Fréquence des impacts directs de foudre (ND)
Estime combien de coups de foudre frappent en moyenne par an un bâtiment, à partir de ses dimensions, des jours d’orage de la région et de son emplacement. C’est la première étape d’une évaluation de risque — pas la décision finale concernant le paratonnerre.
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Les trois termes de l’Anexa 6.1
ND s’obtient en multipliant la densité de foudroiement au sol par la surface sur laquelle le bâtiment « attire » les décharges et par un facteur d’emplacement.
Ng — densité de foudroiement au sol
Combien de coups de foudre frappent annuellement un kilomètre carré de terrain. À défaut de carte Ng, pour les zones tempérées on l’estime à partir de Td, le nombre de jours d’orage par an (cartes kérauniques, Anexa 6.11).
Ng = 0,1 × Td [trăsnete/km²·an]
Ad — surface équivalente d’exposition
La surface virtuelle autour du bâtiment sur laquelle un coup de foudre frapperait la structure. Elle croît fortement avec la hauteur H : un bâtiment élevé « attire » les décharges depuis une zone bien plus large. L, W et H se saisissent en mètres.
Ad = L×W + 6×H×(L+W) + 9×π×H² [m²]
ND — nombre annuel moyen d’impacts sur la structure
Le produit de la densité, de la surface et du facteur d’emplacement Cd, mis à l’échelle par 10⁻⁶ (car Ng est par km² et Ad par m²). Le résultat est une fréquence : généralement un nombre très petit, ex. 2,4·10⁻⁴ impact par an.
ND = Ng × Ad × Cd × 10⁻⁶ [trăsnete/an]
Cd — facteur d’emplacement
Il tient compte de l’environnement (tableau A6.1.2) : objet entouré de bâtiments/arbres plus hauts 0,25 ; de même hauteur ou plus bas 0,5 ; objet isolé 1 ; objet isolé au sommet d’une colline ou d’une montagne 2. Un objet isolé et élevé est bien plus exposé.
Calcule ND pour ton bâtiment
Saisis les dimensions, la source de la densité de foudroiement et l’emplacement. Les résultats se mettent à jour automatiquement.
Dimensions du bâtiment
Densité de foudroiement
Anexa 6.11 est une planche tracée en isolignes, découpée en huit zones dans la légende ; la norme n’a pas de tableau département → Td, la zone se lit donc sur la carte. Comme repère : la crête des Carpates tombe dans les zones 1–2, la Plaine roumaine et la région de Bucarest dans 5–6, le sud-est de la Dobrogée et le littoral dans 7–8. Le calcul utilise le milieu de l’intervalle choisi.
Emplacement du bâtiment
Résultats
Fréquence modérée : de l’ordre d’un impact tous les quelques siècles. Il vaut la peine de poursuivre l’évaluation du risque, surtout si le bâtiment abrite des personnes ou des équipements sensibles.
ND n’est pas la décision de protection
ND n’est que la fréquence des impacts directs. La nécessité d’un paratonnerre et le niveau de protection (NPT I–IV) se déterminent par l’évaluation du risque R — la somme des composantes de risque — comparé au risque tolérable RT, conformément à I7-2011 Anexa 6.2 et 6.3. Ce calculateur ne remplace pas cette évaluation.
Les formules sont celles de I7-2011 Anexa 6.1 : Ng = 0,1 × Td (A6.1.1), Ad = L×W + 6×H×(L+W) + 9×π×H² pour une structure isolée sur terrain plat (A6.1.2) et ND = Ng × Ad × Cd × 10⁻⁶ (A6.1.4). Pour des structures de forme complexe, la surface Ad se détermine graphiquement, pas avec la formule simple.
La protection est-elle nécessaire ? R1 vs RT
Risque de perte de vies humaines (R1) dû aux impacts DIRECTS sur la structure, comparé au risque tolérable RT = 10⁻⁵ (I7 Annexe 6.2/6.3)
Élevé : matériaux combustibles / >800 MJ/m². Moyen : 400–800 MJ/m². Faible : <400 MJ/m² ou combustibles occasionnels.
