Instalacja odgromowa w obiekcie przemysłowym

Instalacja odgromowa to bardzo ważny element wyposażenia obiektów budowlanych, który ma na celu ograniczenie ryzyka uszkodzeń znajdujących się w nich instalacji, urządzeń elektrycznych, a nawet ich konstrukcji, nie mówiąc o ochronie życia ludzi, którzy przebywają w tych obiektach. Wyładowania atmosferyczne mogą powodować duże straty materialne, nie tylko spowodowane uszkodzeniami infrastruktury technicznej, ale również wynikającymi z tego przerwami w produkcji.

Spis treści

1. Instalacja odgromowa a przepisy i normy
2. Ochrona odgromowa zewnętrzna i wewnętrzna
3. Pasywne i aktywne systemy odgromowe
4. Elementy składowe tradycyjnej instalacji odgromowej
5. Klasy poziomu ochrony
6. Podsumowanie

Ochrona odgromowa, zwana również systemem ochrony piorunowej (Lightning Protection System – LPS), to system zabezpieczeń, który chroni przed skutkami wyładowań atmosferycznych. Wyładowania te mogą prowadzić do poważnych szkód, takich jak pożary, uszkodzenie sprzętu, utrata danych czy porażenia ludzi. W przypadku obiektów przemysłowych, w których często pracują drogie maszyny i przechowywane są cenne surowce, zainwestowanie w odpowiednią ochronę jest nie tylko rozsądne, ale wręcz niezbędne.

Co jednak ważne, nie w każdym obiekcie istnieje konieczność instalowania takiej ochrony. W każdym przypadku powinno się przeprowadzić szczegółową analizę ryzyka wystąpienia szkód spowodowanych wyładowaniami atmosferycznymi wraz z określeniem ich prawdopodobieństwa. Jeżeli jest ono nieznaczne, a potencjalne szkody niewielkie, wówczas może się okazać, że zastosowanie ochrony odgromowej będzie nieopłacalne i wystarczy użycie urządzeń przeciwprzepięciowych.

Instalacja odgromowa a przepisy i normy

Zarówno konieczność stosowania, jak i wymagania dotyczące parametrów czy montażu instalacji odgromowych regulują odpowiednie przepisy i normy.

Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie – zgodnie z tym rozporządzeniem budynek należy wyposażyć w instalację chroniącą od wyładowań atmosferycznych. Obowiązek ten odnosi się do budynków wyszczególnionych w Polskiej Normie dotyczącej ochrony odgromowej obiektów budowlanych. Ponadto instalacja piorunochronna powinna być wykonana zgodnie z normą dotyczącą ochrony odgromowej obiektów budowlanych.

Prawo budowlane nakłada natomiast obowiązek na właściciela lub zarządcę obiektów budowlanych zapewnienia bezpiecznego użytkowania danego obiektu w razie wystąpienia m.in. wyładowań atmosferycznych.

PN-EN 62305 – jest to podstawowa grupa norm, które regulują podstawowe wymagania dotyczące ochrony odgromowej. Norma ta składa się z 4 części, które regulują różne obszary związane z funkcjonowaniem instalacji odgromowych:

• PN-EN 62305-1:2011 Ochrona odgromowa – Część 1: Zasady ogólne,
• PN-EN 62305-2:2008 Ochrona odgromowa – Część 2: Zarządzanie ryzykiem,
• PN-EN 62305-3:2011 Ochrona odgromowa – Część 3: Uszkodzenia fizyczne obiektów i zagrożenie życia,
• PN-EN 62305-4:2011 Ochrona odgromowa – Część 4: Urządzenia elektryczne i elektroniczne w obiektach.

PN-HD 60364-4-443:2016-03 „Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa – Ochrona przed zaburzeniami napięciowymi i zaburzeniami elektromagnetycznymi – Ochrona przed przejściowymi przepięciami atmosferycznymi lub łączeniowymi” – norma ta dotyczy ochrony instalacji elektrycznych przed przepięciami przejściowymi pochodzenia atmosferycznego, włącznie z przepięciami wywoływanymi przez bezpośrednie wyładowania i przed przepięciami łączeniowymi. Normy tej się nie stosuje, gdy zachodzą przesłanki do zastosowania normy PN-EN 62305.

PN-EN IEC 62561-2:2018-04 „Elementy urządzenia piorunochronnego (LPSC) – Część 2: Wymagania dotyczące przewodów i uziomów” – norma ta precyzuje wymagania dotyczące przewodów metalowych, które stanowią część układu zwodów i przewodów odprowadzających, a także metalowych uziomów.

Ochrona odgromowa zewnętrzna i wewnętrzna

Instalacje odgromowe w obiektach przemysłowych muszą uwzględniać zarówno zewnętrzne, jak i wewnętrzne aspekty ochrony. Dlatego też wyróżnia się dwa główne typy ochrony odgromowej: instalacje zewnętrzne i instalacje wewnętrzne.

