Ochrana budov a staveb před bleskem – normy, pravidla, návrh

Ochrana před bleskem je komplexní systém opatření a technických zařízení určených k zajištění bezpečnosti osob, bezpečnosti budov, konstrukcí, zařízení a materiálů před nebezpečnými účinky atmosférické elektřiny. Podle SO 153-34.21.122-2003 je zařízení na ochranu před bleskem definováno jako systém, který umožňuje chránit budovu nebo konstrukci před účinky blesku, a to jak vnějšími, tak vnitřními zařízeními.

Potřeba ochrany před bleskem je dána ničivou silou blesku, což je elektrický výboj atmosférického původu mezi bouřkovým mrakem a zemí, sestávající z jednoho nebo více proudových impulsů. Přímý úder blesku do nechráněné budovy může vést ke katastrofálním následkům: požárům, ničení konstrukcí, poškození elektrických zařízení a v nejhorším případě i ke smrti lidí a zvířat.

Hlavní účel systémů ochrany před bleskem je mnohostranný a zahrnuje několik klíčových aspektů. Zaprvé je to ochrana osob a zvířat před úrazem elektrickým proudem při úderu blesku, což je prioritním úkolem každého systému ochrany před bleskem. Zadruhé je to ochrana budov a staveb před poškozením, ničením, požáry a výbuchy způsobenými přímým úderem blesku. Zatřetí je to ochrana zařízení a materiálů před poškozením způsobeným jak přímým úderem blesku, tak i sekundárními jevy, jako jsou elektromagnetická pole a indukované přepětí. A konečně je to ochrana elektrických a elektronických systémů uvnitř budov před přepětím způsobeným bleskem.

Podle RD 34.21.122-87 stanoví ochrana před bleskem nezbytný soubor opatření a zařízení určených k zajištění bezpečnosti osob, ochraně budov, konstrukcí, zařízení a materiálů před výbuchy, požáry a možným zničením při vystavení blesku. Je důležité si uvědomit, že při standardizaci ochrany před bleskem je výchozím bodem, že žádné zařízení ochrany před bleskem nemůže zcela zabránit rozvoji blesku, nicméně použití norem při výběru ochrany před bleskem výrazně snižuje riziko poškození úderem blesku.

Moderní systém ochrany před bleskem zahrnuje několik klíčových komponent. Jsou to zařízení na ochranu před přímými údery blesku (hromosvody), které se skládají z bleskojistek, svodů a uzemňovacích vodičů; zařízení na ochranu před sekundárními účinky blesku, omezující účinky elektrických a magnetických polí; a také zařízení pro vyrovnání potenciálů, která omezují rozdíl potenciálů způsobený šířením bleskového proudu.

Jak funguje ochrana před bleskem: jak chrání budovu před údery blesku.

Princip ochrany před bleskem je založen na fyzikálních zákonech elektřiny a jeho cílem je vytvořit preferenční cestu pro bleskový proud, která obchází chráněný objekt. Systém ochrany před bleskem funguje podle několika základních principů, které zajišťují účinnou ochranu budov a konstrukcí.

Prvním a základním principem je zachycení a odvedení blesku. Ve výšce budovy se instalují hromosvody – kovové vodiče nebo tyče, které vedou výboj blesku ke speciálnímu uzemňovacímu zařízení. Hromosvody vytvářejí přednostní cestu pro údery blesku, a tím chrání hlavní konstrukci budovy. Jsou vyrobeny ve formě tyčí, lan nebo síťových konstrukcí umístěných v nejvyšších bodech chráněného objektu.

Druhým principem je rozložení bleskového proudu uzemňovacím systémem. Pro zajištění bezpečného rozložení bleskového proudu a jeho svodu do země se používá uzemňovací systém, který se skládá ze zemničů, uzemňovacích vodičů a zařízení, která usnadňují rovnoměrné rozložení proudu po povrchu země. Tento systém pomáhá předcházet poškození vnitřních elektrických sítí a zařízení v důsledku efektivního výboje blesku. Uzemnění vytváří cestu nejmenšího odporu pro proud, což umožňuje jeho bezpečné rozložení a svod do země.

