Instalacja odgromowa — schemat wykonania, obowiązujące przepisy oraz koszt wykonania

Burza jest intensywnym i niebezpiecznym zjawiskiem meteorologicznym, któremu towarzyszą wyładowania elektryczne w postaci piorunów. Błyskawice są potężną siłą natury, a w miejscu, w które uderzają, napięcie elektryczne może wynosić kilkaset milionów woltów o natężeniu 250 000 amperów, ogrzewając przy tym powietrze wokół do 30 000 °C. Takie uderzenie przyjmuje moc nawet 700 bilionów watów. Piorun szuka najkrótszej drogi do ziemi w celu wyrównania potencjału ładunków pomiędzy gruntem a chmurą. Całość procesu trwa ułamki jednej sekundy.

Analizując zjawiska burzowe, ich niszczycielską moc oraz mając świadomość, iż ich występowanie w Polsce jest nader częste i gwałtowne, racjonalnym wydaje się być skorzystanie z instalacji odgromowej zwanej pospolicie piorunochronem.

Burze z wyładowaniami elektrycznymi niosą ogromną energię, która jeśli nie zostanie zneutralizowana i szybko odprowadzona do ziemi, niszczy i uszkadza wszystko, co spotka na swojej drodze. W obliczu tak niszczycielskiej siły warto wyposażyć dom w zabezpieczenie LPS.

Instalacja odgromowa przejmuje prąd pochodzący z pioruna poprzez układy zwodów i odprowadza go do ziemi. Uziomy znajdujące się w glebie rozpraszają tą energię bez szkód dla budynku i wyposażenia elektrycznego oraz osób w nim przebywających.

Według obowiązujących norm instalacja piorunochronna jest układem metalowych elementów montowanych na dachu oraz w ziemi, które połączone są przewodami.

Urządzenie to przejmuje i odprowadza prąd piorunowy do gruntu w celu:

Zgodnie z obowiązującym Rozporządzeniem Ministra z dn. 12 kwietnia 2002 roku, montaż instalacji odgromowej jest obligatoryjny dla budynków mieszkalnych, które:

Zgodnie z prawem budowlanym dom jednorodzinny musi być wyposażony w instalację odgromową, jeśli wskaźnik zagrożenia piorunowego na to wskazuje. Metody wyliczenia tego wskaźnika są przedstawione w normie PN-EN 62305-2. Pomiary można wykonać samemu, jednak dobra praktyka mówi, aby zlecić jej wykonanie osobie rzetelnej i kompetentnej. W ustaleniu potrzeby ochrony piorunochronnej należy oprzeć się na zapisach procedur w PN- EN 62305-2.

Ocenie podlegać powinny:

W ocenie ryzyka pod uwagę branych jest wiele czynników, takich jak właściwości i parametry konstrukcyjne obiektu, wyposażenie budynku, jego lokalizacja geograficzna, sąsiedztwo innych domów, wysokich punktów. Określona wartość ryzyka określa prawdopodobieństwo wystąpienia uszkodzeń na skutek uderzenia pioruna w przedziale czasowym jednego roku.

Na podstawie wyników tej analizy następuje odpowiedni dobór instalacji odgromowej i jej elementów składowych. W sytuacji, gdy wynikiem analizy ryzyko jest na tyle małe, aby korzystać z LPS, zaleca się wdrożyć ochronę przed przepięciami w formie ograniczników przepięć SPD. Są to urządzenia, które poprzez cewki indukcyjne blokują nagłą zmianę prądu dostarczaną do urządzeń elektrycznych.

Norma PN- EN 62305 wskazuje na konieczność skorzystania z usług profesjonalnych pracowników, którzy dysponują odpowiednią wiedzą i doświadczeniem, aby zrealizować projekt instalacji odgromowej. W myśl normy:

Proces wykonania instalacji piorunochronnej powinien zaczynać się od wnikliwej analizy ryzyka wystąpienia uderzenia piorunu, zebrania wszelkich informacji mających wpływ na zagrożenie wyładowaniami. Projektant jest zobligowany do zapoznania się z informacjami dotyczącymi przeznaczenia budynku, ilości osób w nim przebywających, konstrukcji obiektu i jego lokalizacji. Na podstawie powyższych danych następuje określenie stopnia ochrony oraz klasy ochrony odgromowej.

