Ochrona odgromowa ...

Ochrona odgromowa budynków-aktualizacja, zapobieganie awariom i pozarom sgsp, zjazd IX

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Warszawa 1.03.2011 r.
mgr inż. Andrzej Boczkowski
Stowarzyszenie Elektryków Polskich
Sekcja Instalacji i Urządzeń Elektrycznych
mgr inż. Edward Skiepko SGSP
Ochrona odgromowa budynków
Budynki należy chronić przed skutkami wyładowań piorunowych zgodnie z wymaganiami
zawartymi w następujących przepisach technicznych:
- Polskich Normach PN-EN 62305 „Ochrona odgromowa”, PN-IEC 60364-4-443 „Instalacje
elektryczne w obiektach budowlanych. Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa. Ochrona
przed przepięciami. Ochrona przed przepięciami atmosferycznymi lub łączeniowymi” oraz
PN-IEC 60364-5-534 „Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Dobór i montaż
wyposażenia elektrycznego. Urządzenia do ochrony przed przepięciami.
- Warunkach Technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie.
- Warunkach technicznych użytkowania budynków mieszkalnych.
W rozporządzeniu Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002r., w sprawie warunków
technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz. U. nr 75
z 2002 r., poz. 690; Dz. U. nr 33 z 2003 r., poz. 270; Dz. U. nr 109 z 2004 r., poz. 1156; Dz.
U. nr 201 z 2008 r., poz. 1238; Dz. U. nr 228 z 2008 r., poz. 1514; Dz. U. nr 56 z 2009 r., poz.
461; Dz. U. nr 239 z 2010 r., poz.1597) stwierdzono, że:
- budynek należy wyposażyć w instalację chroniącą od wyładowań atmosferycznych.
Obowiązek ten odnosi się do budynków wyszczególnionych w Polskiej Normie dotyczącej
ochrony odgromowej obiektów budowlanych (§ 53 ust. 2),
- instalacja piorunochronna, o której mowa w § 53 ust. 2, powinna być wykonana zgodnie z
wymaganiami Polskich Norm dotyczących ochrony odgromowej obiektów budowlanych
(§ 184 ust. 3).
1
1. Uszkodzenia piorunowe
Oddziałujące na obiekt pioruny mogą powodować uszkodzenie samego obiektu oraz
zagrożenie znajdujących się w nim osób i zawartości włącznie z uszkodzeniami
wewnętrznych systemów. Uszkodzenia i awarie mogą również rozszerzać się na otoczenie
obiektu oraz lokalne środowisko. Zasięg tego rozszerzenia zależy od właściwości obiektu i
wyładowania piorunowego.
Główne właściwości obiektów ze względu na skutki oddziaływania piorunowego dotyczą:
- materiałów konstrukcyjnych,
- funkcji,
- użytkowników i zawartości,
- przyłączonych linii elektroenergetycznych i telekomunikacyjnych oraz rurociągów,
- istniejących lub przewidywanych środków ochrony,
- zasięgu rozprzestrzeniania zagrożenia.
W tablicy nr 1 przedstawiono skutki oddziaływania pioruna na różne typy obiektów.
Tablica 1. Skutki oddziaływania pioruna na różne typy obiektów
Typ obiektu wg funkcji i/lub
zawartości
Skutki oddziaływania pioruna
Przebicie instalacji elektrycznych, pożar i zniszczenie
materiału.
Uszkodzenie ograniczone zwykle do obiektów narażonych
na uderzenie lub na przepływ prądu pioruna.
Awaria zainstalowanych urządzeń elektrycznych i
elektronicznych oraz systemów (np. odbiorniki TV,
komputery, modemy, telefony, itp.)
Dom mieszkalny
Główne ryzyko pożaru i niebezpiecznych napięć
krokowych oraz szkód materialnych..
Wtórne ryzyko związane z utratą zasilania elektrycznego i
