Przewody odprowadzające i uziemiające – jak wykonać połączenie z uziomem?
Start » Poradnik » Przewody odprowadzające i uziemiające – jak wykonać połączenie z uziomem?
Każda prawidłowo zaprojektowana oraz wykonana instalacja odgromowa składa się z przewodów, które tworzą drogę przepływu prądu piorunowego od układu zwodów do układu uziemiającego. Przewody te są niezbędne, ponieważ pełnią decydującą rolę w poprawnym działaniu systemu LPS, zapewniając skuteczną ochronę osobom znajdującym się w obiekcie budowlanym. Zarówno początkujący, jak i bardziej doświadczeni instalatorzy niejednokrotnie zastanawiają się, jak najlepiej połączyć przewody z uziomem, aby zapewnić najwyższy poziom bezpieczeństwa. W artykule zaprezentowano i opisano krok po kroku kluczowe aspekty techniczne związane z wykonaniem takiego połączenia.
Wieloletnie doświadczenie w branży techniki odgromowej pokazuje, że przewody odgromowe wraz ze złączami kontrolnymi i przewodami uziemiającymi odgrywają niezwykle istotną rolę w funkcjonowaniu całego systemu LPS. Odpowiadają za jego skuteczność, a tym samym ochronę zdrowia i życia ludzi przebywających w budynku. Niestety, bardzo często dochodzi do zaniedbań w prawidłowym ułożeniu przewodów oraz doborze odpowiednich materiałów i złączy.
Przewody odprowadzające to najczęściej okrągłe lub płaskie druty lub taśmy wykonane z metalu (np. stali ocynkowanej, aluminium lub miedzi), które montuje się na elementach konstrukcji obiektu budowlanego w celu połączenia poszczególnych punktów i stref systemu odgromowego. Innymi słowy – przewody odprowadzające łączą układ zwodów z układem uziemiającym. Oznacza to, że swój początek mają na dachu, gdzie łączą się ze zwodami, następnie biegną pionowo wzdłuż elewacji (lub pod nią), a przy zejściu do strefy uziomowej są wyposażone w osłony (np. metalowe rury). W strefie przyziemia znajdują się złącza kontrolne (probiercze) łączące przewody odprowadzające z układem uziemiającym, tj. przewodami uziemiającymi i konstrukcją uziomową (np. fundamentową).
Wspomniane złącza kontrolne to punkty, gdzie przewody odprowadzające w sensie technicznym kończą swój bieg, przekazując prądy piorunowe kolejno przewodom uziemiającym, uziomowi, aż do gruntu. W systemie LPS (ang. Lightning Protection System) funkcja przewodów odprowadzających (wraz z przewodami uziemiającymi) jest kluczowa, ponieważ polega na łączeniu zwodów z uziomem. Co więcej, ich wysoka przewodność i ciągłość prądowa odgrywają decydującą rolę w prawidłowym odprowadzeniu prądów piorunowych – od miejsca ich przechwycenia przez zwody, aż po kontrolowane i bezpieczne przekazanie do konstrukcji uziomowej i dalej do gruntu, gdzie prądy te ulegają rozpływowi. Należy pamiętać, że zarówno zwody, uziom, złącza, jak i przewody odprowadzające wraz z przewodami uziemiającymi to elementy komplementarne, a tym samym absolutnie niezbędne do zapewnienia najwyższej ochrony odgromowej dla ludzi i mienia.
Rozmieszczenie przewodów odprowadzających
Projektant, który sporządza projekt instalacji odgromowej, jest zobowiązany do przestrzegania norm technicznych oraz przepisów prawa budowlanego, dzięki czemu może prawidłowo dobrać rodzaj systemu odgromowego dla danego budynku. Podobnie dzieje się w przypadku rozlokowania przewodów odprowadzających, które powinny być dostosowane do funkcjonalności obiektu, a także powinny spełniać normowe wytyczne dla danej klasy LPS. Ponadto należy zastosować wymogi normy PN-EN 62305-3, która jasno określa m.in. liczbę i rozmieszczenie przewodów odprowadzających.
W przypadku budynków jednorodzinnych, w tym obiektów zlokalizowanych na terenach górskich i podgórskich, dobór klasy urządzenia piorunochronnego (LPS) powinien uwzględniać wyniki oceny ryzyka zgodnie z normą PN-EN 62305-2 oraz mające zastosowanie wymagania przepisów. Dla przykładowej III klasy LPS typowa, preferowana odległość między sąsiednimi przewodami odprowadzającymi wynosi 15 m.