W kolejnym kroku zostaje wygenerowany plan ochrony odgromowej dla całości obiektu lub dla jego części (w zależności od potrzeb). Projekt zawiera całościowy, kompletny opis inwestycji wraz ze wskazaniem na materiały, urządzenia i narzędzia, które należy wykorzystać przy instalowaniu zabezpieczenia piorunochronnego.

Powszechnie obowiązującym podziałem instalacji odgromowej jest rozróżnienie jej na:

- instalację aktywną

- instalację pasywną.

ESE (early streamer emission) w Polsce ma miano okucia budowlanego, a do obrotu została wprowadzona na podstawie numeru klasyfikacyjnego SWW 0654-29. Instalacja aktywna składa się z głowicy i masztu. Wysokie zwody pionowe mają na celu „ściągnięcie” wyładowania pioruna na głowicę i odprowadzenie prądu piorunowego do gruntu. ESE jest wciąż na etapie wnikliwych badań i w Polsce jej stosowanie jest znikome.

Zwana też tradycyjną wciąż jest najczęściej stosowanym narzędziem ochrony przed skutkami uderzenia piorunu. Montuje się ją ze zwodów, przewodów odprowadzających i uziemiających, uziomu oraz zacisków probierczych.

- LPS zewnętrznego (zwody, przewody, uziemienie),

- LPS wewnętrznego (ochrona przeciwprzepięciowa, ochrona przed napięciami rażeniowymi, dotykowymi i krokowymi).

Warto pamiętać, że zainstalowanie tylko LPS zewnętrznego chroni budynek przed uszkodzeniami, ale nie chroni urządzeń elektronicznych i elektrycznych znajdujących się w budynku.

Trzecia część normy PN-EN 62305-3 określa jak na podstawie oceny ryzyka porażenia dobrać klasę instalacji oraz rodzaj materiałów (ich właściwości, kształty i parametry oraz minimalne wartości przekrojów poprzecznych). W niej znajdują się wskazówki mówiące, jak układać zwody dla poszczególnych rodzajów pokryć dachowych oraz wyznacza te elementy konstrukcyjne obiektu, które mogą służyć jako naturalna instalacja piorunochronowa.

W części trzeciej określone zostały także sposoby i rodzaje eksploatacji oraz metody regularnej kontroli poszczególnych jej elementów.

Podczas montażu instalacji odgromowej zewnętrznej stosowane są zamiennie bądź łącznie zwody:

- naturalne,

- sztuczne.

Montowane są na dachu zabezpieczanego obiektu w formie drutu. Najczęściej wykorzystuje się druty ze stali ocynkowanej lub nierdzewnej bądź też z miedzi i stopu aluminium o średnicy od wartości minimalnej 6 mm do 8 mm.

Dla obiektów wykonanych z materiałów niepalnych montaż zwodów wykonywany jest na relatywnie niskich wspornikach, które są mocowane bezpośrednio do połaci dachowej.

- montaż płaski, gdzie zwody biegną wzdłuż wszystkich krawędzi dachu i wzdłuż kaletnicy. Główną rolą zwodów jest odprowadzenie prądów z pioruna do uziemienia,

- montaż pionowy z poprowadzeniem drutów wzdłuż kaletnicy oraz krawędzi dachu. Zwody przejmują energię pioruna i przekazują ją do instalacji odgromowej.

Zwody instalacji odgromowej przeprowadza się wzdłuż wszystkich wystających punktów na dachu. Mowa tu o kominach, antenach, wylotach wentylacyjnych, iglicach, masztach odgromowych itp.).

Przy dachach łatwopalnych zwody mocowane są na wysokich wspornikach osiągających wysokość od 0,4 m wzwyż.