Aucun = structure non protégée. Choisissez un niveau pour voir la baisse du risque RB.
R1 ≤ RT — protection non requise (pour les composantes directes)
La contribution directe de la structure à R1 est sous le seuil tolérable. Voir ci-dessous les limites de l’évaluation.
Ce que couvre (et ne couvre pas) cette évaluation
Seules les composantes des impacts DIRECTS sur la structure (RA + RB) sont calculées. Le R1 complet de l’Anexa 6 additionne en plus les composantes des impacts sur/près des lignes raccordées (RU/RV/RW/RZ), qui dépendent des données de la ligne électrique et sont évaluées par le concepteur de la protection contre la foudre. Dans un bâtiment résidentiel ordinaire, sans risque d’explosion, la perte Lo n’est pas définie dans Tabelul A6.3.1, donc RC/RM/RW/RZ ressortent nuls et RA + RB couvrent R1. Dans les hôpitaux en revanche Lo = 10⁻³, donc le résultat obtenu ici est une sous-estimation — là, l’évaluation complète est obligatoire. Près du seuil, demandez de toute façon une évaluation complète.
Les valeurs des facteurs (PA, PB, ra, rp, rf, hz, Lf, Lt) sont extraites mot pour mot de I7-2011, Anexa 6.2 et Anexa 6.3 (méthodologie SR EN 62305-2), et le risque tolérable RT = 10⁻⁵ pour la perte de vies humaines est celui du Tabelul 6.10. Le résultat est indicatif et ne remplace pas le projet de protection contre la foudre.
La distance de séparation s
À quelle distance le paratonnerre doit rester des parties métalliques du bâtiment — et ce que tu fais quand tu n’as pas cette place.
Le courant de foudre qui descend le long d’une pointe porte le potentiel du conducteur de descente à des centaines de kilovolts par rapport au reste de la maison. Si une canalisation, une gouttière, la structure des panneaux ou le câble de l’onduleur passent trop près, l’étincelle saute de la descente directement dans l’installation — c’est l’amorçage. L’isolation électrique est assurée si la distance réelle d entre les parties est plus grande que la distance de séparation s.
s = ki × kc × l / km [m]
Elle se mesure le long du dispositif de captage ou de la descente, du point analysé jusqu’au point le plus proche de la liaison équipotentielle.
Tabelul A6.8.4 donne des intervalles pour la disposition de type B : 0,5…1 à deux descentes, 0,25…0,5 à quatre et plus. Le calculateur retient toujours la valeur la plus défavorable ; la valeur exacte est fixée par le concepteur du paratonnerre, à partir de la géométrie du bâtiment.
La distance est suffisante
d est plus grand que s, donc l’isolation est assurée par le matériau. Ici on ne fait pas de liaison entre le paratonnerre et la partie métallique — et il vaut même mieux ne pas la faire, pour ne pas conduire le courant de foudre vers l’installation du bâtiment.
L’exception qui dispense de tout le calcul
« Dans les structures en béton armé dont les armatures métalliques sont interconnectées, avec continuité métallique ou électrique, une distance de séparation n’est pas nécessaire » (Anexa 6.8). La continuité ne se suppose pas, elle se mesure : la résistance entre la partie la plus haute et le niveau du sol ne doit pas dépasser 0,2 Ω.
1.Prendre les trois facteurs dans les tableaux de l’Anexa 6.8
formule :ki = f(SPT) [A6.8.1] · kc = f(n, A/B) [A6.8.4] · km [A6.8.3]
avec tes chiffres :ki = 0,04 · kc = 0,50 · km = 1,0
résultat : ki = 0,04, kc = 0,50, km = 1,0
ki selon la classe SPT (A6.8.1), kc selon le nombre de descentes et la disposition de la prise de terre (A6.8.4, l’extrémité la plus couvrante de l’intervalle), km selon le matériau entre les parties (A6.8.3).