Systém ochrany před bleskem se skládá z několika klíčových prvků, z nichž každý plní svou specifickou funkci. Hromosvody jsou součástí hromosvodu určené k zachycení blesku. Mohou být tyčové (kovové tyče instalované ve výšce budovy), lanové (ohebné kovové kabely) nebo síťové (speciální síťové konstrukce, které zajišťují rovnoměrnější a širší zachycení blesku).

Svody jsou kovové vodiče, které svádějí bleskový proud z hromosvodů do uzemňovacího zařízení. Zajišťují efektivní a bezpečné rozložení proudu, čímž minimalizují riziko poškození zařízení a budov. Svod je často drát o tloušťce 8 milimetrů připojený k hromosvodu.

Uzemňovací zařízení je uzemňovací systém určený k odvedení bleskového proudu do země. Uzemnění vytváří cestu nejmenšího odporu pro proud, což umožňuje jeho bezpečné rozložení a odvedení do země. Obsahuje zemnící elektrodu a zemnící vodiče, snižuje pravděpodobnost poškození a zabraňuje ohrožení života a majetku.

V moderní praxi ochrany před bleskem se rozlišuje několik typů systémů ochrany před bleskem. Vnější ochrana před bleskem je navržena k ochraně budov a konstrukcí před přímým úderem blesku a zahrnuje hromosvody, uzemňovací systémy, bleskosběrače různých typů pro zachycení blesku a jeho odvedení do země. Účelem vnější ochrany před bleskem je zabránit poškození a požárům v budovách a konstrukcích.

Vnitřní ochrana před bleskem je zaměřena na ochranu elektrických a elektronických systémů uvnitř budovy před přepětím způsobeným blízkými údery blesku. Tento systém zahrnuje speciální zařízení, jako jsou svodiče přepětí, přepěťové ochrany, stínění kabelů a další ochranná zařízení.

Kombinované systémy kombinují prvky vnější a vnitřní ochrany a poskytují komplexní přístup k ochraně objektů a osob před údery blesku z vnější i vnitřní strany. Takové systémy pomáhají minimalizovat rizika pro elektrická zařízení a poskytují úplnější ochranu před negativními účinky blesku.

Důležitým aspektem fungování ochrany před bleskem je princip ochranného pásma bleskosvodu. Podle RD 34.21.122-87 vytvářejí bleskosvody určité ochranné pásmo – prostor, v němž je budova nebo konstrukce chráněna před přímými údery blesku s určitým stupněm spolehlivosti. Rozlišuje se ochranné pásmo typu A, které má vysoký stupeň spolehlivosti (99,5 % a více), a ochranné pásmo typu B, které má mírně nižší stupeň spolehlivosti (95 % a více). Typ ochranného pásma se volí v závislosti na účelu budovy, průměrné roční délce trvání bouřek v místě budovy a očekávaném počtu úderů blesku za rok.

Účinnost ochrany před bleskem závisí na správnosti jejího návrhu a instalace. Správně navržený a instalovaný systém ochrany před bleskem, založený na popsaných principech fungování, účinně chrání před negativními důsledky úderu blesku a zajišťuje bezpečnost objektů a osob uvnitř budovy.

Které budovy bezpodmínečně potřebují ochranu před bleskem?

Stanovení potřeby ochrany před bleskem pro konkrétní budovy a stavby je upraveno regulačními dokumenty Ruské federace. Hlavními dokumenty definujícími požadavky na ochranu budov před bleskem jsou RD 34.21.122-87 „Pokyny pro instalaci ochrany před bleskem pro budovy a stavby“ a SO 153-34.21.122-2003 „Pokyny pro instalaci ochrany před bleskem pro budovy, stavby a průmyslové komunikace“.

Podle RD 34.21.122-87 se potřeba ochrany před bleskem a její kategorie určují v závislosti na několika klíčových faktorech: účelu budov a staveb, průměrné roční délce bouřek v místě budovy a očekávanému počtu úderů blesku za rok. V souladu s těmito kritérii se budovy a stavby dělí do tří kategorií podle požadovaného stupně ochrany před bleskem.

