Uproszczony projekt instalacji piorunochronnej wolno stojącego budynku magazynu mps
Tym razem w cyklu e.projekt przedstawiany jest uproszczony projekt budynku magazynu paliw i smarów wymagający w opracowaniu uwzględnienia specyfiki szczególnych zagrożeń eksploatacyjnych wymienionych w tekście.
M. Jarosz
Przedstawiamy założenia do zrealizowania uproszczonego projektu instalacji piorunochronnej dla wolno stojącego budynku magazynu paliw i smarów [mps]. W publikacji autor przytacza podstawę opracowania, opis stanu technicznego obiektu, opis techniczny wykonania projektu wraz z obliczeniami zgodny z przywołanymi normami, określenie rezystancji uziemienia, a także obliczenia mechaniczne przęsła zwodu poziomego.
Zobacz także
SKLEP RTV EURO AGD Domek letniskowy - wszystko, co powinno się w nim znaleźć, aby dobrze wypoczywać
Lubisz spędzać wakacje w otoczeniu natury, najchętniej bez towarzystwa innych ludzi? Najlepiej zdecydować się więc na domek letniskowy położony w jakimś ustronnym miejscu. Jednak jak wyposażyć taki domek,...
Lubisz spędzać wakacje w otoczeniu natury, najchętniej bez towarzystwa innych ludzi? Najlepiej zdecydować się więc na domek letniskowy położony w jakimś ustronnym miejscu. Jednak jak wyposażyć taki domek, by móc korzystać również ze wszystkich zdobyczy techniki? Co powinno się w nim znaleźć, aby cieszyć się zarówno ciszą, jak i rozrywką?
archon.pl Dom tani w budowie - jaki powinien być idealny projekt?
Przed Inwestorem, który podjął już decyzję o budowie domu i rozpoczyna przygotowania, otwiera się wiele możliwości w zakresie wyboru idealnego projektu domu. Najważniejsze, aby ten dopasowany był do potrzeb...
Przed Inwestorem, który podjął już decyzję o budowie domu i rozpoczyna przygotowania, otwiera się wiele możliwości w zakresie wyboru idealnego projektu domu. Najważniejsze, aby ten dopasowany był do potrzeb domowników, do uwarunkowań działki oraz przepisów lokalnego prawa, a także mieścił się w przeznaczonym na inwestycję budżecie. Pracownia ARCHON+ proponuje różnorodne gotowe projekty domów parterowych, projekty domów z poddaszem użytkowym, piętrowe, wśród których dostępne są interesujące projekty...
mgr inż. Julian Wiatr Uproszczony projekt sterowania napędem bramy skrzydłowej za pomocą telefonu komórkowego
Coraz powszechniejsza staje się automatyka napędu bram wjazdowych, która umożliwia sterowanie za pomocą pilota radiowego otwarciem oraz zamknięciem, bez potrzeby wysiadania z samochodu. W przypadku dużej...
Coraz powszechniejsza staje się automatyka napędu bram wjazdowych, która umożliwia sterowanie za pomocą pilota radiowego otwarciem oraz zamknięciem, bez potrzeby wysiadania z samochodu. W przypadku dużej liczby użytkowników sterowanie za pomocą specjalnego pilota staje się kłopotliwe. Tym razem w projekcie prezentujemy układ napędu bramy skrzydłowej stanowiącej wjazd na teren ośrodka wypoczynkowego, której sterowanie realizowane jest za pomocą telefonu komórkowego.
Podstawa opracowania
- Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z 12 kwietnia 2002 roku, w sprawie warunków technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (tekst jednolity: DzU z 2015 roku, poz. 1422).
- Wieloarkuszowa norma PN-EN 62305-1; -2; -3; -4:2008; 2009 Ochrona odgromowa.
- Katalog do projektowania linii napowietrznych nn, opracowanie Energoprojekt Poznań.
- Projekt branży konstrukcyjno-architektonicznej oraz plan zagospodarowania terenu.
Opis stanu istniejącego
Projektowany budynek jest odosobnionym budynkiem magazynu paliw i smarów (mps).
W budynku funkcjonuje wentylacja mechaniczna, dzięki czemu nie jest on kwalifikowany jako zagrożony wybuchem.
Wymiary budynku wynoszą 20x12x4 m.
Jest on położony na lotnisku, z dala od innych obiektów infrastruktury lotniskowej.
Obiekty tego typu zgodnie z zaleceniami Polskiego Komitetu Ochrony Odgromowej wymagają co najmniej II poziomu ochrony odgromowej. Uderzenie pioruna w budynek może spowodować pożar, zagrożenie życia ludzkiego, wybuch lub przebicie instalacji elektrycznej.