Konstrukcje dachowe o różnorodnej, wystającej konstrukcji, gdzie ułożenie poziomych drutów jest problematyczne, oplatane są zwodami pionowymi poprzez umieszczenie w odpowiednich punktach prętów pionowych.

Niektóre elementy konstrukcyjne budynku mogą pełnić rolę zwodów i przejmować zadania zwodów sztucznych. Wśród najczęściej wykorzystywanych elementów konstrukcyjnych są metalowe balustrady, rynny, poręcze. W tym przypadku to one odprowadzają energię pioruna do ziemi w celu rozproszenia. Jednak grubość blachy, z której są wykonane, nie może być mniejsza niż 0,5 mm, a pod nimi nie może znajdować się materiał łatwopalny. Dopuszczalne jest też zastosowanie blach powlekanych, których warstwa PVC jest mniejsza niż 1 mm, a z asfaltu niższa niż 0,5 mm.

Głównym zadaniem przewodów odprowadzających jest połączenie zwodów z uziomami, aby umożliwić bezpieczny przepływ energii pochodzący z uderzenia pioruna. Zaleca się, by były wykonane z takich samych materiałów jak użyte zwody. Są to zwykle przewody metalowe o średnicy minimum 6 mm Dopuszcza się użycie przewodów z ocynkowanej taśmy stalowej o przekroju 20 mm x 3 mm. Ich montaż przebiega w specjalistycznych puszkach probierczych gruntowych i elewacyjnych. Do łączenia przewodów wykorzystuje się złącza trójnikowe typu T (w celu łączenia przewodów odprowadzających w kształcie litery T) oraz złącza krzyżowe (połączenia krzyżowe i przelotowe elementów przewodów odprowadzających).

Normy narzucają zastosowanie minimum dwóch przewodów odprowadzających na narożnikach dachu po przekątnej rzutu. Dodatkowo według zaleceń należy zamontować złącze probiercze. Powinno się ono znajdować na wysokości od 0,3 m do 1,8 m od powierzchni ziemi. Złącze probiercze (inaczej zacisk probierczy) ma za zadanie sprawdzać sprawność i oporność uziemienia. Kontrole złączy trzeba wykonywać minimum raz do roku w celach bezpieczeństwa.

Do uziomów należą metalowe elementy znajdujące się w ziemi. Rozpraszają one energię pioruna. Powszechnie stosowane są zamiennie uziomy naturalne bądź sztuczne.

W uziomach naturalnych najczęściej wykorzystuje się metalowe i żelbetonowe elementy zbrojenia fundamentu. Uziom ten wykonuje się już podczas wylewania fundamentów, stosując dodatkową taśmę stalową, którą wyprowadza się poza fundament. Funkcję uziemienia naturalnego mogą przejmować również metalowe rurociągi o oporności do 30 omów i odpowiedniej odległości od obiektu.

W uziemieniu sztucznym instaluje się zamknięty uziom otokowy. Jest to ocynkowana taśma stalowa poprowadzona wokół budynku w ziemi na głębokości 60 cm-80 cm i w odległości 1 m od obiektu.

Uziemienie sztuczne pionowe należy raczej do rzadkości. Tworzy się je z metalowych prętów wbitych w głęboko w ziemię, prostopadle do jej powierzchni.

Zastosowanie jedynie zewnętrznych elementów ochrony odgromowej jest niewystarczające, by zapobiec indukcjom i przepięciom w całej instalacji eklektycznej poprowadzonej w obiekcie. Na skutek uderzenia pioruna zwody przejmują prąd o bardzo wysokim natężeniu. Wówczas wokół nich wytwarza się silne pole elektromagnetyczne. W sytuacji, gdy w polu rażenia i działania tego pola znajdzie się przewodnik, taki jak kabel elektryczny bądź rura, automatycznie zostaje w nich wytworzony prąd o znacznie wyższym natężeniu niż ten występujący w sieci obiektu. Dochodzi wtedy do tak zwanego przepięcia. Większość sprzętów domowych RTV i AGD ma o wiele niższe dopuszczalne normy natężenia prądu.

