Od około dwudziestu lat na polskim rynku obecne są tzw. piorunochrony aktywne, które według producentów i sprzedawców mają zapewnić większą skuteczność ochrony odgromowej niż powszechnie stosowane instalacje. Ponadto z uwagi na mniejszą ilość elementów urządzenia te mają być tańsze i bardziej estetyczne niż zwykłe piorunochrony. Sprawdźmy zatem, na czym polega takie rozwiązanie i czym różni się od tradycyjnej instalacji.
Montaż instalacji odgromowej – podstawa prawna
Zanim przejdziemy do tego, czym są i jak działają aktywne instalacje odgromowe, skupmy się najpierw na samym piorunochronie. Czy taka ochrona odgromowa jest obowiązkowa? Według Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 roku w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie budynek powinien być wyposażony w instalację, która zapewnia ochronę od wyładowań atmosferycznych (§ 53 ust. 2). Jednak obowiązek ten dotyczy jedynie budynków określonych w Polskiej Normie dotyczącej ochrony odgromowej obiektów budowlanych. Co ważne, instalacja odgromowa powinna być wykonana zgodnie ze wskazaną normą (§ 184 ust. 3).
Zgodnie z wykazem z załącznika nr 1 do Warunków Technicznych Polskimi Normami obowiązującymi w zakresie ochrony odgromowej jest norma PN-IEC 60364-4-443:1999 oraz norma PN-EN 62305: Ochrona odgromowa, która składa się z czterech arkuszy:
- PN-EN 62305-1:2011: Część 1: Zasady ogólne;
- PN-EN 62305-2:2012: Część 2: Zarządzanie ryzykiem;
- PN-EN 62305-3:2011: Część 3: Uszkodzenia fizyczne obiektów i zagrożenie życia;
- PN-EN 62305-4:2011: Część 4: Urządzenia elektryczne i elektroniczne w obiektach.
Ochrona odgromowa według norm
Zgodnie z zasadami ogólnymi instalacja odgromowa jest obowiązkowa, jeżeli wynika to z oceny ryzyka zagrożenia piorunowego. Wskaźnik ten oblicza się na podstawie algorytmów określonych w 2 części normy PN-EN 62305. Jeżeli z analizy ryzyka wynika potrzeba zastosowania ochrony odgromowej, wówczas ustala się odpowiedni poziom tej ochrony (LPL – Lightning Protection Level). Wyróżnia się 4 poziomy ochrony (I, II, III, IV), przy czym do każdego przepisana jest klasa instalacji piorunochronnej (LPS – Lightning Protection System). Klasyfikacja LPS (I – IV), opisana w 3 arkuszu normy, określa parametry niezbędne do prawidłowego wykonania instalacji odgromowej zgodnie z przyjętym poziomem ochrony LPL. W trzeciej części normy zawarto również inne informacje dotyczące prawidłowego projektowania i wykonania instalacji odgromowej. Powstaje zatem pytanie, czy piorunochron aktywny spełnia te wymagania.
Jak zbudowane są piorunochrony aktywne?
Idea aktywnego piorunochronu narodziła się we Francji na początku XX wieku. Wynalazek pracownika paryskiej Sorbony miał „przyciągać” pioruny przez jonizowanie powietrza, co udało się uzyskać dzięki zastosowaniu materiału radioaktywnego. Aktywne instalacje odgromowe stosowane były we Francji (oraz krajach będących pod jej wpływem) do lat 80. ubiegłego wieku. Wycofano je ze względu na problemy ze składowaniem i utylizacją materiału promieniotwórczego. Z czasem pojawiły się wynalazki, które jonizowały powietrze poprzez generowanie przeskoków iskrowych. Pierwsze urządzenia były zasilane prądem elektrycznym, jednak takie rozwiązanie nie sprawdziło się i współczesne piorunochrony aktywne mają działać autonomicznie, czyli bez pobierania energii z zewnątrz.
Jak powstają aktywne instalacje odgromowe? W skład takiego systemu wchodzi:
- głowica wykonana ze stali nierdzewnej lub miedzi, wyposażona w generator jonowy i cewkę indukcyjną; odpowiada za przechwytywanie prądu piorunowego;
- maszt, na którym osadzona jest głowica (montowany najczęściej do komina);
- przewód odprowadzający wykonany z drutu miedzianego lub stalowego; stanowi połączenie masztu z uziemieniem;
- złącze kontrolne ze stali ocynkowanej, które odpowiada za połączenie przewodu odprowadzającego z uziemieniem (umożliwia rozłączenie instalacji w trakcie okresowych badań technicznych);
- uziemienie, czyli przewód uziemiający (wykonany taśmy bednarki) połączony z uziomem (metalowym elementem znajdującym się pod ziemią); odpowiada za odprowadzenie prądu piorunowego do gruntu i rozproszenie go).