Projektowany budynek nie jest budynkiem zabytkowym, dlatego nie występuje ryzyko utraty dziedzictwa kulturowego.
Uderzenie pioruna w budynek może spowodować zagrożenie życia ludzkiego, wybuch lub pożar, uszkodzenie instalacji elektrycznej oraz awarię zainstalowanych w nim urządzeń elektrycznych i elektronicznych. Źródłem zagrożeń może być również uderzenie pioruna w pobliżu budynku.
Za otoczenie budynku należy uznać obrys w odległości 250 m od jego konturów.
Nad stropem budynku wystają wentylatory dachowe. Nad wentylatorami tworzy się kula oparów produktów ropopochodnych o promieniu 1,5 m, tworząca strefę 2. zagrożenia wybuchem.
Zasilanie budynku jest realizowane linią kablową wyprowadzoną z rozdzielnicy stacji transformatorowej SN/nn, oddalonej od budynku o 400 m.
Na budynku brak jest jakichkolwiek anten. W pobliżu budynku nie występują żadne drzewa. Rezystywność gruntu w miejscu projektowanego posadowienia budynku ustalona w wyniku pomiaru metodą Wennera wynosi ρ = 200 Ω·m.
Budynek jest położony w terenie znajdującym się powyżej szerokości geograficznej 51°30’ (jako granicę uznaje się linię łączącą Głogów z Puławami), co pozwala na przyjęcie średniorocznej gęstości wyładowań piorunowych Ng = 1,8 [1/km2/rok].
Opis techniczny
Zgodnie z zaleceniami Polskiego Komitetu Ochrony Odgromowej SEP (PKOO) zostanie przyjęty II poziom ochrony i obliczone ryzyko zgodnie z wymaganiami normy PN-EN 62305-2:2008, którego wartość stanowi podstawę oceny przyjętego wstępnie poziomu ochrony. Ochronę budynku należy wykonać z wykorzystaniem zwodu poziomego izolowanego rozwieszanego nad budynkiem i mocowanego do słupów wirowanych o długości 15 m. Przęsło odgromowe rozwieszane pomiędzy słupami należy wykonać przewodem AFl 6-70 (średnica przewodu wynosi 11,6 mm2 – podstawa: norma PN‑74/E 90083). Zgodnie z wymaganiami normy PN-EN 62305-3:2009 Ochrona odgromowa. Część 3: Uszkodzenia fizyczne obiektów budowlanych i zagrożenie życia, należy przyjąć kąt ochrony 50°. Profil przęsła zwodu odgromowego oraz kąty ochrony i przebieg uziomu poziomego, oraz uziomów pionowych przedstawia rys. 2: rys. 2a, rys. 2b, rys. 2c, rys. 2d, rys. 2e.
Przewody odprowadzające wykonane z drutu Fe-Zn Ø 8 należy mocować do słupów nośnych zwodu poziomego i wprowadzić do złączy kontrolnych posadowionych w gruncie.
Uziom odgromowy należy wykonać jako kombinowany przez pogrążenie prętów uziomowych F 16 pokrywanych warstwą Cu. Dolny koniec uziomów pionowych pogrążać do głębokości 7 m, a górny do głębokości 1 m poniżej poziomu gruntu (rys. 2: rys. 2a, rys. 2b, rys. 2c, rys. 2d, rys. 2e). Uziomy pionowe należy połączyć taśmą Fe-Zn 30x4 układaną na głębokości 1 m poniżej poziomu gruntu.
Przewody odprowadzające należy połączyć z uziemieniem odgromowym poprzez złącza kontrolne instalowane w gruncie i chronić od głębokości 0,3 m poniżej poziomu gruntu do wysokości 2,5 m nad poziomem gruntu od uszkodzeń mechanicznych w nieprzewodzących rurach o grubości ścianki nie mniejszej niż 5 mm. W rejonie obiektu należy zamieścić tablice ostrzegawcze zawierające napis:
Uwaga! ZAKAZ PRZEBYWANIA W OBIEKCIE ORAZ W JEGO POBLIŻU PODCZAS BURZY!
