Hier klärst du, was die Lounge und ihre Elektronik schützt, wenn ein Blitz in den Flugsteig oder in der Nähe einschlägt. Die Blitzschutzanlage gehört zum Gebäude des Flughafens; du planst, was die Lounge dazu beitragen muss.
Schritt 3 von 6. Du ordnest die Gefährdung ein, schätzt die Einschläge je Jahr, prüfst -B20 auf dem Dach mit Blitzkugel und Trennungsabstand, legst Blitzschutzzonen und Überspannungsschutz fest und stimmst dich mit dem Blitzschutz des Gebäudes ab.
Danach: Lernangebot 11 · Stückliste und Angebot
Der wichtigste Satz auf dieser Seite: Der Blitz kommt nicht nur von oben: Über jede Leitung, die von außen hereinkommt, kommt auch die Überspannung herein.
Erst du, dann die anderen
Die Betriebsleitung fragt: „Brauchen wir für unsere Lounge eigenen Blitzschutz, oder hat das Terminal das schon?“ Die Antwort gibt dir keiner vor. Wie würdest du vorgehen?
So gehen andere vor. Such dir einen Weg aus.
- Unterlagen des Gebäudes anfordern. Der Flughafen hat Pläne der Blitzschutzanlage und Prüfberichte. Daraus siehst du Blitzschutzklasse, Fangeinrichtung und vorhandenen Überspannungsschutz. Das ist verlässlich, dauert aber, und die Unterlagen kennen den neuen Ausbau der Lounge noch nicht.
- Die Gefährdung abschätzen. Du rechnest, wie oft der Blitz in den Flugsteig einschlägt. Das ist schnell und gibt eine Zahl. Es ist aber nur ein Baustein der Risikobewertung und sagt nichts darüber, was ein Einschlag in der Lounge kostet.
- Einen Zonenplan zeichnen. Du trägst Blitzschutzzonen in einen Schnitt ein und markierst jede Leitung, die eine Grenze überschreitet. So siehst du, wo Schutz fehlt. Ohne Unterlagen zum Gebäude bleibt aber manches geraten.
Es gibt hier nicht den einen richtigen Weg. Entscheide dich für einen und schreibe dazu, weshalb.
Am Ende hast du: das Schutzkonzept der Lounge J: Blitzschutzzonen im Schnitt, Nachweis für -B20 mit Blitzkugel und Trennungsabstand, Überspannungsschutz in Stufen, die Einschlagshäufigkeit und die Abstimmungsnotiz an den Blitzschutz des Gebäudes.
Karte „Die Lounge auf einen Blick“: Grundriss mit allen Zonen, Flächen, Ausgängen und Kennzeichen der Betriebsmittel, ohne Adressen. Die Karte steht im Wissensspeicher, Lektion „Wissensspeicher und Expertenrunde“. Leg sie neben jede Aufgabe dieses Teils.
Wie ein Blitz Schaden anrichtet
Ein Blitz führt Ströme von vielen Kiloampere in Mikrosekunden. Er schadet auf drei Wegen. Beim direkten Einschlag trifft er das Gebäude; sein Strom fließt über die Blitzschutzanlage zur Erde, und jedes Metallteil in der Nähe hebt sich im Potenzial an. Beim nahen Einschlag, etwa auf dem Vorfeld, induziert das Magnetfeld des Blitzstroms Spannungen in jeder Leiterschleife im Gebäude. Beim fernen Einschlag in eine Leitung des Versorgungsnetzes läuft eine Überspannungswelle über die Zuleitung herein. Welchen Schutz ein Gebäude braucht, entscheidet der Bauherr mit einer Risikobewertung nach DIN EN 62305-2. Für die Lounge ist das der Flughafen; dort setzt ihr mit der Zahl der Einschläge an.
Äußerer Blitzschutz: fangen, ableiten, erden
Der äußere Blitzschutz fängt den Blitz mit einer Fangeinrichtung (Fangstangen, Fangleitungen als Maschen auf dem Dach), führt ihn über Ableitungen an der Fassade nach unten und verteilt ihn über die Erdungsanlage im Erdreich. Wo Fangeinrichtungen nötig sind, zeigt das Blitzkugelverfahren: Man rollt in Gedanken eine Kugel über das Gebäude. Wo sie ein Teil berührt, kann der Blitz einschlagen; dort gehört eine Fangeinrichtung hin. Zwischen zwei Fangstangen im Abstand d hängt die Kugel um die Eindringtiefe p durch:
p = r − √(r² − (d2)²)
Im Kurs gilt für das Terminal Blitzschutzklasse II mit einem Blitzkugelradius r = 30 m und Maschen von 10 m × 10 m (Unterrichtswerte nach DIN EN 62305-3).