První kategorie, vyžadující nejvyšší úroveň ochrany, zahrnuje budovy a stavby nebo jejich části, jejichž prostory podle Pravidel pro elektrické instalace (PUE) patří do zón tříd B-I a B-II. Jedná se o prostory, ve kterých se mohou tvořit výbušné směsi hořlavých plynů nebo par se vzduchem. Takové objekty vyžadují ochranu před bleskem na celém území Ruské federace, bez ohledu na četnost bouřek v regionu.

Druhá kategorie zahrnuje budovy a stavby tříd B-Ia, B-Ib, B-IIa, které se nacházejí v oblastech s průměrnou dobou trvání bouřek 10 hodin ročně nebo více. Do této kategorie patří také venkovní instalace, které vytvářejí zónu třídy B-Ig podle elektroinstalačního řádu, a budovy datových center v oblastech s průměrnou dobou trvání bouřek 20 hodin ročně nebo více.

Třetí kategorie zahrnuje širokou škálu objektů, včetně budov a staveb nebo jejich částí, jejichž prostory podle elektroinstalačního řádu patří do zón tříd P-I, P-II, P-IIa; malé budovy tříd požární odolnosti III-V nacházející se ve venkovských oblastech; venkovní instalace a otevřené sklady, které podle elektroinstalačního řádu vytvářejí zónu tříd P-III; budovy a stavby tříd požární odolnosti III, IIIa, IIIb, IV, V, ve kterých se nenacházejí prostory klasifikované podle elektroinstalačního řádu jako zóny s nebezpečím výbuchu a požáru; budovy a stavby z lehkých kovových konstrukcí s hořlavou izolací (třída požární odolnosti IVa); malé budovy tříd požární odolnosti III-V nacházející se ve venkovských oblastech.

V modernějším dokumentu СО 153-34.21.122-2003 byl přístup ke klasifikaci objektů mírně pozměněn. Zde je klasifikace určena nebezpečím úderu blesku pro samotný objekt a jeho okolí. Všechny objekty jsou rozděleny na běžné a speciální.

Mezi běžné objekty patří obytné a administrativní budovy, stejně jako budovy a stavby o výšce nepřesahující 60 m, určené pro obchod, průmyslovou výrobu a zemědělství. Jedná se o nejběžnější kategorii budov, která zahrnuje většinu obytných budov, kancelářských budov, obchodů, průmyslových prostor a zemědělských budov.

Mezi speciální objekty patří objekty, které představují nebezpečí pro bezprostřední okolí; objekty, které představují nebezpečí pro sociální a fyzické prostředí (objekty, které při zásahu bleskem mohou způsobit škodlivé biologické, chemické a radioaktivní emise); a také další objekty, pro které může být zajištěna zvláštní ochrana před bleskem, jako jsou budovy vyšší než 60 m, hřiště, dočasné stavby a objekty ve výstavbě.

Mezi příklady objektů vyžadujících povinnou ochranu před bleskem patří obytné budovy, farmy, divadla, školy, univerzity, sportovní zařízení, banky, pojišťovny, obchodní kanceláře, nemocnice, mateřské školy, průmyslové podniky, muzea a archeologická naleziště, komunikační zařízení, elektrárny, požárně nebezpečná průmyslová odvětví, ropné rafinerie, čerpací stanice, chemické závody, jaderné elektrárny, biochemické továrny a laboratoře.

Pro běžné objekty norma SO 153-34.21.122-2003 stanoví čtyři úrovně ochrany před přímým úderem blesku (DLS): úroveň I se spolehlivostí ochrany 0,98; úroveň II se spolehlivostí ochrany 0,95; úroveň III se spolehlivostí ochrany 0,90; a úroveň IV se spolehlivostí ochrany 0,80. Pro speciální objekty je minimální přípustná úroveň spolehlivosti ochrany před DLS stanovena v rozmezí 0,9–0,999 v závislosti na stupni jeho společenského významu a závažnosti očekávaných následků DLS po dohodě s orgány státního dozoru.