Co to oznacza w praktyce? Projektując instalację odgromową, należy uwzględnić obwód budynku, jego geometrię oraz wymaganą klasę LPS. Wstępną liczbę przewodów odprowadzających można oszacować, dzieląc obwód budynku przez typową odległość przypisaną danej klasie ochrony i zaokrąglając wynik w górę. Nie jest to jednak jedyne kryterium projektowe.
Przewody odprowadzające powinny być rozmieszczone możliwie równomiernie wokół budynku oraz prowadzone możliwie najkrótszymi i prostymi trasami od zwodów do układu uziemiającego. Zaleca się ich lokalizowanie przy odsłoniętych narożnikach obiektu, o ile pozwalają na to warunki techniczne.
W typowych budynkach jednorodzinnych o prostokątnym rzucie często stosuje się cztery przewody odprowadzające, po jednym w każdym narożniku. W przypadku mniejszych obiektów możliwe jest zastosowanie dwóch przewodów, natomiast większe lub bardziej rozbudowane budynki mogą wymagać większej liczby tras. Ostateczną liczbę i rozmieszczenie przewodów należy każdorazowo zweryfikować w projekcie instalacji odgromowej.
Bardzo ważną kwestią techniczną w budowie urządzeń piorunochronnych jest sposób rozmieszczenia przewodów odprowadzających możliwie prostą trasą, aby maksymalnie skrócić drogę od szpicy zwodu do konstrukcji uziomu, nie zwiększając istotnie impedancji przewodów. Im krótsza i prostsza trasa, tym prądy piorunowe szybciej i efektywniej przepłyną przez urządzenie piorunochronne i rozpłyną się w gruncie, zmniejszając tym samym ryzyko dla obiektu i osób w nim przebywających. W związku z tym zaleca się, aby przewody prowadzić możliwie krótko i prosto, unikając zbędnych pętli i ostrych załamań.
Sporządzenie projektu instalacji odgromowej wymaga ścisłego przestrzegania norm, dlatego ważne jest, aby umiejętnie przeprowadzić analizę ryzyka oraz określic klasę LPS. W przypadku rozmieszczenia przewodów odprowadzających wg normy PN-EN 62305-3 dla układu nieodseparowanego (występującego w bezpośrednim sąsiedztwie konstrukcji budynku i połączonego z GSU) odległości między przewodami to:
10 m dla klasy I i klasy II,
15 m dla klasy III,
20 m dla klasy IV.
Warto pamiętać, iż każdy obiekt budowlany powinien być wyposażony w co najmniej 2 przewody odprowadzające, niezależnie od klasy LPS. Jest to standard pozwalający zachować minimum bezpieczeństwa, szczególnie w małych budynkach. Obiekty o większej kubaturze i powierzchni powinny posiadać odpowiednio więcej takich przewodów zgodnie z wytycznymi zawartymi w normach technicznych.
Przejście z przewodu odprowadzającego do układu uziemiającego
Dzięki zastosowaniu złącza kontrolnego można w bardzo prosty i skuteczny sposób połączyć przewód odprowadzający z przewodem uziemiającym, co z kolei pozwala przekazać prądy piorunowe do układu uziemiającego, który umożliwia ich rozpłynięcie w gruncie. Przewód uziemiający jest swego rodzaju łącznikiem, który wprowadza prądy piorunowe do strefy uziomowej. Przewód ten musi być dobrym przewodnikiem elektrycznym wykonanym z metalu (np. stali ocynkowanej lub miedzi) o bardzo dobrej przewodności. Jego skuteczność jest zależna od wartości impedancji oraz zastosowanych złącz zarówno w punkcie łączenia z przewodem odprowadzającym, jak i w miejscu połączenia z uziomem.
Z technicznego punktu widzenia odróżnienie przewodów odprowadzających od uziemiających jest stosunkowo łatwe. Te pierwsze najczęściej są nieosłonięte i można je zobaczyć zamocowane na pokryciu dachowym oraz na elewacji budynku (często wzdłuż narożników), chyba że zostały umieszczone pod nią. Przewody uziemiające przeważnie spotyka się w strefie przyziemia (zależnie od lokalizacji skrzynki probierczej, która może znajdować się na elewacji lub w gruncie). Oznacza to, że są prowadzone od strefy przyziemia, następnie w gruncie, aż do miejsca połączenia z uziomem. Oczywiście wyprowadzenia z gruntu muszą być odpowiednio osłonięte i zabezpieczone przed korozją elektrochemiczną i kontaktową. Skuteczną ochroną jest rura osłonowa, masa bitumiczna, taśma antykorozyjna i właściwie dobrane, kompatybilne złącze. Ogólnie rzecz ujmując, przewody odprowadzające występują nad gruntem, natomiast przewody uziemiające są ukryte w gruncie.
