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5.6.1
Bildung von Äquipotentialflächen als Bezugsebene für die Berechnung des Trennungsabstandes
Wichtig für die Berechnung des Trennungsabstandes ist die Bezugsebene (siehe Definition Länge l). In der Regel handelt es sich hierbei um die Erdungsanlage oder auch dem nächstliegenden Punkt des Potentialausgleichs. Im Detail wird hierbei die aufgespannte Leiterschleife im Gebäude liegender Installationen zu Fangeinrichtungen außerhalb der baulichen Anlage betrachtet (Bild 5.6.1.1). Der Hinweis in der DIN EN 62305-3 (VDE 0185-305-3), dass bei baulichen Anlagen mit metallener oder elektrisch durchverbundener Stahlbewehrung ein Trennungsabstand nicht notwendig ist, bezieht sich ausschließlich auf Gebäude mit einer vollständigen Schirmung nach DIN EN 62305-4 (VDE 0185-305-4).
Bild 5.6.1.1
Gebäude mit Äquipotentialflächen und Fangeinrichtung (optional z. B. für Vorhangfassade)
Bei der Nutzung von Stahlträgern oder Stahlbetonstützen als natürliche Ableitung, sind Trennungsabstände zu berücksichtigen. Hintergrund ist, dass bei dieser Art von Ableitungen zwar große Querschnitte im Vergleich zu einem Draht mit Ø 8 mm zur Verfügung stehen und sie das Magnetfeld sowie die induzierte Spannung in aufgespannten Leiterschleifen reduzieren, jedoch nicht verhindern. Eine Querschnittsunterscheidung wird normativ nicht betrachtet.
Eine stahlbetonarmierte Decke oder ein Metalldach kann in Kombination mit Stahlträgern sowie stahlbetonarmierten Stützen eine Bezugsebene oder auch Äquipotentialfläche für die Trennungsabstandsberechnung bilden. Metallene Rohrleitungen oder elektrische Leitungen, welche diese Äquipotentialfläche durchdringen, müssen direkt oder indirekt mittels Überspannungsschutzgeräte an diese angeschlossen werden.
Eine Äquipotentialfläche kann in verschiedenen Höhen (z. B. Etagenebenen) einer baulichen Anlage ausgebildet werden. Hierzu sind Potentialausgleichs-Maschen (alle 2 m mit den Armierungseisen geklemmt) in den dafür vorgesehenen Etagen mit einem Maß von 5,0 m x 5,0 m vorzusehen. Im Nachfolgenden werden unterschiedliche Gebäudesituationen sowie Anforderungsprofile beschrieben.
Äquipotentialflächen bei ein- und mehrstöckigen Gebäuden mit Nutzung der Bewehrung
Bei Gebäuden, bestehend aus Stahlbetonstützen mit aufliegenden Stahlbetondecken, können diese als natürliche Bestandteile einer Ableitung mit genutzt werden. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass die in der Bewehrung verlegten Leitungen/Ableitungen im Abstand von 2 m mit der Bewehrung zu verbinden sind.
Weiter besteht die Möglichkeit, die Bewehrung der Decke als Bezugsebene / Äquipotentialebene auszubilden, die dann für die Berechnung des Trennungsabstandes heranzuziehen ist. Grundvoraussetzung ist hierbei, dass die bauliche Anlage Stahlbetonstützen besitzt, wobei jede Stütze am Fußpunkt an die Erdungsanlage/Funktionspotentialausgleichsleiter und am Kopfpunkt an die Masche der Äquipotentialebene anzuschließen ist. Die Ausbildung der Äquipotentialfläche besteht aus einer Deckenbewehrung, in welche eine Masche von 5,0 m x 5,0 m einzulegen ist und alle 2 m mit den Armierungseisen geklemmt sein muss. Die normative Basis bildet hierbei die DIN EN 62305-4 (VDE 0185-305-4). Ziel ist es, alle metallenen Komponenten bestmöglich untereinander zu verbinden, um Potentialdifferenzen zu vermeiden.
