von Jennifer A. Morgan, CSI, und Michael Chusid, RA, FCSI, CCS
Für die meisten Gebäudeplanungs- und Baufachleute ist es nicht erforderlich, alles über Blitzschutzsysteme (LPS) zu wissen. nur die folgenden wichtigen Punkte:
- Blitze können eine erhebliche Gefahr für Gebäudestrukturen, Bewohner und Inhalte darstellen.
- Gebäudeplaner haben eine professionelle Verantwortung, Kunden in Bezug auf blitzbedingte Risiken zu beraten.
- Blitzschutzsysteme nach CAN / CSA-B72-M87, Installationscode für Blitzschutzsysteme und Normen der National Fire Protection Association (NFPA), UL und des Lightning Protection Institute (LPI) sind hochwirksam.
- Der Blitzschutz kann mit minimalen Auswirkungen auf das Erscheinungsbild des Gebäudes implementiert werden.
- Die Spezifikation eines LPS kann vereinfacht werden, indem die Standards festgelegt und das Design an qualifizierte Blitzschutzfachleute delegiert wird.
1. Risikoüberlegungen
Cloud-to-Ground-Blitze treten in Kanada etwa 2,34 Millionen Mal pro Jahr auf, darunter etwa alle drei Sekunden in den Sommermonaten. Blitz ist eine Entladung statischer Elektrizität, die 300 Millionen Volt und 30.000 Ampere durch die Atmosphäre oder andere Objekte auf ihrem Weg zwischen Wolken und Boden senden kann. Der Energiestoß kann Brände auslösen, strukturelle und physische Schäden verursachen und die elektronische und andere Gebäudetechnik stören. Es verletzt oder tötet auch 175 Kanadier in einem typischen Jahr. (Diese Daten von Environment Canada finden Sie unter www.ec.gc.ca/foudre-lightning /. Die Website enthält zusätzliche Informationen zu Blitzen und Blitzsicherheit, einschließlich der Canadian Lightning Danger Map (CLDM), die Gebiete darstellt, in denen das größte Risiko besteht, in den nächsten 10 Minuten von Blitzen getroffen zu werden. Wenn Stürme vorhergesagt werden oder unmittelbar bevorstehen, sollte CLDM häufig von Personen konsultiert werden, die an Veranstaltungen und Aktivitäten im Freien beteiligt oder dafür verantwortlich sind.)
Blitzbedingte Schäden und Störungen kosten die kanadische Wirtschaft jedes Jahr zwischen 600 und 1 Milliarde US-Dollar. Davon entfallen fast 40 Millionen US-Dollar auf Sachschäden. Der Council of Canadian Fire Marshals and Fire Commissioners (CCFMFC) schätzt, dass Blitze rund ein Prozent der Gebäudebrände verursachen. Die Versicherungswirtschaft schätzt, dass blitzbedingte Sachschadenansprüche zwischen 3900 und 5250 pro Jahr liegen. Der Bericht, aus dem diese Statistiken extrahiert werden, fasst zusammen:
Die geschätzten Auswirkungen von Blitzen in Bezug auf Schäden und Störungen für Kanadier sind sehr groß und wahrscheinlich viel größer als die, die anderen Formen von gefährlichem Wetter (d. H. Tornados, Hagel und Hurrikane) langfristig zugeschrieben werden.(Weitere Informationen finden Sie im Bericht von Mills et al. mit dem Titel „Assessment of Lightning-related Damage and Disruption in Canada“, veröffentlicht in Natural Hazards.)
Die Blitzdichte (Frequenz / Fläche) ist in den unteren Breitengraden von den Maritimes bis zu den Osthängen der Rockies und insbesondere im Süden Ontarios ausgeprägt. Jede Provinz ist in Gefahr. Zum Beispiel Funken Blitze über die Hälfte der Waldbrände in British Columbia. (Für weitere Informationen besuchen Sie www.bcwildfire.com/Weather/lightning.htm)
Während Tornados, Hurrikane und Überschwemmungen mehr Schlagzeilen machen, ist der Blitz die häufigste wetterbedingte Katastrophe, und die Anfälligkeit für Blitze nimmt zu. (Mills stellt fest, dass Blitze insgesamt erhebliche Schäden verursachen; Einzelfälle erregen jedoch nicht die Aufmerksamkeit der Medien, die anderen Arten von Katastrophen geschenkt wird. Zum Beispiel erhielt der Tornado der Kategorie F4 in Edmonton am 31. Juli 1987 weit mehr Reportagen als die 40.000 Blitzeinschläge, die am selben Tag in ganz Alberta verstreut waren. Ein Medienphänomen, das das Bewusstsein weiter verringert, tritt auf, wenn viele Architekturfotografen Luftterminals entfernen, bevor Bilder veröffentlicht werden, wodurch das öffentliche und berufliche Bewusstsein für Blitzschutz verringert wird.) Jüngsten klimatologischen Untersuchungen zufolge könnte die globale Erwärmung die Häufigkeit von Blitzeinschlägen um 50 Prozent erhöhen. Es wird auch zunehmend anerkannt, dass Blitzschutz zum Aufbau und zur Widerstandsfähigkeit der Gemeinschaft beiträgt. (Siehe den Artikel von D. Romps et al. „Projected Increase in Lightning Strikes in the United States Due to Global Warming“ von Science in der Ausgabe November 2010. Der Herausgeber fasst zusammen: „Blitze treten häufiger auf, wenn es heißer ist als wenn es kälter ist. Sie sagen voraus, dass die Anzahl der Blitzeinschläge um etwa 12 Prozent pro Grad Celsius Anstieg der globalen durchschnittlichen Lufttemperatur zunehmen wird.“)
Gleichzeitig wird der Bedarf an Blitzschutz immer dringender, da Gebäude zunehmend mit empfindlichen elektronischen Geräten und Systemen gefüllt werden. Der dramatische Zick-Zack-Blitz vom Himmel ist das typischste Bild des Blitzes. Schäden entstehen jedoch auch, wenn Lichtbögen von einer Struktur in eine andere springen und wenn elektrische Überspannungen kilometerweit durch Strom- oder Telefonleitungen verlaufen. Diese Fernauslöser können Schaltkreise in Computern, Geräten, Geräten, Sicherheitssystemen, Leuchtdioden (LED), elektronischen Türbeschlägen, Feueralarmen und anderen unternehmenskritischen Geräten blockieren.
