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Die Bedeutung desTrennungsabstandes für den Blitzschutz

10.1

Stand 04/09

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Verfasser: Dipl.-Ing. Jürgen Wettingfeld

Bild 1: Der berechnete Trennungs-abstand "s" ist kleiner als der tatsächliche Abstand "d", ein Funken-überschlag ist nicht möglich

Bild 2: Der berechnete Trennungs-abstand "s" ist größer als der tatsächliche Abstand "d", ein Funken-überschlag ist möglich

Kurzfassung

Die Einhaltung von Trennungsabständen zu Lei-tern des äußeren Blitzschutzsystems ist eine grundlegende Forderung der DIN EN 62305-3, um das Auftreten gefährlicher Funken zu verhindern. Gegenüber der Vorgängernorm haben sich für die Berechnung des Trennungsabstandes wichtige Änderungen ergeben. Diskussionen in verschiede-nen Fachgremien oder Rückfragen bei Seminaren haben gezeigt, dass erläuternde Informationen für die Berechnung des Trennungsabstandes erforder-lich sind. Dieser Bericht informiert u.a. über zusätz-liche Festlegungen des K 251 (zuständiges Komi-tee für Blitzschutz bei der DKE) und neueren wis-senschaftlichen Publikationen (siehe [4] und [5]).

1 Allgemeines

Die Einhaltung von Trennungsabständen zu Lei-tern des äußeren Blitzschutzsystems ist eine grundlegende Forderung, um das Auftreten gefähr-licher Funken zu verhindern. Die DIN EN 62305-3 weist in Abschnitt 6.1 daraufhin, dass Funkenbil-dung innerhalb einer explosionsgefährdeten bauli-chen Anlage immer als gefährlich angesehen wer-den muss.

Funkenbildung kann vermieden werden n bei getrenntem "Äußeren Blitzschutz" durch

Isolierung oder durch entsprechende Tren-nungsabstände

n bei nicht getrenntem "Äußeren Blitzschutz" durch Verbindung, durch Isolierung oder ent-sprechende Trennungsabstände

Der Blitzschutz-Potentialausgleich wird erreicht durch Verbinden der Einrichtungen des "Äußeren Blitzschutzes”n mit dem Metallgerüst der baulichen Anlage,n mit den Installationen aus Metall,n mit den äußeren leitenden Teilenn und mit den Einrichtungen der elektrischen

Energie- und Informationstechnik.

Für den Fall, dass eine Isolation durch geeignetes Material oder durch geeignete Abstände zwischen den leitenden Teilen erreicht werden soll, muss ein Abstand "d" berechnet werden, der größer als der Trennungsabstand "s" ist.

Gegenüber der vorigen Norm DIN V VDE V 0185 T3 wurde die Definition der Bezugslänge "l" geän-dert. Nach DIN EN 62305-3, Anhang E, Abschnitt E.6.1.1 ist die Bezugslänge "l" zur Berechnung des Trennungsabstandes "s" jetzt der Abstand zwi-schen der Anschlussstelle an den Potentialaus-gleich und der Näherungsstelle entlang der Ablei-tung.

Kann der berechnete Trennungsabstand "s" ent-lang der gesamten Länge der betrachteten Instal-lation nicht eingehalten werden (Bild 2), dann soll-te nach DIN EN 62305-3, Anhang E, Abschnitt E.6.1.1 eine weitere Potentialausgleichsverbin-dung der Installation mit dem Blitzschutzsystem an dem vom Bezugspunkt des Potentialausgleichs entferntesten Punkt hergestellt werden (siehe Bild 3). Wenn die Verbindung zwischen der Installation und dem Blitzschutzsystem am Bezugspunkt des Potentialausgleichs und am entferntesten Punkt hergestellt ist, dann gilt die Abstandsbedingung ent-lang der gesamten Strecke der Installation als erfüllt.

Bild 1 und Bild 2 zeigen, wie die kritische Länge "l" zur Berechnung des Trennungsabstandes "s" ge-messen wird.

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Schutzklasse des LPS

I

II

III und IV

ki

0,08

0,06

0,04

Material

Luft

Beton, Ziegel

km

1

0,5

Hinweis: Gegenüber der DIN V VDE V 0185 T3 wurden die k -Werte in der DIN EN 62305-3 um 20 % reduziert.i

Tabelle 2: Werte des Koeffizienten k m

(Quelle: DIN EN 62305-3, Tabelle 12)

Anmerkung 1: Wenn mehrere Isolierstoffe übereinander verwendet wer-den, wird in der Praxis der geringste Wert für k benutzt.m

Anmerkung 2: Der Einsatz anderer Isolierstoffe ist in Beratung.

lk

kks

m

ci=

Bild 3: Potentialaus-gleichsver-bindung der Installation mit dem Blitz-schutzsystem an dem vom Bezugspunkt des Potential-ausgleichs entferntesten Punkt, der Teilblitzstrom wird jedoch erst an der Verbindung zum Erdungs-system aus-gekoppelt

