Häufigkeit direkter Blitzeinschläge (ND)
Schätzt, wie viele Blitze im Mittel pro Jahr auf ein Gebäude einschlagen, ausgehend von dessen Abmessungen, von den Gewittertagen der Region und vom Standort. Es ist der erste Schritt einer Risikobewertung — nicht die endgültige Entscheidung über den Blitzschutz.
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Die drei Terme aus Anexa 6.1
ND ergibt sich aus der Multiplikation der Blitzdichte am Boden mit der Fläche, auf der das Gebäude die Entladungen „einfängt“, und mit einem Standortfaktor.
Ng — Blitzdichte am Boden
Wie viele Blitze jährlich auf einen Quadratkilometer Gelände einschlagen. Liegt keine Ng-Karte vor, wird sie für gemäßigte Zonen aus Td geschätzt, der Anzahl der Gewittertage pro Jahr (aus den keraunischen Karten, Anexa 6.11).
Ng = 0,1 × Td [trăsnete/km²·an]
Ad — äquivalente Einfangfläche
Die virtuelle Fläche rund um das Gebäude, auf der ein Blitz die Struktur treffen würde. Sie wächst stark mit der Höhe H: ein hohes Gebäude „fängt“ die Entladungen aus einem viel größeren Bereich ein. L, W und H werden in Metern eingegeben.
Ad = L×W + 6×H×(L+W) + 9×π×H² [m²]
ND — mittlere jährliche Anzahl der Einschläge auf die Struktur
Das Produkt aus Dichte, Fläche und Standortfaktor Cd, skaliert mit 10⁻⁶ (weil Ng pro km² und Ad pro m² angegeben ist). Das Ergebnis ist eine Häufigkeit: meist eine sehr kleine Zahl, z. B. 2,4·10⁻⁴ Einschläge pro Jahr.
ND = Ng × Ad × Cd × 10⁻⁶ [trăsnete/an]
Cd — Standortfaktor
Berücksichtigt die Umgebung (Tabelle A6.1.2): Objekt umgeben von höheren Gebäuden/Bäumen 0,25; gleich hohe oder niedrigere Objekte 0,5; freistehendes Objekt 1; freistehendes Objekt auf einer Hügel- oder Bergkuppe 2. Ein freistehendes und hohes Objekt ist weit stärker exponiert.
Berechne ND für dein Gebäude
Gib die Abmessungen, die Quelle der Blitzdichte und den Standort ein. Die Ergebnisse aktualisieren sich automatisch.
Abmessungen des Gebäudes
Blitzdichte
Anexa 6.11 ist eine gezeichnete Tafel mit Isolinien, in der Legende in acht Zonen unterteilt; das Normativ enthält keine Tabelle Kreis → Td, die Zone wird also von der Karte abgelesen. Zur groben Orientierung: der Karpatenkamm fällt in die Zonen 1–2, die Walachische Tiefebene und der Raum Bukarest in 5–6, der Südosten der Dobrudscha und die Küste in 7–8. Die Rechnung verwendet die Mitte des gewählten Intervalls.
Standort des Gebäudes
Ergebnisse
Mäßige Häufigkeit: in der Größenordnung eines Einschlags in einigen hundert Jahren. Eine weiterführende Risikobewertung lohnt sich, besonders wenn sich Personen oder empfindliche Geräte im Gebäude befinden.
ND ist nicht die Schutzentscheidung
ND ist nur die Häufigkeit direkter Einschläge. Ob ein Blitzschutz erforderlich ist und welches Schutzniveau (NPT I–IV), wird über die Risikobewertung R — die Summe der Risikokomponenten — im Vergleich zum tolerierbaren Risiko RT festgelegt, gemäß I7-2011 Anexa 6.2 und 6.3. Dieser Rechner ersetzt diese Bewertung nicht.
