Piorunochron - instalacja odgromowa na dachu

Burza jest efektem wymieszania się różnych warstw powietrza - gęstego i zimnego z wilgotnym o mniejszej gęstości. W wyniku tego zjawiska tworzą się prądy powietrzne, natomiast energia cieplna, która jest skumulowana w powietrzu oraz parze wodnej, zamienia się w niebezpieczną energię elektryczną oraz silny wiatr. Wyładowania elektryczne widoczne są na niebie w postaci popularnych błyskawic, których natężenie wynosi przeciętnie 20 000 amperów. Powodują one zwiększenie temperatury powietrza do nawet 30 000 stopni Celsjusza. Rozróżnia się trzy podstawowe typy piorunów, które mogą wywołać różne szkody. Najczęściej występują pioruny liniowe, które widoczne są na niebie w postaci wstęg o długości od 1 do 10 km. Pojawiają się również pioruny kuliste o kształcie zbliżonym do kuli z ogonem, otoczone dymem lub płomieniem, a także paciorkowe, widoczne w postaci oddzielnych punktów i odcinków.
Powietrze nie jest dobrym przewodnikiem prądu, dlatego też piorun szuka najkrótszej drogi do ziemi, aby jak najszybciej wyrównać różnicę potencjałów elektrycznych między chmurami a gruntem. Najbardziej narażone na uderzenia są miejsca położone najwyżej oraz te, które dobrze przewodzą prąd, takie jak słupy energetyczne, maszty, wieże przekaźnikowe, wieże kościelne, drzewa, anteny telewizyjne czy zwykłe instalacje elektryczne. Dlatego też warto zabezpieczyć swój dom przed przykrymi skutkami burzy, bo nigdy nie wiadomo gdzie i kiedy uderzy piorun.

Kiedy konieczna jest instalacja odgromowa

Według prawa budowlanego w domach jednorodzinnych instalacja odgromowa jest konieczna w przypadku budynków wyższych niż 15 metrów i o powierzchni większej niż 500 metrów kwadratowych. Instalację odgromową musimy zamontować również, jeśli dom jest jest zbudowany z materiałów łatwo zapalnych (bez względu na wymiary budynku). Ale to nie wszystko - dla budynków indywidualnie oblicza się wskaźnik zagrożenia piorunowego (zgodnie z odpowiednimi normami). Jeśli przekracza on określoną wartość, wtedy również montaż instalacji odgromowej będzie konieczny.

Uderzenie pioruna ma zwykle niebezpieczne skutki. Może spowodować pęknięcia i inne uszkodzenia materiałów niepalnych, takich jak: beton lub cegła, wyrwanie puszek, przewodów elektrycznych i gniazd, uszkodzenie sprzętu podłączonego do sieci elektrycznej, porażenie prądem osób przebywających w budynku, a nawet pożar.
Piorunochron to urządzenie, którego głównym zadaniem jest przejęcie i odprowadzenie (uziemienie) prądu, który kumuluje w sobie piorun uderzający w chroniony budynek. Proces ten powinien odbywać się w sposób nieszkodliwy dla otoczenia oraz bezpieczny dla ludzi przebywających wewnątrz budynku. Ponadto instalacja odgromowa ma coraz częściej dodatkową funkcję: zapewnienie bezawaryjnego działania urządzeń elektronicznych i elektrycznych, znajdujących się na terenie chronionego obiektu. Szczególnie narażone na bezpośrednie wyładowania piorunów są urządzenia umieszczone na dachach i ścianach zewnętrznych, czyli głównie anteny.

Budowę instalacji odgromowej można najprościej wyjaśnić następująco: zespół metalowych przewodów przymocowanych na dachu, bezpośrednio połączonych z ziemią. Przewody te umożliwiają bezpieczny odpływ energii przekazywanej przez piorun uderzający w obiekt. W ich skład wchodzą cztery części: zwody, przewody odprowadzające, przewody uziemiające oraz uziomy.

• Zwody – górna część instalacji odgromowej, której zadaniem jest bezpośrednie przejęcie prądów piorunowych w chwili uderzenia. Zwody sztuczne to metalowe druty zbudowane ze stali ocynkowanej, nierdzewnej lub miedzi. Ich średnica powinna przekraczać 6 mm. Druty umieszcza się przede wszystkim wzdłuż kalenicy, na krawędziach bocznych dachu oraz na kominie i maszcie antenowym. Jeśli dach jest spadzisty, przewody przytwierdza się za pośrednictwem wsporników. Rolę zwodów mogę przejmować również metalowe części budynku, takie jak: balustrady, rynny, poręcze, ornamenty, a także metalowe pokrycia dachowe o grubości równej co najmniej 0,5 mm (jeśli pod spodem nie ma materiałów łatwopalnych oraz ich konstrukcja umożliwia swobodny przepływ prądu).

• Przewody odprowadzające – jak wskazuje nazwa, są to elementy odprowadzające prąd od zwodów do uziomów, więc łączą te dwa elementy. Zwykle zbudowane są z materiałów takich jak zwody lub ewentualnie z ocynkowanych taśm stalowych (przekrój 20 x 3 mm). Montuje się je na zewnętrznej elewacji budynku (w odległości równej co najmniej 2 cm od ściany), pod tynkiem (w przypadku ścian pozbawionych łatwopalnych materiałów) lub wzdłuż rynien i rur spustowych. Ważnymi elementami są zaciski probiercze, za pomocą których łączy się przewody odprowadzające z uziemieniem. Zaciski powinny zostać umieszczone w puszce ochronnej.