Innerer Blitzschutz: Potenzialausgleich und Trennungsabstand
Der innere Blitzschutz verhindert gefährliche Funken im Gebäude. Alle metallenen Leitungen und Leiter, die von außen kommen, werden am Eintritt in den Blitzschutzpotenzialausgleich einbezogen, direkt oder über Überspannungsschutzgeräte. Wo ein Metallteil nicht verbunden werden soll, etwa der Halter eines Sensors neben einer Fangstange, muss es den Trennungsabstand s einhalten, sonst springt der Blitz über:
s = ki · kckm · l
Dabei hängt ki von der Blitzschutzklasse ab, kc davon, wie sich der Blitzstrom auf die Ableitungen aufteilt, km vom Stoff zwischen den Teilen (Luft oder fester Baustoff), und l ist die Länge entlang der Fangeinrichtung bis zum nächsten Punkt des Potenzialausgleichs.
Blitzschutzzonen
DIN EN 62305-4 teilt Gebäude in Blitzschutzzonen (lightning protection zones, LPZ). LPZ 0A: direkter Einschlag möglich, volles Feld. LPZ 0B: außen, aber im Schutzbereich der Fangeinrichtung; kein direkter Einschlag, volles Feld. LPZ 1: im Gebäude, Stoßströme durch Potenzialausgleich und Überspannungsschutz an der Grenze begrenzt. LPZ 2: weiter innen, etwa in einem geschirmten Metallgehäuse, nochmals begrenzt. Jede Leitung, die eine Zonengrenze überschreitet, wird dort in den Potenzialausgleich einbezogen.
Überspannungsschutz in Stufen
Überspannungsschutzgeräte (surge protective devices, SPD) leiten Stoßströme gegen Erde ab und begrenzen die Spannung. Typ 1 (Blitzstromableiter) sitzt dort, wo die Versorgung ins Gebäude kommt, und hält Teilblitzströme aus. Typ 2 sitzt in den Unterverteilungen und begrenzt induzierte und eingeschleppte Überspannungen. Typ 3 schützt empfindliche Geräte direkt davor. Jedes Gerät schützt nur in seiner Nähe: Im Kurs gilt ein Wirkbereich von rund 10 m Leitungslänge. Wann Überspannungsschutz vorzusehen ist, regelt DIN VDE 0100-443, wie er ausgewählt und errichtet wird, DIN VDE 0100-534. Busleitungen und Datenleitungen brauchen eigene Ableiter, für KNX den Busableiter.
Gegebene Werte: Blitz- und Überspannungsschutz · aufklappen, wenn du rechnest
Gegebene Werte: Blitz- und Überspannungsschutz
- Äußerer Blitzschutz des Terminals
- Blitzschutzklasse II (Unterrichtswert) · Blitzkugelradius r = 30 m · Maschenweite 10 m × 10 m · Ableitungen an den Fassaden, Fundamenterder
- Überspannungsschutz im Bestand
- Hauptverteilung des Terminals mit Typ 1 · UV Flugsteig J mit Typ 2
- Gefährdung
- Erdblitzdichte NG = 2,0 je km² und Jahr · Flugsteig J als Quader L = 400 m, W = 60 m, H = 25 m · Umgebungsfaktor CD = 1 (frei stehend)
- Einfangfläche und Einschläge (im Kurs gilt)
- AD = L · W + 2 · 3H · (L + W) + π · (3H)² in m² · ND = NG · AD · CD · 10−6 je Jahr
- Trennungsabstand
- ki = 0,06 (Blitzschutzklasse II) · kc = 0,44 · km = 1 für Luft, 0,5 für festen Baustoff · l = 12 m
- Dach über der Lounge (Unterrichtswerte)
- zwei Fangstangen, je 1,5 m über dem Dach, Abstand 6 m · -B20 auf einem Halter dazwischen, Oberkante 0,6 m über dem Dach, Halter 0,5 m von der linken Fangstange entfernt, durch Luft · Busleitung von -B20 durch das Dach in die Lounge
- Lage der Lounge
- im Gebäudeinneren auf Ebene 3, direkt unter dem Dach · UV-Lounge und Netzschrank im Technikraum, Metallgehäuse
- Leitungswege
- UV Flugsteig J bis UV-Lounge 35 m · UV-Lounge bis Steckdose der Kaffeebar 18 m · UV-Lounge bis Steckdosenleiste der Fluginfo-Bildschirme 22 m · Wirkbereich eines Überspannungsschutzgeräts rund 10 m (im Kurs gilt)
Alle Werte zur Lounge J sind Unterrichtswerte. Zahlen zum Flughafen sind öffentliche Größenordnungen, gerundet. Normen sind mit ihrer Bezeichnung genannt.