Die Formeln stammen aus I7-2011 Anexa 6.1: Ng = 0,1 × Td (A6.1.1), Ad = L×W + 6×H×(L+W) + 9×π×H² für eine freistehende Struktur auf ebenem Gelände (A6.1.2) und ND = Ng × Ad × Cd × 10⁻⁶ (A6.1.4). Für komplex geformte Strukturen wird die Fläche Ad grafisch bestimmt, nicht mit der einfachen Formel.
Ist Schutz erforderlich? R1 vs RT
Risiko für Verlust von Menschenleben (R1) durch DIREKTE Einschläge in die Struktur, verglichen mit dem tolerierbaren Risiko RT = 10⁻⁵ (I7 Anhang 6.2/6.3)
Hoch: brennbare Stoffe / >800 MJ/m². Mittel: 400–800 MJ/m². Gering: <400 MJ/m² oder gelegentlich brennbar.
Ohne = ungeschützte Struktur. Wähle ein Niveau, um zu sehen, wie das RB-Risiko sinkt.
R1 ≤ RT — Schutz nicht erforderlich (für die direkten Komponenten)
Der direkte Beitrag der Struktur zu R1 liegt unter dem tolerierbaren Grenzwert. Siehe unten die Grenzen der Bewertung.
Was diese Bewertung abdeckt (und was nicht)
Berechnet werden nur die Komponenten aus DIREKTEN Einschlägen in die Struktur (RA + RB). Das vollständige R1 aus Anexa 6 summiert zusätzlich die Komponenten aus Einschlägen in die angeschlossenen Leitungen und in deren Nähe (RU/RV/RW/RZ), die von den Daten der Versorgungsleitung abhängen und vom Planer der Blitzschutzanlage bewertet werden. Bei einem gewöhnlichen Wohngebäude ohne Explosionsrisiko ist der Verlust Lo in Tabelul A6.3.1 nicht definiert, also werden RC/RM/RW/RZ null und RA + RB decken R1 ab. Bei Krankenhäusern ist Lo = 10⁻³, das Ergebnis von hier ist dort also eine Unterschätzung — dort ist die vollständige Bewertung Pflicht. Nahe am Grenzwert fordere ohnehin eine vollständige Bewertung an.
Die Werte der Faktoren (PA, PB, ra, rp, rf, hz, Lf, Lt) sind wörtlich aus I7-2011, Anexa 6.2 und Anexa 6.3 übernommen (Methodik SR EN 62305-2), und das tolerierbare Risiko RT = 10⁻⁵ für den Verlust von Menschenleben ist das aus Tabelul 6.10. Das Ergebnis ist orientierend und ersetzt nicht das Projekt der Blitzschutzanlage.
Der Trennungsabstand s
Wie weit der Blitzschutz von den Metallteilen des Gebäudes entfernt sein muss — und was du machst, wenn so viel Platz nicht da ist.
Der Blitzstrom, der über eine Fangstange abfließt, hebt das Potential der Ableitung um Hunderte von Kilovolt gegenüber dem übrigen Haus an. Verläuft ein Rohr, eine Dachrinne, die Unterkonstruktion der Module oder die Leitung des Wechselrichters zu nah daran, springt der Funke von der Ableitung direkt in die Anlage — das ist der Überschlag. Die elektrische Trennung ist sichergestellt, wenn der tatsächliche Abstand d zwischen den Teilen größer ist als der Trennungsabstand s.
s = ki × kc × l / km [m]
Gemessen entlang der Fangeinrichtung oder der Ableitung, vom betrachteten Punkt bis zum nächstgelegenen Punkt der Potentialausgleichsverbindung.
Tabelul A6.8.4 gibt Bereiche für die Anordnung Typ B an: 0,5…1 bei zwei Ableitungen, 0,25…0,5 bei vier und mehr. Der Rechner nimmt immer den auf der sicheren Seite liegenden Wert; den genauen Wert legt der Planer der Blitzschutzanlage aus der Geometrie des Gebäudes fest.