2.Calculer la distance de séparation
formule :s = ki × kc × l / km
avec tes chiffres :s = 0,04 × 0,50 × 12,00 / 1,0
résultat : s = 0,24 m
3.Comparer avec la distance réelle entre les parties
formule :d > s
avec tes chiffres :0,50 m > 0,24 m
résultat : La distance est suffisante
On ne compare que les deux distances : si d > s, l’isolation est assurée par le matériau entre les parties et on ne relie rien ; si d ≤ s, on réalise la liaison équipotentielle.
La formule s = ki × kc × l / km et les trois facteurs viennent de I7-2011, Anexa 6.8 (tabelele A6.8.1, A6.8.3 et A6.8.4). Le calculateur donne le cas le plus défavorable ; le projet de l’installation de paratonnerre reste du ressort du concepteur spécialisé.
La méthode de la sphère fictive
De combien la sphère descend entre deux capteurs — la vérification dont dépend le fait que les panneaux soient réellement protégés.
La sphère fictive roule sur le bâtiment dans toutes les directions ; là où elle touche, la foudre peut tomber. Entre deux capteurs voisins, la sphère descend sous leur ligne de la profondeur de pénétration p. Tout ce qui dépasse au-dessus de ce point — un module photovoltaïque, une cheminée, une antenne — n’est plus dans le volume protégé, même s’il « se trouve entre les pointes ».
p = r − √(r² − (d/2)²) [m]
La distance entre les deux pointes ou conducteurs de captage entre lesquels se trouvent les modules.
Zéro veut dire que le module est pile au niveau des pointes, donc à coup sûr exposé.
L’objet reste dans le volume protégé
Le sommet de l’objet se situe sous le point le plus bas de la sphère, la sphère ne le touche donc pas. Vérifie séparément la distance de séparation : « protégé » ne veut pas dire qu’il a le droit de toucher la descente.
1.Le rayon de la sphère, selon la classe de l’installation
formule :r = f(IPT) [Tab. 6.15]
avec tes chiffres :r = 45 m
résultat : r = 45 m, La maille du réseau de captage 15 × 15 m
2.De combien la sphère descend entre les deux capteurs
formule :p = r − √(r² − (d/2)²)
avec tes chiffres :p = 45 − √(45² − 5,00²) = 45 − 44,72
résultat : p = 0,28 m
3.Vérifier si l’objet reste sous le point le plus bas de la sphère
formule :Δh ≥ p
avec tes chiffres :0,50 m ≥ 0,28 m
résultat : L’objet reste dans le volume protégé
Δh est la hauteur dont le sommet de l’objet se situe plus bas que la pointe des capteurs — la valeur saisie dans le formulaire. Si Δh ≥ p, le sommet reste sous le point le plus bas de la sphère.
Les rayons de la sphère fictive (20 / 30 / 45 / 60 m) et les mailles du réseau de captage (5 / 10 / 15 / 20 m) sont ceux du Tabelul 6.15 de I7-2011, et la profondeur de pénétration découle géométriquement de la méthode de la sphère fictive (art. 6.2.3.7.2). Le support du cours d’installateurs photovoltaïques donne exactement les mêmes profondeurs, mais range la classe III à 40 m ; dans la norme le rayon de la classe III est de 45 m — et les chiffres de leur propre tableau collent avec 45, pas avec 40.
Des panneaux sur un toit équipé d’un paratonnerre
Cinq règles qui s’appliquent dans cet ordre, pas dans l’ordre où les problèmes se présentent sur le chantier.
Le système photovoltaïque monte exactement là où se trouve déjà l’installation de paratonnerre : sur la surface la plus exposée de la maison. Le cours agréé d’installateur photovoltaïque le dit sans détour — dès que le générateur sort de la zone de protection du bâtiment, une installation de protection contre la foudre est nécessaire, et le système peut être endommagé même sans impact direct.
Garde tout le générateur dans le volume protégé
Sur une maison équipée d’un paratonnerre — conducteur en faîtage et descentes de chaque côté — la centrale photovoltaïque peut être entièrement couverte par l’installation existante, mais seulement si toutes les parties du générateur sont dans la zone de protection. Ça se vérifie avec la sphère fictive, pas à l’œil.
