Eine Gefahr des unkontrollierten Überschlages zwischen Teilen des äußeren Blitzschutzes und metallenen Installationen sowie elektrischen Anlagen im Inneren des Gebäudes besteht dann, wenn der Abstand zwischen der Fangeinrichtung oder Ableitung einerseits und metallenen und elektrischen Installationen innerhalb der zu schützenden baulichen Anlage andererseits nicht ausreichend ist.
Durch metallene Installationen, z. B. Wasser-, Klima- und Elektroleitungen, ergeben sich Induktionsschleifen im Gebäude, in die durch das rasch veränderliche magnetische Blitzfeld Stoßspannungen induziert werden. Es muss verhindert werden, dass es durch diese Stoßspannungen zu einem unkontrollierten Überschlag kommt, der gegebenenfalls auch einen Brand verursachen kann. Durch einen Überschlag z. B. auf Elektroleitungen können enorme Schäden an der Installation und bei den angeschlossenen Verbrauchern entstehen. Bild 5.6.1 zeigt das Prinzip des Trennungsabstands.

Die Formel für die Berechnung des Trennungsabstands ist für den Praktiker oft schwierig zu handhaben:

wobei

Koeffizient k_i

Der Koeffizient k_i (Induktionsfaktor) der jeweiligen Schutzklasse steht für die Bedrohung durch die Stromsteilheit. Er ist abhängig von der LPS-Schutzklasse und wird in der DIN EN 62305-3, Tabelle 10, vorgegeben (Tabelle 5.6.1).

Materialfaktor k_m

Der Materialfaktor k_m berücksichtigt die Isolationseigenschaften der Umgebung. Die elektrischen Isolationseigenschaften der Luft werden mit dem Faktor 1 angenommen. Alle anderen festen Werkstoffe, die im Bauwesen verwendet werden (Mauerwerk, Holz etc.) haben eine um die Hälfte schlechtere Isoliereigenschaft als Luft. Auch bei einer installierten Fangstange auf einer Dachfläche gilt es dies zu unterscheiden. Wie in Bild 5.6.2 dargestellt, ist am Fußpunkt der Fangstange zum Dachaufbau ein fester Werkstoff (k_m = 0,5) und zwischen Oberkante Dachaufbau zur Fangstange eine Isolationsstrecke aus Luft (k_m = 1) (Tabelle 5.6.2).
Weitere Materialfaktoren neben k_m 0,5 sowie 1 sind normativ nicht genannt. Abweichende Werte müssen prüftechnisch oder rechnerisch nachgewiesen werden. Für das verwendete Material GFK (glasfaserverstärkter Kunststoff) wird bei den Produkten für getrennte Fangeinrichtungen von DEHN (DEHNiso-Distanzhalter, DEHNiso-Combi) der Faktor 0,7 spezifiziert. Dieser Faktor kann wie die anderen Materialfaktoren in die Berechnung eingesetzt werden.

Entsprechend der DIN EN 62305-3, Beiblatt 1, kann bei einer mehrschaligen Mauerwerkskonstruktion der Faktor k_m rechnerisch ermittelt werden. Dieser setzt sich zusammen aus den Materialstärken sowie den Isolationseigenschaften der Materialien (Bild 5.6.3).

Die Formel für die Berechnung des k_m-Faktors lautet:

Bei einem Wandaufbau wie im Bild 5.6.3 dargestellt, ist der Materialfaktor k_{m gesamt} wie folgt zu berechnen:

k_{m gesamt} = 0,573

Meist werden jedoch bei mehrschaligen Mauerwerkskonstruktionen Verbindungselemente zwischen den Materialien (z. B. Beton, Klinker, Wärmedämmung-Verbundsystem) verwendet (Bild 5.6.4). Somit kann nicht von einer Luftstrecke zwischen den beiden Materialien ausgegangen werden. Der Gesamtmaterialfaktor für diese Konstellation ist entsprechend niedriger:

k_{m gesamt} = 0,427

Generell empfiehlt es sich, von der schlechtesten Situation auszugehen und den Materialfaktor k_m = 0,5 zu verwenden.

Länge l

Die Länge l (Bild 5.6.1) ist die reale Länge entlang der Fangeinrichtung oder der Ableitung vom Punkt, an dem der Trennungsabstand ermittelt werden soll, bis zum nächstliegenden Punkt des Potentialausgleichs (z. B. Äquipotentialfläche) oder der Erdungsanlage. Bei Gebäuden mit Fundamenterder oder kombinierten Erdungsanlagen bilden diese in Kombination mit einem konsequent durchgeführten Blitzschutz-Potentialausgleichs eine sogenannte Äquipotentialfläche. Diese Fläche ist die Bezugs­ebene für die Ermittlung der Länge l.

