Piorununochron
Piorun, gwałtowne wyładowanie elektryczne w atmosferze. Najczęściej termin pioruna odnosi się do wyładowania iskrowego (iskra elektryczna) pomiędzy chmurą a gruntem lub pomiędzy chmurami.
Wyładowanie zachodzi na długości rzędu km, przy różnicy potencjałów wielu mln woltów w postaci wielokrotnego przepływu ładunków w powstałym kanale plazmowym, towarzyszy mu powstanie fali akustycznej (tzw. grzmotu) i elektromagnetycznej (w zakresie widzialnym jako tzw. błyskawicy).
Miejsce uderzenia pioruna charakteryzuje się większym od otoczenia gradientem pola elektrycznego (np. ostrze uziemionego przewodnika, na tej zasadzie działa piorunochron). Istnieją ponadto rzadkie pioruny kuliste. Są to kule plazmy.
Piorunochron, odgromnik urządzenie chroniące budowlę przed bezpośrednim uderzeniem pioruna przez odprowadzenie do ziemi wyładowania o natężeniu kilkunastu tysięcy amperów. Najprostszy piorunochron to zaostrzony metalowy pręt, ustawiony pionowo w najwyższym punkcie zabezpieczanego obiektu, połączony z ziemią przewodem o znacznym przekroju poprzecznym (co najmniej 50 mm kw.). Za twórcę piorunochronu uważany jest Beniamin Franklin, amerykański polityk, przyrodnik, wynalazca i badacz elektryczności m. in. atmosferycznej. W wyniku badań prowadzonych przez niego nad elektrycznością atmosferyczną w latach 1746-1752 i stwierdzenia elektrycznej natury pioruna, Franklin zaczął instalować w Filadelfii pierwsze piorunochrony własnego pomysłu w czerwcu lub lipcu 1752 roku, a we wrześniu wyposażył w piorunochron własny dom. Warto dodać że w 1782 roku liczba piorunochronów w Filadelfii przekroczyła 400.
W Londynie pierwszy piorunochron zainstalował na swoim domu William Watson w 1762 roku. W Polsce dzięki inicjatywie króla Stanisława Augusta Poniatowskiego wyposażono w tzw. wówczas „konduktory” Zamek Królewski w Warszawie. Początkowo nie wszyscy darzyli piorunochron zaufaniem. W Bolonii np. nie pozwolono zainstalować piorunochronu G. Verratiemu, mimo poparcia jego inicjatywy przez papieża Benedykta XIV. Zasłużony badacz elektryczności, ksiądz Jean Antoine Nollet przedkładał tradycyjny sposób przeciwdziałania piorunom za pomocą bicia w dzwony kościelne. Jego zdaniem piorunochrony „ raczej mogą ściągać na nas pioruny niż chronić nas przed nimi”.
W przeciwieństwie do Franklina niektórzy badacze byli za tępym (np. w formie gałki) zakończeniem piorunochronu. Po wyzwoleniu się kolonii amerykańskich, niechętny Franklinowi król angielski Jerzy III usiłował skłonić Royal Society do zajęcia takiego stanowiska. Wówczas prezes Towarzystwa, J. Pringle dał mu słynna odpowiedź: „ Sir, nie potrafię zmieniać praw ani zjawisk natury”. „ W takim razie podaj się lepiej do dymisji” – poradził mu władca ni oznaczający się błyskotliwym intelektem.
Instalacje odgromowe
Ochrona przed skutkami wyładowań atmosferycznych
Instalacje odgromowe zewnętrzne i wewnętrzne mają za zadanie chronić obiekt oraz znajdujące się w nim urządzenia, przed skutkami wyładowań atmosferycznych, oraz przed skutkami przepięć powstałych na skutek wyładowań lub z innych przyczyn.
Rozróżniamy dwa typy instalacji odgromowych.
Pierwszą z nich – zewnętrzną instalację odgromową – tworzy siatka tzw. zwodów poziomych i pionowych wraz z przewodami odprowadzającymi do ziemi i uziemiaczami, której zadaniem jest odprowadzenie prądu piorunowego od miejsca uderzenia do ziemi.
Druga to wewnętrzna instalacja odgromowa, którą stanowi instalacja przeciwprzepięciowa wraz z szyną ekwipotencjalną (wyrównującą potencjały pomiędzy poszczególnymi instalacjami domowymi np. wodociąg, gazociąg). Zadaniem takiej instalacji jest ograniczenie poziomu przepięć występujących w instalacji i dochodzących do odbiorników.
Współcześnie budowane i remontowane budynki zarówno mieszkalne jak i użyteczności publicznej powinny być wyposażone w obydwa typy instalacji.
Instalacja odgromowa zewnętrzna
Klasyfikacja pożarowa obiektu
Każdy obiekt, który ma zostać wyposażony w instalację odgromową powinien zostać sklasyfikowany pod względem stopnia zagrożenia pożarowego. Aby zaliczyć budynek do konkretnej kategorii pożarowej ocenia się kilka podstawowych czynników. Bierze się pod uwagę przeznaczenie obiektu – czy jest to obiekt mieszkalny, przemysłowy czy np. skład materiałów łatwopalnych. Oceniane są również: konstrukcja ścian (drewno, mur, konstrukcja stalowa, płyta warstwowa itd.), konstrukcja dachu (drewno, stal, beton itd.) oraz rodzaj pokrycia dachu – blacha, papa, gont, dachówka.
Dokonanie oceny pożarowej budynku jest potrzebne do tego by określić zarówno wartość dopuszczalnej oporności uziomów jak i gęstość przewodów odprowadzających oraz długość osprzętu.