Granicą między przewodami odprowadzającymi a przewodami uziemiającymi jest złącze kontrolne, czyli zwykle puszka probiercza pozwalająca dokonywać inspekcji technicznej wraz z pomiarami rezystancji uziemienia. Jak już wspomniano, puszka może być umieszczona w elewacji nad gruntem lub w gruncie w postaci studzienki probierczej w zależności od zastosowanego rodzaju uziomu i innych rozwiązań technicznych dla danego budynku.
Złącze kontrolne
Elementy połączeniowe mają istotny wpływ na trwałość i prawidłowe działanie urządzenia piorunochronnego. Szczególną rolę pełni złącze kontrolne, stosowane m.in. w miejscu połączenia przewodu odprowadzającego z przewodem uziemiającym. Jego konstrukcja umożliwia fizyczne rozdzielenie połączenia na potrzeby kontroli i pomiarów wykonywanych zarówno po zakończeniu montażu, jak i podczas okresowych przeglądów instalacji.
Lokalizacja złącza kontrolnego powinna wynikać z projektu i zapewniać łatwy oraz bezpieczny dostęp do czynności kontrolno-pomiarowych. W rozwiązaniach elewacyjnych złącze umieszcza się zwykle w skrzynce lub puszce probierczej w strefie przyziemia, na trasie przewodu prowadzonego w kierunku układu uziemiającego. W praktyce często spotyka się lokalizację na wysokości około 0,3–1,0 m nad poziomem terenu, jednak nie jest to wartość uniwersalna — ostateczne położenie powinno uwzględniać projekt, sposób prowadzenia przewodów oraz warunki obiektu.
Alternatywnym rozwiązaniem jest umieszczenie złącza kontrolnego w studzience probierczej w gruncie. Takie wykonanie pozwala zachować dostęp do złącza, a jednocześnie chroni je przed przypadkowym uszkodzeniem i umożliwia estetyczne poprowadzenie instalacji.
Niezależnie od przyjętego rozwiązania złącze kontrolne powinno pozostawać dostępne przez cały okres eksploatacji urządzenia piorunochronnego. Dostęp do niego jest niezbędny podczas oględzin, kontroli ciągłości połączeń oraz pomiarów układu uziemiającego.
Połączenie z uziomem
Jednym z najważniejszych punktów w systemie odgromowym jest ten, gdzie przewody odprowadzające łączą się z uziomem. Możliwość przekazania prądów piorunowych do uziomu i ich rozpływu w gruncie stanowi istotę działania dobrze funkcjonującego urządzenia piorunochronnego. Wieloletnie doświadczenie wykonawcze pokazuje, że połączenie przewodów odprowadzających, przewodu uziemiającego i uziomu powinno być wykonane zgodnie z normami i dobrymi praktykami stosowanymi w technice odgromowej. Połączenie przewodu uziemiającego z uziomem wykonuje się przy użyciu wytrzymałego złącza śrubowego krzyżowego lub poprzez zgrzewanie czy spawanie.
We współczesnych systemach odgromowych wykorzystujących uziom fundamentowy, połączenie przewodów odprowadzających odbywa się zawsze przy pomocy przewodu uziemiającego oraz odpowiednich złączy. W takiej konfiguracji do wykonania wyprowadzenia stosuje się taśmę stalową (bednarkę) lub pręt okrągły. Jednak warto pamiętać, że przejście takiego przewodu przez beton fundamentowy oraz grunt i kontakt ze strefą nagruntową wymaga zastosowania materiału odpornego na korozję. W takich przypadkach zaleca się użycie przewodu uziemiającego wykonanego ze stali nierdzewnej. Bardzo dobrym i trwałym połączeniem jest zespawanie przewodu ze zbrojeniem oraz dodatkowe zabezpieczenie miejsca łączenia masą antykorozyjną. Samo wyprowadzenie bednarki najlepiej wykonać wewnątrz budynku, gdzie jest łatwy dostęp do GSU, ewentualnie na zewnątrz. Drugi sposób wiąże się z dodatkowymi czynnościami niezbędnymi do zapewnienia solidnej ochrony przed korozją, ponieważ przewód uziemiający ma kontakt z takimi środowiskami jak beton, grunt i powietrze atmosferyczne.