Der Abstand reicht aus
d ist größer als s, die Trennung ist also durch das Material sichergestellt. Hier wird keine Verbindung zwischen Blitzschutz und Metallteil hergestellt — es ist sogar besser, sie zu unterlassen, damit der Blitzstrom nicht in die Anlage des Gebäudes geleitet wird.
Die Ausnahme, die die ganze Rechnung erspart
„In Stahlbetonkonstruktionen mit untereinander verbundener Bewehrung, mit metallischer oder elektrischer Durchgängigkeit, ist kein Trennungsabstand erforderlich“ (Anexa 6.8). Die Durchgängigkeit wird nicht angenommen, sie wird gemessen: der Widerstand zwischen dem obersten Teil und dem Bodenniveau darf 0,2 Ω nicht überschreiten.
1.Du nimmst die drei Faktoren aus den Tabellen der Anexa 6.8
Formel:ki = f(SPT) [A6.8.1] · kc = f(n, A/B) [A6.8.4] · km [A6.8.3]
mit deinen Zahlen:ki = 0,04 · kc = 0,50 · km = 1,0
ergibt: ki = 0,04, kc = 0,50, km = 1,0
ki nach der SPT-Klasse (A6.8.1), kc nach der Anzahl der Ableitungen und der Anordnung des Erders (A6.8.4, das auf der sicheren Seite liegende Ende des Bereichs), km nach dem Material zwischen den Teilen (A6.8.3).
2.Du berechnest den Trennungsabstand
Formel:s = ki × kc × l / km
mit deinen Zahlen:s = 0,04 × 0,50 × 12,00 / 1,0
ergibt: s = 0,24 m
3.Du vergleichst ihn mit dem tatsächlichen Abstand zwischen den Teilen
Formel:d > s
mit deinen Zahlen:0,50 m > 0,24 m
ergibt: Der Abstand reicht aus
Verglichen werden nur die beiden Abstände: ist d > s, sorgt das Material zwischen den Teilen für die Isolation und es wird nichts verbunden; ist d ≤ s, wird die Potentialausgleichsverbindung hergestellt.
Die Formel s = ki × kc × l / km und die drei Faktoren stammen aus I7-2011, Anexa 6.8 (Tabellen A6.8.1, A6.8.3 und A6.8.4). Der Rechner gibt den ungünstigsten Fall an; die Planung der Blitzschutzanlage bleibt Sache des Fachplaners.
Das Blitzkugelverfahren
Wie tief die Kugel zwischen zwei Fangeinrichtungen absinkt — die Prüfung, von der abhängt, ob die Module wirklich geschützt sind.
Die Blitzkugel rollt in alle Richtungen über das Gebäude; wo sie berührt, dort kann der Blitz einschlagen. Zwischen zwei benachbarten Fangeinrichtungen sinkt die Kugel um die Eindringtiefe p unter deren Verbindungslinie. Alles, was über diesen Punkt hinausragt — ein Photovoltaikmodul, ein Schornstein, eine Antenne — liegt nicht mehr im geschützten Volumen, auch wenn es „zwischen den Fangstangen steht“.
p = r − √(r² − (d/2)²) [m]
Der Abstand zwischen den beiden Fangstangen oder Fangleitungen, zwischen denen die Module liegen.
Null bedeutet, dass das Modul genau auf Höhe der Spitzen liegt, also sicher exponiert ist.
Das Objekt bleibt im geschützten Volumen
Die Spitze des Objekts liegt unter dem tiefsten Punkt der Kugel, die Kugel berührt es also nicht. Prüfe zusätzlich den Trennungsabstand: „geschützt“ bedeutet nicht, dass es die Ableitung berühren darf.
