Gebäude mit Blitzschutzsystem

Äußerer und Innerer Blitzschutz für ein Wohngebäude

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21.03.2018 Fachinformation 840 0 TOP

Blitzschutzsystem: Das müssen Sie wissen

Blitzschutzsysteme schützen Personen, Gebäude und Technik vor den schädlichen Auswirkungen von Blitzen. Damit sie ihre Schutzfunktion erfüllen können, ist eine abgestimmte Planung der einzelnen Maßnahmen unter Berücksichtigung der baulichen Gegebenheiten notwendig.

Hier finden Sie wichtige Informationen zur Planung von Blitzschutzsystemen.

Inhalt

  • Die Blitzschutz-Normenreihe DIN EN 62305 (VDE 0185-305) VDE-Information Blitzschutz 1.1
  • Überschlag zwischen dem Äußeren Blitzschutz und elektrischen und metallenen Einrichtungen des Gebäudes verhindern: Trennungsabstand einhalten oder Blitzschutz-Potentialausgleich VDE-Information Blitzschutz 1.2

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VDE e.V.

Die Blitzschutz-Normenreihe DIN EN 62305 (VDE 0185-305)

Wie ist die Normenreihe aufgebaut? Was sind die wesentlichen Inhalte?

In 2006 wurden erstmals international gültige IEC-Standards zum Blitzschutz veröffentlicht: IEC 62305-1 ... -4. Nahezu gleichzeitig traten sie als europäische Blitzschutz-Normen EN 62305-1 ... -4 in Kraft. Diese Normen wurden in Deutschland als DIN EN 62305-1 ... -4 (VDE 0185-305-1 …-4) veröffentlicht. Sie ersetzten die zu diesem Zeitpunkt gültigen Vornormen VDE V 0185-1 ... -4 aus 2002. In 2011 erfolgte eine Aktualisierung der Normenreihe DIN EN 60305 (Teil 2 in 2013).

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In 2006 wurden erstmals international gültige IEC-Standards zum Blitzschutz veröffentlicht: IEC 62305-1 ... -4. Nahezu gleichzeitig traten sie als europäische Blitzschutz-Normen EN 62305-1 ... -4 in Kraft. Diese Normen wurden in Deutschland als DIN EN 62305-1 ... -4 (VDE 0185-305-1 …-4) veröffentlicht. Sie ersetzten die zu diesem Zeitpunkt gültigen Vornormen VDE V 0185-1 ... -4 aus 2002. In 2011 erfolgte eine Aktualisierung der Normenreihe DIN EN 60305 (Teil 2 in 2013).

Die Normenreihe Blitzschutz besteht aus zwei allgemein gültigen Teilen gefolgt von den eigentlichen Schutznormen:

  • DIN EN 62305-1 Blitzschutz Teil 1: Allgemeine Grundsätze
  • DIN EN 62305-2 Blitzschutz Teil 2: Risiko-Management
  • DIN EN 62305-3 Blitzschutz Teil 3: Schutz von baulichen Anlagen und Personen
  • DIN EN 62305-4 Blitzschutz Teil 4: Elektrische und elektronische Systeme in baulichen Anlagen

Ergänzend gab das deutsche Normenkomitee DKE K251 Beiblätter mit zusätzlichen Informationen heraus.

Damit beschreibt diese Normenreihe ein Gesamtkonzept zum Blitzschutz:

  • Gefährdungen: direkte und indirekte Blitzeinschläge, Strom und Magnetfeld des Blitzes
  • Schadensursachen: Schritt- und Berührungsspannungen, gefährliche Funkenbildung, Feuer, Explosion, mechanische und chemische Wirkungen, Überspannungen
  • zu schützende Objekte: Gebäude, Personen, elektrische und elektronische Anlagen, und
  • Schutzmaßnahmen: Fangeinrichtungen, Ableitungen, Erdungsanlagen, Potentialausgleichsmaßnahmen, Überspannungsschutzgeräte, räumliche Schirmung, Leitungsführung und -schirmung.
Blitzmessung: Haupt- und Folgeentladungen

Teil 1: Allgemeine Grundsätze

DIN EN 62305-1 (VDE 185-305-1) enthält Informationen über die Gefährdung durch den Blitz, über die Blitzkenndaten und die daraus abgeleiteten Parameter zur Simulation von Blitzwirkungen. Der Teil gibt einen Überblick über die gesamte Normenreihe und erläutert die Vorgehensweise und die Schutzprinzipien, die den folgenden Teilen zugrunde liegen.