Czy aktywne instalacje odgromowe są skuteczne?
Instalacja odgromowa z wczesną emisją streamera (ang. ESE – Early Streamer Emission) wyposażona jest w generator jonów, który powoduje zwiększenie potencjału elektrycznego na ostrzu głowicy. Dzięki temu głowica ma przechwytywać prąd piorunowy znacznie szybciej niż tradycyjny piorunochron. Co więcej, piorunochron aktywny ma chronić większy obszar – nie tylko budynek główny, ale również otoczenie (np. budynki gospodarcze).
Należy jednak podkreślić, że wskaźnik skuteczności tradycyjnych instalacji został oszacowany na podstawie konkretnych parametrów fizycznych (w tym minimalnego prądu szczytowego pioruna, wymiarów siatki zwodów, odległości pomiędzy przewodami odprowadzającymi) oraz z uwzględnieniem uniwersalnej metody wyznaczania stref chronionych (modelu elektro-geometrycznego toczącej się kuli). Tymczasem wyższa skuteczność, jaką mają zapewniać piorunochrony aktywne wciąż stanowi przedmiot dyskusji środowiska naukowego i zdania na ten temat są podzielone.
Piorunochron aktywny a tradycyjny
Na korzyść piorunochronów aktywnych przemawia cena, łatwość montażu oraz estetyka. Niemniej w przypadku niewielkich budynków technologia Early Streamer Emission na ogół okazuje się droższa niż tradycyjna instalacja odgromowa. Problem stanowi również liczba przewodów odprowadzających, które umieszcza się wzdłuż ścian budynku. Piorunochron aktywny pozwala na ograniczenie przewodów do jednego lub dwóch (czterech w przypadku bardzo wysokich budynków), co korzystnie wpływa na koszt, montaż i aspekty wizualne instalacji. W tradycyjnych instalacjach budynek zostaje niejako „odrutowany”, co nie każdemu odpowiada.
Analizując zagadnienie piorunochron aktywny a tradycyjny, należy jednak zauważyć, że większa liczba zwodów poziomych i przewodów odprowadzających ma korzystny wpływ na bezpieczeństwo istot żywych, urządzeń i instalacji. Zgodnie z ogólną zasadą projektowania instalacji odgromowych należy bowiem dążyć do podzielenia prądu piorunowego na jak najmniejsze wartości, co można uzyskać poprzez zaprojektowanie odpowiednio gęstej siatki zwodów i przewodów odprowadzających. Przy wysokich wartościach prądu piorunowego rośnie bowiem ryzyko przeskoków iskrowych pomiędzy instalacją odgromową a urządzeniami i instalacjami budynku. Ponadto zwiększa się poziom oddziaływania termicznego na budynek.
Czy technologia Early Streamer Emission jest zgodna z Polskimi Normami?
W niektórych krajach aktywne instalacje odgromowe zostały dopuszczone do użytku między innymi na podstawie normy francuskiej NF C 17-102 oraz normy hiszpańskiej UNE 21186. Jednak dokument ten nie stanowi normy europejskiej i nie ma odpowiednika wśród Polskich Norm. Tymczasem stanowisko Polskiego Komitetu Ochrony Odgromowej SEP jest jednoznaczne – instalacje odgromowe muszą być projektowane i wykonywane zgodnie z Polskimi Normami, które są tożsame z normami europejskimi i międzynarodowymi. Oznacza to, że piorunochrony aktywne należy traktować tak samo jak tradycyjne zwody pionowe, a cała instalacja musi być wykonana zgodnie z procedurami i wymaganiami technicznymi opisanymi w Polskich Normach. Urządzenia te zostały dopuszczone do sprzedaży jako okucia budowlane na podstawie numeru klasyfikacyjnego SWW 0654-29.
Jeśli zatem potrzebują Państwo profesjonalnego i kompleksowego wsparcia w zakresie projektowania, montażu i serwisu instalacji odgromowych, zapraszamy do kontaktu z nami. Jesteśmy do Państwa dyspozycji:
- pod numerem telefonu: +48 663 876 444
- pod adresem e-mail: kontakt@instalacjeelektrycznekrakow.pl