zagrożeniem życia inwentarza w wyniku braku działania
elektrycznych urządzeń wentylacji, dostawy pożywienia
itp.
Budynek gospodarstwa rolnego
Teatr; hotel; szkoła; magazyn;
teren sportowy
Uszkodzenie instalacji elektrycznej (np. elektrycznego
oświetlenia), możliwe spowodowanie paniki.
Awaria automatycznej sygnalizacji pożarowej, powodująca
opóźnienie działania technicznych środków zabezpieczenia
przeciwpożarowego
Jak wyżej i dodatkowo problemy wynikające
z przerwy w komunikacji oraz awarii komputerów i utraty
danych
Bank; towarzystwo
ubezpieczeniowe, handlowe itp.
Jak wyżej i dodatkowo problemy z ludźmi szczególnej
troski i trudności niesienia pomocy ludziom
unieruchomionym.
Szpital; dom opieki; więzienie
2
Przemysł
Dodatkowe skutki zależne od zawartości fabryk, mające
zasięg od drugorzędnych do nietolerowanych uszkodzeń i
strat produkcyjnych
Muzea i miejsca
archeologiczne; kościoły
Utrata bezcennej spuścizny kulturowej
Telekomunikacja;
instalacje energetyczne
Niedopuszczalna utrata usług publicznych
Fabryka sztucznych ogni i
amunicji
Konsekwencje pożaru i eksplozji instalacji i jej otoczenia
Instalacje chemiczne; rafinerie;
instalacje nuklearne; laboratoria i
instalacje biochemiczne
Pożar i niesprawność instalacji ze szkodliwym
oddziaływaniem na lokalne i globalne środowisko
2. Rodzaje strat
Straty jakie mogą wystąpić w obiekcie są następujące:
- L1 utrata życia ludzkiego,
- L2 utrata usług publicznych,
- L3 utrata dziedzictwa kulturowego,
- L4 utrata wartości ekonomicznej obiektu i jego zawartości.
3. Potrzeba ochrony odgromowej
Aby ustalić czy ochrona odgromowa obiektu jest potrzebna, należy dokonać oceny ryzyka.
Ryzyko R jest wartością prawdopodobnych średnich rocznych strat.
Następujące ryzyka powinny być brane pod uwagę:
- R
1
ryzyko utraty życia ludzkiego,
- R
2
ryzyko utraty usługi publicznej,
- R
3
ryzyko utraty dziedzictwa kulturowego.
Aby wyznaczyć wartość ryzyka R, należy obliczyć jego komponenty. Każde ryzyko R jest
sumą jego komponentów.
Komponenty ryzyka dla obiektu:
- komponent związany z fizycznym uszkodzeniem obiektu,
- komponent związany z awarią wewnętrznego układu wywołaną przez piorunowy impuls
elektromagnetyczny (LEMP) lub przez przepięcia indukowane w liniach wchodzących do
obiektu
- komponent związany z porażeniem istot żywych napięciami dotykowymi wewnątrz obiektu
i napięciami krokowymi w strefach do 3 m na zewnątrz obiektu.
Każdy komponent ryzyka może być wyrażony za pomocą następującego równania:
R
X
= N
X
×P
X
×L
X
w którym:
N
X
jest liczbą groźnych zdarzeń w roku uzależnioną od gęstości piorunowych wyładowań
doziemnych N
g
oraz fizycznej charakterystyki poddawanego ochronie obiektu, jego
3
otoczenia i gruntu,
P
X
jest prawdopodobieństwem uszkodzenia obiektu zależnym od charakterystyki
poddawanego ochronie obiektu i od stosowanych środków ochrony,
L
X
jest stratą wynikową zależną od przeznaczenia obiektu, obecności ludzi, typu usług,
wartości dóbr i od środków przeznaczonych do ograniczenia rozmiaru strat.
W celu obliczenia średniej rocznej liczby groźnych zdarzeń wskutek wyładowań w obiekt N
D
należy mnożyć gęstość piorunowych wyładowań doziemnych N
g
przez równoważną
powierzchnię zbierania wyładowań przez obiekt A
d
.
N
D
= N
g
× A
d
Gęstość piorunowych wyładowań doziemnych N