Blitzmessung: Haupt- und Folgeentladungen

DIN EN 62305-1 (VDE 185-305-1) enthält Informationen über die Gefährdung durch den Blitz, über die Blitzkenndaten und die daraus abgeleiteten Parameter zur Simulation von Blitzwirkungen. Der Teil gibt einen Überblick über die gesamte Normenreihe und erläutert die Vorgehensweise und die Schutzprinzipien, die den folgenden Teilen zugrunde liegen.

Zu Beginn sind die Definitionen für wesentlichen Begriffe zum Blitzschutz aufgeführt z. B.

  • Blitzschutzsystem und dessen Schutzklasse
  • Äußeres Blitzschutzsystem mit Fangeinrichtungen, Ableitungen und Erdungsanlage
  • Inneres Blitzschutzsystem mit Blitzschutz-Potenzialausgleich und Trennungsabstand
  • Blitzschutzzone
  • Schadensrisiko

Dieser Teil gibt weiterhin einen ersten Überblick über das Risiko-Management in Teil 2.

Risikoanalyse und Risikomanagement werden auch im Blitzschutz angewendet.

Teil 2: Risiko-Management

Risiko ist im technischen Umfeld definiert als eine Kombination aus Eintrittshäufigkeit (Eintrittswahrscheinlichkeit) und Ereignisschwere (Schadensausmaß).

Für die jeweilige Anwendung wird ein akzeptierbares Risiko definiert. Wenn in der Anwendung ein Risiko geringer als das akzeptierbare Risiko auftritt, so ist diese Anwendung "sicher", ansonsten "gefährlich".

Risikoanalyse und Risikomanagement werden auch im Blitzschutz angewendet.

Risiko ist im technischen Umfeld definiert als eine Kombination aus Eintrittshäufigkeit (Eintrittswahrscheinlichkeit) und Ereignisschwere (Schadensausmaß).

Für die jeweilige Anwendung wird ein akzeptierbares Risiko definiert. Wenn in der Anwendung ein Risiko geringer als das akzeptierbare Risiko auftritt, so ist diese Anwendung "sicher", ansonsten "gefährlich".

Das Risiko-Management im Blitzschutz funktioniert wie in anderen Technik-Bereichen:

  • Risikoanalyse: Identifikation und Quantifizieren von Risiken hervorgerufen durch Blitze
  • Risikomanagement: Bewerten der festgestellten Risiken, Festlegen zusätzlicher Schutzmaßnahmen, die das Risiko verändern, erneute Risikobewertung, bis alle einzelnen Risiken geringer sind als ein akzeptierbares Risiko

Damit beschreibt dieser Normenteil eine systematische Vorgehensweise, um zuerst die Notwendigkeit des Blitzschutzes für bauliche Anlagen zu ermitteln und dann die technisch und wirtschaftlich optimalen Schutzmaßnahmen auszuwählen, die in den eigentlichen Schutznormen ausführlich beschrieben sind. Abschließend wird das verbleibende Risiko bestimmt.

Dazu wird das zu schützende Objekt in eine oder mehrere Blitzschutzzonen (LPZ) unterteilt. Für jede Blitzschutzzone werden die geometrischen Grenzen, die maßgeblichen Kenndaten, die Blitzbedrohungsdaten und die zu beachtenden Schadensarten festgelegt. Ausgehend vom ungeschützten Zustand des Objekts wird das verbleibende Risiko so lange durch die Anwendung von (weiteren) Schutzmaßnahmen vermindert, bis es das akzeptierbare Risiko unterscheitet.