Dieser Zusammenschluss hat den Nachteil, dass in Folge der in das Gebäudeinnere eingekoppelten Teilblitzströme elektromagnetische Störungen auf-treten. Durch den Einbau von Überspannungs-schutzgeräten können an elektrischen Geräten Schäden verhindert werden, der Teilblitzstrom wird erst an der Verbindung zum Erdungssystem aus-gekoppelt. Verbindungen zwischen Installationen und Blitzschutzsystem sollten daher nach Möglich-keit durch weitergehende Maßnahmen vermieden werden. Folgende Maßnahmen können bei der Lösung dieser Problematik helfen:

2 Berechnung des Trennungsabstandes

Die Berechnung des Trennungsabstandes erfolgt nach folgender Formel:

Dabei ist:

k abhängig von der gewählten Schutzklasse desi

LPS (siehe Tabelle 1);

k abhängig vom elektrischen Isolierstoff m

(siehe Tabelle 2);

k abhängig vom Blitzstrom, der in den Ableitun-c

gen fließt (siehe Tabelle 3);

l die Länge entlang der Fangeinrichtung oder der Ableitung in Meter von dem Punkt, an dem der Trennungsabstand ermittelt werden soll, bis zum nächstliegenden Punkt des Potentialausgleichs.

1. Vergrößerung des Abstandes durch Verlegung einzelner Fang- und Ableitungen

2. Vergrößerung des Abstandes durch Verlegung der Installation

3. Reduzierung des Trennungsabstandes durch zusätzliche Ableitungen

4. Getrennte Fangeinrichtungen und isolierte Ab-leitungen

5. Einbau von nicht leitenden Elementen, z.B. Kunststoffteile als Attikaabdeckung, Regenrinne oder Wandanschlussprofil

6. Erstellung einer Potentialausgleichsverbindung nach DIN EN 62305-3, Anhang E, Abschnitt E.6.1.1 (siehe Bild 3). Ein Zusammenschluss im Dachbereich oder im oberen Bereich einer Ableitung hat den Nachteil, dass in das Gebäudeinnere Teilblitzströme ein-geführt werden, die sicher beherrscht werden müssen. Diese Teilblitzströme können in benach-barte Leitungen und Systeme direkt und / oder induktiv eingekoppelt werden. Dies ist zu beach-ten. Durch den Einbau von Überspannungs-schutzgeräten (SPD Typ 1 oder SPD Typ 2) an elektrischen und elektronischen Geräten können Schäden verhindert werden. Der Teilblitzstrom wird erst an der Verbindung zum Erdungssystem ausgekoppelt. Verbindungen zwischen Installati-onen und dem Blitzschutzsystem sollten vermie-den werden.

Tabelle 1: Werte des Koeffizienten k i(Quelle: DIN EN 62305-3, Tabelle 10)

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Bild 4: Ermittlung der äquivalenten Luftstrecke k

für eine mehrschalige Mauerwerkskonstruktion m, gesamt

Bild 5: Überbrückung der Luftschicht durch feste Stoffe

Tabelle 3:Werte des Koeffizienten k c

(Quelle: DIN EN 62305-3, Tabelle 11)

Anzahl der Ableitungen n

1

2

4 und mehr

Genaue Werte kc

(siehe Tabelle C1)

1

1 … 0,5

1 … 1/n

Hinweis: Die äquivalente Luftstrecke k , z.B. für eine m, gesamt

mehrschalige Mauerwerkskonstruktion kann auch nach Bild 4 ermittelt werden. Dies gilt jedoch nur, wenn die Luftschicht nicht durch feste Stoffe über-brückt wird, über die ein Gleitfunkenüberschlag stattfinden kann. In diesem Fall gilt Bild 5. In den meisten Fällen kann der Aufbau einer Wand oder eines Daches nicht überprüft werden. In der Praxis empfiehlt es sich von der schlechtesten Situation auszugehen.

Die in Tabelle 3 angegebenen Werte für k sind als c

Hinweis zu verstehen, in welchem Bereich sich die k -Werte bewegen können. c

Beispiel: Ein Blitzschutzsystem hat 2 Ableitungen. In die-sem Fall kann der k -Wert zwischen 1 und 0,5 c

liegen. Für eine erste überschlägige Berech-nung kann der Trennungsabstand s mit einem k = 1 berechnet werden. Wird der Trennungs-c

abstand eingehalten, dann ist eine genaue Bestimmung von k nicht mehr erforderlich.c

Kann der berechnete Trennungsabstand s nicht eingehalten werden, dann muss der Faktor k näher untersucht werden. In der c

Tabelle 3 steht daher der Hinweis, dass weite-re Informationen im Anhang C, der DIN EN 62305-3, Tabelle C.1 zu finden sind (siehe Tabelle 4).

