Podział obiektów i poziomy ochrony dla urządzeń piorunochronnych wg PN-IEC 61024-1-1

Klasyfikacja obiektów oraz wybór poziomów ochrony dla urządzeń piorunochronnych według PN-IEC 61024-1-1

1. Klasyfikacja obiektów

Może być ona dokonana w zależności od skutków oddziaływania udarów piorunowych, które mogą być groźne dla samych obiektów i dla ich zawartości lub otoczenia. Przykłady klasyfikacji obiektów przedstawione są w tablicy.

Uwagi
1. Wrażliwe wyposażenie elektroniczne może być instalowane we wszystkich rodzajach obiektów, włącznie z obiektami zwykłymi, które mogą być łatwo uszkodzone przez piorunowe przepięcia.
2. Utrata świadczenia usług jest iloczynem czasu, przez jaki pojedynczy użytkownik nie może z nich korzystać, i liczby objętych nią użytkowników w ciągu roku.

Do obiekty różne, dla których należałoby rozważać potrzebę stosowania urządzeń piorunochronnych w wykonaniu specjalnym należą:
– obiekty o wysokości większej niż 60 m,
– namioty, pola kempingowe i place sportowe,
– instalacje tymczasowe,
– obiekty w budowie.

2. Wybór poziomów ochrony dla urządzeń piorunochronnych

Wybór odpowiedniego poziomu ochrony dla przewidywanego urządzenia piorunochronnego może być oparty na spodziewanej częstości N_d bezpośrednich wyładowań w chroniony obiekt i akceptowanej rocznej częstości N_c wyładowań piorunowych.

2.1. Akceptowana częstość N_c  wyładowań piorunowych

Wartość N_c może być ustalona przez właściciela obiektu lub przez projektanta urządzenia piorunochronnego.
Wartości N_c mogą być oszacowane w drodze analizy ryzyka i szkód, przy uwzględnieniu takich czynników jak:

• typ konstrukcji,
• obecność substancji palnych i wybuchowych,
• środki przeznaczone do redukcji wynikowych skutków piorunowych,
• liczba poszkodowanych ludzi,
• typ i znaczenie wchodzących w grę usług publicznych,
• wartość mienia narażonego na szkodę,
• inne czynniki wymienione w powyższej tablicy – Przykłady klasyfikacji obiektów.

W przypadku obiektów zwykłych zaleca się przyjmować wartość N_c = 10⁻³, natomiast w przypadku obiektów zagrożonych wybuchem wartość N_c = 10⁻⁵.

2.2. Spodziewana częstość N_d bezpośrednich wyładowań piorunowych trafiających w obiekt

Średnia roczna częstość N_d bezpośrednich wyładowań piorunowych trafiających w obiekt może być wyznaczona z zależności:
N_d = N_g × A_e × 10⁻⁶ na rok

w której:
N_g – średnia roczna gęstość wyładowań doziemnych na km² i na rok, w rejonie usytuowania obiektu. Należy przyjmować wartości według danych zawartych w normie PN-86/E-05003/01, to jest N_g = 1,8 wyładowań na km² i na rok dla terenów o szerokości geograficznej powyżej 51° 30’ oraz N_g = 2,5 wyładowań na km² i na rok dla pozostałych terenów kraju,
A_e – równoważna powierzchnia zbierania wyładowań przez obiekt w m². Równoważna powierzchnia zbierania wyładowań przez obiekt jest określana jako obszar powierzchni ziemi, na który przypada tyle samo bezpośrednich wyładowań co w obiekt. W każdym przypadku za minimalne pole równoważnej powierzchni zbierania wyładowań piorunowych uznaje się poziomy rzut samego obiektu. W przypadku obiektów odizolowanych lub obiektów o złożonej topografii należy równoważną powierzchnię zbierania wyładowań  piorunowych określać wg PN-IEC 61024-1-1.

Współczynnik A_e jest opisany zależnością:
a) dla obiektów o kształcie zbliżonym do prostopadłościanu:
 A_e = a × b + 2 × (a + b) × m × h + Π × m² × h²

gdzie:
a, b, h – wymiary obiektu (szerokość, długość, wysokość), [m]
m – współczynnik opisujący stosunek szerokości pasa powierzchni, który wykracza poza zarys poziomy obiektu do jego wysokości

b) dla obiektów o kształcie zbliżonym do walca:
 A_e = Π × m² × h²

Uwaga!
Jeżeli w pobliżu obiektu, dla którego wykonywana jest analiza, znajduje się inny obiekt, należy sprawdzić czy obliczona powierzchnia równoważna A_e nie ulegnie zmniejszeniu o część odpowiadającą odległości pomiędzy tymi obiektami. Jeżeli odległość pomiędzy obiektami będzie mniejsza niż:
L < 3 × (h + h_s)
 
gdzie:
L – odległość pomiędzy obiektem analizowanym a obiektem sąsiednim, [m]
h – wysokość obiektu analizowanego, [m]
h_s – wysokość obiektu sąsiedniego, [m].
W takim przypadku równoważna powierzchnia zbierania wyładowań piorunowych A'_e będzie równa:
A'_e = A_e – X_s = A_e – [d + 3 × (h_s – h)]/2
 
gdzie:
d – pozioma odległość między obiektem rozpatrywanym a sąsiednim, [m]

2.3. Procedura wyboru urządzenia piorunochronnego

Wartość akceptowaną częstości N_c wyładowań należy porównać z aktualną wartością częstości N_d wyładowań piorunowych trafiających w obiekt.
Porównanie to pozwala na podjęcie decyzji czy urządzenie piorunochronne jest konieczne i jakiego ma być typu.

Jeżeli N_d ≤ N_c to urządzenie piorunochronne nie jest potrzebne.

Jeżeli N_d > N_c to urządzenie piorunochronne o skuteczności E ≥ 1 − (N_c/N_d) powinno być zainstalowane i powinien być wybrany, zgodnie z tablicą 2, właściwy poziom ochrony.