Für die Schadensart L4 (wirtschaftliche Verluste) erfolgt eine ökonomische Bewertung der Schutzmaßnahmen auf Basis ihrer Kosten und der möglichen wirtschaftlichen Schäden in und an der baulichen Anlage durch Blitzeinwirkungen.

Diese Norm berücksichtigt Schutzmaßnahmen für bauliche Anlagen mit den darin befindlichen Personen und den elektrischen und elektronischen Anlagen.

Die beschriebenen Verfahren können zur einfachen Bestimmung der Schutzklasse eines Blitzschutzsystems nach DIN EN 62305-3 (VDE 0185-305-3) ebenso verwendet werden wie zur Festlegung von komplexen Schutzmaßnahmen (SPM) gegen den elektromagnetischen Blitzimpuls nach DIN EN 62305-4 (VDE 0185-305-4).

Die Anhänge zu Teil 2 enthalten die Abschätzungen

  • der Häufigkeit der gefährlichen Ereignisse durch Blitzeinschläge,
  • die Schadenswahrscheinlichkeiten für bauliche Anlagen ,
  • die Verluste.

Ein Anhang beschreibt eine Kosten-Nutzen-Rechnung für wirtschaftliche Verluste mit einigen Fallstudien.

Teil 3: Schutz von baulichen Anlagen und Personen

Dieser Teil enthält wichtige Aussagen zu Blitzschutzsysteme für Planer und Errichter:

Dieser Teil enthält wichtige Aussagen zu Blitzschutzsysteme für Planer und Errichter:

  • Eine Blitzschutz-Fachkraft ist für Planung, Errichtung und Prüfung des Blitzschutzsystems zuständig.
  • Berücksichtigung der unterschiedlichen Schutzbedürftigkeit verschiedener baulicher Anlagen durch vier Schutzklassen. Vor der Planung von Blitzschutz-Maßnahmen sollte die Schutzklasse der baulichen Anlage - sofern nicht vorgegeben - durch eine Risikoabschätzung nach DIN EN 62305-2 bestimmt werden;
  • Einsatz des Blitzkugel-Verfahrens zur Festlegung der Fangeinrichtungen; daraus abgeleitete Varianten sind Schutzwinkel und Fangmasche;
  • Anzahl bzw. Abstand der Ableitungen variabel; grundsätzlich gilt: Mehr Ableitungen, die zudem miteinander querverbunden sind, führen zu einer besseren Aufteilung des Blitzstroms auf alle Ableitungen und so zu einer minimalen Beeinflussung der baulichen Anlage durch die Blitzströme und -felder;
  • Klassifizierung der Erdungsanlagen in zwei Typen von Erderanordnungen;
  • vollständiger Blitzschutz-Potenzialausgleich, auch für Einrichtungen der elektrischen Energie- und der Informationstechnik durch Überspannungsschutzgeräte (SPDs Typ 1);
  • detaillierte Berechnung des Trennungsabstandes bei Näherungen von elektrischen und metallenen Installationen zum Blitzschutzsystem;
  • Prüfung und Instandhaltung von Blitzschutzsystemen.

Bei Anwendung der beschriebenen Maßnahmen entsteht ein Blitzschutzsystem, das

  • gemäß dem individuelle Schutzbedürfnis der baulichen Anlage hin optimiert und technisch-wirtschaftlich ausgewogen gestaltet ist,
  • einen Äußeren Blitzschutz unter Berücksichtigung der architektonischen Belange enthält;
  • einen verbesserten Grundschutz der baulichen Anlage in Bezug auf Personenschutz, Brandschutz und Sachschutz bereitstellt und
  • eine geeignete Basis für weitergehende Schutzmaßnahmen insbesondere des Überspannungsschutzes nach Teil 4 darstellt.

Teil 4: Schutz elektrischer und elektronischer Systeme in baulichen Anlagen

In diesem Teil werden die Gefährdung elektrischer und elektronischer Einrichtungen durch den elektromagnetischen Blitzimpuls (LEMP) betrachtet. Die daraus abgeleiteten Schutzmaßnahmen (SPM Surge Protection Measures) ergänzen ein Blitzschutzsystem nach Teil 3 (LPS Lightning protection system) und führen zusammen zu einem vollständigen Schutz von Personen, baulichen Anlagen und deren elektrischer und elektronischer Einrichtungen.