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kcTyp derFangeinrichtung

Anzahl derAbleitungen n Erderanordnung Typ A Erderanordnung Typ B

1

0,5 ... 1 a

(siehe Bild C.1)

0,25 ... 0,5 b

(siehe Bild C.2)

1/n ... 0,5 c

(siehe Bild C.3)

einzelne Fangstange

Drähte oder Seile

vermaschte Leiter

vermaschte Leiter

1

2

4 und mehr

4 und mehr, verbunden durch

horizontale Ringleiter

1

d0,66

d0,44

d0,44

a Bereich der Werte von k = 0,5 wenn c << h ist, bis k = 1 wenn h << c ist (siehe Bild C.1).c c

bDie Gleichung für k in Bild C.2 ist eine Näherung für kubische bauliche Anlagen und für n ³ 4.c

Die Werte von h, c und c werden im Bereich von 5 m bis 20 m angenommen.s d c

Wenn die Ableitungen horizontal durch Ringleiter miteinander verbunden sind, ist die Strom-aufteilung in den unteren Teilen der Ableitungseinrichtung homogener und k entsprechendc verringert. Dies gilt besonders bei hohen baulichen Anlagen.

dDiese Werte gelten, wenn die Einzelerder annähernd gleiche Erdungswiderstände aufweisen. Unterscheiden sich die Erdungswiderstände der Einzelerder stark voneinander, wird ange-nommen, dass k = 1 ist.c

Anmerkung: Wenn genaue Berechnungen durchgeführt werden, dürfen andere k -Werte benutzt werden. c

Tabelle 4: Werte des Koeffizienten k (Quelle: DIN EN 62305-3, Anhang C, Tabelle C.1)c

In der Tabelle 4 werden für die Berechnung von "s" die nach DIN EN 62305-3 möglichen Erderanord-nungen Typ A und Typ B berücksichtigt. Werden alle Erder einer Erderanordnung Typ A in Höhe des Erdreiches (Abstand vom Boden max. 1,0 m) durch eine horizontale Ringleitung miteinander ver-bunden, dann sind die k -Werte für die Erderan-c

ordnung B maßgebend. Besteht ein Blitzschutz-system aus 3 Ableitungen, dann sind für k die c

Angaben für 4 und mehr Ableitungen zu wählen (Festlegung des K 251).

In Einzelfällen ist es eventuell nicht möglich, Ein-zelerder des Typs A durch eine horizontale Ring-leitung miteinander zu verbinden. Bei Erdungs-widerständen, die stark von einander abweichen, ist die Berechnung des Trennungsabstandes mit k = 1 zu berechnen. Niedrigere k -Werte können c c

herangezogen werden, wenn die Erdungswider-dstände der Einzelerder annähernd gleich sind ( ).

Gemäß Festlegung des K 251 der DKE gilt folgen-der Hinweis:

Hinweis: Die Erdungswiderstände gelten als annähernd gleich, wenn der größte Widerstand maximal dop-pelt so groß ist wie der niedrigste Widerstand.

Bild 6 - Bild 9 zeigen verschiedene Beispiele zur Bestimmung der k -Werte.c

Hinweis: Die in DIN EN 62305-3 angegebenen Formeln für die Berechnung des Stromaufteilungsfaktor k wur-c

den aus umfangreichen theoretischen Berechnun-gen ermittelt und stellen in den meisten Fällen den "worst case" dar. Die in der Norm aufgeführten Formeln sollten daher auch nur für die dargestellte Situation angewendet werden. Da die exakte Be-rechnung des Trennungsabstandes von vielen Faktoren abhängt, sind Diskussionen um wenige Zentimeter oder Nachkommastellen für die Einhal-tung des Trennungsabstandes nicht zielführend.

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Bild 6: Erderanordnung Typ A, der Erdungswiderstand des Einzelerders B ist größer als der doppelte Erdungswiderstand des Einzelerders A, nach Tabelle 3 ist k = 1c

Bild 7: Erderanordnung Typ A; der Erdungswiderstand des Einzelerders B hat den doppelten Erdungs-widerstand des Einzelerders A, nach Tabelle 4 ist k = 0,66c

Bild 8: Erderanordnung Typ A, die Erdungswiderstände der Einzelerder B und C sind größer als der dop-pelte Erdungswiderstand des Einzelerders A, nach Tabelle 3 ist k = 1c

Bild 9: Erderanordnung Typ A, die Erdungswiderstände der Einzelerder B-D überschreiten nicht den dop-pelten Erdungswiderstand von Einzelerder A, nach Tabelle 4 ist k = 0,44c

Der Faktor kann für ein Blitzschutzsystem mit

einer Erderanordnung Typ B nach Tabelle 4 näher untersucht und "überschlägig" berechnet werden, wenn die in Bild 10, Bild 14 und Bild 26 enthalte-nen Informationen beachtet werden.

kc

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3 Berechnung des Trennungsabstandes nach DIN EN 62305-3, Anhang C, Bild C.1

Werden zwei Fangstangen oder Fangmaste durch eine Fangleitung überspannt, dann kann sich der Blitzstrom auf zwei Pfade aufteilen. Da der Blitz nicht immer genau die Mitte der Anordnung trifft, sondern auch im Verlauf der Fangeinrichtung ein-schlagen kann, muss der ungünstigste Fall bei der Berechnung des Faktors k berücksichtigt werden.