Calcule la distance de séparation, ne la suppose pas
Entre les panneaux, la structure et les éléments du paratonnerre on tient la distance s. En pratique, sur les petits systèmes de maison, une distance d’au moins 0,5 m s’est avérée suffisante — mais le chiffre qui compte reste le s calculé, qui croît avec la longueur du parcours et avec la classe retenue.
Si tu n’as pas la distance, fais la liaison en connaissance de cause
Quand la distance minimale ne peut pas être tenue, le générateur photovoltaïque et le système de protection se relient, justement pour limiter les conséquences de l’amorçage. La liaison se fait en cuivre de 16 mm² minimum — la section en dessous de laquelle le conducteur fond à l’énergie spécifique de la foudre ; en aluminium cela correspond à 25 mm², et en acier à 50 mm² (les mêmes valeurs que dans Tabelul 6.20, nota 9). Au mieux, la liaison part du cadre de montage vers la liaison équipotentielle de la maison.
Des boucles de câble aussi petites que possible
« Pour réduire au minimum les tensions induites par la foudre, la surface de toutes les boucles de câbles doit être aussi petite que possible. » Le plus et le moins d’une chaîne se tirent ensemble, pas par des chemins différents. Dans la même logique, les conducteurs d’équipotentialité se posent en parallèle et au plus près des câbles CC et CA (art. 7.11.25).
Des SPD, pas seulement des liaisons
Sur un bâtiment doté d’une installation extérieure de paratonnerre, la protection commence par un SPD de type 1 — parafoudre pour le courant de foudre — prolongé par un type 2 dans le tableau. Les liaisons conduisent le courant, mais elles ne limitent pas la surtension qui arrive dans l’onduleur et dans le reste de l’installation.
Prise de terre : séparée ou reliée, mais pas au hasard
La résistance de dispersion de la prise de terre destinée uniquement à l’installation de protection contre la foudre doit être au plus de 10 Ω. La prise de terre du paratonnerre et la mise à la terre du système photovoltaïque se traitent séparément ; quand la séparation n’est pas possible, on les relie — mais alors tu n’as plus qu’une seule prise de terre et c’est l’exigence la plus sévère qui s’applique. À la mesure, le cours recommande une marge : multiplie la valeur lue par environ 1,3, parce qu’en été, par temps sec, la résistance monte.
Les paratonnerres à dispositif d’amorçage (PDA) s’usent
Les installations à dispositif d’amorçage ont leur propre chapitre dans le normatif (Cap. 6.3) : le rayon de protection se calcule à partir de l’avance à l’amorçage déclarée par le fabricant, pas avec la sphère fictive. Ce qui ne se voit pas d’en bas : après un certain nombre de décharges — de quelques-unes à quelques dizaines, selon le modèle — le dispositif perd ses paramètres. Sans compteur de coups de foudre, tu n’as aucun moyen de savoir qu’il en est arrivé là ; ce n’est donc pas un accessoire optionnel.
Deux choses que l’on confond côté courant continu
Relier la structure métallique au paratonnerre est une mesure contre la foudre, pas une protection contre les contacts indirects : sur la zone à courant continu « les mesures techniques de protection par emplacements non conducteurs et par liaisons équipotentielles locales ne sont pas admises » (art. 7.11.10). Et une autre pour ta sécurité, lors des interventions : l’équipement PV côté courant continu doit être considéré sous tension même lorsque le système est déconnecté côté courant alternatif (art. 7.11.4).
De ND à la décision de paratonnerre
La fréquence des impacts n’est qu’une donnée d’entrée. La décision se prend par l’évaluation du risque selon les Anexa 6.2 et 6.3 de I7-2011.
Identifie les événements dangereux
Outre l’impact direct sur la structure (ND), le risque tient compte aussi des impacts à proximité de la structure, sur les services raccordés (lignes électriques, télécom) et à proximité de ceux-ci. Chacun contribue aux composantes de risque.