In diesem Teil werden die Gefährdung elektrischer und elektronischer Einrichtungen durch den elektromagnetischen Blitzimpuls (LEMP) betrachtet. Die daraus abgeleiteten Schutzmaßnahmen (SPM Surge Protection Measures) ergänzen ein Blitzschutzsystem nach Teil 3 (LPS Lightning protection system) und führen zusammen zu einem vollständigen Schutz von Personen, baulichen Anlagen und deren elektrischer und elektronischer Einrichtungen.

Die Schutzmaßnahmen beinhalten eine individuelle Kombination aus:

  • Erdung, Potentialausgleich, Potentialsteuerung
  • Leitungsführung und -schirmung
  • Überspannungsschutz durch koordinierte Überspannungsschutzgeräte (Surge Protective Device - SPD) Typ 1 bis Typ 3
  • isolierende Schnittstellen.

Beim Bau und der Ertüchtigung von baulichen Anlagen mit umfangreichen elektrischen und elektronischen Systemen sollte der Blitzschutz gemäß DIN EN 62305-4 realisiert werden. Nur dann ist sichergestellt, dass alle erforderlichen Schutzmaßnahmen erkannt, projektiert, koordiniert und schließlich installiert werden, die zu einem hochwertigen, technisch-wirtschaftlich ausgewogenem Blitzschutz-Gesamtsystem führen.

Das definierte, ingenieurtechnische Vorgehen nach dem Blitz-Schutzzonen-Konzept erfordert eine fundierte Aus- und Weiterbildung. Bei so geplanten und ausgeführten Anlagen erreichen dann allerdings auch ein sehr hohes Schutzniveau für die elektrischen und elektronischen Systeme, das mit traditionellen Planungsgrundlagen und Maßnahmen des Blitzschutzes nicht möglich ist.

Blitz-Schutzzonen (LPZ) sind Bereiche der baulichen Anlage mit unterschiedlichen Anforderungen an den Schutz vor Blitzwirkungen. Sie werden durch elektromagnetische Schirme gebildet, z.B. unter Einbeziehung bereits vorhandener metallener Konstruktionen in der baulichen Anlage wie Stahlbeton-Bewehrungen, Metallfassaden, Stahlkonstruktionen.

An allen Zonengrenzen, auch Schnittstellen genannt, ist ein Blitzschutz-Potenzialausgleich erforderlich, d. h. alle Metallteile, die über die Zonengrenzen hinweggeführt werden, müssen dort mit dem jeweiligen elektromagnetischen Schirm verbunden werden. Dies gilt auch für die elektrischen Leitungen: Hier werden Überspannungsschutzgeräte (SPD) eingesetzt, deren Anforderungen sich aus dem Blitz-Schutzzonen-Konzept ableiten lassen. Auf die Koordination hintereinander (an den Grenzen aufeinander folgender Blitz-Schutzzonen) installierter SPDs ist besonderes Augenmerk zu legen (koordinierter SPD-Schutz) - siehe VDE-Information Blitzschutz 5.1.

Blitzmessung: Haupt- und Folgeentladungen

VDE-Information Blitzschutz 1.1 Die Blitzschutz-Normenreihe DIN EN 62305 (VDE 0185-305)

VDE
Veröffentlichungsdatum 21.03.2018
PDF: 7 KB

Überschlag zwischen dem Äußeren Blitzschutz und elektrischen und metallenen Einrichtungen des Gebäudes verhindern = Trennungsabstand einhalten oder Blitzschutz-Potentialausgleich

Welche Auswirkungen haben „Näherungen“? Wie wird der Trennungsabstand berechnet? Was bedeutet Blitzschutz-Potentialausgleich?

Kommt es zu einem Blitzeinschlag in ein Blitzschutzsystem einer baulichen Anlage, müssen Funken und damit Brandgefahr innerhalb der geschützten baulichen Anlage verhindert werden.