Instalacja odgromowa z uziomem typu otokowego to bardzo ciekawe rozwiązanie, które pozwala zapewnić ochronę odgromową obiektom nieposiadającym uziomu fundamentowego lub wszędzie tam, gdzie dotychczasowy uziom fundamentowy wymaga wsparcia właśnie w formie otoku. W przypadku instalacji z uziomem otokowym połączenie z przewodem uziemiającym i przewodami odprowadzającymi wykonuje się poprzez umieszczenie bednarki w wykopie i połączenie jej z bednarką tworzącą otok. Wiąże się to z podwyższonym ryzykiem wystąpienia korozji ze względu na późniejszy jednoczesny kontakt z gruntem i powietrzem atmosferycznym, dlatego strefę wyprowadzenia należy dodatkowo zabezpieczyć rurą osłonową i np. pastą antykorozyjną. Ponad strefą wyprowadzenia należy zastosować złącze kontrolne, które zapewni stabilną integrację między przewodami odprowadzającymi a przewodem uziemiającym. Z kolei samo połączenie przewodu uziemiającego z otokiem wykonuje się poprzez zgrzewanie egzotermiczne bądź spawanie (elektryczne lub gazowe) z zachowaniem zakładki 80-100 mm. Takie łączenie również wymaga pieczołowitego zabezpieczenia przed korozją.
Budynki wyposażone w urządzenie piorunochronne z uziomem szpilkowym to przeważnie obiekty o małej, średniej lub dużej powierzchni oraz takie, w obrębie których grunt w górnej warstwie posiada zbyt wysoką rezystywność, podczas gdy w głębszych warstwach jest ona niższa. Uziomy szpilkowe dobrze sprawdzą się tam, gdzie otoczenie ze względów technicznych uniemożliwia wykonanie uziomu innego typu. Warto dodać, że uziomy szpilkowe stosuje się też w sytuacji ograniczonej powierzchni wokół budynku (np. gęsta zabudowa), podczas modernizacji urządzenia piorunochronnego oraz w momencie, gdy uzasadnione będzie wykorzystanie głębszych warstw gruntu. Montaż połączeń przewodów odprowadzających, przewodów uziemiających i uziomu jest bardzo podobny do systemu bazującego na uziomie otokowym. Biegnący pionowo wzdłuż elewacji przewód odprowadzający na wysokości 0,3-1 m łączy się z przewodem uziemiającym za pomocą złącza kontrolnego w natynkowej puszce probierczej. Następnie przewód ten (przeważnie bednarka) po uprzednim zabezpieczeniu antykorozyjnym (ze względu na styk strefy gruntowej i nagruntowej) przebiega aż do umieszczonych pionowo stalowych prętów uziomu szpilkowego, pogrążonych głęboko w gruncie. Połączenie między przewodem uziemiającym a szpilkami wykonuje się przy użyciu specjalnego złącza krzyżowego lub zgrzewu egzotermicznego czy spawania wraz z dokonaniem solidnego zabezpieczenia antykorozyjnego.
Część obiektów wymaga wdrożenia specjalnej ochrony odgromowej, którą zapewniają tzw.systemy uziomów mieszanych (kombinowanych). W tym przypadku norma PN-EN 62305 zaleca rozbudowę systemu uziomowego, np. uziomu typu B (tworzy zamkniętą pętlę) o elementy uziomu typu A (nie tworzy zamkniętej pętli). Takie konstrukcje pozwalają zapewnić wysokie bezpieczeństwo poprzez synergię dwóch różnych, lecz zintegrowanych ze sobą rozwiązań. Jednym z przykładów może być system odgromowy oparty na uziomie otokowym i szpilkowym, gdzie przewody uziemiające łączą oba systemy w gruncie. W takim przypadku przewód odprowadzający klasycznie biegnie od zwodów wzdłuż elewacji aż do skrzynki probierczej nad ziemią, gdzie poprzez złącze kontrolne łączy się z przewodem uziemiającym (bednarką). Następnie, po zastosowaniu np. osłony rurowej, przewód ten biegnie poniżej poziomu gruntu, gdzie zostaje połączony z bednarką z uziomu otokowego poprzez zastosowanie specjalnych złączy krzyżowych lub za pomocą zgrzewania egzotermicznego czy spawania. Każdy typ łączenia wymaga uważnego doboru materiałów oraz zastosowania środków antykorozyjnych. Po połączeniu przewodu uziemiającego z otokiem, przewód uziemiający (bednarka) biegnie w głąb wykopu, napotykając na pogrążony w gruncie pręt uziomu szpilkowego. Podobnie jak w przypadku uziomu szpilkowego, także i tutaj łączenie wykonuje się, stosując złącze krzyżowe, ewentualnie zgrzewanie egzotermiczne czy spawanie elektryczne. Miejsce łączenia standardowo zabezpiecza się środkami antykorozyjnymi w celu zwiększenia trwałości i bezpieczeństwa systemu.