Calcule le risque R et compare-le à RT
Le risque total R s’obtient en additionnant les composantes de risque pertinentes (pertes de vies humaines, services publics, patrimoine, etc.) et se compare au risque tolérable RT. Si R dépasse RT, des mesures de protection sont nécessaires.
Choisis le niveau de protection NPT
Si la protection est nécessaire, on détermine le niveau de protection contre la foudre (NPT I–IV) et les mesures associées (paratonnerre extérieur, liaisons équipotentielles, SPD). L’efficacité des SPD dépend du NPT pour lequel ils ont été conçus.
L’évaluation complète du risque (Anexa 6.2 et 6.3) et le choix du NPT sont réalisés par le concepteur de l’installation de protection contre la foudre. Cet outil ne couvre que le calcul de ND issu de l’Anexa 6.1.
Entraîne-toi à l’évaluation
Trois niveaux, sur les formules de l’Anexa 6.
Choisis la bonne réponse
Des décisions de conception, sans calcul.
Ce que dit réellement ND
Une maison en milieu rural ressort de l’évaluation avec ND = 4,5·10⁻³ par an.
Étape 1 : Qu’est-ce que cette valeur veut dire ?
Le facteur d’emplacement Cd
La même maison, mais déplacée au sommet d’une colline, sans rien autour d’elle.
Étape 1 : Quel Cd utilises-tu ?
Panneaux montés entre deux pointes
Champ de modules en toiture, entre deux pointes de captage, installation de classe III.
Étape 1 : Que vérifies-tu avant de dire que les panneaux sont protégés ?
Quand tu n’as pas la place pour la distance de séparation
La structure des panneaux passe à 20 cm du conducteur de descente, et le s calculé vaut 0,45 m.
Étape 1 : Que fais-tu ?
Calcule pas à pas
Tu as des indices si tu bloques.
ND pour une maison ordinaire
Maison de 12 × 10 m, hauteur 8 m, zone à 30 jours d’orage par an, entourée de constructions de même hauteur (Cd = 0,5).
Étape 1 : Quelle est la densité de foudroiement au sol Ng ?
La distance de séparation sur une maison à quatre descentes
Installation de classe II, quatre conducteurs de descente, prise de terre en boucle (disposition de type B), parcours de 12 m jusqu’à la liaison équipotentielle, entre les parties il y a de l’air.
Étape 1 : Quelle valeur de kc prends-tu en compte ?
De combien la sphère descend entre les pointes
Deux pointes de captage, à 12 m l’une de l’autre, avec des modules montés entre elles.
Étape 1 : La profondeur de pénétration en classe III (r = 45 m) ?
Résous seul
Une seule réponse finale.
ND pour un bâtiment isolé
Halle de 20 × 15 m, hauteur 10 m, zone à 40 jours d’orage par an, objet isolé (Cd = 1). Quelle est la valeur de ND, exprimée en millièmes (×10⁻³) ?
Séparation en classe I, à travers le béton
Installation de classe I, deux conducteurs de descente, prise de terre de type A, parcours de 15 m, et entre les parties il y a du béton. Quelle est la distance de séparation s ?
La profondeur de pénétration en classe I
Installation de classe I (r = 20 m), capteurs distants de 16 m. De combien la sphère descend-elle sous leur ligne ?
D’où viennent les chiffres
I7-2011 (Anexa 6 et cap. 7.11) plus le cours agréé d’installateur de systèmes photovoltaïques
Les formules de ND (Anexa 6.1), les tableaux de risque (Anexele 6.2 et 6.3), la distance de séparation (Anexa 6.8), les rayons de la sphère fictive (Tabelul 6.15), les sections minimales (Tabelul 6.20) et les articles du cap. 7.11 sont repris du texte de la norme. Les huit zones kérauniques sont les intervalles de la légende de la planche de l’Anexa 6.11. Les règles de coexistence avec le système photovoltaïque — la distance pratique de 0,5 m et la liaison de 16 mm² cuivre — proviennent du support du cours de spécialisation « Installateur de systèmes photovoltaïques solaires », vérifiées face à la norme là où la norme dit quelque chose sur le sujet.
Discussion
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