Blitzschutz - (nicht nur) für Solaranlagen

Hagelschlag

die Geschichte der Heizungstechnik

Abkürzungen im SHK-Handwerk

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Da die Kupferleitungen in den Kollektoren über den Vor- und Rücklauf der Solarleitung, auch aus metallischen Rohren, mit der Solarpumpe und dem Speicher verbunden sind, reicht der übliche Blitzschutz bei thermischen Solaranlagen nur auf eine Blitzschutzdose für den Kollektorfühler nicht aus. Über die Steuerleitungen der Solarpumpe besteht eine Verbindung zur Regelungselektronik.
Sowohl direkte Blitzeinschläge als auch Überspannungen durch Ladungsverschiebungen gefährden die Regelungselektronik. Deswegen sollten die am Schichtenspeicher ankommenden metallischen Leitungen in den Potentialausgleich einbezogen werden. Dieser innere Blitzschutz in Kombination mit einer äußeren Blitzableitung bietet erst einen sicheren Schutz.
 
In der DIN EN 62305 (VDE 0185-305) 2006-10 „Blitzschutz“ und den Beiblättern zur Normenreihe sind die Vorgaben für den Blitzschutz festgelegt und die DIN 18014:2007-09 "Fundamenterder" befasst sich u. a. mit der Erdung von Blitzschutzanlagen.
Das Risiko eines direkten Blitzeinschlages wird durch die Montage eines Kollektorfeldes auf einem geneigten Dach nicht erhöht. Bei der Montage auf einem Flachdach sieht es anders aus. Hier sind die Kollektoren die höchsten Punkte und daher potenzielle Einschlagpunkte. Hier sind Schutzmaßnahmen notwendig. Ausreichenden Schutz bietet die Erdung der metallenen Komponenten über eine außen verlegte Erdungsleitung (unter Beachtung des Trennungsabstands zu anderen metallischen Bauteilen), die mit dem Fundamenterder oder einer anderen geeigneten Erdungseinrichtung verbunden wird.
 
Äußerer Blitzschutz
Technische Anlagen auf Gebäudedächern (z.B. Solar- Lüftungs- oder Satellitenempfangsanlagen) werden mit einer äußere Blitzschutzanlage abgesichert. Ein Haus mit Spitzdach erhält in der Regel auf dem First sowie an den Orten einen Blitzableiter zur Regenrinne. Fallrohre sind nicht ausreichend blitzstromtragfähig.

Wie z. B. eine Fangeinrichtung berechnet und erstellt wird, kann nur ein Fachmann planen, damit die Gebäudeversicherung im Versicherungsfall auch bezahlt.

Blitzeinschläge wird es immer geben. Man sollte dem Blitz leichte Ziele anbieten, die einem Einschlag standhalten. Fangeinrichtungen sind Stangen, Drähte, Seile oder Metallteile der zu schützenden Anlage, die als Einschlagstellen vorgesehen sind.

Ihre Oberfläche muss elektrisch leitfähig sein und müssen an Luft korrosionsbeständig sein. Üblich sind Aluminiumlegierungen, nicht rostender Stahl V2A oder Kupfer. Die Materialstärke der Fangein-richtungen muss gewährleisten, dass die große Energie von Blitzen nicht zum Abschmelzen der Fangeinrichtungen führt.

Eine Ableitung des Energiestromes eines Blitzeinschlages sollte möglichst auf kurzem, direktem Wege ins Erdreich vonstatten gehen. Der Fundamenterder muss von guter Qualität sein. Wenn kein Fundamenterder vorhanden ist, dann muss ein Ringerder installiert werden. Die Anschlüsse müssen trenn- und prüfbar sein.
Die Kollektoren und deren Befestigung sind so zu integrieren, dass auch das Kollektorfeld vor einem direkten Blitzeinschlag geschützt ist, wenn eine Blitzschutzanlage als äußerer Blitzschutz vorhanden ist. Die gesamte Kollektorfläche ist innerhalb der Maschen der Blitzschutzanlage einzusetzen, dabei ist nach allen Seiten ein Sicherheitsabstand von ca. 0,5 m vom Kollektorfeld zu den ableitenden Teilen der Blitzschutzanlage einzuhalten.
Der Bestandsschutz für veralterte und nicht mehr normgerechte Blitzschutzanlagen erlischt mit der Montage neuer Kollektoren. Das Blitzschutzkonzept bzw. die Blitzschutzanlage muss komplett überarbeitet werden.
Die Kollektorfühler könen durch Überspannungsschutzdose gegen induzierte Überspannungen geschützt werden. Bei ortsnahen Blitzen können in der Fühlerleitung Spannungsspitzen induziert werden, die zur Zerstörung des Fühlers führen. Mithilfe von Schutzdioden werden diese Überspannungen auf einen hinnehmbaren Wert begrenzt. Das Gehäuse ist üblicherweise als Aufputzdose ausgeführt und dient  gleichzeitig der ordnungsgemäßen Verbindung zwischen Kollektorfühler und weiterführender Fühlerleitung.
Äußerer Blitzschutz
Quelle: Blitzschutz Kunisch e. K.
Sicherheitsabstand
zur Blitzschutzanlage
Quelle: Viessmann Werke GmbH & Co. KG
Blitzkugelverfahren
Quelle: Viessmann Werke GmbH & Co. KG
Wenn die Kollektoren auf dem Flachdach eines Gebäudes mit Blitzschutzanlage aufgeständert werden, dann müssen die Fangstangen der Blitzschutzanlage die Kollektoroberkanten ausreichend überragen.
Zur Überprüfung kann das "Blitzkugelverfahren" angewendet werden. Dabei wird eine gedachte Kugel über die zu schützende Anlage gezeignet. Die Oberfläche der Kugel darf nur die Fangstangen berühren. Der Radius der Kugel wird durch die Blitzschutzklasse bestimmt.
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Blitzkugelverfahren