Die für diesen Anwendungsfall gültige Formel ist in Bild 10 dargestellt. Für die Berechnung wird eine Erdungsanlage Typ B vorausgesetzt. Sind Einzel-erder Typ A vorhanden, sind diese untereinander zu verbinden.

c

ch

chkc

+

+=

2

(Formel C.1)

Bild 10: Wert des Koeffizienten k im Falle einer Fanglei-

tung und Erdungsanlage Typ B (Quelle: DIN EN 62305-3, Anhang C, Bild C.1)

c

Die in Bild 10 angegebene Formel kann für die Be-rechnung des Trennungsabstandes eines Einfami-lienhauses angewendet werden, wenn das Blitz-schutzsystem 2 Ableitungen und eine Firstleitung hat (Bild 11).

Beispiel:Ein Einfamilienhaus wird durch ein Blitzschutzsys-tem der Schutzklasse III gemäß Bild 12 geschützt.

Bild 11: Berechnung des Koeffizienten k im Falle einer c

Fangleitung und Erdungsanlage Typ B (Quelle: DIN EN 62305-3, Anhang C, Bild C.1)

Bild 12:

Beispiel für die Berechnung des Koeffizienten k im

Falle einer Fangleitung und Erdungsanlage Typ B

Der Koeffizient k wird wie folgt berechnet:

c

c

kc = = = 0,688h + c

2h + c10 + 12

(2 x 10) + 12

Beispiel: Im Dachgeschoss des Gebäudes befindet sich ei-ne Deckenleuchte (Bild 13). Der Abstand zwischen Leuchte und Blitzschutzsystem beträgt 1,0 m feste Stoffe.

Frage: Wird der Trennungsabstand "s" für feste Stoffe eingehalten?

Bild 13: Ist der Abstand "d" zwischen Leuchte und Blitz-schutzsystem ausreichend?

Antwort: Im vorliegenden Fall ist "s"<"d" da 0,99 m < 1,0 m, weitere Maßnahmen müssen nicht berück-sichtigt werden.

für feste Stoffe][99,0180,5

688,004,0

m

c

iml

k

kks =xx==

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32,01,02

1

h

c

nkc x++

x= (Formel C.2)

Legende:n Gesamtzahl der Ableitungenc Abstand einer Ableitung zur nächsten Ablei-

tungh Abstand (oder Höhe) zwischen Ringleitern


Für Gebäude mit einem vermaschten Fanglei-tungssystem (Bild 14) erfolgt die Berechnung von k gemäß nachstehender Formel C.2:c

Im Abschnitt 5.3.3 der Norm wird gefordert, dass Ableitungen gleichmäßig auf den Umfang verteilt werden sollen. Beachtet man diese Aussage der Norm, dann fällt der Einfluss des Abstandes "c" für die Berechnung des Trennungsabstandes noch geringer aus. Um Fragen aus der Praxis zuvorzu-kommen hat das K 251 der DKE empfohlen, dass für den Abstand "c" immer der größte Abstand zur nächsten Ableitung gewählt wird. Nachstehende Tabelle 5 zeigt Beispielberechnungen.

6

d

s

c

c

IIIIII

III

Zahl der Ableitungen

n

Gebäude-höhe

h

1020

1511

1

Schutz-klasse

444

101010

Abstand der Ableitungen

c

Faktorkm

0,040,04

0,04

Faktor kc

1010

100,170,19

0,18

Faktorki

0,45390,42500,4770

Längel

Trennungs-abstand

s

Der nach der Formel C.2 berechnete Faktor k gilt c

für den Eckeinschlag, den Dachkanteneinschlag und in den meisten Fällen auch für den Einschlag in die Dachmitte.

Hinweis: Bei Gebäuden mit großen Abmessungen kann die erforderliche Berechnung des Trennungsabstan-des für den Einschlag in die Dachmitte nach An-hang E, Abschnitt E.4.2.4.1 der Norm genauer un-tersucht werden (siehe Abschnitt 6).

Hinweis: In der DIN V VDE V 0185 T3 konnte der Einfluss von unsymmetrisch angeordneten Ableitungen auf die Stromaufteilung berücksichtigt werden. Die un-terschiedlichen Ableitungsabstände haben jedoch nur eine geringe Auswirkung auf die Berechnung des Trennungsabstandes.

