Technische Arbeitsanweisung: Montage von Blitzschutzsystemen für Gebäude und Bauwerke

Diese technische Arbeitsanweisung umfasst die Montage von Blitzschutzsystemen für eine breite Palette von Gebäuden und Bauwerken. Blitzschutz ist notwendig, um thermische, mechanische und elektromagnetische Auswirkungen von elektrischen Entladungen in der Atmosphäre zu verhindern, die zu Bränden, Zerstörungen, Explosionen und Verletzungen führen können. Gefährliche Blitzeinschläge umfassen den direkten Blitzschlag, elektromagnetische und elektrostatische Induktion sowie das Einschleppen hoher Potenziale über oberirdische und unterirdische metallische Leitungen.

Der Schutz vor direkten Blitzeinschlägen erfolgt mittels Fangeinrichtungen, deren Wirkungsprinzip darauf beruht, den Blitzstrom durch die höchsten geerdeten Metallkonstruktionen abzufangen und somit die in deren Schutzbereich befindlichen Objekte zu schützen. Im Allgemeinen besteht eine Fangeinrichtung aus einer Fangspitze (die den direkten Blitzschlag aufnimmt), einer Tragkonstruktion, einer Ableitung (die die elektrische Verbindung zum Erder herstellt) und einem Erder (der den Kontakt zur Erde herstellt). Metallische oder Stahlbeton-Tragkonstruktionen können die Funktion von Ableitungen übernehmen.

Es werden mehrere Typen von Fangeinrichtungen unterschieden, abhängig von ihrer Konstruktion und Anordnung der Fangspitze: freistehende Fangstangen, freistehende Fangseile (Drahtseile) oder Antennen, Fangstangen, die direkt auf dem Objekt installiert oder davon isoliert sind, sowie Maschennetze, die auf dem Dach des zu schützenden Objekts angebracht werden. Für Objekte der Schutzkategorie III ist die Verwendung eines Metalldachs als Fangeinrichtung zulässig. Fangnetze müssen eine Maschenweite von nicht mehr als 150 m² aufweisen, z. B. 12x12 m.

Der Stoßerdungswiderstand jedes Erders einer Fangeinrichtung darf 20 Ohm nicht überschreiten. In Böden mit hohem spezifischem Widerstand (über 500 Ohm·m) ist ein Widerstand von bis zu 40 Ohm zulässig. Ausnahmen bilden Gebäude für Viehställe und Pferdeställe, wo der Stoßerdungswiderstand jedes Erders 10 Ohm nicht überschreiten darf.

Beim Schutz von Objekten der Kategorie III wird empfohlen, bestehende Metallkonstruktionen, Abluftrohre, Wassertürme und andere erhöhte Bauwerke maximal zu nutzen. Nichtmetallische vertikale Rohre (von Gebäuden, Heizungsanlagen, Wassertürmen, Türmen) mit einer Höhe von mehr als 15 m werden durch die Installation von Fangeinrichtungen geschützt. Für Rohre bis zu einer Höhe von 50 m wird eine Fangspitze von 1 m Höhe und eine Ableitung installiert. Für Rohre von 50 bis 150 m Höhe sind mindestens zwei symmetrische (am oberen Ende verbundene) Fangspitzen von jeweils 1 m Höhe und die Verlegung von zwei Ableitungen erforderlich (eine Metallleiter kann als eine Ableitung dienen). In Stahlbetonrohren wird die Bewehrung als Ableitung verwendet. Metallrohre, Türme, Masten erfordern keine Installation einer separaten Fangspitze und Ableitung, sondern werden direkt an einen Erder mit einem Stoßerdungswiderstand von nicht mehr als 50 Ohm angeschlossen.

Außenliegende Metallinstallationen oder Behälter, die brennbare Flüssigkeiten mit einem Flammpunkt über +61 °C enthalten, werden auf folgende Weise geschützt: bei einer Metalldicke des Deckels von weniger als 4 mm – durch freistehende oder auf dem Bauwerk installierte Fangeinrichtungen; bei einer Metalldicke des Deckels von 4 mm und mehr – durch direkten Anschluss des Deckels an einen Erder mit einem Widerstand von nicht mehr als 50 Ohm. Kleine Gebäude (Fläche bis 150 m², Höhe bis 7 m) der Kategorie III, einschließlich Lagerhallen, können einen vereinfachten Blitzschutz mit einem Stahldraht von 5-6 mm Durchmesser aufweisen, der in einem Abstand von mindestens 250 mm vom Dachfirst gespannt ist, und vertikalen Fangstangen von 1,5-2 m Länge aus Stahlrohren oder Winkelprofilen, die mit 1-2 vertikalen Staberders von 2-3 m Länge verbunden sind.