Dein Lernprodukt im Einzelnen
Dein Lernprodukt
Schutzkonzept der Lounge J gegen Blitz und Überspannung
Darauf laufen die Aufgaben dieses Lernangebots zu. Die Aufgaben sind die Stufen dorthin, das Lernprodukt ist das Ergebnis.
Es besteht aus
- die Einordnung der Gefährdung und die Zahl der Einschläge in den Flugsteig je Jahr
- den Schnitt mit Blitzschutzzonen und allen Leitungen, die eine Zonengrenze überschreiten
- den Nachweis für -B20: Eindringtiefe der Blitzkugel, Schutzhöhe, Trennungsabstand
- den Überspannungsschutz in Stufen mit Typ, Ort, Kennzeichen und Begründung über den Wirkbereich, auch für die Busleitung
- die Abstimmungsnotiz an den Blitzschutz des Gebäudes
Zur Dokumentation
Eine Seite Text, der Schnitt und die einpolige Übersicht mit Kennzeichen links neben dem Schaltzeichen. Jede Zahl hat ihre Herkunft, jede Entscheidung einen Satz, weshalb.
Das Schutzkonzept gehört zu Meilenstein M3 und wird im Kreuzreview von einem anderen Team abgenommen. Die Abstimmungsnotiz geht über die Projektleitung an den Blitzschutz des Gebäudes.
10.1Erkläre, wie ein Blitz der Lounge schaden kann
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Aufgabe 10.1
Erkläre, wie ein Blitz der Lounge schaden kann:
- Unterscheide direkten, nahen und fernen Einschlag.
- Beschreibe für jeden Fall den Weg, auf dem die Überspannung in die Lounge kommt.
- Nenne für jeden Fall ein Gerät der Lounge, das gefährdet ist.
- Unterscheide äußeren und inneren Blitzschutz.
- Erkläre, weshalb die Lounge keine eigene Fangeinrichtung braucht.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Blitzschutz · äußerer Blitzschutz · innerer Blitzschutz · Netzüberspannung
Allein Diese Aufgabe bearbeitest du allein.
10.2Schätze ab, wie oft der Blitz in den Flugsteig J einschlägt
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Aufgabe 10.2
Schätze ab, wie oft der Blitz in den Flugsteig J einschlägt:
- Berechne die Einfangfläche des Flugsteigs.
- Berechne die Zahl der Einschläge je Jahr.
- Rechne das Ergebnis in eine Wiederkehrzeit in Jahren um.
- Beurteile, was diese Zahl für die Lounge bedeutet.
- Erkläre, wer für die Risikobewertung des Gebäudes zuständig ist.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Blitzschutz · Gefährdungspegel · Risikobewertung
Mit Lernpartner Diese Aufgabe bearbeitest du mit deinem Lernpartner. Vergleicht am Ende eure Ergebnisse.
10.3Prüfe, ob -B20 auf dem Dach vor direkten Einschlägen geschützt ist
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Aufgabe 10.3
Prüfe, ob -B20 auf dem Dach vor direkten Einschlägen geschützt ist:
- Beschreibe das Blitzkugelverfahren.
- Berechne die Eindringtiefe der Blitzkugel zwischen den beiden Fangstangen.
- Berechne, bis zu welcher Höhe über dem Dach der Bereich zwischen den Fangstangen geschützt ist.
- Vergleiche mit der Oberkante von -B20.
