Blitzschutzanlagen haben die Aufgabe, die Blitzentladung auf sich zu ziehen und den Blitzstrom ohne Gefahr für das zu schützende Objekt in die Erde abzuleiten. Um sich richtig vor einer Blitzentladung schützen zu können, muss die Entstehung und das Verhalten eines Blitzes genau analysiert werden. Der steile Stromanstieg der Stoßentladung bewirkt starke Induktionsspannungen in benachbarten elektrischen Leitungen und kann auch zur Zersprengung von feuchtem Holz (Bäume ) und feuchten Mauern durch die explosionsartige Verdampfung des Wassergehalts führen.
Der äußere Blitzschutz mit den Hauptteilen wie Fangvorrichtung, Ableitungen und Erder wird mittels Potentialausgleichsschienen mit den elektrisch leitenden Teilen im inneren des Gebäudes verbunden. In dieser Arbeit wird auch auf die Möglichkeiten eingegangen wie bereits vorhandene Infrastruktur wie Gebäudebewährung, Dächer u.v.m in das Blitzschutzkonzept mit einzubeziehen sind, und Kosten zu sparen. Des weiteren werden Methoden aufgezeigt wie bereits errichtete Gebäude auf Schirmwirkung überprüft werden können um ein Blitzschutzkonzept nachträglich zu erarbeiten.
Für moderne Gebäude sind Blitzschutzanlagen eine Notwendigkeit, vor allem aufgrund immer häufiger eingesetzter empfindlicher Elektronikbauteile, die schon bei geringen Überspannungen Beschädigungen aufweisen können. Im Bereich des inneren Blitzschutzes gilt es Datenverarbeitungsgeräte, Signalleitungen und Netzversorgungsleitungen und natürlich auch jedes elektrische Haushaltsgerät vor Beschädigungen durch Überspannungen zu schützen.
Inhaltsverzeichnis
1. EIGENSCHAFTEN EINES BLITZES
1.1. Blitztypen 1
1.2. Entstehung eines Blitzes
1.3. Stromkennwerte von Blitzen
2. AUSWIRKUNGEN EINES BLITZSCHLAGS
2.1. Gefahren eines Blitzschlages
2.2. Einkopplung von Überspannungen
2.2.1. leitungs- und feldgebundene Kopplung
2.2.2. Elektromagnetische Strahlungskopplung
3. ÄUßERER BLITZSCHUTZ
3.1. Fangeinrichtung 16
3.1.1. Blitzkugelmethode
3.1.2. Schutzwinkelmethode
3.1.3. Maschenmethode
3.1.4. Geschütztes Volumen
3.1.5. Ausführungen der Fangeinrichtung
3.2. Ableitung 23
3.3. Erdung 25
3.3.1. Begriffserläuterungen:
4. INNERER BLITZSCHUTZ
4.1. Der Potentialausgleich
4.1.1. Linienförmiger Potentialausgleich
4.1.2. Sternförmiger Potentialausgleich
4.1.3. Maschenförmiger Potentialausgleich
4.2. Überspannungsableiter
4.2.1. Trennfunkenstrecke
4.2.2. Ableiter bei Freileitungen
4.2.3. Varistoren
4.2.4. Überspannungssteckdose
4.3. Installation von Überspannungsableitern
5. SCHIRMUNG
5.1. Grundlagen Schirmung
5.2. Gebäudeschirmung
5.3. Grundlagen Schirmwirkung
5.3.1. Leitende Bewehrte Wände
5.3.2. Anschlussleiter an Leitende Bewehrte Wände
5.3.3. Herausforderung bei Bauliche Anlagen aus Fertigbeton
5.3.4. Überbrückung von Gebäudefugen
5.4. Kontrolle und Nachweis der Leitfähigkeit
5.5. Maßnahmen zur Verbesserung der Gebäudeschirmung
6. ZUSAMMENFASSUNG
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit analysiert den Blitzschutz für moderne Gebäude, wobei das Hauptziel darin besteht, ein ganzheitliches Verständnis für Schutzmaßnahmen gegen die destruktiven Auswirkungen von Blitzeinschlägen bei gleichzeitigem Schutz empfindlicher elektronischer Komponenten zu vermitteln.
- Physikalische Grundlagen der Blitzentstehung und Blitztypen
- Gefahrenanalyse und Einkopplungsmechanismen von Überspannungen
- Methodik des äußeren Blitzschutzes (Fangeinrichtungen, Ableitung, Erdung)
- Strategien des inneren Blitzschutzes (Potentialausgleich, Überspannungsableiter)
- Gebäudeschirmung und die Nutzung vorhandener Infrastruktur zur Kosteneinsparung
Auszug aus dem Buch
2.2.1. leitungs- und feldgebundene Kopplung
In Abbildung 2.5 sind zwei Gebäude dargestellt, die ordnungsgemäß mit jeweils einer Blitzschutzanlage ausgerüstet sind. Beide Gebäude haben eine Auffangeinrichtung, eine Ableitung, eine Erdungsanlage und ein Potentialausgleichssystems. Auf diese Einrichtungen wird in späteren Kapiteln noch im Detail eingegangen, dem soll hier zur Verdeutlichung dieses Beispiels jedoch vorgegriffen werden. Die beiden Gebäude sind durch eine Datenleitung verbunden. Wir nehmen nun an, dass es in Gebäude 1 zu einer Blitzentladung über die Blitzschutzanlage kommt (vgl. [Schi96]).