Für Zelte im Freien werden freistehende Fangstangen oder Fangseile mit einem Stoßerdungswiderstand jedes Erders von nicht mehr als 40 Ohm und einem Abstand vom Erder zum Zelt von mindestens 10 m verwendet. Die Erder müssen Tiefenerder sein. In bewaldetem Gelände können Fangeinrichtungen an hohen Bäumen installiert werden, die mindestens 10 m von den Zelten entfernt sind. Befinden sich Bäume weniger als 10 m von den Zelten entfernt, werden Metallabgänge an ihnen bis zu einer Höhe von 2,5 m verlegt, die an einen Erder mit einem Stoßerdungswiderstand von nicht mehr als 50 Ohm angeschlossen werden. Bei einem Abstand von weniger als 4 m wird unter dem Zelt in einer Tiefe von 10-15 cm ein Metallgitter aus Draht mit 5-6 mm Durchmesser und einer Maschenweite von nicht mehr als 1,5x1,5 m verlegt. Für Zelte in einem Abstand von 4-10 m von Bäumen reicht ein Erdungsring aus Draht mit 5-6 mm Durchmesser, der um das Zelt herum in einer Tiefe von 10-15 cm verlegt ist.

Der Schutz vor dem Einschleppen hoher Potenziale, die auf externen oberirdischen Metallkonstruktionen und Leitungen induziert werden, erfordert deren Anschluss an einen Erder mit einem Stoßerdungswiderstand von nicht mehr als 20 Ohm beim Eintritt in das zu schützende Objekt sowie am dem Objekt nächstgelegenen Mast. Der Anschluss an den Blitzschutzerder oder die Erdung der elektrischen Anlage ist zulässig.

Die Montage von Blitzschutzeinrichtungen für neu zu errichtende Gebäude und Bauwerke wird von spezialisierten Unternehmen mit den erforderlichen Qualifikationen und Lizenzen durchgeführt. Bei der Planung und Montage sollten Erder (außer Tiefenerder) an selten frequentierten Stellen (Rasenflächen, Sträucher) und abseits von Hauptverkehrs- und Fußwegen platziert werden, um die Sicherheit zu erhöhen. Ableitungen sollten in ausreichendem Abstand von Gebäudeeingängen angebracht werden, um versehentlichen Kontakt auszuschließen.

Die Arbeiten zur Errichtung des Blitzschutzes vor direkten Blitzeinschlägen werden in folgender Reihenfolge ausgeführt:

Bei der Montage von freistehenden Fangstangen:

1. Befestigung der Fangspitze an der Tragkonstruktion (Mast).

2. Verlegung der Ableitung und deren Verbindung mit der Fangspitze durch Schweißen gemäß ISO 17660.

3. Installation der Tragkonstruktion (Mast) in einer vorbereiteten Baugrube.

4. Anschluss der Ableitung an den Erder.

Bei der Montage eines Fangseils (Drahtseil-Fangeinrichtung):

1. Installation der Tragkonstruktionen (Masten) mit daran befestigten Ableitungen.

2. Spannen des Fangseils zwischen den Masten.

3. Anschluss der Ableitungen an den Erder.

Der Schutz vor dem Einschleppen hoher Potenziale erfolgt während der Errichtung des Gebäudes oder Bauwerks und der Montage technologischer Metallrohrleitungen und -konstruktionen. Bei der Errichtung hoher Gebäude und Bauwerke in der Gewitterperiode, beginnend ab einer Höhe von 20 m, sind temporäre Blitzschutzeinrichtungen zur Sicherheit von Personen und zum Erhalt der Bauwerke vorzusehen. Es werden Fangeinrichtungen beliebiger Bauart verwendet, die über frei entlang der Wände verlaufende Ableitungen mit dem Erder verbunden werden. Mit zunehmender Höhe des Bauwerks werden die Fangeinrichtungen mit den Ableitungen höher platziert. Schraubverbindungen zwischen einzelnen Elementen der temporären Blitzschutzeinrichtung sind mit einem Übergangswiderstand von nicht mehr als 0,05 Ohm zulässig.

1Ableitung

2Leiste oder Brett zum Spannen der Fangeinrichtung

3Fangeinrichtungen

4Erder

1. **Montage von Fangstangen:** 1. Befestigung der Fangspitze an der Tragkonstruktion. 2. Verlegung und Verschweißen der Ableitung mit der Fangspitze. 3. Installation der Tragkonstruktion in der Baugrube. 4. Anschluss der Ableitung an den Erder.
2. **Montage von Fangseilen:** 1. Installation der Masten mit befestigten Ableitungen. 2. Spannen des Fangseils zwischen den Masten. 3. Anschluss der Ableitungen an den Erder.
3. **Montage des Schutzes vor dem Einschleppen hoher Potenziale:** Erfolgt während der Gebäudeerrichtung und der Montage von Metallleitungen.
4. **Installation des temporären Blitzschutzes (für hohe Gebäude):** Ab einer Höhe von 20 m werden temporäre Fangeinrichtungen mit Ableitungen installiert, die während des Baus nach oben versetzt werden.