Na określenie dopuszczalnej rezystancji uziomów ma wpływ również rodzaj gleby. Jeśli jest to teren kamienisto-skalny dopuszczalna wartość wynosi 40Ω, a dla pozostałych 20Ω. Klasyfikacja ta nie dotyczy obiektów zaliczonych do kategorii wybuchowych w których maksymalna wartość oporności dla uziomów wynosi 7Ω.
Dobór sprzętu odgromowego
Dobór odpowiedniego sprzętu odgromowego wpływa na bezpieczeństwo, jakość oraz ogólny wygląd instalacji piorunochronowej. Wykonawca powinien przedstawić różne warianty osprzętu takie jak np. rodzaj materiału (miedź, ocynk lub miedziowany), typy i rodzaje uchwytów czy wsporników. Ostateczny wybór należy do inwestora ponieważ występują tu znaczne różnice w cenie osprzętu.
Wykonanie instalacji oraz dokumentacji
Prawidłowo wykonana instalacja odgromowa z pewnością ochroni obiekt przed pożarem i innymi zagrożeniami mechanicznymi mogącymi powstać w wyniku uderzenia pioruna.
Wykonanie instalacji odgromowej można podzielić na dwa etapy. Pierwszy z nich obejmuje wykonanie podziemnej części instalacji, drugi – wykonanie części napowietrznej.
Na pierwszy etap prac składa się wykonanie przewodów odprowadzających oraz uziomów. Aby uzyskać odpowiednią oporność uziomu wbija się w ziemię odpowiednią liczbę uziemiaczy a następnie łączy się je ze sobą.
Druga część prac obejmuje rozprowadzenie instalacji po dachu, ścianach i połączenie jej z częścią podziemną, za pomocą złączy kontrolnych, które umożliwiają szybkie rozłączenie i pomiar instalacji. Przy wykonywaniu takiej instalacji wykorzystuje się istniejące elementy przewodzące budynku jako naturalne części urządzenia piorunochronne.
Po wykonaniu instalacji piorunochronnej wykonawca jest zobowiązany do dokonania niezbędnych pomiarów i dostarczenia kompletnej dokumentacji powykonawczej, którą stanowią: metryka urządzenia piorunochronnego oraz protokół pomiarów instalacji odgromowej tj. pomiar rezystancji uziomów, pomiar całości instalacji, pomiar ciągłości instalacji oraz schemat ogólny. Należy pamiętać również, że protokoły z pomiarów posiadają określony okres ważności i powinno się zlecać wykonanie pomiarów przed jego upływem.
Wykonanie instalacji odgromowej można powierzyć jedynie doświadczonej firmie, która posiada odpowiednie uprawnienia i kwalifikacje. Tylko fachowe wykonawstwo gwarantuje nam odpowiednią jakość i gwarantuje poprawność działania instalacji. Instalacje odgromowe muszą spełniać warunki odpowiedniej normy.
Dobrze jest również sprawdzić jakie warunki gwarancji oferuje dany wykonawca.
Instalację odgromową muszą posiadać obiekty użyteczności publicznej m. in.:szpitale, sanatoria, szkoły, przedszkola, kina, teatry, muzea, biblioteki, hale targowe i in. Szczegółowe kryteria stosowania ochrony odgromowej podane są w Polskiej Normie PN-86/E-05003/01 i 02.
Instalacje przeciwprzepięciowe (wewnętrzne instalacje odgromowe)
Zabezpieczenie urządzeń elektrycznych i elektronicznych
Dobrze wykonana instalacja odgromowa chroni obiekt przed skutkami uderzenia pioruna, jednak nie chroni ona bezpośrednio urządzeń elektrycznych i elektronicznych znajdujących się wewnątrz budynku. Dotyczy to głównie urządzeń elektronicznych ( telewizor, magnetowid, zestaw do odbioru TV SAT, komputer, telefon) gdyż właśnie elektronika jest najbardziej narażona na skutki przepięć spowodowanych prądami piorunowymi. Wynikiem przepływu takiego prądu przez instalację elektryczną może być ich poważne uszkodzenie lub zupełne zniszczenie.
Do ochrony wewnętrznej urządzeń elektronicznych i elektrycznych stosuje się zabezpieczenia przeciwprzepięciowe, które chronią zarówno przed przepięciami atmosferycznymi jak i łączeniowymi.
Ochronniki przeciwprzepięciowe dzieli się na trzy podstawowe klasy: I, II, II (odpowiednio B, C, D).
W klasie I ograniczniki stosuje się w miejscach gdzie doprowadzane są przewody sieci elektroenergetycznej np. złącza.
Klasa II – ograniczniki stosuje się w rozgałęzieniach instalacji w obiekcie np. w tablicach rozdzielczych.
Klasa III – tu ograniczniki stosuje się w puszkach, gniazdach bądź w urządzeniach.
Istnieje jeszcze klasa A w której ograniczniki stosuje się w niskonapięciowych, napowietrznych sieciach elektroenergetycznych.
Podobnie jak w przypadku zewnętrznych instalacji odgromowych, także instalacje wewnętrzne przeciwprzepięciowe powinny być wykonywane przez firmy specjalistyczne z odpowiednimi uprawnieniami (zgodnie z Polską Normą PN-93/E-05009/443). O ile bowiem wykonanie kompletnej instalacji odgromowej nie jest stosunkowo trudne, to w przypadku instalacji przeciwprzepięciowej trzeba wziąć po uwagę bardzo wiele czynników mających wpływ na dobór rodzaju zabezpieczeń (np. informacje o instalacji elektrycznej, odległości odbiorników od tablic zasilających, odporność urządzeń na udary, rozmieszczenie urządzeń w obiekcie itp.). Należy pamiętać, że to właśnie dzięki odpowiedniemu doborowi ochrony i prawidłowości wykonania instalacji możemy uzyskać efektywność ochrony na poziomie 98 proc!
Robert Glac