• Uziomy – są to metalowe elementy instalowane w ziemi. Ich zadaniem jest rozpraszanie energii pochodzącej od pioruna. Rolę uziomów mogą przejąć żelbetowe elementy wchodzące w skład podziemnej części budynku, czyli uziomy fundamentowe, zaliczane do naturalnych. Innym rozwiązaniem jest wykorzystanie metalowych rurociągów. Jeśli nie można wykonać uziomów naturalnych, należy wokół całego budynku zainstalować droższe uziomy sztuczne, np. w postaci płaskownika czy ocynkowanej taśmy stalowej (na głębokości równej co najmniej 0,5 m i w odległości min. 1,0 m od budynku). Alternatywnym rozwiązaniem jest zastosowanie uziomów pionowych. Są to metalowe pręty wbijane w ziemię przy zejściach przewodów odprowadzających. Ich długość wynosi średnio 3 m. Należy jednak pamiętać o ważnej zasadzie. Wszystkie te elementy, które pełnią rolę uziomów, muszą dobrze przewodzić prąd, gdyż są końcowym ogniwem instalacji odgromowej.

Zasady montażu instalacji odgromowej

Jak wspomniano wcześniej, zwody są najwyżej położonymi elementami instalacji odgromowej. Dlatego też ich staranne ułożenie ma bardzo duże znaczenie. Zwody montuje się na: kalenicy, krawędziach dachu i wokół kominów. Ponadto przyłącza się do nich wszystkie metalowe urządzenia, które są dobrymi przewodnikami prądu: anteny, drabinki, rynny, wywietrzniki.
Zwody podłączone są z przewodami odprowadzającymi, które instalowane są na ścianach zewnętrznych w odległościach 15 – 20 m (z dala od okien i drzwi). Unika się wszelkich ostrych załamań, gdyż wszystkie przewody powinny biec jak najkrótszą drogą do uziemienia.

Są dwie metody montażu instalacji odgromowej: standardowa oraz naciągowa. Zwykle poleca się metodę naciągową, gdyż nie wymaga użycia dużej ilości uchwytów. Na dachu, w ścianach oraz w podłożu umieszcza się sztywne kotwy z uchwytami naciągowymi i śrubami rzymskimi. Pomiędzy nimi instalowane są kable. Odstępy między kotwami są duże i wynoszą nawet kilkadziesiąt metrów. Jeśli dach jest płaski, zwykle stosuje się wsporniki dystansowe, które zapewniają zachowanie odpowiedniej odległości między przewodami a dachem.

Alternatywnym rozwiązaniem jest montaż standardowy, który stosowany jest w przypadku dachów o niewielkich wymiarach, bądź o skomplikowanym kształcie.W takim przypadku zwody przewody odprowadzające montuje się za pomocą tradycyjnych uchwytów dystansowych, których liczba znacznie przekracza tę, która wymagana jest przy metodzie naciągowej. W ścianach oraz na dachach płaskich stosuje się głównie uchwyty wbijane oraz na kołki rozporowe. Dopuszcza się również stosowania uchwytów przyklejanych na lepik lub klej silikonowy (w przypadku dachów płaskich krytych papą, bądź blachą powlekaną). Jeśli dach jest spadzisty, zwykle konieczne jest stosowanie uchwytów gąsiorkowych, które mocowane są do połaci za pośrednictwem zaczepów lub przybijane do łat. Występują również uchwyty przyklejane do dachówek ceramicznych za pomocą klejów wodoodpornych i mrozoodpornych.

Wewnętrzna instalacja przeciwprzepięciowa
Instalacja odgromowa, montowana na zewnątrz budynków, nie jest wystarczającym zabezpieczeniem przed szkodami wywołanymi uderzeniem pioruna. Wszystkie urządzenia elektryczne i elektroniczne są niezwykle czułe na przepięcia powstające w instalacji elektrycznej, do której są podłączone. Należy temu zapobiec poprzez zamontowanie odpowiedniego zabezpieczenia. Instalacja przeciwprzepięciowa powinna składać się z połączeń wyrównawczych oraz ochrony strefowej. Część wyrównawcza składa się z szyny, do której należy podłączyć wszystkie metalowe urządzenia, takie jak: rury, wanny, brodziki od prysznica czy nawet uziom instalacji odgromowej. Zadaniem szyny jest wyrównanie potencjałów elektrycznych, a tym samym zabezpieczenie przed powstawaniem napięć. Natomiast ochrona strefowa polega na podziale domu na kilka części charakteryzujących się różnym stopniem zagrożenia, a tym samym wymagających zróżnicowanej ochrony. W tym celu instaluje się tzw. ograniczniki przeciwprzepięciowe, które przejmują przepięcia i przekazują je do uziomów. Występują trzy klasy ograniczników: B, C i D.
Urządzenia klasy B (pierwszego stopnia) wstępnie tłumią falę przepięciową i montuje się je przy głównej rozdzielnicy, ograniczniki klasy C (drugiego stopnia) obniżają wartości przepięcia do wielkości, która nie zagraża ogranicznikom typu D. Natomiast te ostatnie montuje się w bezpośrednim sąsiedztwie chronionych urządzeń (w przewodzie zasilającym, puszce podtynkowej, rozgałęzieniu lub wtyczce). Ich zadaniem jest stłumienie przepięcia do wartości, która zapewnia prawidłową pracę chronionych urządzeń elektrycznych i elektronicznych.