Během výstavby a rekonstrukce je nutné pro každou třídu objektů stanovit potřebné úrovně spolehlivosti ochrany před přímými údery blesku. Například pro běžné objekty lze navrhnout čtyři úrovně spolehlivosti ochrany, jak je uvedeno v tabulce 2.2 normy SO 153-34.21.122-2003.

Ochrana před bleskem je tedy povinným prvkem pro širokou škálu budov a staveb, od obytných budov až po průmyslová zařízení. Potřeba a úroveň ochrany se určují v závislosti na účelu zařízení, jeho umístění, konstrukčních prvcích a potenciálních rizicích spojených s údery blesku. Správně navržený a instalovaný systém ochrany před bleskem zajišťuje bezpečnost osob a majetek a minimalizuje rizika spojená s atmosférickou elektřinou.

Závěr

Ochrana před bleskem je komplexní systém opatření a technických zařízení zaměřených na zajištění bezpečnosti osob, budov, konstrukcí a zařízení před nebezpečnými účinky atmosférické elektřiny. Hlavními principy ochrany před bleskem jsou zachycení blesku speciálními zařízeními (hromosvody) a jeho vypouštění do země po bezpečné dráze (přes svody a uzemňovací zařízení).

Potřeba ochrany před bleskem a její úroveň jsou stanoveny regulačními dokumenty Ruské federace v závislosti na účelu budovy, jejím umístění, konstrukčních prvcích a potenciálních rizicích. Povinné ochraně před bleskem podléhá široká škála objektů – od obytných budov až po průmyslové podniky, zejména ty, které představují nebezpečí pro životní prostředí nebo obsahují výbušné a požárně nebezpečné prostory.

Správně navržený a instalovaný systém ochrany před bleskem účinně chrání před negativními důsledky úderu blesku a zajišťuje bezpečnost osob a majetku. Je důležité si uvědomit, že žádné zařízení ochrany před bleskem nemůže zcela zabránit rozvoji blesku, ale použití norem při výběru ochrany před bleskem výrazně snižuje riziko poškození úderem blesku.

Seznam referencí

SO 153-34.21.122-2003 „Pokyny pro instalaci ochrany před bleskem pro budovy, stavby a průmyslové komunikace“

GOST R IEC 62305-1-2015 – Ochrana před bleskem. Část 1. Obecné zásady

GOST R IEC 62305-2-2015 – Ochrana před bleskem. Část 2. Posouzení rizik

GOST R IEC 62305-3-2015 – Ochrana před bleskem. Část 3. Fyzikální poškození objektů a nebezpečí ohrožení života

GOST R IEC 62305-4-2015 – Ochrana před bleskem. Část 4. Ochrana elektrických a elektronických systémů v objektech

PUE (7. vydání), kapitola 1.7 – Uzemnění a ochranná opatření pro elektrickou bezpečnost

Komplexní ochrana před bleskem odstraňuje a neutralizuje přímé atmosférické výboje, chrání před bleskem a impulsním přetížením ve vnitřních sítích budov.

Systémové prvky

• hromosvod (1). Externí prvek, který přímo přijímá výboj.
• Spodní vodič (2). Přesměruje bleskový proud z přijímače na zem.
• Uzemnění (3). Neutralizuje energii výboje, rovnoměrně rozděluje proud v zemi a zajišťuje bezpečný provoz elektrických sítí.
• Systém vyvažování potenciálu. Eliminace potenciálových rozdílů mezi uzemněním, elektrickým zařízením a vodivými prvky budovy.
• Zařízení na ochranu proti přepětí. Svodiče omezují přepětí v elektrických sítích a chrání elektroniku a telekomunikace.

Princip činnosti systému ochrany před bleskem

Hlavním úkolem ochranného systému je zachycování atmosférických výbojů vystupujících do objektu. Proces se skládá ze tří fází:

• příjem blesku;
• proudový odběr;
• rozptyl v zemi.

Účinná ochrana před bleskem nejen spolehlivě plní své hlavní funkce, ale také eliminuje tepelné, elektrické a mechanické vedlejší účinky, které často vedou k poškození budovy a vyvolávají v interiéru vznik životu nebezpečného dotykového nebo krokového napětí.

