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Brandschutz

Zum Donnerwetter noch mal!

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Metallbauteile von Gebäuden, wie Stahlbewehrung und Bekleidungen an Dach und Fassade, mit zur Blitzableitung zu nutzen, ist eine wirtschaftlich sinnvolle Maßnahme. Daran wird in der Praxis jedoch oft viel zu spät gedacht.

Text: Christian Braun

Blitzschutzsysteme werden seit vielen Jahrzehnten als vorbeugende Brandschutzmaßnahme installiert. Vorrangiges Schutzziel ist der Personenschutz, es sollen aber auch Sachschäden an Gebäuden vermieden werden. Als Grundlage für die Planung und Ausführung gilt die Blitzschutznorm DIN EN 62305 Teil 1–4 (DIN VDE 0185 Teil 1–4). Jedoch enthält die Norm nur allgemeine Hinweise zur Planung und Ausführung von Blitzschutzanlagen. Eine wirtschaftlich sinnvolle Maßnahme ist, Bauteile des Gebäudes als natürlichen Bestandteil in das Blitzschutzsystem einzubinden. Die Auswahl der Bauteile muss im frühen Planungsstadium in Zusammenarbeit von Architekt und Elektrofachplaner erfolgen.

Stahlbewehrung nutzen

Zur natürlichen Ableitung in einem Blitzschutzsystem bieten sich vor allem Stahlbetonstützen und -decken an. Hierbei ist jedoch zu berücksichtigen, dass entsprechend normativer Forderung nach DIN EN 62305-3 jede Stütze am Fußpunkt an das Erdungssystem anzubinden ist. Das Erdungssystem ist entsprechend der Fundamenterdernorm DIN 18014 in Abhängigkeit der Ausführung des Fundamentes zu errichten. In den Stützen ist als Ableitung ein Blitzschutzdraht mitzuverlegen, der in Abständen von zwei Metern mit der Bewehrung zu verbinden ist. Daraus resultiert eine großflächige Stromaufteilung in dem Bewehrungskörper. Die Ableitung ist am Kopf der Stützen an ein in der Deckenbewehrung mitzuverlegendes Maschennetz mit einem Abstand von ebenfalls zwei Metern anzubinden. Die Maschenweite beträgt fünf mal fünf Meter.

Durch diese Kontakt- und Verlegeart in der Decke sowie durch die Kombination mit den natürlichen Ableitungen in den Stahlbetonstützen entsteht im Deckenbereich eine sogenannte Äquipotenzialfläche, auch Potenzialebene genannt (siehe Grafik unten).

Vermeidung unkontrollierter Überschläge: Äquipotenzialflächen und Fangeinrichtung

Dadurch werden bei einem Blitzeinschlag Potenzialdifferenzen, die zu unkontrollierten Überschlägen führen können, weitestgehend vermieden. Gleichzeitig ist dadurch eine großflächige und symmetrische Blitzstromaufteilung gegeben. Abschließend wird auf der Flachdachabdichtung eine Fangeinrichtung installiert. Diese wird im Bereich der Attika, und bei großen Dachflächen auch über Dachdurchführungen, an die Äquipotenzialfläche und somit an die inneren Ableitungen angebunden. Photovoltaikanlagen, Klimageräte und sonstige Dachaufbauten sind hierbei vor direkten Blitzeinschlägen zu schützen. Zusätzlich müssen die Anlagen und Geräte mit Potenzialausgleichsleitern an die Äquipotenzialfläche angeschlossen werden. Dabei sind für die Leiter Mindestquerschnitte entsprechend der Forderung der DIN EN 62305-3 zu berücksichtigen.