- Ordne -B20 einer Blitzschutzzone zu.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Blitzkugelverfahren · Fangeinrichtung · Schutzbereich,Blitzschutz · LPZ
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10.4Weise den Trennungsabstand für den Halter von -B20 nach
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Aufgabe 10.4
Weise den Trennungsabstand für den Halter von -B20 nach:
- Erkläre, wozu ein Trennungsabstand eingehalten wird.
- Berechne den Trennungsabstand für Luft.
- Berechne den Trennungsabstand, wenn zwischen Halter und Fangstange fester Baustoff liegt.
- Vergleiche beide Werte mit dem vorhandenen Abstand.
- Beurteile, was gilt, wenn die Busleitung von -B20 auf ihrem Weg näher an einer Fangleitung vorbeiführt.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Trennungsabstand · Fangleitung · Ableitung,Blitzschutz · Potenzialausgleich
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10.5Lege die Blitzschutzzonen der Lounge fest
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Aufgabe 10.5
Lege die Blitzschutzzonen der Lounge fest:
- Beschreibe die Zonen LPZ 0A, LPZ 0B, LPZ 1 und LPZ 2.
- Trage die Zonen in den Schnitt durch Flugsteig J ein.
- Kennzeichne jede Stelle, an der eine Leitung der Lounge eine Zonengrenze überschreitet.
- Nenne für jede dieser Stellen die Leitung.
- Begründe, weshalb an jeder Zonengrenze Potenzialausgleich nötig ist.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: LPZ · innerer Blitzschutz · Potenzialausgleich · Erdungsanlage
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10.6Lege den Überspannungsschutz für die Lounge fest
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Aufgabe 10.6
Lege den Überspannungsschutz für die Lounge fest:
- Unterscheide Überspannungsschutz Typ 1, Typ 2 und Typ 3.
- Prüfe mit dem Wirkbereich, ob der Typ 2 in der UV Flugsteig J die UV-Lounge mitschützt.
- Entscheide, ob Kaffeebar und Fluginfo-Bildschirme eigenen Schutz brauchen.
- Lege den Schutz für die Busleitung von -B20 fest.
- Zeichne den Überspannungsschutz in die einpolige Übersicht ein, mit Kennzeichen links neben dem Schaltzeichen.
- Erkläre, was DIN VDE 0100-443 und DIN VDE 0100-534 jeweils regeln.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Überspannungsschutz · SPD · Ableiter · Schaltzeichen
Allein Diese Aufgabe bearbeitest du allein.
10.7Stellt das Schutzkonzept der Lounge J fertig und stimmt es mit dem Blitzschutz des Gebäudes ab
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Aufgabe 10.7
Stellt das Schutzkonzept der Lounge J fertig und stimmt es mit dem Blitzschutz des Gebäudes ab:
- Fasst Blitzschutzzonen, Nachweis für -B20 und Überspannungsschutz auf einer Seite zusammen.
- Ergänzt eure Stückliste um den Überspannungsschutz.
- Schreibt die Abstimmungsnotiz an den Blitzschutz des Gebäudes.
- Nennt darin die Unterlagen, die ihr vom Flughafen braucht, und was ihr am Dach anbringt.
- Legt fest, wer die Arbeiten am Dach ausführt und wer sie abnimmt.
- Prüft, ob ein anderes Team das Konzept ohne Rückfrage versteht.
Tabellenbuch Schlag im Sachwortverzeichnis nach: Blitzschutz · Überspannungsschutz · Potenzialausgleich · Fangeinrichtung
Im Team Diese Aufgabe bearbeitet ihr im Projektteam. Jede und jeder kann das Ergebnis am Ende erklären.
Die Lage ändert sich
Die Betriebsleitung plant für den Sommer einen kleinen Außenbereich und will dafür eine eigene Wetterstation mit Windmesser aufs Dach. Der Windmesser sitzt auf einem Mast 2,5 m über dem Dach, zwischen denselben Fangstangen; seine Daten kommen über eine eigene Datenleitung in den Technikraum.
Überprüfe dein Lernprodukt an diesem Fall:
- Prüfe an deinem Schutzkonzept, in welcher Blitzschutzzone der Windmesser liegt.
- Entscheide, was am Dach und an der Datenleitung geändert werden muss.
- Begründe deine Entscheidung in einer Notiz an den Blitzschutz des Gebäudes.
Mit Lernpartner Diese Überprüfung macht ihr zu zweit. Wer beide Fälle erklären kann, hat die Sache verstanden.