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Diese gefährliche Funkenbildung ist möglich, wenn die Potentialdifferenz zwischen den blitzstromdurchflossenen Leitungen des Äußeren Blitzschutzes einerseits und den elektrischen bzw. metallenen Einrichtungen einschließlich der Verkabelung innerhalb der zu schützenden baulichen Anlage andererseits größer ist als die elektrische Festigkeit der betreffenden Strecken. Vereinfacht ausgedrückt: Es bestehen „Näherungen“ zum Äußeren Blitzschutz.
Ein elektrischer Durchschlag dieser Strecken (häufig als Überschlag bezeichnet) ist dann nicht mehr auszuschließen, und es besteht die Gefahr von Brand und Zerstörung der elektrischen Anlage.

Trennungsabstand

Als Trennungsabstand wird der Abstand bezeichnet, bei dem der elektrische Überschlag gerade noch vermieden wird.

Als Trennungsabstand wird der Abstand bezeichnet, bei dem der elektrische Überschlag gerade noch vermieden wird.

Er hängt ab

  • vom Isolationsvermögen des Materials zwischen der Leitung des Äußeren Blitzschutzes und der elektrischen oder metallenen Einrichtung des Gebäudes (Materialkoeffizient km): je besser isolierend, desto kleiner der Trennungsabstand
  • vom Anteil des Blitzstroms, der durch genau diese Leitung des Äußeren Blitzschutzes fließt (Stromaufteilungsfaktor kc): je höher die Stromaufteilung, desto kleiner der Trennungsabstand
  • von der Größe der Induktions-Schleife, die durch die Leitung des Äußeren Blitzschutzes und der elektrischen oder metallenen Einrichtung, die spätestens an der Haupterdungsschiene miteinander verbunden sind, aufgespannt wird (ausgedrückt über die Länge l entlang der Fangeinrichtung oder der Ableitung von dem Punkt, an dem der Trennungsabstand ermittelt werden soll, bis zum nächstliegenden Punkt des Potentialausgleichs oder der Erdung): je größer die Schleife (= je größer Länge l), desto höher der Trennungsabstand
  • von den Anforderungen an das Blitzschutzsystem ausgedrückt durch die Schutzklasse (Faktor ki): je höher die Anforderung, desto größer der Trennungsabstand.

Der Trennungsabstand kann generell berechnet werden als: s = ki kc : km l

Faktoren ki und km

Der Faktor ki wurde definiert als

  • 0,08 für Schutzklasse I
  • 0,06 für Schutzklasse II
  • 0,04 für Schutzklasse III und IV

Der Materialfaktor km wird vereinfacht für zwei Anwendungsfälle angegeben:

  • 1,0 für Luft
  • 0,5 für Beton, Ziegel, Holz usw.

Wenn andere Werkstoffe als Isolierung verwendet werden, muss der Wert für km beim Hersteller erfragt werden.

Häufig befinden sich zwischen den Leitungen des Äußeren Blitzschutzes und den betrachteten Leitungen des Gebäudes mehrere Werkstoffe ggf. in Kombination mit Luft z.B. Stromleitung - Wand - Leitungshalter - Ableitung. In der Praxis wird dann der geringste Wert -  d.h. km = 0,5 -  für die Berechnung des Trennungsabstands verwendet.

Faktor kc

Der Stromaufteilungsfaktor kc hängt ab von

  • der Anzahl der Leitungen des Äußeren Blitzschutzes (Fangeinrichtungen, Ableitungen),
  • deren Lage, Abmessungen und Verbindungen untereinander und
  • dem Typ der Erdungsanlage.

Eine einzelne Fangstange beispielsweise führt den gesamten Blitzstrom, deshalb gilt kc = 1

Abschnitt 6.3 in DIN EN 62305-3 (VDE 0185-305-3) enthält eine Beschreibung für die generelle Berechnung des Trennungsabstands. Anhang C listet typische Konstellationen von Fangeinrichtungen und Ableitungen mit den dazugehörigen Formeln für die Berechnung des Stromaufteilungsfaktors auf.