Soll bei hohen Gebäuden eine Äquipotentialfläche geschaffen werden, so müssen bauseits gewisse Grundanforderungen gegeben sein. Exakte Beschreibungen hierzu im Kapitel 5.6.1.
Ansonsten ist auch bei hohen Gebäuden, als Basis für die Länge l, die Äquipotentialfläche des Fundamenterders / Erders als Bezugspunkt zu verwenden. Bei großen Höhen von Gebäuden wird es schwieriger, die geforderten Trennungsabstände einzuhalten.

Stromaufteilungskoeffizient k_c

Der Faktor k_c berücksichtigt die Stromaufteilung im Ableitungssystem des äußeren Blitzschutzes. In der Norm sind verschiedene Berechnungsformeln für k_c angegeben. Um vor allem bei höheren Gebäuden in der Praxis noch realisierbare Trennungsabstände zu erreichen, wird die Installation von Ringleitungen empfohlen. Durch diese Vermaschung wird eine Symmetrierung des Stromflusses erreicht, was sich reduzierend auf den notwendigen Trennungsabstand auswirkt.

Der Potentialunterschied zwischen den Installationen des Gebäudes und den Ableitungen ist nahe der Erdoberfläche gleich Null. Mit zunehmender Höhe wird die Potentialdifferenz größer. Diesen Potentialtrichter kann man sich wie einen auf der Spitze stehenden Kegel vorstellen (Bild 5.6.1). Somit ist der einzuhaltende Trennungsabstand auf der Spitze des Gebäudes oder auf der Dachfläche am größten und wird in Richtung Erdungsanlage immer geringer. Dadurch kann es erforderlich werden, den Abstand zu den Ableitungen mehrfach zu berechnen, mit einer unterschiedlichen Länge l.
Die Berechnung des Stromaufteilungskoeffizienten k_c ist häufig aufgrund der unterschiedlichen Bauwerke nicht einfach.

Stromaufteilungskoeffizient k_c , einzelne Fangstange

Wird ein einzelner Fangmast z. B. neben dem Gebäude errichtet, fließt in dieser einen Fang- und Ableitung der gesamte Blitzstrom. Der Faktor k_c ist also gleich 1. Der Blitzstrom kann sich hier nicht aufteilen. Dadurch wird es oftmals schwierig, den Trennungsabstand einzuhalten. Im Bild 5.6.5 kann dies erreicht werden, wenn der Fangmast (z. B. Tele-Blitzschutzmast) weiter vom Gebäude entfernt aufgestellt wird.

Stromaufteilungskoeffizient k_c , vereinfachter Ansatz

Um einfach und schnell k_c abschätzen zu können, kann der Wert in Abhängigkeit der Anzahl der Ableitungen, wie in Tabelle 5.6.3 dargestellt, angenommen werden. Der vereinfachte Ansatz ist nur dann möglich, wenn die größte horizontale Ausdehnung der baulichen Anlage (Länge oder Breite) nicht viermal größer als die Höhe ist.

Die k_c-Werte gelten für Erder des Typs B. Bei Erdern des Typs A, bei denen die Erdwiderstände der benachbarten Erderelektroden (Tiefenerder) sich nicht um mehr als einen Faktor 2 voneinander unterscheiden, können auch diese k_c-Werte verwendet werden. Weichen jedoch die Erdwiderstände von einzelnen Elektroden um mehr als einen Faktor 2 voneinander ab, so sollte k_c = 1 angenommen werden.

Stromaufteilungskoeffizient k_c , zwei Fangstangen / Ableitungen miteinander verbunden

Werden zwei Fangstangen oder Fangmaste überspannt, so kann sich der Blitzstrom auf zwei Strompfade aufteilen (Bild 5.6.6). Die Aufteilung findet allerdings aufgrund der unterschiedlichen Längen (Impedanzen) nicht 50 % zu 50 % statt, da der Blitz nicht immer genau die Mitte der Anordnung trifft (gleiche Impedanzen), sondern auch im Verlauf der Fangeinrichtung einschlagen kann. Dieser ungünstigste Fall wird mit der Berechnung des Faktors k_c bei nachfolgender Formel berücksichtigt:

Eine Erdungsanlage des Typs B wird in dieser Berechnung vorausgesetzt. Sind Einzelerder des Typs A vorhanden, so sind diese untereinander zu verbinden.Nachfolgendes Beispiel zeigt die Berechnung des Koeffizienten k_c bei einem Satteldach mit zwei Ableitungen (Bild 5.6.7). Es ist eine Erdungsanlage vom Typ B (Ring- oder Fundamenterder) vorhanden:

Stromaufteilungskoeffizient k_c und Trennungsabstand s bei Satteldach oder Flachdach mit ≥ 4 Ableitungen

Die Anordnung der Ableitungen nach Bild 5.6.7 sollte auch bei einem Einfamilienhaus nicht mehr errichtet werden. Durch zwei weitere Ableitungen, also in Summe 4, wird der Stromaufteilungskoeffizient k_c wesentlich verbessert (Bild 5.6.8). Zur Berechnung wird folgende Formel angesetzt:

Ergebnis: k_c ≈ 0,51.