1.Der Radius der Kugel, nach der Klasse der Anlage
Formel:r = f(IPT) [Tab. 6.15]
mit deinen Zahlen:r = 45 m
ergibt: r = 45 m, Maschenweite des Fangnetzes 15 × 15 m
2.Wie tief die Kugel zwischen den beiden Fangeinrichtungen absinkt
Formel:p = r − √(r² − (d/2)²)
mit deinen Zahlen:p = 45 − √(45² − 5,00²) = 45 − 44,72
ergibt: p = 0,28 m
3.Du prüfst, ob das Objekt unter dem tiefsten Punkt der Kugel bleibt
Formel:Δh ≥ p
mit deinen Zahlen:0,50 m ≥ 0,28 m
ergibt: Das Objekt bleibt im geschützten Volumen
Δh ist, wie viel tiefer die Spitze des Objekts gegenüber der Spitze der Fangeinrichtungen liegt — der im Formular eingegebene Wert. Ist Δh ≥ p, bleibt die Spitze unter dem tiefsten Punkt der Kugel.
Die Radien der Blitzkugel (20 / 30 / 45 / 60 m) und die Maschenweiten des Fangnetzes (5 / 10 / 15 / 20 m) sind die aus Tabelul 6.15 der I7-2011, und die Eindringtiefe ergibt sich geometrisch aus dem Blitzkugelverfahren (art. 6.2.3.7.2). Das Material des Kurses für Photovoltaik-Installateure gibt genau dieselben Tiefen an, führt Klasse III aber mit 40 m; im Normativ beträgt der Radius der Klasse III 45 m — und die Zahlen in ihrer Tabelle passen zu 45, nicht zu 40.
Module auf einem Dach mit Blitzschutz
Fünf Regeln, die in dieser Reihenfolge angewendet werden, nicht in der Reihenfolge, in der die Probleme auf der Baustelle auftauchen.
Die Photovoltaikanlage kommt genau dorthin, wo auch die Blitzschutzanlage sitzt: auf die am stärksten exponierte Fläche des Hauses. Der zertifizierte Kurs für Photovoltaik-Installateure sagt es direkt — sobald der Generator aus dem Schutzbereich des Gebäudes herausragt, ist eine Blitzschutzanlage erforderlich, und die Anlage kann auch ohne direkten Einschlag beschädigt werden.
Halte den ganzen Generator im geschützten Volumen
Bei einem Haus mit Blitzschutz — Fangleitung auf dem First und Ableitungen auf jeder Seite — kann die Photovoltaikanlage vollständig von der vorhandenen Anlage abgedeckt sein, aber nur, wenn alle Teile des Generators im Schutzbereich liegen. Das prüft man mit der Blitzkugel, nicht nach Augenmaß.
Berechne den Trennungsabstand, schätze ihn nicht
Zwischen Modulen, Unterkonstruktion und den Teilen des Blitzschutzes wird der Abstand s eingehalten. In der Praxis hat sich bei kleinen Anlagen auf Häusern ein Abstand von mindestens 0,5 m als ausreichend erwiesen — aber die Zahl, die zählt, ist das berechnete s, das mit der Weglänge und der gewählten Klasse wächst.
Fehlt der Abstand, dann verbinde bewusst
Kann der Mindestabstand nicht eingehalten werden, werden der Photovoltaikgenerator und die Schutzanlage verbunden, gerade um die Folgen eines Überschlags zu begrenzen. Die Verbindung wird in Kupfer mit mindestens 16 mm² ausgeführt — dem Querschnitt, unterhalb dessen der Leiter bei der spezifischen Energie des Blitzes schmilzt; in Aluminium entsprechen dem 25 mm², in Stahl 50 mm² (dieselben Werte aus Tabelul 6.20, nota 9). Am besten führt die Verbindung vom Montagerahmen zum Potentialausgleich des Hauses.
Leitungsschleifen so klein wie möglich
„Um die durch den Blitz induzierten Spannungen auf ein Minimum zu verringern, muss die Fläche aller Leitungsschleifen so klein wie möglich sein.“ Plus und Minus eines Strings werden gemeinsam geführt, nicht auf getrennten Wegen. Nach derselben Logik werden die Potentialausgleichsleiter parallel und möglichst eng anliegend zu den Leitungen auf der Gleich- und Wechselstromseite verlegt (art. 7.11.25).