Hromosvody a svody

Jedná se o systém konstrukcí ochrany před bleskem organizovaný v souladu s požadavky IEC. Svody se instalují na okraje, žebra a hřebeny střechy, napojují se na hromosvody, které se instalují na vyčnívající svislé prvky střechy. Pro upevnění vodičů, svodů a tyčových konstrukcí byly vyvinuty speciální držáky. Pro zvýšení účinnosti a bezpečnosti jsou všechna připojení provedena pomocí svorek a speciálních konektorů.

Základy

V závislosti na vlastnostech objektu se používají kulaté nebo ploché zemnící vodiče a také speciální zemnící vodiče. Také raději používám přírodní uzemňovací zařízení: železobetonové základy, kovové trubky v zemi, armatury.

Zajímavé materiály na téma „Uzemnění“:

Uzemnění pro soukromý dům

Jak správně nainstalovat uzemňovací systém pro dům, chatu nebo letní dům a další budovy. Typy a schémata uzemnění pro domácnosti. Instalace uzemňovacího obvodu. Materiály a sady uzemňovacích elektrod.

Uzemňovací zařízení

O tom, co je uzemňovací zařízení. Definice, k čemu je potřeba, typy, odpor. Pas uzemňovacího zařízení. Příklady ke stažení. Kontrola uzemňovacího zařízení.

Uzemňovací smyčka

Vše o zařízení uzemňovacího obvodu. Metodika výpočtu odporu, běžné schémata. Příklad pro soukromý dům, budovu.

Vyrovnání potenciálu

Systém propojuje uzemňovací zařízení a všechny kovové konstrukce a vodiče, které vyžadují uzemnění. Pro nejlepší kontakt a odolnost spojů se používají pneumatiky, speciální svorky, koncovky a další spojovací zařízení.

Vnitřní ochrana proti přetížení

Jedná se o tzv. svodiče, které se zapojují v souladu s metodickými doporučeními a požadavky IEC. Omezují přepětí, chrání telekomunikační a elektrické sítě, ale i zařízení a vnitřní systémy v budově.

Výhody moderního systému ochrany před bleskem

• Vysoká úroveň bezpečnosti budov a elektrických instalací.
• Ochrana před bleskem bez porušení architektonického konceptu.
• Lze použít na jakékoli předměty.
• Organizace systému je povolena ve všech fázích výstavby, včetně hotových budov.
• Jsou použity prvky připravené z výroby, které zajišťují rychlou a technologickou montáž.
• Všechny prvky jsou vyrobeny z antikorozních materiálů. Díky tomu je systém odolný a spolehlivý.

Použití kvalitních materiálů a splnění všech požadavků norem IEC zajistí vysoký stupeň ochrany objektu před přímým úderem blesku a před přetížením elektrických sítí.

Systémy ochrany před bleskem

• Co je ochrana před bleskem?
• bleskosvod
• Bleskosvod
• Bleskosvod
• Spodní vodič
• Základy
• Zařízení na ochranu proti přepětí
• Aktivní systém ochrany před bleskem
• Koncepce ochrany před bleskem zóny
• Systém vyrovnání potenciálu

rozpočet
Naše zařízení

MOS OTIS (Meteorický výtah) Adresa objektu: Moskva, Kirpichnaja ulice, dům 21 Druh práce: návrh, dodávka a montáž systémů ochrany před bleskem a uzemnění Vybavení: DKS, NordWerk (Rusko), J. Propster, OBO Bettermann (všichni – Německo) Provedení: ochrana 10 objektů je provedena pomocí 11 hromosvodů (hromosvodů) v rámci izolovaného systému bleskové ochrany OBO isCon s pláštěm napojeným na vyrovnání potenciálů konstrukcí

Audit systému ochrany před bleskem ve vzdělávacích zařízeních v autonomním okruhu Jamal-Něnec

Prověřili jsme pět středních škol v nadymském regionu z hlediska provozuschopnosti systému ochrany před bleskem a připravili závěry pro zpracování projektové dokumentace