Obliczenia
Całkowite ryzyko, na jakie narażony jest budynek, związane jest z utratą życia ludzkiego (typ straty L1: ryzyko R1) oraz fizycznym uszkodzeniem obiektu (typ straty L4: ryzyko R4). Czynniki wpływające na komponenty ryzyka wyznaczone na podstawie normy PN-EN 62305-2:2008 Ochrona odgromowa. Część 2: Zarządzanie ryzykiem, zostały przedstawione w tabeli 1 (patrz: str. 3)
Ryzyko dla straty L1 (utrata życia ludzkiego):
LA = ra · Lt = 10-4 · 10-2 = 10-6
Ad = L · W + 6 · H · (L + H) + 9 · π · H2 = 20·12 + 6·4·(20+12) +9·π·42≈1460m2
Am= π · Ro2 + 2 · Ro · (L + W) = 3,14·2502 + 2·250·(20+12) 212250 m2
ND = Ng · Ad · Cd · 10-6 = 1,8·1460·1·10-6 =26,28·10-4
NM = Ng · (Am - Ad · Cd) · 10-6 = 1,8·(212250 - 1460·1)·10-6 ≈ 38·10-2
PA = 0,1
RA = ND · PA · LA = 26,28·10-4·0,1·10-6 = 2,63·10-10
LB = rp · rf · hz · Lf = 0,2·1·20·0,01 = 0,04
PB = 0,05
RB = ND · PB · LB = 26,28·10-4·0,05·0,04 = 52,56·10-7
LC = L0 = 0,1
PC = 0,02
RC = ND · PC · LC = 26,28·10-4·0,02·0,1=52,56·10-7
LM = L0=0,1
PM = 0,02
RM = NM · PM · LM = 38·10-2·0,1 = 76·10-5
LV = LB = 0,1
A1 = [LC - 3 · (Ha + Hb)] · = [400 - 3 · (4+6)] · = 6646 m2
NL = Ng · A1 · Ce · Ct · 10-6 = 1,8·6646·1·0,2·10-6 = 24·10-4
PV = 0,02
RV(zasil) = (NL + NDa) · PV · LV = (24·10-4+0)·0,02·0,04 = 19,2 · 10-7
LW = L0 = 0,1
PW = 0,02
RV(zasil) = (NL + NDa) · RW · LW = (24·10-4 + 0)·0,02·0,1 = 5,8·10-5
LZ = L0 = 0,1
PZ = 0,02
A1 = [LC - 3 · (Ha + Hb)] · = [400-3·(4+6)· = 6646 m2
NL = Ng · A1 · Ce · Ct · 10-6 = 1,8·6646·1·0,2·10-6 = 24·10-4
N = Ng · Ai · Ce · Ct · 10-6 = 1,8·141421·1·0,2·10-6 = 51·10-3
RZ = (N - NL) · PZ · LZ = (51·10-3 -24·10-4)·0,02·0,1 = 9,72·10-5
Ryzyko dla straty L4 (utrata wartości ekonomicznej obiektu i jego zawartości):
LB = rp · rf · hz · Lf = 0,2·1·20·0,1 = 0,4
PB = 0,05
RB = ND · PB · LB =26,28·10-4·0,05·0,4 = 52,56·10-6
LC + L0 = 0,1
PC = 0,02
RM = NM · PM · LM = 38·10-2·0,02·0,1 = 76·10-5
LU = ru · Lt = 10-2·10-2 = 10-4
PU = 0,02
A1 = [LC - 3 · (Ha = Hb)] · = [400-3·(4+6)]· = 6646 m2
NL = Ng · A1 · Ce · Ct · 10-6 = 1,8·6646·1·0,2·10-6 = 24·10-4
RU(zasil) = (NL +NDa) · PU · LU = (24·10-4-0)·0,02·10-4 = 4,8·10-9
LV = LB = 0,04
PV = 0,02
A1 = [LC - 3 · (Ha + Hb)] · = [400-3·(4+6)]· = 6646 m2
NL = Ng · A1 · Ce · Ct · 10-6 = 1,8·6646·1·0,2·10-6 = 24·10-4
RV(zasil) = (NL + NDa) · PV · LV = (24·10-4 + 0)·0,02·0,04 = 19,2·10-7
LZ = L0 = 0,1
PZ = 0,02
A1 = [LC - 3 · (Ha + Hb)] · = [400-3·(4+6)]· = 6646 m2
NL = Ng · A1 · Ce · Ct · 10-6 = 1,8·6646·1·0,2·10-6 = 24·10-4
N1 = Ng · A1 · Ce · Ct · 10-6 = 1,8·141421·1·0,2·10-6 = 51·10-3
LW = L0 = 0,1
PW = 0,02
A1 = [LC - 3 · (Ha + Hb)] · = [400-3·(4+6)]· = 6646 m2
NL = Ng · A1 · Ce · Ct · 10-6 = 1,8·6646·1·02·10-6 = 24·10-4
RW = (NL + NDa) · PW · LW = (24·10-4 + 0)·0,02·0,1 = 4,8 ·10-6
gdzie:
ra – współczynnik redukcji utraty życia ludzkiego, zależny od rodzaju gruntu lub podłogi, w [-],
Lt – strata, jaka może powstać wskutek porażenia przy napięciach dotykowych i krokowych, dla osób na zewnątrz budynku, w [-],
PA – prawdopodobieństwo, że wyładowanie w obiekt spowoduje porażenie istot żywych, w przypadku braku ochrony, w [-],
PB – prawdopodobieństwo, że wyładowanie w obiekt spowoduje uszkodzenie fizyczne obiektu, przy braku ochrony, w [-],