Instalacja odgromowa zewnętrzna

Zewnętrzny system ochrony odgromowej jest odpowiedzialny za bezpieczne przejęcie wyładowania atmosferycznego i jego odprowadzenie do ziemi, aby zminimalizować ryzyko uszkodzeń obiektu, a następnie rozproszenie energii w ziemi przy pomocy uziomów. System ten składa się z kilku kluczowych komponentów: zwodów, przewodów odprowadzających i uziemienia.

Zewnętrzna część instalacji odgromowej jest narażona na działanie piorunów, dlatego musi być zaprojektowana z uwzględnieniem wszystkich możliwych scenariuszy, takich jak uderzenia pioruna w różne części obiektu.

Instalacja odgromowa wewnętrzna

Wewnętrzna część instalacji odgromowej jest równie istotnym elementem ochrony, szczególnie w obiektach przemysłowych, w których funkcjonują wrażliwe urządzenia elektryczne i elektroniczne. Jej głównym celem jest zabezpieczenie tych urządzeń przed skutkami przepięć, które mogą wystąpić w wyniku wyładowania atmosferycznego. Wyładowania te mogą uszkodzić m.in. rozdzielnie elektryczne, systemy sterowania, komputery, a nawet sieci informatyczne.

Zabezpieczenie przed przepięciami realizuje się poprzez stosowanie odpowiednich filtrów przeciwprzepięciowych, ekranowań i połączeń wyrównawczych, które mają na celu minimalizowanie ryzyka uszkodzenia urządzeń w wyniku zmian napięcia. Wewnętrzny system LPS może być także zrealizowany poprzez połączenie z systemem ochrony zewnętrznej – wyrównanie potencjałów między metalowymi elementami konstrukcji budynku a instalacjami wewnętrznymi. Alternatywnie może zostać zastosowana izolacja elektryczna, która uniemożliwia przepływ energii wyładowania do wnętrza obiektu. Dodatkowo, wewnętrzny LPS obejmuje urządzenia ochrony przepięciowej, które stanowią pierwszą linię obrony przed uszkodzeniami urządzeń wrażliwych.

Pasywne i aktywne systemy odgromowe

Według innego podziału można wyróżnić aktywne i pasywne systemy ochrony odgromowej. Oba systemy mają na celu przechwytywanie energii wyładowań atmosferycznych i bezpieczne odprowadzanie jej do ziemi, jednak różnią się pod względem konstrukcyjnym, sposobem działania, kosztami implementacji oraz efektywnością.

Systemy pasywne

Tradycyjne, pasywne systemy odgromowe są rozwiązaniem, które opiera się na zastosowaniu zwodów i przewodów odprowadzających. Takie systemy wykorzystują sieć zwodów, które przechwytują wyładowania atmosferyczne i kierują je do przewodów odprowadzających, a następnie do uziemienia. Pasywne systemy są projektowane zgodnie z normami PN-EN 62305 i wciąż stanowią najskuteczniejsze rozwiązanie ochrony budynków przed skutkami uderzenia pioruna.

Ich konstrukcja wymaga bardziej rozbudowanego układu zwodów, które muszą pokrywać dachy i inne wystające elementy budynku (np. kominy czy maszty antenowe). Sieć przewodów odprowadzających i uziemienia zapewniają skuteczne odprowadzenie energii piorunowej do ziemi, zmniejszając ryzyko uszkodzeń strukturalnych. W tego typu instalacjach ważne jest, aby wszystkie metalowe elementy budynku były połączone z systemem odgromowym, co zapobiega powstawaniu niebezpiecznych przeskoków iskrowych i zapewnia wyrównanie potencjałów.

Systemy aktywne

Aktywne systemy odgromowe to nowoczesne rozwiązania, które wykorzystują technologie umożliwiające aktywne przyciąganie wyładowań atmosferycznych. Systemy te wyposażone są w specjalne głowice, które przyciągają wyładowania do wyznaczonych punktów. Aktywne piorunochrony mają na celu zminimalizowanie ryzyka uderzenia pioruna w przypadkowe miejsca na dachu budynku, co jest szczególnie ważne w przypadku obiektów o skomplikowanej architekturze. Zamiast pokrywać dach siecią zwodów, aktywne instalacje wymagają jedynie jednego przewodu odprowadzającego, który kieruje energię wyładowania do ziemi.

Aktywne systemy odgromowe, mimo ich nowoczesnej konstrukcji, nie są formalnie dopuszczone do użycia jako samodzielne instalacje odgromowe w Polsce. Zgodnie z obowiązującymi normami takie systemy mogą być stosowane wyłącznie jako element wspomagający tradycyjne rozwiązania pasywne, a nie jako główny element systemu ochrony.