Auch Betriebsmittel (z. B. Klimagerät, PV-Anlage, Dachlüfter) sind mittels PA-Leiter an die Bezugsebene mit anzuschließen. Entsprechend normativer Forderung sind hierbei Mindestquerschnitte nach Tabelle 8 der DIN EN 62305-3 (VDE 0185-305-3) einzuhalten (Tabelle 5.6.1.1). Befinden sich die Betriebsmittel im blitzeinschlaggeschützten Raum, so sind reduzierte Querschnitte entsprechend Tabelle 9 der DIN EN 62305-3 (VDE 0185-305-3) ausreichend.
Schutzklasse des LPS
Werkstoff
Querschnitt
I bis IV
Kupfer
16 mm2
Aluminium
25 mm2
Stahl
50 mm2
Tabelle 5.6.1.1
Mindestquerschnitt PA-Leiter
Neben Stahlbetondecken werden in der Praxis häufig Metalldächer als Dacheindeckung verwendet. Diese können auch für die Bildung einer Äquipotentialfläche dienen. Grundvoraussetzung ist eine blitzstromtragfähige Verbindung der metallenen Dacheindeckungen untereinander. Wie diese Verbindungen realisiert werden können, ist dem Beiblatt 1 der DIN EN 62305-3, Vorgaben für handwerklich erstellte Verbindungen, zu entnehmen (z. B. 4 Blindnieten mit Ø 5 mm). Weiter können Metalldächer entsprechend Beiblatt 4 der DIN EN 62305-3 einer Typprüfung unterzogen werden. Die Grundlage bildet hierbei die DIN V VDE V 0185-600 (VDE V 0185-600).
In der Praxis werden auf den Dachflächen Isolierungen sowie Abdichtungsmaßnahmen (Dachbahnen) installiert. Die Anbindung der Fangeinrichtung am Dach erfolgt in der Regel im Bereich der Attika sowie über Dachdurchführungen an die Äquipotentialfläche. In Folge der Leitungsführung auf dem Dach gilt es trotz Äquipotentialfläche Trennungsabstände zu berücksichtigen. Diese können durch z. B. Installation einer getrennten Fangeinrichtung (z. B. HVI-light-System oder Dachleitungshalter DEHNiso) eingehalten werden (Bild 5.6.1.2). Unkontrollierte Überschläge durch die Dachisolierung auf Deckenbewehrung oder Metalldächer sind dann nicht möglich.
Bild 5.6.1.2
Mehrstöckiges Gebäude mit Äquipotentialflächen inklusive Fangeinrichtung
Befinden sich die Dachinstallationen im einschlaggeschützten Bereich (LPZ 0B), so sind deren Versorgungsleitungen am Übergang LPZ 0B / 1 in den Blitzschutzpotentialausgleich einzubeziehen. Sind keine Blitzströme auf den Versorgungsleitungen zu erwarten, so werden Typ 2-Ableiter empfohlen (Tabelle 5.6.1.2). Bei Dachinstallationen, die sich im nicht-einschlag-geschützten Bereich befinden, sind die Versorgungsleitungen mit Blitzstrom-Ableitern (Typ 1 Ableitern) zu beschalten.
LPL
Empfehlung Typ 2-Ableiter
Empfehlung Type 2-Ableiter
LPL I
Nennableitstrom In 20 kA (8/20 µs) / Pol
Nennableitstrom In 10 kA (8/20 µs) / Ader
LPL II
Nennableitstrom In 15 kA (8/20 µs) / Pol
Nennableitstrom In 10 kA (8/20 µs) / Ader
LPL III / IV
Nennableitstrom In 10 kA (8/20 µs) / Pol
Nennableitstrom In 10 kA (8/20 µs) / Ader
Tabelle 5.6.1.2
Empfehlung Typ 2-Ableiter
Auch bei mehrstöckigen Gebäuden können Äquipotentialflächen in den jeweiligen Geschossdecken ausgebildet werden (Bild 5.6.1.1). Es ist zu berücksichtigen, dass bei der Bildung der Äquipotentialflächen z. B. in jeder Etage, auch der Funktionspotentialausgleich an diese Potentialausgleichsebene mit anzuschließen ist (Bild 5.6.1.2). Dabei sind auch alle energie- sowie informationstechnischen Systeme mittels Ableiter auf dieses Potential zu beziehen.