g
jest liczbą wyładowań piorunowych na km
2
na rok. Wartość ta jest dostępna w sieci lokalizacji wyładowań doziemnych w wielu
obszarach świata. W przypadku jej niedostępności, dla umiarkowanych szerokości
geograficznych, można stosować następujący wzór:
N
g
= 0,1 T
d
w którym:
T
d
jest liczbą dni burzowych w roku ustaloną na podstawie map izokeraunicznych.
W Polsce, gęstość piorunowych wyładowań doziemnych N
g
w rejonie usytuowania obiektu,
należy przyjmować według danych zawartych w normie PN-86/E-05003/01, to jest N
g
= 1,8
wyładowań na km
2
i na rok dla terenów o szerokości geograficznej powyżej 51
o
30
’
oraz
N
g
= 2,5 wyładowań na km
2
i na rok dla pozostałych terenów kraju.
Równoważna powierzchnia zbierania wyładowań przez obiekt A
d
jest określana jako obszar
powierzchni ziemi, na który przypada tyle samo bezpośrednich wyładowań co w obiekt. W
każdym przypadku za minimalne pole równoważnej powierzchni zbierania wyładowań
piorunowych uznaje się poziomy rzut samego obiektu.
W przypadku obiektów odosobnionych na płaskim terenie, powierzchnia zbierania A
d
jest
powierzchnią określoną przez przecięcie się powierzchni ziemi z linią prostą o nachyleniu
1/3, przechodzącą od górnej części obiektu (dotykającą go tam) i obracającą się wokół niego.
Określenie wartości A
d
może być dokonane graficznie lub matematycznie.
Dla obiektu odosobnionego prostopadłościennego o długości L, szerokości W i wysokości H
na płaskim terenie, powierzchnia zbierania A
d
wynosi:
A
d
= L×W+6×H×(L+W)+9×π×H
2
Jeżeli obiekt ma kształt złożony, np. jest wyposażony w podwyższone nadbudówki dachu,
powierzchnia zbierania powinna być wyznaczana metodą graficzną. Powierzchnia zbierania
może być również obliczona ze wzoru::
w którym:
H jest wysokością nad powierzchnią ziemi najwyższej części obiektu (nadbudówki).
A
d
= 9×π×H
2
4
Prawdopodobieństwa uszkodzeń powstałych w obiekcie wskutek wyładowań piorunowych
zależą od właściwości konstrukcyjnych oraz zastosowanych środków ochrony odgromowej.
Wybrane wartości prawdopodobieństwa przedstawione są w tablicach nr 2, 3 i 4.
Tablica 2. Wartości prawdopodobieństwa P
A
, że wyładowanie w obiekt wywoła
porażenie istot żywych wskutek napięć dotykowych i krokowych
Środek ochrony
P
A
Brak środków ochrony
1
Elektryczna izolacja dostępnych przewodów
odprowadzających (np. co najmniej 3 mm
usieciowany polietylen)
10
-2
Skuteczna ekwipotencjalizacja gruntu
10
-2
Napisy ostrzegawcze
10
-1
Tablica 3. Wartości prawdopodobieństwa P
B
w zależności od środków do redukcji
uszkodzenia fizycznego
Charakterystyka obiektu Klasa urządzenia
piorunochronnego (LPS)
P
B
Obiekt niechroniony przez
LPS
-
1
IV
0,2
III
0,1
Obiekt chroniony przez LPS
II
0,05
I
0,02
Obiekt wyposażony w zwody, dostosowane do LPS I, oraz w
ciągłe metalowe lub żelbetowe konstrukcje, spełniające rolę
układu naturalnych przewodów odprowadzających
0,01
Obiekt wyposażony w metalowy dach lub w układ zwodów,
obejmujący możliwe elementy naturalne i zapewniający
ochronę każdej instalacji dachowej przed uderzeniami
pioruna, oraz w ciągłe metalowe lub żelbetowe konstrukcje
spełniające rolę układu naturalnych przewodów
odprowadzających
0,001
5
[ Pobierz całość w formacie PDF ]

zanotowane.pl

doc.pisz.pl

pdf.pisz.pl

happyhour.opx.pl