Warto zaznaczyć, że w konstrukcjach uziomów mieszanych bardzo ważna jest kompatybilność materiałowa, która stanowi podstawę ochrony przed korozją kontaktową (bimetaliczną). Wiele cennych informacji dotyczących uziomów w instalacjach odgromowych można przeczytać w artykule pt. Uziom w instalacji odgromowej – rodzaje, materiały i zastosowanie.
Materiały i kompatybilność
Montaż przewodów odprowadzających oraz przewodów uziemiających jak również połączeń tych dwóch elementów wymaga wiedzy i doświadczenia. W praktyce wykonawczej najczęściej stosuje się specjalne złącza oraz techniki zgrzewające i spawalnicze. Jednak nawet najlepiej wykonane łączenie może okazać się nietrwałe, jeśli materiały użyte do jego wykonania będą niekompatybilne i nieodpowiednio połączone. Grozi to powstaniem korozji kontaktowej (bimetalicznej), która w bardzo krótkim czasie może doprowadzić do uszkodzeń mechanicznych połączenia, skutkując brakiem ciągłości i przewodności prądowej. W efekcie system odgromowy nie będzie w stanie bezpiecznie przekazać prądów piorunowych do gruntu.
W związku z tym, niezbędne jest, aby projektant oraz instalator wiedzieli, jakie materiały można ze sobą łączyć, aby uniknąć powstania korozji bimetalicznej. Dotyczy to nie tylko samego styku dwóch różnych przewodów, ale także zastosowanych złączy, których materiały powinny zapewniać należyty poziom przewodności, odporność mechaniczną i prądową oraz redukcję ryzyka pojawienia się korozji. Co ważne, istotna jest także kompatybilność, czyli w głównej mierze fizyczne i mechaniczne dopasowanie, niezbędne w prawidłowym wykonaniu połączenia na styku takich elementów jak przewód odprowadzający, złącze i przewód uziemiający. Najczęściej spotykane typy przewodów to płaskie (bednarka) oraz okrągłe, które można skutecznie łączyć za pomocą specjalnych złączy krzyżowych.
Do najpopularniejszych materiałów używanych do wykonania przewodów odprowadzających i uziemiających zaliczamy:
stal ocynkowaną,
stal pomiedziowaną,
stal nierdzewną,
miedź,
aluminium (tylko w części nadziemnej systemu odgromowego),
stopy aluminium (tylko w części nadziemnej systemu odgromowego).
Warto podkreślić, że przewody wykonane z aluminium bądź stopów aluminium wykorzystuje się wyłącznie w nadziemnej części urządzenia piorunochronnego. W związku z tym przewody uziemiające umieszczone w gruncie powinny być wykonane z materiału innego niż aluminium/stop aluminium.
Uniwersalną zasadą, którą należy się kierować zarówno w projektowaniu, jak i wykonawstwie jest ta mówiąca o tym, że najlepiej łączyć dwa takie same metale. Wieloletnia praktyka pokazuje, że nie zawsze jest to możliwe, dlatego zaleca się unikanie bezpośredniego kontaktu metali, jak aluminium i miedź oraz stal ocynkowana i miedź. Dotyczy to zwłaszcza wykonywania wyprowadzeń przewodów z gruntu czy łączenia przewodów w instalacjach z uziomem fundamentowym lub mieszanym, gdzie przewody przechodzą przez beton, grunt i powietrze atmosferyczne. Jednak rozwiązania dostępne we współczesnej technice odgromowej pozwalają zachować bezpieczną kompatybilność elektrochemiczną materiałów, np. poprzez zastosowanie właściwych elementów połączeniowych. Mogą to być złącza, wkładki bimetaliczne lub inne elementy przejściowe przeznaczone do łączenia danej pary materiałów.
Co ważne, strefą najbardziej narażoną na korozję elektrochemiczną jest punkt wyprowadzenia przewodów z gruntu (lub z betonu) na powierzchnię. O ile beton dość dobrze zabezpiecza przewód, o tyle kontakt metalu z wilgotnym gruntem lub powietrzem sprawia, że korozja elektrochemiczna pojawia się i postępuje bardzo szybko, prowadząc do poważnych uszkodzeń. W związku z tym, w takich miejscach konieczne będzie zastosowanie rur osłonowych, taśm antykorozyjnych, mas bitumicznych czy różnego rodzaju past i wazelin technicznych.
Doświadczenie w branży techniki odgromowej to także świadomość tego, że każda inwestycja prowadzona w ramach procesu budowlanego czy modernizacji wiąże się z ryzykiem wystąpienia błędów. Odpowiedzialni projektanci i wykonawcy mogą realnie zredukować ryzyko pomyłek poprzez lepszą znajomość norm technicznych oraz wdrażanie dobrych praktyk zarówno na etapie projektowania, jak i wykonawstwa.