SPD, nicht nur Verbindungen
Bei einem Gebäude mit äußerer Blitzschutzanlage beginnt der Schutz mit einem SPD Typ 1 — dem Blitzstromableiter — ergänzt durch Typ 2 im Verteiler. Die Verbindungen führen den Strom ab, begrenzen aber nicht die Überspannung, die im Wechselrichter und in der übrigen Anlage ankommt.
Der Erder: getrennt oder zusammengeführt, aber nicht willkürlich
Der Ausbreitungswiderstand des Erders, der nur der Blitzschutzanlage dient, darf höchstens 10 Ω betragen. Der Erder des Blitzschutzes und die Erdung der Photovoltaikanlage werden getrennt behandelt; ist die Trennung nicht möglich, werden sie verbunden — dann hast du aber nur noch einen einzigen Erder, und es gilt die strengere Anforderung. Für die Messung empfiehlt der Kurs eine Reserve: multipliziere den abgelesenen Wert mit rund 1,3, denn im Sommer, bei trockenem Boden, steigt der Widerstand.
Fangeinrichtungen mit Frühauslösung (PDA) nutzen sich ab
Anlagen mit Frühauslösegerät haben im Normativ ein eigenes Kapitel (Cap. 6.3): der Schutzradius wird aus dem vom Hersteller angegebenen Auslösevorsprung berechnet, nicht über die Blitzkugel. Was man von unten nicht sieht: nach einer gewissen Zahl von Entladungen — je nach Modell von einigen wenigen bis zu einigen Dutzend — verliert das Gerät seine Parameter. Ohne Blitzzähler erfährst du nie, dass es so weit ist, also ist er kein optionales Zubehör.
Zwei Dinge, die auf der Gleichspannungsseite verwechselt werden
Die Metallunterkonstruktion mit dem Blitzschutz zu verbinden ist eine Maßnahme gegen den Blitz, kein Schutz bei indirektem Berühren: auf der Gleichspannungsseite sind „die technischen Schutzmaßnahmen durch Verwendung nichtleitender Standorte und örtlicher Potentialausgleichsverbindungen nicht zulässig“ (art. 7.11.10). Und eines für deine eigene Sicherheit bei Arbeiten: die PV-Betriebsmittel auf der DC-Seite sind auch dann als unter Spannung stehend zu betrachten, wenn die Anlage auf der Wechselspannungsseite freigeschaltet ist (art. 7.11.4).
Von ND zur Blitzschutzentscheidung
Die Einschlaghäufigkeit ist nur eine Eingangsgröße. Die Entscheidung erfolgt über die Risikobewertung gemäß Anexa 6.2 und 6.3 aus I7-2011.
Identifiziere die gefährlichen Ereignisse
Neben dem direkten Einschlag in die Struktur (ND) berücksichtigt das Risiko auch Einschläge nahe der Struktur, in die angeschlossenen Versorgungsleitungen (Strom, Telekom) und in deren Nähe. Jedes trägt zu den Risikokomponenten bei.
Berechne das Risiko R und vergleiche es mit RT
Das Gesamtrisiko R ergibt sich aus der Summe der relevanten Risikokomponenten (Verlust von Menschenleben, öffentliche Dienste, Kulturgut usw.) und wird mit dem tolerierbaren Risiko RT verglichen. Übersteigt R das RT, sind Schutzmaßnahmen erforderlich.
Wähle das Schutzniveau NPT
Ist Schutz erforderlich, wird das Schutzniveau gegen Blitzschlag (NPT I–IV) sowie die zugehörigen Maßnahmen (äußerer Blitzschutz, Potentialausgleich, SPDs) festgelegt. Die Wirksamkeit der SPDs hängt vom NPT ab, für das sie ausgelegt wurden.