Bei mehrstöckigen Gebäuden kann jede Geschossdecke als Äquipotenzialfläche ausgebildet werden. Es ist zu berücksichtigen, dass auch der Funkpotenzialausgleich an diese Ebene des gleichen Potenzials mitanzubinden ist. Hierbei sind auch alle energie-
und informationstechnischen Systeme mittels Überspannungsschutzgeräten (SPDs) auf dieses Potenzial zu ziehen. Inwieweit jede Etage als Äquipotenzialfläche auszubilden ist, ergibt sich aus dem Gesamtschutzziel für die bauliche Anlage. Um bei einem Blitzeinschlag unkontrollierte Überschläge von der Fangeinrichtung zu Dachinstallationen und den Bewehrungskörpern zu vermeiden, müssen sogenannte Trennungsabstände (umgangssprachlich Sicherheitsabstände) berechnet und eingehalten werden. Als Bezugspunkt für die Bestimmung der Trennungsabstände dient der nächste Punkt des Potenzialausgleichs, die sogenannte Äquipotenzialfläche. Die Größe des Trennungsabstandes wird bestimmt durch die Leitungslänge, die Stromaufteilung, die Isolation sowie durch den zu erwartenden Stoßstrom, der durch die Schutzklasse definiert wird. Dieser ist entsprechend normativer Forderung einzuhalten und somit bei der Installation der Fangeinrichtung auf der Dachfläche zu berücksichtigen. Können Trennungsabstände zwischen Fangleitung und Bewehrungskörper nicht eingehalten werden, so sind getrennte Fangeinrichtungen zu errichten. Neben der Aufständerung der Fangleitung mittels GFK-Stäben bietet eine hochspannungsfeste, isolierte Leitung (HVI-Leitung) den größtmöglichen Schutz. Bei einer gezielten isolierten Ableitung des Blitzstroms mit HVI bleiben Dachflächen frei begehbar.

Befinden sich die Dachinstallationen im einschlagsgeschützten Bereich (LPZ 0B), so sind deren Versorgungsleitungen am Gebäudeeintritt in den sogenannten Blitzschutzpotenzialausgleich einzubeziehen. Sind keine Blitzströme auf den Versorgungsleitungen zu erwarten, so werden Typ-2-Ableiter empfohlen. Ist ein direkter Einschlag in Dachinstallationen möglich, so sind die Versorgungsleitungen am Gebäudeeintritt mit sogenannten Typ-1-Blitzstromableitern zu beschalten.

Metallbekleidungen nutzen

Häufig werden als Dacheindeckungen Metallbleche mit Isolierung inklusive Dachabdichtung verwendet. Auch diese Art einer nahezu idealen Metallfläche kann als Äquipotenzialfläche dienen. Zu beachten ist dabei, dass die einzelnen Segmente der Dachbahnen/ Metallbahnen in regelmäßigen Abständen blitzstromtragfähig zu verbinden sind. Generell gelten die Forderungen der DIN EN 62305-3 inklusive ihrer nationalen Beiblätter.

Bei Gebäuden, bei denen nicht nur die Dacheindeckung, sondern auch die Fassade aus Metall besteht, kann diese neben den Stahlstützen zusätzlich als natürliche Ableitung verwendet werden. Stahlhallen sind hierfür ein typisches Beispiel. Sollte eine Metallfassade als Schirmungsmaßnahme mitgenutzt werden, so sind bereits bei der Planung umfangreiche Betrachtungen hinsichtlich elektromagnetischer Beeinflussung resultierend aus Blitzeinwirkung durchzuführen. Die Basis bildet hierbei die DIN EN 62305-4. Grundsätzlich sind die Fassadenelemente untereinander zu verbinden sowie im Abstand von fünf Metern an die Dacheindeckung/Fangeinrichtung und an das Erdungssystem anzubinden.

Werden beispielsweise die Gefache zwischen den einzelnen Stützen ausgemauert, so erfolgt die Ableitung nur über die Stahlstützen. Infolge der sehr guten Symmetrierung
des Stroms durch die Äquipotenzialfläche wird jede Stütze anteilsmäßig mit Stoßstrom belastet (Blitzstrom/Anzahl der Stützen). Aufgrund der Ausbildung eines elektromagnetischen Feldes um die stromdurchflossenen Stützen sind je nach Gebäudesituation tiefer gehende Betrachtungen durch Fachexperten notwendig.

Christian Braun ist Produktmanager Dach bei Dehn + Söhne in Neumarkt in Bayern.

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