Analizując przypadki błędów z zakresu montażu przewodów odprowadzających oraz przewodów uziemiających, można wymienić te powtarzające się najczęściej. Są to przede wszystkim:
brak ciągłości i przewodności prądowej,
trudny dostęp do złączy kontrolnych,
nieprawidłowe rozmieszczenie tras,
źle dobrane materiały,
niezastosowanie ochrony antykorozyjnej,
trasy przewodów niezgodne z projektem.
Najpoważniejszym błędem jest brak zachowania ciągłości i przewodności prądowej skutkujący niemożnością zapewnienia obiektowi ochrony odgromowej. Dzieje się tak najczęściej ze względu na nieprawidłowości w obrębie złączy wskutek niekompatybilności bądź wystąpienia korozji. Czasem zdarza się, że przewody zostały uszkodzone mechanicznie, przez co niemożliwe jest bezpieczne odprowadzanie prądów piorunowych do gruntu.
Złącza kontrolne umieszczone w skrzynkach bądź studzienkach probierczych również zalicza się do elementów krytycznych instalacji odgromowej, ponieważ pozwalają ocenić rezystancję uziomu oraz pośrednio sprawność całej instalacji. Trudna dostępność, a nawet jej brak przeważnie wynika z nieprzemyślanego montażu termoizolacji albo przypadkowego zasypania studzienki np. podczas prac brukarskich. Należy pamiętać, że złącza kontrolne powinny być umieszczone w łatwo dostępnym miejscu w obrębie elewacji lub tuż przy powierzchni gruntu, a także powinny umożliwiać bezproblemowe przeprowadzenie niezbędnych czynności kontrolno-pomiarowych.
Rozmieszczenie tras przewodów musi wynikać nie tylko ze znajomości norm, projektu czy zasad elektrotechniki, ale przede wszystkim powinno uwzględniać zapewnienie najwyższej ochrony odgromowej. Dlatego nieprawidłowe poprowadzenie tras może generować podwyższoną impedancję, co niepotrzebnie podnosi ryzyko podczas przepływu prądów piorunowych. Należy pamiętać, że przewody odprowadzające montowane na obiekcie budowlanym powinny być poprowadzone jak najkrótszą drogą do uziomu, najlepiej wzdłuż przeciwległych narożników. Zaleca się, aby były oddalone od otworów okiennych i drzwiowych, a jeśli warunki techniczne na to nie pozwalają, należy zabezpieczyć je dodatkowymi osłonami. Najczęściej będzie to specjalna rura lub rozwiązanie systemowe w postaci poprowadzonego izolowanego wysokonapięciowego przewodu odprowadzającego.
Źle dobrane materiały to również częsty błąd spotykany na wielu obiektach, wynikający z niewiedzy na temat inżynierii materiałowej oraz zachowania się poszczególnych rodzajów metali w określonych warunkach środowiskowych. Pierwszym skutkiem tego błędu jest pojawienie się korozji i uszkodzeń mechanicznych w obrębie złączy, natomiast drugi to przerwanie ciągłości prądowej prowadzące do częściowej lub całkowitej niesprawności instalacji odgromowej. Również stosowanie materiałów niecertyfikowanych oraz o nieprawidłowych parametrach może przekładać się np. na niezamierzony wzrost impedancji oraz niebezpieczeństwo w czasie przepływu prądów piorunowych.
Niezastosowanie ochrony antykorozyjnej może mieć różne przyczyny, jednak największym skutkiem tego zaniedbania jest poważne skrócenie okresu trwałości i sprawności instalacji odgromowej. Większość niezabezpieczonych antykorozyjnie elementów metalowych jest stale narażona na czynniki wywołujące korozję elektrochemiczną. W związku z tym, obowiązkiem każdego wykonawcy jest zapewnienie solidnej ochrony antykorozyjnej, szczególnie na elementach połączeniowych znajdujących się na konstrukcji budynku, w gruncie i w miejscach zgrzewania/spawania. Warto pamiętać, że strefa wyprowadzenia grunt-powietrze jest szczególnie narażona na pojawienie się korozji.