Die vollständige Risikobewertung (Anexa 6.2 und 6.3) und die Wahl des NPT erfolgen durch den Planer der Blitzschutzanlage. Dieses Werkzeug deckt nur die Berechnung von ND aus Anexa 6.1 ab.
Übe die Bewertung
Drei Stufen, auf den Formeln aus Anexa 6.
Wähle die richtige Antwort
Planungsentscheidungen, ohne Rechnen.
Was ND tatsächlich aussagt
Ein Haus im ländlichen Raum kommt in der Bewertung auf ND = 4,5·10⁻³ pro Jahr.
Schritt 1: Was bedeutet dieser Wert?
Der Standortfaktor Cd
Dasselbe Haus, aber auf eine Hügelkuppe versetzt, ohne irgendetwas ringsum.
Schritt 1: Welches Cd verwendest du?
Module zwischen zwei Fangstangen
Modulfeld auf dem Dach, zwischen zwei Fangstangen, Anlage der Klasse III.
Schritt 1: Was prüfst du, bevor du sagst, die Module seien geschützt?
Wenn der Platz für den Trennungsabstand fehlt
Die Unterkonstruktion der Module verläuft 20 cm von der Ableitung entfernt, das berechnete s beträgt 0,45 m.
Schritt 1: Was machst du?
Rechne Schritt für Schritt
Du bekommst Hinweise, wenn du nicht weiterkommst.
ND für ein gewöhnliches Haus
Haus mit 12 × 10 m, Höhe 8 m, Region mit 30 Gewittertagen pro Jahr, umgeben von gleich hohen Gebäuden (Cd = 0,5).
Schritt 1: Wie groß ist die Blitzdichte am Boden Ng?
Der Trennungsabstand bei einem Haus mit vier Ableitungen
Anlage der Klasse II, vier Ableitungen, Ringerder (Anordnung Typ B), 12 m Weg bis zum Potentialausgleich, zwischen den Teilen ist Luft.
Schritt 1: Welchen Wert kc setzt du an?
Wie tief die Kugel zwischen den Fangstangen absinkt
Zwei Fangstangen, 12 m voneinander entfernt, mit dazwischen montierten Modulen.
Schritt 1: Eindringtiefe bei Klasse III (r = 45 m)?
Löse selbst
Nur eine einzige Endantwort.
ND für ein freistehendes Gebäude
Halle mit 20 × 15 m, Höhe 10 m, Region mit 40 Gewittertagen pro Jahr, freistehendes Objekt (Cd = 1). Wie groß ist ND, ausgedrückt in Tausendsteln (×10⁻³)?
Trennung bei Klasse I, durch Beton
Anlage der Klasse I, zwei Ableitungen, Erder Typ A, 15 m Weg, und zwischen den Teilen ist Beton. Wie groß ist der Trennungsabstand s?
Eindringtiefe bei Klasse I
Anlage der Klasse I (r = 20 m), Fangeinrichtungen 16 m voneinander entfernt. Wie tief sinkt die Kugel unter ihre Verbindungslinie?
Woher die Zahlen stammen
I7-2011 (Anexa 6 und Kap. 7.11) plus der zertifizierte Kurs für Installateure von Photovoltaikanlagen
Die Formeln für ND (Anexa 6.1), die Risikotabellen (Anexa 6.2 und 6.3), der Trennungsabstand (Anexa 6.8), die Radien der Blitzkugel (Tabelul 6.15), die Mindestquerschnitte (Tabelul 6.20) und die Artikel aus Kap. 7.11 sind dem Text des Normativs entnommen. Die acht keraunischen Zonen sind die Intervalle aus der Legende der Tafel in Anexa 6.11. Die Regeln für das Zusammengehen mit der Photovoltaikanlage — der praktische Abstand von 0,5 m und die Verbindung mit 16 mm² Kupfer — stammen aus dem Material des Fachkurses „Installateur für solare Photovoltaikanlagen“, abgeglichen mit dem Normativ überall dort, wo das Normativ etwas dazu sagt.
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