Blitzschutz

Einleitung

Im Falle eines Blitzeinschlages entstehen große Ströme, die, wenn nicht richtig abgeleitet, große Schäden anrichten können. (Lesen Sie mehr über die Entstehung eines Gewitters) Die Erfindung des Blitzableiters kann höchstwahrscheinlich Benjamin Franklin zugeschrieben werden. Schon 1752 machte er erste Versuche den Blitzstrom einzufangen und Gebäudeteile zu schützen. Eine schöne Annimation findet ihr auf: [1]. Aber erst Michael Faraday(engl. Physiker 1791-1867), mit seinen bahnbrechenden Erfindungen auf dem Gebiet der Elektrotechnik stellte fest, dass sich die elektrische Ladung nur an der Außenseite der Leiter konzentriert. Damit sind Gegenstände oder Personen innerhalb eines sogenannte Faraday´schen Käfigs vor Blitzeinschlägen geschützt.

Privaten Bauherren ist es freigestellt ihr Haus mit Blitzschutzanlagen zu versehen. Öffentliche Gebäude (Schulen, Kirchen, Rathäuser, etc) müssen dagegen zum Schutz des Publikums mit Blitzschutzanlagen versehen sein.

Man unterscheidet den

* äußeren und
* inneren Blitzschutz

Als Dachdecker ist man im allgemeinen mit dem äußeren Blitzschutz befaßt.

Blitze schlagen bevorzugt in Gebäuteteile, wie

• Schornsteine
• Antennen
• Firste
• Dachaufbauten
• Giebelspitzen

ein, da dies exponierte Gebäudeteile sind. Besonders gefährdet sind dabei

• Hochhäuser
• Gebäude in exponierter Lage (z. B. auf einem Hügel)
• Gebäude mit großer Grundfläche

Deswegen werden Gebäude je nach Gefährdung in eine bestimmte Blitzschutzklasse eingeteilt. Die Kriterien, nach denen die Einteilung vorgenommen wird sind

• zu erwartende Direkteinschläge
• Gebäudegröße
• Umgebung des Gebäudes (z.B. Bäume in der Nähe)
• Gebäudekonstruktion,
• Gebäudenutzung
• Gebäudeinhalt (z. B. Lager für leicht brennbare Stoffe)
• mögliche Folgeschäden (z.B. Krankenhaus)

Die Einteilung erfolgt in die Schutzklassen I bis IV. Dabei bedeutet Schutzklasse I hoch gefährdet, und Schutzklasse IV geringste Gefährdung.

äußerer Blitzschutz

Er besteht aus:

• Fangeinrichtung
• Ableitungsanlage und
• Erdungsanlage

Fangeinrichtung

Die Fangeinrichtung auf der Dachfläche besteht aus Fangleitungen verschieden großer Maschenweiten. Die Maschenweite richtet sich nach der jeweiligen Schutzklasse(vgl. untere Tabelle). Die Schutzklasse einer Blitzschutzanlage gibt das Restrisiko von Blitzeinschlägen an. Sie spiegelt den sinnvollen Zusammenhang zwischen Kosten und Nutzen wider. Die Maschen bilden im Sinne des Faraday`schen Prinzips eine Art "Schutzgeflecht" für das Gebäude, in dem der Blitzstrom gesammelt und sicher zur Erdungsanlage abgeführt wird.Weiter sollte kein Punkt weiter als 5,00 m von der Fanglei­tung entfernt sein. Eine Methode zur Bestimmung der Maschenweite und Position der Fangeinrichtungen ist das Blitzkugelverfahren.