Odstępstwa od projektu zdarzają się dość często, co bezpośrednio wynika ze złożoności procesu budowlanego oraz uwarunkowań technicznych. Jednak każda taka zmiana powinna być skonsultowana z projektantem, który jest zobligowany do dokonania wizji lokalnej w celu akceptacji, zaproponowania innego rozwiązania lub odrzucenia zmiany. Przypadkowe zmiany trasy względem projektu technicznego to nadużycie ze strony wykonawcy, które może przełożyć się na wzrost ryzyka w zakresie poprawnego działania instalacji odgromowej. Przebieg tras musi być zgodny z wytycznymi norm technicznych oraz przeprowadzonymi obliczeniami inżynierskimi. Każda dodatkowa pętla, zbyt ostre załamanie, niezachowana odległość czy nieuzasadnione wydłużenie trasy może prowadzić do negatywnych konsekwencji dla bezpieczeństwa systemu LPS.
Kontrola i pomiary
Po zakończeniu realizacji urządzenia piorunochronnego należy przeprowadzić kontrolę powykonawczą obejmującą oględziny, wymagane pomiary oraz sporządzenie odpowiedniej dokumentacji zgodnie z aktualnymi wymaganiami PN-EN 62305-3. Czynności kontrolno-pomiarowe powinna wykonywać osoba posiadająca odpowiednie kwalifikacje w grupie urządzeń elektrycznych G1 w zakresie dozoru (D) i eksploatacji (E) obejmujące właściwy zakres prac kontrolno-pomiarowych, adekwatny do rodzaju instalacji i wykonywanych badań.
Oględziny obejmują kontrolę wizualną i mechaniczną poszczególnych połączeń przewodów odprowadzających i przewodów uziemiających, jak również inspekcję skrzynki probierczej, gdzie znajduje się złącze kontrolne, niezbędne do wykonania pomiarów elektrycznych. Co ważne, oględziny odbywają się tuż przed zasypaniem uziomu masą gruntową. Osoba kontrolująca sprawdza zgodność stanu faktycznego z dokumentacją m.in. w zakresie prawidłowego poprowadzenia tras przewodów, oceny ciągłości połączeń (złączy, zacisków kontrolnych) pod kątem mechanicznym oraz obecności korozji. Weryfikacji podlegają również odstępy izolacyjne, a także sposób wykonania tras pod względem unikania pętli, minimalnych długości łuków czy zbyt ostrych kątów załamań. Oceniany jest również stan przewodów uziemiających i uziomów, szczególnie w strefie wyprowadzeń w zakresie odpowiedniej ochrony mechanicznej i antykorozyjnej. Ponadto, sprawdza się dostępność do zacisków probierczych, co jest kluczowe przy okresowych kontrolach instalacji odgromowej.
Osoba wykonująca kontrolę powykonawczą przeprowadza pomiary elektryczne, których celem jest weryfikacja ciągłości elektrycznej przewodów odprowadzających i uziemiających oraz ocena parametrów układu uziemiającego. Zakres i sposób wykonania pomiarów powinny być dostosowane do rodzaju instalacji, zastosowanego układu uziemiającego oraz przyjętej metody pomiarowej.
Pomiar rezystancji uziemienia może być wykonywany m.in. metodą spadku potencjału lub, w odpowiednich warunkach technicznych, metodą cęgową. Metody te nie są w pełni zamienne – możliwość zastosowania metody cęgowej zależy od topologii układu i obecności odpowiednich dróg przepływu prądu pomiarowego. W przypadku pomiarów udarowych oceniane są właściwości układu związane z jego zachowaniem przy przebiegach impulsowych, dlatego wynik takiego badania nie powinien być utożsamiany bezpośrednio z klasycznym pomiarem rezystancji uziemienia.
Na wynik pomiaru wpływają również warunki gruntowe, w tym wilgotność gruntu oraz warunki atmosferyczne występujące przed badaniem. Z tego względu warunki wykonywania pomiaru powinny zostać uwzględnione i odnotowane w dokumentacji, a interpretacja wyników powinna uwzględniać zastosowaną metodę, charakterystykę gruntu oraz wymagania projektowe i normowe.
Zakończeniem czynności kontrolno-pomiarowych jest sporządzenie dokumentacji. To przede wszystkim protokół instalacji odgromowej, który musi składać się z opisu metody pomiarowej, rodzaju użytego urządzenia, wykonania szkicu rozmieszczenia uziomów i złączy probierczych, a także tabeli z wynikami pomiarów dla badanych punktów oraz fotografii. W protokole powinna znaleźć się ocena instalacji, która jednoznacznie stwierdza, czy dany system odgromowy nadaje się bądź nie nadaje się do eksploatacji.