Zu der Ermittlung von Eintrittstellen für einen direkten Blitzeinschlag wird das Blitzkugelverfahren angewendet, das in der IEC 62305-3 beschrieben wird. Das Verfahren legt den gefährdeten Blitzeinschlagbereich als Kugel fest, dessen Mittelpunkt die Spitze des Blitzes ist. Die Oberfläche der Kugel stellt eine Äquipotentialfläche eines elektrischen Feldes dar. Die Wahrscheinlichkeiten werden in vier Blitzschutzklassen festgelegt. Dabei liegt der Scheitelwert eines Blitzstroms unterhalb einer vorgegebenen Stromstärke. Eine Blitzkugel mit einem bestimmten Radius wird einer entsprechenden Blitzschutzklassen zugeordnet.

Jede Blitzschutzanlage muss einer Überprüfung nach dem Blitzkugelverfahren standhalten können. Dabei wird an einem maßstäblichen Modell oder mit Hilfe einer maßstäblichen Zeichnung der Anlage das Blitzkugelverfahren durch Abrollen einer Kugel dargestellt.
Ein Blitz schlägt nicht in die zu schützende Anlage ein, sondern wird von den nach dem Blitzkugelverfahren konstruierten Fangeinrichtungen abgefangen.
Schutzklasse
Radius der Blitzkugel
Abstand der Ableiter
Blitzstrom
Sicherheit max.
I
20 m
10 m
200 kA
99 %
II
30 m
10 m
150 kA
98 %
III
45 m
15 m
100 kA
97 %
IV
60 m
20 m
100 kA
97 %
Die Fangwahrscheinlichkeit ist bei kleineren Blitzströmen geringer. Die Blitzschutzklasse I ergibt den besten Blitzschutz.
 
Innerer Blitz- und Überspannungsschutz

Potentialausgleich

Nicht nur durch Blitzeinschläge und Überspannungen aus der äußeren Umgebung des Gebäudes, sondern auch Schaltungen im Elektroversorgungsnetz oder witterungsbedingte Netzüberspannungen können zu Schäden an der Hauselektroanlage führen. Das gilt auch für Kommunikationsleitungen. Diese Störungen aus dem Netz können durch ein Überspannungsgrobschutz direkt am Hauseinspeisepunkt abgefangen werden.

Die Elektroanlage wird in Blitzschutzzonen eingeteilt. Neben dem Überspannungsgrobschutz sind Überspannungsableiter (Mittelschutz) in den Haupt- und Unterverteilungen empfehlenswert.

Feinschutz
Alle elektronischen Geräte sind durch Überspannugen gefährdet. Das betrifft Telefonanlagen, Computer, Drucker, elektronische Steuerungen usw. Diese Stromkreise sollten mit einer geeigneten Feinschutz-Überspannungsschutzeinrichtungen abgesichert werden. Feinschutz allein ohne vorgeschaltete Ableiter kann bei auftretenden Überspannungen überlastet sein. Welche Absicherungen im Einzelfall vorgesehen werden, muss in jedem Haus gesondert überprüft werden.
Die meisten Versicherungsgesellschaften schreiben einen Blitzschutz und eine jährliche Wartung der Anlage vor.
 
Da es bei vielen Gewittern auch zu Hagelschlag kommt, ist die Hagelbeständikeit der Kollektoren bzw. das Beschattungssystem ein wichtiger Faktor bei der Auswahl.
Quelle: Paradigma
Die Kollektoren und das Beschattungsystem sind durch Hagelschlag je nach Region und Kollektortyp verschieden stark gefährdet. Es sind deshalb nicht alle Kollektoren für jeden Standort gleich gut geeignet. Das Schadenpotential ist von der Häufigkeit eines Hagelschlages und den dabei auftretenden Korngrössen abhängig.
Die Kollektoren sollten nach DIN EN 12975-2 auf ihre Hagelbeständigkeit mit einer Korngröße von 25 mm geprüft sein. Auch die Steilheit der Kollektoren kann einer Beschädigung entgegen wirken, wobei großer Winkel am wirkungsvollsten ist, was bei einer Anlage mit Heizungsunterstützung sowieso der Fall sein sollte.
Hagelgefährdung in Europa
Klassierung von I = geringe Gefährdung bis V = hohe Gefährdung
Quelle SwissRe

Natürlich muss die Gebäudeversicherung auch alle Risiken beinhalten (Sturm, Blitzschlag, Hagelschaden, Überspannung, Feuer, Marderverbiss, Vandalismus, Diebstahl, ....). Hier kann der Nachweis einer Blitzschutzanlage, der Nachweis einer Windlastberechnung und die Hagelbeständigkeit der Kollektoren nach DIN EN 12975-2 gefordert werden. Bei der Versicherung von Photovoltaikanlagen kann evtl. eine spezielle Versicherung notwendig werden.
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Hinweis! Schutzrechtsverletzung: Falls Sie meinen, dass von meiner Website aus Ihre Schutzrechte verletzt werden, bitte ich Sie, zur Vermeidung eines unnötigen Rechtsstreites, mich umgehend bereits im Vorfeld zu kontaktieren, damit zügig Abhilfe geschaffen werden kann. Bitte nehmen Sie zur Kenntnis: Das zeitaufwändigere Einschalten eines Anwaltes zur Erstellung einer für den Diensteanbieter kostenpflichtigen Abmahnung entspricht nicht dessen wirklichen oder mutmaßlichen Willen. Die Kostennote einer anwaltlichen Abmahnung ohne vorhergehende Kontaktaufnahme mit mir wird daher im Sinne der Schadensminderungspflicht als unbegründet zurückgewiesen.
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