In der DIN EN 62305-3 entfällt daher der Ausdruck

Bild 14: Vermaschtes Fangleitungsnetz mit einer Erdungs-anlage Typ B (Quelle: DIN EN 62305-3, Anhang C, Bild C.2)

Tabelle 5: Beispiel über die Auswirkung unterschiedlicher Ab-leitungsabstände auf den Trennungsabstand

Beispiel: Die normative Berechnung des Trennungsabstan-des "s" für ein Gebäude mit Flachdach ist in Bild 15 dargestellt. Die nach der Formel C.2 berechne-ten Werte gelten für den Eck-, Dachkanten- und Dacheinschlag.

Bild 15: Berechnung des Trennungsabstandes "s" für ein vermaschtes Fangleitungsnetz, ausgelegt für Schutzklasse II

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Führt man die Berechnung des Trennungsabstan-des mit Hilfe von Programmen durch [02.], dann ergeben sich für dieses Gebäude vergleichbare Ergebnisse.

Bild 18: Berechnung des Trennungsabstandes "s = 0,24 m (Luft)" für ein vermaschtes Fanglei-tungsnetz, ausgelegt für Schutzklasse II, Situation Dacheinschlag

Werden für das Blitzschutzsystem eines Einfami-lienhauses 4 Ableitungen gewählt und die Fang-leitungen bilden z.B. mit der Regenrinne ein ver-maschtes Fangleitungssystem, dann kann die Berechnung von k auch mit der zuvor aufgeführ-c

ten Formel C.2 durchgeführt werden. Als Höhe "h" kann die Traufenkante gewählt werden, wenn der berechnete Trennungsabstand auf der sicheren Seite liegen soll. Wählt man dagegen die Firsthöhe als Bezugsmaß für die Höhe h, dann sind die be-rechneten Werte des Trennungsabstandes niedri-ger. In beiden Fällen liegen jedoch die tatsächli-chen Werte des Trennungsabstandes unterhalb dieser "normativ berechneten" Werte, wenn eine exakte Berechnung mit Hilfe eines Programms [02.] für Trennungsabstände erfolgt (Bild 20).

Bild 16: Berechnung des Trennungsabstandes "s = 0,26 m (Luft)" für ein vermaschtes Fanglei-tungsnetz, ausgelegt für Schutzklasse II, Situation Eckeinschlag

Bild 17: Berechnung des Trennungsabstandes "s = 0,21 m (Luft)" für ein vermaschtes Fanglei-tungsnetz, ausgelegt für Schutzklasse II, Situation Dachkanteneinschlag

Beispiel: Berechnung des Trennungsabstandes "s" für ein Wohnhaus mit einem Blitzschutzsystem der Schutzklasse III (Bild 19).

Bild 19: Berechnung des Trennungsabstandes "s" für ein Wohnhaus mit vermaschtem Fangleitungsnetz, ausgelegt für Schutzklasse III

h = 3 m, c = 15 m, n = 4, l = 10,26 m + 3,0 m = 13,26 m

567,03

152,01,0

42

1*2,01,0

2

1 33=x++

x=++

*=

h

c

nkc

1

5 6 7,00,04

m

c

il

k

kks xx== 13,26 = 0,301 [m] (Luft)

Eine Berechnung des Trennungsabstandes mit Hilfe von Programmen [02.] ergibt wesentlich güns-tigere Werte (Bild 20). Die berechneten Werte zei-gen, dass sich die Trennungsabstände in der Regel dann einhalten lassen, wenn auch für Wohhäuser mindestens 4 Ableitungen und ein vermaschtes Fangleitungssystem vorgesehen werden.

Bild 20: Berechnung des Trennungsabstandes "s = 0,21 m (Luft)" für ein Wohnhaus mit vermasch-tem Fangleitungsnetz, ausgelegt für Schutzklasse III

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Die Installation eines Blitzschutzsystems in der so genannten "Z-Form" ergibt erheblich ungünstigere Werte (Bild 21), so dass der Trennungsabstand zu metallenen und elektrischen Installationen im Dach-geschoss meistens nicht eingehalten werden kann.

Generell gilt, je höher ein Gebäude, umso günsti-ger ist die Stromaufteilung auf die Ableitungen (der k -Faktor ist im Vergleich mit flacheren Gebäude c

niedrig), da der typische Abstand c zwischen den Ableitungen, unabhängig von der Höhe, gleich bleibt. Bild 22 bis Bild 25 stellen die Berechnung für ein 60 m hohes Gebäude dar.