Generell ist es nicht zwingend erforderlich, in jeder Etage eine Äquipotentialfläche auszubilden. Bei höheren Gebäuden kann es ausreichend sein, in nur jeden 2. oder 3. Etage eine Äquipotentialfläche auszubilden (Einzelfallbetrachtung erforderlich), vorausgesetzt, der Trennungsabstand kann in den Etagen ohne Äquipotentialebene eingehalten werden. Das Gesamtschutzziel für die bauliche Anlage ist hierbei ausschlaggebend.
Stahlhallen mit Metallverkleidung (Schirmung)
Bei Hallen in Stahlständerbauweise und durchgängiger elektrisch durchverbundener Metallverkleidung, entsprechend den normativen Anforderungen, sind Trennungsabstände nicht zu berücksichtigen (Bild 5.6.1.3). Nach DIN EN 62305-4 muss jede Stütze als natürliche Ableitung verwendet werden. Somit sind diese am Fußpunkt an das Erdungssystem anzuschließen (unabhängig vom Stützenabstand). Die Metallfassade muss ebenfalls in regelmäßigen Abständen an das Erdungssystem angeschlossen werden, wenn diese nicht bereits durch die Verbindung mit den Stahlstützen kontaktiert ist. Bei Stützenabständen > 5 m sind zusätzliche Anschlüsse mit durchzuführen (Bild 5.6.1.4).
Bild 5.6.1.3
Stahlhalle mit Metallverkleidung Bild 5.6.1.4
Stahlhalle mit durchgängiger Metallverkleidung
Stahlhalle – Metalldach mit Isolierung / Folieneindeckung
In der Praxis sind in den meisten Fällen keine komplett geschlossenen metallenen Gebäudekonstruktionen zu finden. In der Regel hat man eine Dacheindeckung aus Metallblech, auf welchem eine Isolation mit aufgebracht wird (Bild 5.6.1.5).
Bild 5.6.1.5
Aufgeständerte Fangeinrichtung zur Einhaltung des Trennungsabstandes
Zusätzlich wird als Abdichtung eine Kunststoff-, Dichtungs- oder Flachdachbahn montiert. Die Fangeinrichtung bildet in der Praxis eine Masche auf der Dachoberfläche. Erfolgt der Anschluss der Fangleitung in Traufhöhe an die Stahlkonstruktion, so kann die Traufkante als Bezugspunkt für die Berechnung des Trennungsabstandes dienen (Äquipotentialfläche). Dachdurchdringungen an den Knotenpunkten der Fangmasche auf die Stahlkonstruktion können den Trennungsabstand erheblich reduzieren (Bild 5.6.1.6).
Bild 5.6.1.6
Stahlhalle mit Metallverkleidung sowie installierter Fangeinrichtung auf dem Foliendach
Eine Möglichkeit für die Einhaltung des Trennungsabstandes auf der Dachfläche ist die Verwendung des Dachleitungshalters DEHNiso mit Distanzstäben (Bild 5.6.1.5). Bei den als natürliche Ableitungen verwendeten Stahlstützen sind wiederum Trennungsabstände zu berücksichtigen. Jede Stütze ist am Fußpunkt an das Erdungssystem anzubinden.
Generell gilt es, die Anforderungen entsprechend der DIN EN 62305-3 (VDE 0185-305-3) zu berücksichtigen. Eine einfache Möglichkeit der Berechnung des Trennungsabstandes bietet das DEHN Distance Tool der Software DEHNsupport (www.de.hn/bp18dst). Die Berechnung basiert auf dem in Kapitel 3.3.2.1 beschriebenen Knotenpunkt-Potential-Verfahren.