Die Gleichung ist eine Annäherung für räumliche Strukturen und für n ≥ 4. Die Werte von h und c werden im Bereich 3 m bis 20 m angenommen. Wenn innere Ableitungen vorhanden sind, sollen sie bei der Anzahl n berücksichtigt werden.
Bei baulichen Anlagen mit Flachdächern wird der Stromaufteilungskoeffizient k_c wie folgt berechnet. Eine Erderanordnung Typ B wird dabei vorausgesetzt (Bild 5.6.9):

Die Abstände der Ableitungen basieren auf der Schutzklasse (Tabelle 4 der DIN EN 62305-3). Eine Abweichung der Abstände von +/- 20 % ist zulässig, solange der mittlere Abstand der Tabelle 4 entspricht. Der Abstand c definiert somit den größten Abstand zwischen den symmetrisch angeordneten Ableitungen.

Detaillierter Ansatz zur Bestimmung des Trennungsabstands s

Neben den oben erläuterten Möglichkeiten zur Bestimmung des Stromaufteilungskoeffizienten k_c sowie des Trennungsabstands s, gibt es noch ein detailliertes Berechnungsverfahren. Bei Gebäuden mit vermaschten Blitzschutzsystem erhält man aufgrund der Vielzahl von Strompfaden, welche durch Flachdachleitungen sowie Ableitungen entstehen, eine gute Stromaufteilung. Dies wirkt sich positiv vor allem auf die Höhe des Trennungsabstands aus. Bei einem, wie in Bild 5.6.10 dargestellten Dachaufbau auf einem Gebäude, kann mittels eines detaillierten Ansatzes der Trennungsab­­stand s möglichst genau berechnet werden. Die allgemeine Berechnungsformel hierfür lautet:

Die k_c-Werte sind abhängig von der Anzahl der Strompfade. Somit ergibt sich folgende Regelung:

• k_c = 1 Von der Näherungsstelle bis zum 1. Knotenpunkt.

Ab dem 1. Knotenpunkt bis zum nächsten Knotenpunkt ist der k_c2 abhängig von der Anzahl der Fortleitungen:

• k_c = 0,5 bei zwei Fortleitungen
• k_c = 0,33 bei drei Fortleitungen
• k_c = 0,25 bei vier Fortleitungen.

In jedem weiteren Knotenpunkt wird der vorhergehende k_c-Wert halbiert. Der geringstmögliche k_c-Wert sollte „1/Anzahl der Ableitungen“ nicht unterschreiten.

Beispiel: Zur Verdeutlichung ist nachfolgend der Trennungsabstand s für ein Flachdach mit Dachaufbau beschrieben.
Auf dem Dach eines Gebäudes (Bild 5.6.11 und Bild 5.6.12) mit Schutzklasse (LPS) II wurde eine Klimaanlage errichtet.

Daten des Gebäudes:

• Blitzschutzklasse II
• Induktionsfaktor k_i 0,06
• Länge 60 m
• Breite 60 m
• Höhe 7 m
• Anzahl der Ableitungen 24
• Kleinster k_c-Wert (1/Anzahl der Ableitungen) k_cmin = 0,042
• Erdungsanlage, Fundamenterder Typ B -1,0 m.

Die Klimaanlage soll mit zwei diagonal angeordneten Fangstangen in den einschlaggeschützten Bereich (LPZ 0_B) gebracht werden. Der Trennungsabstand soll am Fußpunkt der Fangstange ermittelt werden. Aufgrund der engmaschigen Leitungsverlegung auf der Dachfläche bilden sich Strompfade mit unterschiedlichen Leitungslängen aus. Zudem teilt sich der Blitzstrom entsprechend der Knotenpunkte wie folgt auf:

• 1. Fußpunkt Fangstange (zwei Fortleitungen)
  k_c1 = 0,5 mit einer Leitungslänge l₁ von 8,0 m
• 2. Knotenpunkt 1 (zwei Fortleitungen)
  k_c2 = 0,25 mit einer Leitungslänge l₂ von 4,0 m
• 3. Knotenpunkt 2 (zwei Fortleitungen)
  k_c3 = 0,125 mit einer Leitungslänge l₃ von 10,0 m
• 4. Knotenpunkt 3 (drei Fortleitungen)
  k_c4 = 0,063 mit einer Leitungslänge l₄ von 10,0 m
• 5. Knotenpunkt 4 (drei Fortleitungen)
  k_c5 = 0,042 mit einer Leitungslänge l₅ von 8,0 m.

Der Trennungsabstand wird wie folgt berechnet:

s = 0,87 m bei festem Baustoff

Am Fußpunkt des Klimagerätes ist ein Trennungsabstand von 0,87 m in festem Baustoff einzuhalten.