Podsumowanie
Przewody odprowadzające i uziemiające są niezbędnym elementem każdej poprawnie wykonanej instalacji odgromowej. Z kolei montaż połączeń tych przewodów z uziomem należy do jednej z najważniejszych czynności w procesie realizacji. Zarówno przewody odprowadzające, jak i uziemiające mają identyczne zadanie – w sposób kontrolowany i bezpieczny przekazać prądy piorunowe do uziomu, który pozwoli na ich rozpływ w gruncie. Wykonanie połączeń między przewodami odprowadzającymi, przewodami uziemiającymi a uziomem musi być poprawnie rozmieszczone na elementach konstrukcyjnych budynku, wykorzystując najkrótsze możliwe trasy łączące zwody z uziomem. Newralgicznymi punktami każdego systemu są także punkty kontrolne w postaci złączy probierczych, które pozwalają dokonać inspekcji technicznej i pomiarów. Połączenia przewodów z każdym rodzajem uziomu powinny być należycie zabezpieczone przed korozją. Istotne znaczenie ma także prawidłowy dobór materiałów oraz kompatybilność po stronie przewodów, złączy oraz uziomu. Przestrzeganie powyższych zasad przez projektanta oraz wykonawcę pozwoli ograniczyć ryzyko popełnienia najczęstszych błędów wpływających na sprawność, trwałość i bezpieczeństwo instalacji odgromowej.
[FAQ] AN-KOM odpowiada klientom, jak wykonać połączenia uziomu z przewodami odprowadzającymi i uziemiającymi
Po co stosuje się złącze kontrolne i gdzie należy je zamontować?
Złącze kontrolne stosuje się w celu wykonania czynności inspekcyjnych zarówno na końcowym etapie inwestycji, jak i podczas okresowych przeglądów technicznych przeprowadzanych przeważnie co 5 lat (zależnie od aktualnych wymagań prawnych, klasy LPS oraz warunków eksploatacji i dokumentacji obiektu). Złącze kontrolne należy zamontować w pobliżu strefy wyprowadzenia przewodów w puszce probierczej w łatwo dostępnym miejscu na elewacji budynku (na wysokości 0,3-1 m nad poziomem gruntu) lub w studzience probierczej umieszczonej w gruncie.
Kiedy wybrać puszkę elewacyjną, a kiedy studzienkę w gruncie?
Wybór puszki elewacyjnej bądź studzienki probierczej w gruncie uzależnione jest przede wszystkim od sposobu poprowadzenia przewodu odprowadzającego do uziomu, przestrzeni dostępowej, warunków technicznych, wodoszczelności oraz estetyki. Puszka znajdzie zastosowanie, kiedy przewody umieszczono pionowo na elewacji budynku. Umożliwia to łatwy dostęp do puszki niezależnie od warunków pogodowych. Puszka to także ochrona przed całkowitym zalaniem złącza. Natomiast studzienka w gruncie jest montowana wszędzie tam, gdzie liczy się zachowanie wysokiej estetyki elewacji, możliwość poprowadzenia przewodu odprowadzającego przez ścianę do wnętrza budynku, a także estetyczne wkomponowanie instalacji odgromowej w przestrzeń wokół budynku.
Na co zwrócić uwagę przy montażu puszki w ocieplonym budynku?
Montaż puszki elewacyjnej w już ocieplonym budynku to wyzwanie, podczas którego należy zwrócić szczególną uwagę na zastosowanie sztywnego i trwałego mocowania do muru oraz poprowadzenie przewodów odprowadzających w rurach ochronnych ze względów bezpieczeństwa pożarowego. Ponadto, trzeba mieć na uwadze kwestie termoizolacyjne budynku, które wymagają zastosowania puszki z wkładką termoizolacyjną oraz wypełnienia przestrzeni wokół puszki tak, aby zredukować straty ciepła. Ważna jest też szczelność zarówno samej puszki, jak i obszaru wokół niej, ponieważ woda opadowa nie może wnikać w strukturę ocieplenia budynku.
Czy rura spustowa z dachu może zastąpić przewód odprowadzający?
Tak, zgodnie z normą PN-EN 62305-3 metalowa rura spustowa może pełnić funkcję naturalnego przewodu odprowadzającego lub naturalnego zwodu. Jest to możliwe wyłącznie pod warunkiem zachowania ściśle określonych warunków technicznych takiej rury pod względem użytego materiału, grubości ścianek, ciągłości i przewodności prądowej oraz montażu odpowiednich połączeń z uziomem.
Jak połączyć przewodniki z dwóch różnych metali (np. miedzi i stali)?
Bezpośrednie łączenie różnych metali może prowadzić do korozji elektrochemicznej. Dlatego należy stosować odpowiednio dobrane złącza przejściowe, elementy bimetaliczne lub inne rozwiązania przeznaczone do konkretnej pary materiałów. Połączenie powinno uwzględniać warunki środowiskowe i być właściwie zabezpieczone antykorozyjnie.
