185-305 mit aufgenommen. Sie entfaltet somit nach herrschender Rechtsprechung die Vermutungswirkung, eine anerkannte Regel der Technik zu sein.
In der EN 62305-4 werden Blitzschutzzonen (englisch lightning protection zone, LPZ) definiert. Die Einteilung geht von LPZ0 für ungeschützte Bereiche bis zu LPZ2 und höher für stark abgeschirmte Bereiche. Analog dazu werden in der EN 62305-1 Gefährdungspegel (englisch lightning protection level, LPL) von I bis IV beschreiben, wobei im Allgemeinen der LPL II, für elektronische Systeme jedoch der LPL I empfohlen wird.[
In Österreich gelten 2013 folgende Normen:
- ÖVE/ÖNORM E 8049-1 (Blitzschutz baulicher Anlagen) und die aktuellen Nachfolgebestimmungen
- ÖVE/ÖNORM EN 62305-1: Blitzschutz – Teil 1: Allgemeine Grundsätze
- ÖVE/ÖNORM EN 62305-2: Blitzschutz – Teil 2: Risiko-Management
- ÖVE/ÖNORM EN 62305-3: Blitzschutz – Teil 3: Schutz von baulichen Anlagen und Personen
- ÖVE/ÖNORM EN 62305-4: Blitzschutz – Teil 4: Elektrische und elektronische Systeme in baulichen Anlagen
- ÖVE/ÖNORM EN 50164 – Serie (Blitzschutzbauteile)
- OVE Richtlinie R 1000-2
Quelle: wikipedia
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