Elementy składowe tradycyjnej instalacji odgromowej

Typowa zewnętrzna część systemu ochrony odgromowej składa się z kilku kluczowych elementów, których zadaniem jest zapewnienie bezpiecznego przechwytywania i odprowadzania energii wyładowania atmosferycznego do ziemi.

Zwody

Ich podstawową funkcją jest przechwytywanie energii wyładowania i kierowanie jej do kolejnych elementów systemu. Zwody mogą być naturalne, jeśli do ich roli wykorzystywane są metalowe elementy dachu lub budynku, bądź sztuczne, wykonane z elementów metalowych, takich jak pręty czy iglice, umieszczone na dachu lub innych częściach obiektu. Ich umiejscowienie i liczba zależą od konstrukcji budynku i wymagań dotyczących klasy ochrony przed wyładowaniami atmosferycznymi.

Przewody odprowadzające

Ich zadaniem jest łączenie zwodów z przewodami uziemiającymi. W celu zminimalizowania ryzyka uszkodzeń związanych z przepływem prądu piorunowego, przewody odprowadzające powinny być rozmieszczone w sposób umożliwiający istnienie kilku równoległych dróg prądowych. Pozwala to na równomierne rozdzielenie energii wyładowania. Wysokie budynki wymagają dodatkowych połączeń wyrównawczych poziomych wzdłuż obwodu budynku, co pozwala na równomierne rozdzielenie prądu piorunowego.

Preferowane jest rozmieszczenie przewodów odprowadzających wokół całego obwodu budynku, zachowując odpowiednie odległości między nimi, zgodnie z normami i wymaganiami dotyczącymi ochrony odgromowej. Ważne jest również, aby długość przewodów była możliwie jak najkrótsza, co zwiększa efektywność systemu i minimalizuje straty energii.

Przewody uziemiające

Łączą przewody odprowadzające z uziomem, co umożliwia bezpieczne rozproszenie energii piorunowej w ziemi.

Uziomy

Uziomy są elementami, które rozpraszają ładunek elektryczny do gruntu. Mogą to być zarówno elementy naturalne, jak fundamenty budynku czy zbrojenia, jak i sztuczne, wykonane z metalu. Istotne dla efektywności systemu odgromowego jest właściwe dobranie i wykonanie uziomów, które muszą być tak zaprojektowane, aby zapewnić odpowiednią rezystancję.

Klasy poziomu ochrony

Systemy ochrony odgromowej są klasyfikowane również na podstawie poziomu ochrony. W zależności od rodzaju obiektu i jego narażenia na wyładowania atmosferyczne dopasowuje się odpowiednie rozwiązania. Wyróżnia się 4 główne klasy systemów odgromowych:

• LPS I – najwyższy poziom ochrony stosowany w obiektach o dużym ryzyku uszkodzeń spowodowanych przez wyładowania atmosferyczne,
• LPS II – ochrona dla obiektów o średnim ryzyku,
• LPS III – niższy poziom ochrony dla budynków o niewielkim ryzyku uszkodzeń,
• LPS IV – minimalny poziom ochrony, stosowany w obiektach o bardzo niskim ryzyku uszkodzeń położonych w strefach o niskiej aktywności burzowej.

Każda z powyższych klas wymaga szczegółowego zaprojektowania i wykonania instalacji zgodnie z obowiązującymi normami, które precyzują wymagania dotyczące ochrony odgromowej. Normy te określają m.in. dopuszczalne wymiary oczek siatki zwodów odgromowych, odległości między przewodami odprowadzającymi i kąty osłonowe, które zapewniają skuteczną ochronę przed wyładowaniami atmosferycznymi. Zastosowanie się do tych wytycznych gwarantuje, że system ochrony odgromowej będzie działał zgodnie z przeznaczeniem.

Montaż instalacji odgromowej powinien być przeprowadzany przez wyspecjalizowane firmy, które mają odpowiednie certyfikaty i doświadczenie. Ważne jest również regularne przeprowadzanie konserwacji i inspekcji systemu, żeby zapewnić jego sprawność i efektywność działania. Zgodnie z Prawem budowlanym co najmniej raz na 5 lat powinno się sprawdzić stan techniczny i przydatność do użytkowania instalacji odgromowej.

Podsumowanie

Inwestycja w instalacje odgromowe jest kluczowa w kontekście zapewnienia bezpieczeństwa obiektów przemysłowych i przebywających w nich użytkowników. Właściwie zaprojektowane i zainstalowane systemy mogą znacząco zredukować ryzyko uszkodzeń spowodowanych przez wyładowania atmosferyczne, a tym samym zminimalizować potencjalne straty przedsiębiorstwa.

• Zobacz galerię: Top 10 największych fabryk na świecie

Zobacz galerię 25 zdjęć

[MuratorDom wide] podcast testowy - nie używać!

Hydroizolacja dachu - papa czy membrana? MUROWANE STARCIE

Wojciech Traczyk