Nach Abschluss der Montage werden die Blitzschutzeinrichtungen Prüfungen unterzogen, um die Qualität der ausgeführten Arbeiten zu überprüfen und den Erdungswiderstand aller Blitzableiter-Erdungsanlagen zu messen. Die Elemente der Erdungsanlage müssen der Projektdokumentation und den Normen entsprechen. Querschnitt und Leitfähigkeit der Elemente sowie die Intaktheit und Festigkeit der Erdungsleiter, deren Verbindungen und Anschlüsse werden überprüft. Die Zuverlässigkeit der Schweißverbindungen, die gemäß ISO 17660 ausgeführt wurden, wird zusätzlich durch einen Hammerschlag von 1 kg Masse überprüft. Es muss sichergestellt werden, dass keine Unterbrechungen oder sichtbaren Mängel vorhanden sind.

Für elektrische Anlagen bis 1000 V mit direkt geerdetem Neutralleiter wird die Schleifenimpedanz Phase-Null überprüft. Dies kann durch direkte Messung des einphasigen Kurzschlussstroms zum Gehäuse des entferntesten und leistungsstärksten elektrischen Verbrauchers oder durch Messung der Gesamtimpedanz der Phase-Null-Schleife mit anschließender Berechnung des Kurzschlussstroms erfolgen. Der einphasige Kurzschlussstrom muss mindestens dreimal den Nennstrom der nächstgelegenen Schmelzsicherung oder das 1,5-fache des Abschaltstroms des entsprechenden Leitungsschutzschalters überschreiten. Der Erdungswiderstand der Erdungsanlage wird gemessen; sein Wert muss den Projektanforderungen und den anwendbaren Normen (z. B. IEC 62305) entsprechen.

Bei der Abnahme werden die Qualität der Befestigung der Ableitungen an den Wänden (stichprobenartig, aber mindestens 50 % der Befestigungsstellen), die Befestigung von freistehenden und auf Dächern installierten Fangeinrichtungen überprüft. Ebenso werden die Erdungswiderstände der Blitzschutz-Erdungsanlagen und anderer Erdungssysteme gemessen. Schutzvorrichtungen gegen sekundäre Blitzeinwirkungen werden für Objekte der Kategorie I vollständig und für Objekte der Kategorie II stichprobenartig (50 % der Einrichtungen) überprüft. Bei der Übergabe der Blitzschutzeinrichtungen an den Betreiber stellt das Montageunternehmen einen vollständigen Satz der Ausführungsdokumentation zur Verfügung, einschließlich Protokollen über verdeckte Arbeiten, Messprotokollen der Erdungswiderstände und Ausführungsplänen mit der gegenseitigen Anordnung der zu schützenden Bauwerke, Fangeinrichtungen, Erder, und für Bauwerke der Kategorie I – auch aller Leitungen, die näher als 10 m an den zu schützenden Bauwerken und Erdern vorbeiführen, mit Angabe ihrer Funktion und Verlegetiefe. Die Abnahme und Inbetriebnahme werden durch entsprechende Protokolle bestätigt.

1. **Prüfungen der Erdungsanlagen:** 1. Visuelle Inspektion der Erdungselemente, Überprüfung der Übereinstimmung von Querschnitten und Leitfähigkeit mit den Projektdaten. 2. Überprüfung der Verbindung zwischen Erdern und zu erdenden Elementen, der Intaktheit und Festigkeit der Leiter, der Zuverlässigkeit von Schweißverbindungen (Hammerschlag 1 kg). 3. Überprüfung der Überspannungsschutzgeräte (für Anlagen bis 1000V). 4. Überprüfung der Schleifenimpedanz Phase-Null (für Anlagen bis 1000V mit direkt geerdetem Neutralleiter): Messung des einphasigen Kurzschlussstroms oder des Widerstands der Phase-Null-Schleife. 5. Messung des Erdungswiderstands der Erdungsanlage (Haupt- und Zusatzerder).
2. **Prüfungen der Blitzschutzeinrichtungen:** 1. Überprüfung der Qualität der Befestigungen von Ableitungen (mindestens 50 % stichprobenartig) und Fangeinrichtungen. 2. Messung der Erdungswiderstände der Blitzschutz-Erdungsanlagen. 3. Überprüfung der Schutzvorrichtungen gegen sekundäre Auswirkungen (alle für Kategorie I, 50 % für Kategorie II).
3. **Übergabe an den Betrieb:** Bereitstellung eines vollständigen Satzes von Dokumentationen, einschließlich Protokollen, Messprotokollen und Ausführungsplänen.