Überschlag verhindern

Um diesen potenziellen Durchschlag an der Stelle der Näherung zu verhindern, sind prinzipiell drei Maßnahmen möglich:

Um diesen potenziellen Durchschlag an der Stelle der Näherung zu verhindern, sind prinzipiell drei Maßnahmen möglich:

  • den Abstand zwischen der Leitung des Äußeren Blitzschutzes und den elektrischen oder metallenen Einrichtungen des Gebäudes vergrößern.
  • eine zusätzliche, hochspannungsfeste Isolierung einbringen.
  • die Leitung des Äußeren Blitzschutzes mit der elektrischen oder metallenen Einrichtung des Gebäudes verbinden, d.h. den Blitzschutz-Potentialausgleich herstellen.

In manchen Fällen können die Leitungen des Äußeren Blitzschutzes umgelegt werden. Gerade auf Dachflächen kommen isolierende Abstandhalter zum Einsatz, so dass ein ausreichender Abstand zu den elektrischen oder metallenen Einrichtungen des Gebäudes entsteht- siehe VDE-Information Blitzschutz 2.2. Häufig werden auch isolierte Ableitungen eingesetzt.

Wenn nichts mehr geht: Blitzschutz-Potentialausgleich

Reichen die Maßnahmen zur Vergrößerung des (elektrisch wirksamen) Abstands nicht aus, muss der Blitzschutz-Potentialausgleich an oder in der Nähe der betroffenen Stelle durchgeführt werden. Dies führt zu einer Einkopplung von Teilblitzströmen in das zu schützende Gebäude. Die daraus resultierenden Auswirkungen müssen im weiteren Verlauf der Leitungen berücksichtigt werden.

Eingeführte Leitungen und Installationen

Der Blitzschutz-Potentialausgleich ist generell notwendig bei elektrischen und metallenen Leitungen oder Installationen, die in das Gebäude von außen eingeführt werden.

Der Blitzschutz-Potentialausgleich ist generell notwendig bei elektrischen und metallenen Leitungen oder Installationen, die in das Gebäude von außen eingeführt werden.

Ein ausreichender Abstand zu den Leitungen des Äußeren Blitzschutzes einschließlich der Erdungsanlage ist i.d.R. nicht möglich. Der Blitzschutz-Potentialausgleich wird möglichst unmittelbar am Eintrittspunkt in die bauliche Anlage durchgeführt.

  • Metallene Installationen werden direkt mit der Haupterdungsschiene verbunden.
  • Bei elektrischen Leitungen werden zwischen den Leitungen und der Haupterdungsschiene geeignete Überspannungsschutzgeräte (Blitzstromableiter - SPD Typ 1) eingefügt. Diese stellen im Falle einer Überspannung kurzzeitig eine Verbindung zwischen den aktiven Leitern untereinander und dem Neutralleiter (bei Stromversorgungsleitungen) sowie dem Potentialausgleichsleiter und Erde her.

VDE-Information Blitzschutz 1..2 Überschlag verhindern: Trennungsabstand einhalten, Blitzschutz-Potentialausgleich

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Veröffentlichungsdatum 21.03.2018
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Bitte beachten

Leitfaden-Blitz-und-uebersp

Diese VDE-Information ist Teil der Merkblattsammlung "Der Blitzschutz in der Praxis - Empfehlungen für Blitzschutz-Fachkräfte und -Anwender". Diese Informationen wurden vom Ausschuss für Blitzschutz und Blitzforschung des VDE (ABB) erarbeitet. Eine gedruckte Fassung wird Mitte 2018 verfügbar sein.

Die Blitzschutznormen (u. a. DIN EN 62305) werden erarbeitet vom Komitee K 251 Blitzschutzanlagen der DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE. Maßgebend für das Anwenden der Normen sind deren Fassungen mit dem neuesten Ausgabedatum, die beim VDE-Verlag oder Beuth-Verlag erhältlich sind.

Diese VDE-Information wurde unter der Lizenz CC BY 3.0 DE veröffentlicht.

Der Blitzschutz in der Praxis

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