W wyniku wspomnianej indukcji dochodzi do trwałego uszkodzenia sprzętów elektrycznych. Dlatego też w instalacjach wewnętrznych stosuje się zabezpieczenia przeciwprzepięciowe. Ich działanie polega na automatycznym wyłączeniu domowej instalacji elektrycznej w momencie pojawienia się w sieci bardzo dużego napięcia.

Kolejnym sposobem ochrony przed przepięciami jest zastosowanie połączeń wyrównawczych. Są to przewody, które łączą metalowe części konstrukcji budynku i przewody elektryczne z uziemieniem.

Cena instalacji odgromowej jest bardzo zróżnicowana ze względu na:

Im kubatura domu większa i im bardziej skomplikowana i niejednorodna konstrukcja dachu, tym ceny za wykonanie instalacji automatycznie wzrastają.

Wykonanie uziemienia kosztuje w granicach 200-300 zł za 1 zwód. Dodatkowo dochodzą koszty związane z zakupem uchwytów, drutów, łączników. Ich cena jest uzależniona od materiału, z którego są wykonane, ich właściwości oraz koloru. Koszt instalacji mieści się w granicach około 30 zł za metr bieżący. Trzeba mieć na uwadze również to, iż instalacja wykonana ze stali ocynkowanej jest prawie dwa razy niższa niż z elementów miedzianych. Za montaż systemu ze stali ocynkowanej należy zapłacić około 4 500 zł, z kolei koszt instalacji miedzianej mieści się w granicach 7100 zł.

Założenie instalacji odgromowej nie jest prostym procesem. Składa się z wielu etapów, w których każdy musi spełniać określone wymogi i procedury. Trzeba się z nimi zapoznać przy samodzielnym montażu systemu. Warto poznać ich treść nawet wówczas, gdy prace zlecane są osobom i firmom zewnętrznym, by mieć kontrolę nad prowadzonymi pracami i nie dać się wprowadzić w błąd.

Niestety do dziś zdarzają się przypadki, kiedy projektanci i monterzy nie są odpowiednio wykwalifikowani i przeszkoleni do wykonywania instalacji piorunochronnej. Mają też zbyt niską wiedzę, aby ją prawidłowo wykonać. Konsekwencje tego są niestety bardzo poważne, zwłaszcza kiedy zawodzi system i uderzenie pioruna prowadzi do poważnych uszkodzeń budynków, pożarów, a niestety również do uszczerbku na zdrowiu przebywających w nim osób.

Instalacja odgromowa musi być wykonana zgodnie z literą polskiego prawa. Poniżej wyodrębniono najważniejsze i kluczowe przepisy związane z całą procedurą instalacji piorunochronnej.

Rozporządzenie Ministra Infrastruktury

- z dnia 7 kwietnia 2004 r. oraz z dnia 12 marca 2009 r.- zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz.U. Nr 109, poz.1156),

- z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz.U. Nr 75, poz. 690 z późn. zm.),

Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych z dnia 7 czerwca 2010 r. w sprawie ochrony ppoż. budynków, innych obiektów budowlanych i terenów (Dz.U. Nr 109, poz. 719),

Ustawa z dnia 24 sierpnia 1991 r. o ochronie przeciwpożarowej (Dz.U.2009 Nr 178, poz.1380 z późn. zm.),

Prawo budowlane oraz normy prawa budowlanego w tym:

- PN-EN 62305 Ochrona odgromowa i wszystkie cztery jej części- opublikowana w 2012 r. stanowi bazę i podstawę wykonania instalacji odgromowej,

- PN-IEC 60364-4-443 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa. Ochrona przed przepięciami. Ochrona przed przepięciami atmosferycznymi lub łączeniowymi,

- PN-IEC 60364-5-534 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego. Urządzenia do ochrony przed przepięciami.