Das wahre Ausmaß dieser Art von Schäden wird unterschätzt, da sie nicht immer mit Blitzen verbunden sind. Als beispielsweise ein großes Krankenhaus einen Routinetest eines neuen Notstromaggregats durchführte, stellte es eine nicht funktionierende Leiterplatte fest, die als Herstellungsfehler angenommen wurde. Die Platine wurde ausgetauscht, war aber bei der nächsten Routineinspektion wieder funktionsunfähig. Erst nach mehreren solcher Vorfälle wurde der Zusammenhang zwischen den Ausfällen und Gewittern erkannt. Seit der Installation eines LPS sind keine weiteren Fehler aufgetreten.
Schließlich sollten Bauherren über Schulungs- und Verwaltungsprotokolle verfügen, um die Arbeitnehmer vor Blitzen zu schützen. Dies ist besonders an großen Standorten von Belang, da sich Schutzräume für Arbeitnehmer in einiger Entfernung befinden können. Der beste Rat ist: „Wenn Donner brüllt, geh nach drinnen.“(Siehe „Blitzsicherheit am Arbeitsplatz“ www.lightningsafety.noaa.gov/job.htm)
2. Berufliche Verantwortung
Weder nationale noch provinzielle Bau- und Elektrovorschriften erfordern Blitzschutz. Stattdessen liegt die Entscheidung, Blitzschutz zu installieren, im Ermessen der Gebäudeeigentümer und ihrer Risikomanagementberater, Versicherungsunternehmen und Planungsfachleute. Umfragen unter Architekten zeigen jedoch mehrere Catch-22-Herausforderungen. (Obwohl der Blitzschutz an sich nicht ausdrücklich vorgeschrieben ist, haben mehrere Provinzen Gesetze zur Lizenzierung von Blitzschutzinstallateuren erlassen, die die Einhaltung von CAN / CSA-B72-M1987 vorschreiben. Einige Regierungsbehörden, einschließlich der nationalen Verteidigung und der Infrastruktur in Alberta, benötigen Blitzschutz für bestimmte Strukturen. Die National Building Code (NBC) schlägt vor (aber nicht Mandat) Einhaltung der CSA-Standard. Zur Klärung sollte man die zuständigen lokalen Behörden (AHJs) konsultieren.)
Zum Beispiel berücksichtigen die meisten Architekten keinen Blitzschutz, es sei denn, ein Kunde fragt danach. Dies ist problematisch, da sich die meisten Bauherren auf ihren Architekten verlassen, um ihn in technischen Fragen professionell zu beraten.
Die Erwartung eines Eigentümers entspricht in dieser Hinsicht dem Royal Architectural Institute of Canada (RAIC). Darin heißt es: „Architekten dienen als vertrauenswürdige Berater … während sie dem öffentlichen Interesse dienen und sich mit Gesundheits- und Sicherheitsfragen befassen.“(Besuchen Sie https://www.raic.org/raic/what-architect für weitere Informationen.)
Ein zusätzliches Problem ergibt sich, weil die meisten Architekten davon ausgehen, dass sich der Elektrotechniker mit den LPS befassen wird. Leider bieten die meisten Ingenieure nur die Erdung und den Überspannungsschutz, die für das Stromnetz des Gebäudes erforderlich sind, und nicht für den Blitzschutz.
Die architektonische Haltung scheint der Aussage des RAIC zu widersprechen, dass:
Es ist wichtig für den Erfolg Ihres Projekts, dass der Architekt — der in dieser Hinsicht einzigartig ausgebildet und erfahren ist — für das Gesamtmanagement der Subberater während des gesamten Projekts verantwortlich ist. Dies ermöglicht es dem Architekten, gut integrierte Ergebnisse zu erzielen, indem er sowohl das Design als auch die Verwaltung des Projekts koordiniert. (Siehe www.raic.org/raic/how-choose-architect#subconsultants )
Ein Architekt sollte sich folgende Frage stellen: „Wenn mein Kunde einen blitzbedingten Verlust erleidet, wie kann ich nachweisen, dass ich den Standard der Branche erfüllt habe?“
Glücklicherweise ist eine Lösung für diese Frage in CAN / CSA B72 Anhang A, Allgemeine Grundsätze des Blitzschutzes, enthalten. (Eine detailliertere Risikoanalyse finden Sie in NFPA 780 Anhang L, www.nfpa.org/codes-and-standards/Dokument-Informations-Seiten?modus = code & code =780. Eine Online-Anwendung zur Durchführung von Berechnungen auf der Grundlage von NFPA 780 Anhang L kann online unter abgerufen werden www.ecle.biz/riskcalculator )