Fließt bei einer Blitzentladung über die Blitzschutzanlage des Gebäudes 1 ein Blitzstrom in die Erdungsanlage ab, so gibt es aufgrund des Stoßerdungswiderstandes eine Potentialanhebung für alle elektrisch leitfähigen Systeme und Anlagen, die mit dem Potentialausgleichsystem verbunden sind. Diese Potentialanhebung erfährt auch die Datenübertragungsleitung, die einseitig mit dem Erdpotential verbunden ist. Somit wird die Potentialanhebung, die am Gebäude 1 entstanden ist, in das Gebäude 2 übertragen. Zusätzlich kommt es zum Fließen eines Blitzteilstromes durch die Datenübertragungsleitung in das Gebäude 2, so dass sich dort am Ende der Datenübertragsleitung die Spannung messen lässt. Die Überspannung ist also galvanisch in das benachbarte Gebäude eingekoppelt worden.
Zusammenfassung der Kapitel
1. EIGENSCHAFTEN EINES BLITZES: Erläutert die meteorologischen Ursachen von Gewittern, die verschiedenen Blitztypen und definiert die physikalischen Kennwerte für die Dimensionierung von Schutzanlagen.
2. AUSWIRKUNGEN EINES BLITZSCHLAGS: Beschreibt die Gefahren von Blitzeinschlägen und analysiert die verschiedenen Mechanismen, wie Überspannungen in elektrische Systeme eingekoppelt werden.
3. ÄUßERER BLITZSCHUTZ: Behandelt die zentralen Komponenten Fangeinrichtung, Ableitung und Erdung sowie die planerischen Methoden zur sicheren Ableitung des Blitzstroms in die Erde.
4. INNERER BLITZSCHUTZ: Konzentriert sich auf den Schutz empfindlicher Elektronik durch den Potentialausgleich und die Installation spezifischer Überspannungsableiter.
5. SCHIRMUNG: Untersucht Maßnahmen zur Reduktion elektromagnetischer Felder in Gebäuden, unter anderem durch die Nutzung natürlicher Gebäudestrukturen und Schirmungen.
6. ZUSAMMENFASSUNG: Führt die wesentlichen Ergebnisse der Arbeit zusammen und betont die Notwendigkeit eines ganzheitlichen Schutzkonzepts.
Schlüsselwörter
Blitzschutz, Überspannungsschutz, Potentialausgleich, Fangeinrichtung, Erdung, Ableitung, Schirmung, Blitzstrom, elektromagnetische Verträglichkeit, Gebäudeschirmung, Varistor, Stoßspannung, Kopplungsarten, Blitzentladung, Gebäudetechnik.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit den physikalischen Grundlagen des Blitzschutzes von Gebäuden und zeigt praktische Lösungen zum Schutz elektrischer und elektronischer Anlagen gegen Blitzeinwirkungen auf.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Felder umfassen den äußeren Blitzschutz, den inneren Blitzschutz, die Schirmung von Gebäuden sowie die physikalische Analyse von Blitzstromparametern und Einkopplungsmechanismen.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Ziel ist es, ein umfassendes Schutzkonzept zu vermitteln, das sowohl den baulichen Schutz als auch den Schutz der elektronischen Infrastruktur vor Überspannungen sicherstellt.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit basiert auf einer theoretischen Analyse physikalischer Parameter und relevanter Normen, ergänzt durch praktische Anwendungsbeispiele und Dimensionierungsleitfäden für Blitzschutzanlagen.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die detaillierte Beschreibung der Blitzphänomene, der Einkopplungsarten, der Ausführung von Fangeinrichtungen, Erdungen sowie der Umsetzung von Potentialausgleich und Schirmungsmaßnahmen.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wesentliche Begriffe sind Blitzschutz, Potentialausgleich, Überspannungsschutz, elektromagnetische Schirmung und Blitzstromparameter.
Warum ist eine einzige, integrierte Erdungsanlage zu bevorzugen?
Eine integrierte Erdungsanlage verhindert bei einem Blitzeinschlag das Auftreten gefährlicher Potentialdifferenzen zwischen verschiedenen Anlagenteilen, die ansonsten zu schweren Schäden führen könnten.
Was ist bei der Nutzung von Gebäudebewehrung als Schirmung zu beachten?
Die Bewehrung muss durchgehend leitend verbunden sein. Dies erfordert eine sorgfältige Planung, insbesondere bei Fertigbetonbauten, um eine ausreichende Schirmwirkung zu erzielen.
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- Wolfgang Kopp (Author), 2003, Blitzschutz in Gebäuden, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/22729