Übersicht über den Zusammenhang zwischen Maschenweite und Schutzklasse bei öffentlichen Gebäuden

	Schutzklasse I	Schutzklasse II	Schutzklasse III	Schutzklasse IV
Maschenweite	5 m x 5 m	10 m x 10 m	15m x 15 m	20m x 20 m
Schutzwahrscheinlichkeit	99%	98%	91%	84%
Beispiele	Chemieanlage	Krankenhaus	Wohngebäude	Schutzhütte

Der Mindestdurchmesser der Fangleitung beträgt 8 mm. Die Leitermaterial sind Kupfer, Aluminium und verzinkter Stahl. Dach­aufbauten, Kamine und Antennen müssen ab einer Höhe von 30 cm über der Dachfläche eine gesonderte Fangeinrichtung besitzen. Metallische Gegenstände, wie z.B. Lüfter, können als Fangeinrichtung mit benutzt werden. An den Firstenden werden die Leitungen in einer Länge vom 30 cm umgebogen. Wegen elektro­chemischer Korrosion sollte auf dem Dach nur mit einer Materialsorte gearbei­tet werden.

Ableitungsanlage

Ableitungen bilden die elektrische Verbindung zwischen den Auffangeinrichtungen und der Erdungsanlage Wenn das Gebäude unter 20 m Höhe hat, kann bei einem Dachumfang von 20 m mit dem Bezug der Projektion dieser Dachfläche auf die Dachgrundfläche eine Ableitung erfolgen. Bei größeren Gebäuden sind entsprechend mehr Ableitun­gen zu legen. Es soll die kürzeste Verbindung zur Erdungsanlage hergestellt werden! Ableitungen sollten 0,50 m Entfernung von Fenstern, Türen und Öffnun­gen haben. Regenfallrohre sowie Fassaden- UK`s aus Metall können als Ableitungen benutzt werden. Werden die Fallrohre zur Ableitung benutzt, müssen die Stöße

• sauber verlötet sein und/oder
• an den Übergängen geeignete Laschen angebracht sein

Regenfallrohr als Ableitung	Meßstelle mit Nummerierung

Erdungsanlage

Eine Erdungsanlage leitet den Blitzstrom ins Erdreich. Jeder Blitzschutz ist nur wirksam bei intakter Erdungsanlage. Entscheidend ist der möglichst geringe Erdungswiderstand, der nicht größer als 10 Ohm sein sollte! Trennstellen erlauben das Abklemmen der Fangeinrichtung samt Ableitun­gen vom Erder, um den Erdwiderstand separat zu prüfen. Es sind verschiedene Erdungen möglich.

• Fundamenterder
• Ringerder, als Schleife um das Gebäude, 50 cm tief, mindestens 1,00m vom Gebäudefundament entfernt, mindestens 20 m lang.
• Einzelerder, nur in Verbindung mit jeder einzelnen Ableitung.
• Tiefenerder aus Stahl, mindestens 20 mm,
• Erdleitung mindestens 9,00m lang,

Fundameterder	Ringerder

Einzelerder	Messgerät - Anzeige ca. 4 Ohm

Fangstangen

Gebäudeteile, die mehr als 30 cm aus einer geschützten Dachfläche herausragen, werden durch die für die Dachfläche vorgesehenen Maßnahmen nicht mit geschützt. Sie sind mit separaten Auffangvorrichtungen zu versehen, z.B. Fangstangen. Diese müssen das zu schützende Objekt soweit überragen, dass es in dem Schutzwinkel liegt, der z.B. nach dem Blitzkugelverfahren ermittelt werden kann. Der Schutzwinkel hängt ab von der Schutzklasse ab, die erreicht werden soll. Man unterscheidet vier Blitzschutzklassen (I - IV). Größtmöglicher Schutz ist bei Blitzschutzklasse I gewährleistet. In diesem Fall ist das Gebäude auch vor seltenvorkommenden hohen Stromstärken geschützt.

Auf dem Bild sind zwei gedankliche Linien von der Spitze der Fangstange gezogen. Der Kamin liegt innerhalb des Schutzkegels und die wahrscheinlich von einem Blitz getroffen wäre, ist in der Blitzschutzklasse, die zu dem Winkel gehört, sehr unwahrscheinlich.

Kaminkopf mit Auffangstange	Anschluß Lüfter aus PVC mit Auffangstange	Anschluß eines Wohnraumfensters

Links

• Enstehung eines Gewitters
• Blitzkugelverfahren