Bild 21: Berechnung des Trennungsabstandes "s = 0,39 m (Luft)" für ein Wohnhaus mit Fanglei-tungsnetz in "Z-Form", ausgelegt für Schutzklasse III

Bild 22: Berechnung des Trennungs-abstandes "s = 0,69 m (Luft)" für ein 60 m hohes Gebäude nach der Formel C.2, Schutzklasse III

28849,02,01,02

13 =×++=

h

c

nkc

][924,6601

28849,004,0 ml

k

kks

m

ci =××=××= = 0,04

l = 60 m

n = 8 c = 15 h = 60 ki

Bild 23: Berechnung des Trennungs-abstandes "s = 0,57 m (Luft)" für ein 60 m hohes Gebäude, ausgelegt für Schutzklasse III, Situation Eckeinschlag

Bild 24: Berechnung des Trennungs-abstandes "s = 0,49 m (Luft)" für ein 60 m hohes Gebäude, ausgelegt für Schutzklasse III, Situation Dachkanten-einschlag

Bild 25: Berechnung des Trennungs-abstandes "s = 0,47 m (Luft)" für ein 60 m hohes Gebäude, ausgelegt für Schutzklasse III, Situation Dacheinschlag

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Die in Bild 26 angegebene Berechnung des Tren-nungsabstandes kommt bei hohen Gebäuden zur Anwendung, wenn auf verschiedenen Höhen Blitz-schutz-Potentialausgleichsebenen vorhanden sind. Wenn alle metallene Installationen und alle elektri-sche und elektronische Leitungen direkt oder über Überspannungsschutzgeräte in den Blitzschutz-Potentialausgleich eingebunden sind, dann können die in Bild 26 dargestellten Berechnungen für ein-zelne Abschnitte durchgeführt werden (Tabelle 6).

bc

m

ibb lk

k

ksd xx=³ 2

ec

m

iee lk

k

ksd xx=³ 4 cc

m

icc lk

k

ksd xx=³ 3 )( 44332 hkhklk

k

ksd ccgc

m

igg x+x+xx=³

)( 221 hklkk

ksd cfc

m

iff x+xx=³ac

m

iaa lk

k

ksd xx=³ 1

Tabelle 6: Berechnung der Trennungsabstände für einzelne Abschnitte, wenn auf verschiedenen Höhen Blitzschutz-Potentialausgleichsebenen vorhanden sind

3

1

*2,01,02

11 h

c

nkc ++

*=

1,01

2+=

nkc

01,01

3+=

nkc

nkc

14

=

nk

nc

1=

Bild 26: Beispiel für die Berechnung des Trennungsabstan-des bei einem vermaschten Fangleitungsnetz, durch Ringleiter verbundenen Ableitungen in jeder Ebene und einer Erdungsanlage Typ B (Quelle: DIN EN 62305-3, Anhang C, Bild C.3)

Legende:

n Gesamtzahl der Ableitungen

c Abstand von der nächsten Ableitung

h Abstand (Höhe) zwischen Ringleitern

d Abstand zur nächsten Ableitung

l Höhe über der Verbindung mit dem Potentialausgleich

Der Trennungsabstand kann durch zusätzliche hori-zontale Ringleiter positiv beeinflusst werden, da durch diese Maßnahmen der Teilblitzstrom auf den Ableitungen gleichmäßiger wird. Für die einzelnen Abschnitte werden unterschiedliche Koeffizienten kc berechnet. Soll nun für einen Dachaufbau der Trennungsabstand ermittelt werden, dann sind die Informationen aus Abschnitt 6 zu beachten.

Schutzklasse IIn = 8 / c = 10 / h = 40 / k = 0,06 / l = 40 mi

351,02,01,02

13 =×++=

h

c

nkc

84,0401

351,006,0l

k

kks

m

ci =xx=xx= ][m

Schutzklasse II1 horizontale Ringleitung auf + 20 mn = 8 / c = 10 / h = 40 / k = 0 ,06 / l = 40 mi

225,01,01

2 =+=n

kc

384,020

102,01,0

8

13

1 =×++=ck

)( 2211 lklkk

ks cc

m

i x+xx=

][731,0)20225,020384,0(1

06,0ms =x+xx=

Bild 28: Beispiel für die Berechnung des Trennungs-abstandes für ein Hochhaus nach DIN EN 62305-3, Anhang C, Bild C.3, mit horizontaler Ringleitung

Bild 27: Beispiel für die Berechnung des Trennungsab-standes für ein Hochhaus nach DIN EN 62305-3, Anhang C, Bild C.2, ohne horizontale Ringleitung

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6 Berechnung des Trennungsabstandes für sehr große Gebäude nach DIN EN 62305-3, Anhang E, Abschnitt 4.2.4.1

Die in den Abschnitten 3, 4 und 5 angegebenen Berechnungsformeln gelten für den Eckeinschlag, den Dachkanteneinschlag und in der Regel auch für den Einschlag in die Dachmitte. Bei Gebäuden mit großen Abmessungen ergeben sich für einen Blitzeinschlag, der in der Dachmitte erfolgt, zu ho-he Trennungsabstände. Für diesen Anwendungs-fall werden in der DIN EN 62305-3, Anhang E, Abschnitt E.4.2.4.1 zusätzliche Angaben gemacht:

n Wenn über die gesamte Länge des Leiters "l" der gleiche Strom fließt, ist die Gleichung für den erforderlichen Trennungsabstand "s" in Luft:

n Wenn aufgrund der Stromaufteilung entlang der Leiterlänge verschiedene Stromwerte fließen, müssen in der Gleichung die unterschiedlichen (verringerten) Ströme, die entlang jedes Leiter-abschnittes fließen, berücksichtigt werden. In diesem Fall gilt:

Für die Bestimmung der unterschiedlichen k -Wer-c

te werden in der Norm keine Angaben gemacht. Gemäß einer Festlegung des K 251 der DKE kön-nen die k -Werte wie folgt bestimmt werden, wenn c

das Fangeinrichtungssystem eine weitestgehend symmetrische Vermaschung (z.B. Maschenweite 15 x 15 m bei Schutzklasse III) aufweist (Bild 29 und Bild 30):

1. Zuerst wird der kürzeste Pfad für den Blitzstrom zur Erdungsanlage festgelegt.

2. Als 2. Schritt wird der Grenzwert 1/n festgelegt. Hinweis: Die in den nachfolgenden Schritten angegebe-ne Stromaufteilung wird solange fortgesetzt, bis der berechnete Grenzwert unterschritten wird. In diesem Fall erfolgen alle weiteren Berech-nungen mit dem Grenzwert.

3. Nach der Einkopplung des Blitzstromes in den ersten Knoten teilt sich der Blitzstrom entspre-chend der Anzahl der Fortleitungen auf, bei-spielsweise ist bei zwei Fortleitungen k =0,5, c1

bei drei Fortleitungen k =0,33, bei vier Fortlei-c1

tungen k =0,25 usw.c1

4. Für alle weiteren Knoten reduziert sich der Strom (k ) um die Hälfte.c2..n

Die beschriebene Vorgehensweise kann unter Be-achtung der zuvor genannten Rahmenbedingun-gen auch angewendet werden, wenn der erforder-liche Trennungsabstand von Dachaufbauten be-rechnet werden muss. Für die Praxis gilt: Der Blitz-strom sollte so früh wie möglich nach dem Ein-schlag in die Fangeinrichtung aufgeteilt werden. Fangstangen sollten nach Möglichkeit mit kurzen Längen an einen Fangleitungsknoten angeschlos-sen werden, oder den Blitzstrom wenigsten über zwei oder noch besser vier Leitungen in das Fang-leitungssystem einleiten.

lkks ci xx=

)....( 2211 ncncci lklklkks x+x+xx=)....( 2211 ncncci lklklkks x+x+xx=

Bild 29: Beispiel für die Bestimmung des Koeffizienten k c

bei Gebäuden mit sehr großen Abmessungen

Bild 30: Beispiel für die Berechnung des Trennungsabstan-des “s", Schutzklasse III

)....(

(

2

2

2

2

1

1

1

1

ncnc

c

c

c

i

i

lkl

l

k

k

l

l

k

k

k

k

s

s

x+

+

x

x

+

+

x

x

=

=

kc1 = 0,25 / kc2 = 0,125 / kc3 = 0,063 / kc4 = 0,042 ( ki = 0,04)

lc1= 15 m / lc2 = 15 m / lc3 = 15 m / lc4 = 7 m

)4433 lklk cc x+x

][275,0)7042,015063,015125,01525,0(04,0 ms =x+x+x+xx=

x

x

© V

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ielfä

ltig

un

g u

nd

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röffe

ntli

chu

ng

nu

r m

it G

en

eh

mig

un

g v

om


10.1

Stand 04/09

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Die Anwendung des beschriebenen Verfahrens wird an einem Beispiel in Bild 30 dargestellt. Ein Vergleich des berechneten Wertes mit Werten, die mit Hilfe eines Programms [02.] ermittelt wurden (Bild 31 - Bild 32), zeigt, dass das beschriebene Verfahren zu realistischen Ergebnissen führt.

37868,02,01,02

13 =×++=

h

c

nkc

n = 24 / c = 15 / h = 7 / ki = 0,04 / l = 7 m

][106,071

37868,004,0 ml

k

kks

m

ci === × × ××

Der in Bild 32 berechnete Trennungsabstand "s" = 0,28 m (Luft) zeigt aber auch, dass bei gro-ßen Dachflächen der Trennungsabstand zwischen Fangeinrichtung und Dach in der Praxis nicht ein-gehalten werden kann. Kommt es zu einem Fun-kenüberschlag, dann besteht zumindest die Ge-fahr, dass die Dacheindichtung beschädigt wird. Um dies zu vermeiden können folgende Maßnah-men angewendet werden:

a. Möglichst frühe Aufteilung des Blitzstromes, durch eine geeignete Anordnung der Fangein-richtungen (die nachfolgenden Bilder 34 - 36 zeigen, wie der Trennungsabstand durch die Anordnung von Fangstangen beeinflusst werden kann).

b. Leitende Verbindungen zwischen Fangeinrich-tungen und Dach, z.B. im Abstand der 2-fachen Maschenweite (siehe Bild 37).

c. Verlegung der Fangleitungen auf Isolierstützern (siehe Bild 3 8).