Tragkonstruktionen (Masten) von freistehenden Fangstangen und Fangseilen können aus Stahl verschiedener Sorten, Stahlbeton (z.B. Festigkeitsklassen C20/25 oder C25/30) oder Holz gefertigt sein. Metallmasten müssen vor Korrosion geschützt (durch Verzinken, Verzinnen oder Lackieren), Holzmasten vor Fäulnis geschützt werden. Die Berechnung der Masten von Fangstangen erfolgt auf mechanische Festigkeit als freistehende Konstruktionen, die von Fangseilen unter Berücksichtigung der Seilzugkraft und der Windlast, ohne Berücksichtigung dynamischer Kräfte von Blitzströmen.

Fangeinrichtungen werden aus Stahl beliebiger Sorten und Profile mit einem Mindestquerschnitt von 100 mm² hergestellt. Die Länge der auf Metallmasten installierten Fangspitzen muss mindestens 1-1,5 m betragen, und die von Ableitungen fortgesetzten Fangspitzen mindestens 300-400 mm. Auf Masten aus Isoliermaterialien (Holz, Stahlbeton) sollten Fangeinrichtungen auf Metallständern installiert werden. Fangseile werden aus verzinktem Stahlseil aus mehreren Drähten mit einem Mindestquerschnitt von 35 mm² gefertigt. Als Fangeinrichtungen können auch Metallkonstruktionen der zu schützenden Bauwerke (Schornsteine, Deflektoren, Dächer, Gitter) verwendet werden, sofern sie den Anforderungen an Querschnitt und Länge entsprechen.

Ableitungen müssen aus Stahl mit den in der Projektdokumentation oder den entsprechenden internationalen Normen (z. B. IEC 62305) angegebenen Mindestabmessungen ausgeführt werden. Die Verwendung von Metallkonstruktionen des Bauwerks als Ableitungen ist zulässig: Rohre, Feuerleitern, Längsbewehrung von Stahlbetonsäulen und -stützen. Ableitungen werden auf der Tragkonstruktion oder dem zu schützenden Gebäude auf dem kürzesten Weg zum Erder verlegt. Die Verbindung einzelner Abschnitte der Ableitungen untereinander sowie der Anschluss der Ableitungen an Fangeinrichtungen und Erder müssen durch Schweißen gemäß ISO 17660 erfolgen. Schraubverbindungen sind ausnahmsweise nur für Objekte der Kategorie III sowie zum Zweck der Überprüfung des Erdungswiderstandswertes zulässig. Lösbare Verbindungen werden außerhalb des Objekts in einer Höhe von 1-1,5 m über dem Boden ausgeführt und müssen mindestens zwei M10-Schrauben aufweisen, die mindestens 30 mm voneinander entfernt sind.

Erder für Blitzschutzeinrichtungen werden analog zu Erdungsanlagen von elektrischen Anlagen ausgeführt, unter Einhaltung der minimalen Elementquerschnitte gemäß Projektdokumentation und anwendbaren Normen.

Der Betrieb von Erdungsanlagen elektrischer Anlagen und Blitzschutzeinrichtungen von Gebäuden und Bauwerken muss gemäß den geltenden internationalen und nationalen Vorschriften für den technischen Betrieb von elektrischen Anlagen und die Arbeitssicherheit erfolgen. Die Hauptaufgabe besteht darin, diese Einrichtungen während ihrer gesamten Lebensdauer in einem notwendigen einwandfreien und zuverlässigen Zustand zu halten.

Für jede in Betrieb befindliche Erdungsanlage und Blitzschutzeinrichtung muss ein Prüfbuch erstellt werden, das ein Schema, wichtige technische Daten, Ergebnisse der technischen Zustandsprüfungen sowie Informationen über durchgeführte Reparaturen und Änderungen enthält. Die regelmäßige Überwachung der Einhaltung der Betriebsregeln obliegt den zuständigen Betriebsführern oder Behörden. Das Personal, das an der Montage und Wartung von Blitzschutzsystemen beteiligt ist, muss qualifiziert und in Arbeitssicherheitsvorschriften geschult sein, insbesondere bei Arbeiten in der Höhe und an elektrischen Anlagen. Alle Arbeiten müssen gemäß den genehmigten Arbeitsplänen unter Berücksichtigung der Witterungsbedingungen und Risiken durchgeführt werden.