Bild 31: Berechnung des Trennungsabstandes "s= 0,16 m (Luft)", Schutzklasse III, Situation Eckeinschlag

Bild 32: Berechnung des Trennungsabstandes "s= 0,28 m (Luft)", Schutzklasse III, Situation Dacheinschlag, mit Hilfe eines Programms

Bild 33 zeigt als Vergleich die Berechnung nach DIN EN 62305-3, Anhang C, Bild C.2. Aus den Er-gebnissen ist ersichtlich, dass für Gebäude mit sehr großen Abmessungen die Anwendung dieser For-mel nicht mehr zu realistischen Ergebnissen führt.

Bild 33: Berechnung des Trennungsabstandes "s= 0,11 m (Luft)" Schutzklasse III, nach DIN EN 62305-3, Anhang C, Bild C.2

)....( 2211 ncncci lklklkks x+x+x=0,06 x (1 x 8 m + 0,333 x 10 m + 0,167 x 10 m + 0,083 x 10 m) = 0,83 m

Bild 34: Beispiel A - Reduzierung des Trennungsabstandes durch eine möglichst frühe Aufteilung des Blitzstromes

© V

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ielfä

ltig

un

g u

nd

Ve

röffe

ntli

chu

ng

nu

r m

it G

en

eh

mig

un

g v

om


10.1

Stand 04/09

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Bild 37: Verbindungen zwischen Fangleitung und Dach-trapezblech sind erforderlich, wenn der Trennungs-abstand nicht eingehalten werden kann

Bild 35: Beispiel B - Reduzierung des Trennungsabstandes durch eine möglichst frühe Aufteilung des Blitzstromes

)....( 2211 ncncci lklklkks x+x+x=

0,06 x (0,5 x 7,07 m + 0,25 x 10 m + 0,125 x 10 m + 0,0625 x 10 m) = 0,48 m

Bild 36: Beispiel C - Reduzierung des Trennungsabstandes durch eine möglichst frühe Aufteilung des Blitzstromes

)....( 2211 ncncci lklklkks x+x+x=

0,06 x (0,25 x 10 m + 0,125 x 10 m + 0,0625 x 10 m ) = 0,26m

Bild 38: Fangleitung auf Isolierstützern, wenn der Tren-nungsabstand zum Dach nicht eingehalten werden kann

Literatur

[01.] DIN EN 62305-3 (VDE 0185-305-3), Oktober 2006

[02.] Berechnung des Trennungsabstandes, Programm der Fa. Aixthor (Aachen), Februar 2009

[03.] VDB Montagehandbuch, Ausgabe 04/07, VDB Verband Deutscher Blitzschutzfirmen e.V., Köln, Email: vdb.blitzschutz.com

[04.] Anmerkungen zur Berechnung des Trennungsabstandes nachDIN EN 62305-3 (VDE 0185-305-3): 2006-10; Verfasser: Dr.-Ing. Wolfgang Zischank, Universität der Bundeswehr, München, Prof. Dr.-Ing. Ottmar Beierl, FH Nürnberg, Prof. Dr.-Ing. Alexander Kern, FH Aachen, Jülich, 7. VDE / ABB Blitzschutztagung, Neu-Ulm, November 2007

[05.] Reduktion des Trennungsabstandes durch Nutzung ausgedehnterMetallflächen als natürliche Bestandteile des Blitzschutzsystems, Verfasser: Dr.-Ing. Wolfgang Zischank, Universität der Bundeswehr München, Dr.-Ing. Fridolin Heidler, Universität der Bundeswehr München 7. VDE / ABB Blitzschutztagung, Neu-Ulm, November 2007 Bildquellen: Jürgen Wettingfeld

7 Fazit

Mit den in der Norm DIN EN 62305-3 dargestellten Formeln ergeben sich viele Möglichkeiten den er-forderlichen Trennungsabstand zu berechnen. In Zukunft wird man der frühzeitigen Aufteilung des Blitzstromes mehr Aufmerksamkeit widmen müs-sen (siehe Bild 34 - Bild 36).

Dies gilt insbesondere dann, wenn Dachaufbauten auf Dächern mit großen Abmessungen durch Fang-stangen geschützt werden. Mit Hilfe der Blitzkugel-methode als bevorzugte Planungsmethode sollten Fangstangen in der Nähe von Knotenpunkten des Fangleitungssystems angeordnet werden. Im Zwei-felsfall können höhere Fangstangen zur Anwendung kommen. Eine wesentliche Erleichterung stellt da-bei die im Abschnitt 6 dargestellte Berechnungs-methode für Gebäude mit großen Abmessungen dar.

Fangleitung Dachisolierung

Anschluss an Trapezblech

Dämmung

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