PC – prawdopodobieństwo, że trafienie w obiekt spowoduje uszkodzenie urządzeń zainstalowanych wewnątrz obiektu, w [-],
PU – prawdopodobieństwo, że wyładowanie w pobliżu obiektu spowoduje uszkodzenie fizyczne, w [-],
PV – prawdopodobieństwo, że wyładowanie w pobliżu obiektu spowoduje porażenie istot żywych, w [-],
PZ – prawdopodobieństwo, że wyładowanie w pobliżu linii spowoduje awarię układów wewnątrz obiektu, w [-],
RW – prawdopodobieństwo, że wyładowanie w linie spowoduje awarie układów wewnątrz obiektu, w [-],
Lt; Lf; Lo; LW; LZ; LW; LV – wartości strat, jakie mogą powstać, w [-],
ra; ru – współczynniki redukcji zależne od rodzaju powierzchni gruntu lub podłogi, w [-],
rp – współczynnik zależny od zastosowanych środków przeciwpożarowych, w [-],
rf – współczynnik określający niebezpieczeństwo pożarowe obiektu, w [-],
RM – prawdopodobieństwo, że wyładowanie w pobliżu obiektu spowoduje awarie układów wewnątrz obiektu, w [-],
hz – współczynnik zwiększający możliwe straty związane z uszkodzeniem fizycznym, gdy występuje specjalne zagrożenie, w [-],
rp – współczynnik redukcji w zależności od środków służących ograniczeniu skutków pożaru przy braku środków ochrony, w [-],
rf – wartość współczynnika redukcji w zależności od niebezpieczeństwa pożarowego obiektu przy zwykłym zagrożeniu pożarowym, w [-],
Lf – strata wskutek uszkodzenia fizycznego, w [-],
Ad – równoważna powierzchnia zbierania wyładowań, w [m2],
Am – powierzchnia zbierania wyładowań trafiających w pobliżu obiektu, w [m2],
L – długość obiektu, w [m],
W – szerokość obiektu, w [m],
H – wysokość obiektu, w [m],
Nd – średnia roczna liczba groźnych zdarzeń wskutek wyładowań w obiekt,
Ng – gęstość piorunowych wyładowań doziemnych, dla terenów o szerokości geograficznej powyżej 51°30’, w [1/km2/rok],
Nm – średnia roczna liczba groźnych zdarzeń powstających wskutek wyładowań w pobliżu obiektu podlegającego ochronie,
Cd – współczynnik położenia obiektu, w [-],
Ce – współczynnik środowiskowy, w [-],
Ct – współczynnik transformatora, w [-],
Ai – powierzchnia wyładowań trafiających w pobliżu urządzenia usługowego (linia zasilająca), w [m2],
A1 – powierzchnia wyładowań trafiających w urządzenie usługowe (linia zasilająca), w [m2],
NL – średnia roczna liczba groźnych zdarzeń wskutek wyładowań w linię dochodzącą do obiektu, w [1/km2/rok],
N1 – średnia roczna liczba groźnych zdarzeń wskutek wyładowań w pobliżu linii dochodzącej do obiektu, w [1/km2/rok],
R1 – ryzyko utraty życia ludzkiego,
R4 – ryzyko utraty wartości ekonomicznej,
L1 – straty związane z utratą życia ludzkiego,
L4 – strata związana z utratą wartości ekonomicznej obiektu i jego zawartości,
S1 – bezpośrednie wyładowanie piorunowe w obiekt,
S2 – wyładowanie w pobliżu obiektu,
S3 – wyładowanie w urządzenie usługowe (linia doprowadzona do obiektu),
S4 – wyładowanie w pobliżu urządzenia usługowego,
D1 – szkoda wywołana przez napięcie dotykowe lub krokowe,
D2 – uszkodzenie mechaniczne, termiczne, chemiczne, pożar, wybuch itp.,
D3 – awarie systemów elektrycznych i elektronicznych,
R0 – odległość od budynku określająca granicę jego otoczenia, w [m].
Rezystancja uziemienia
Uziom zostanie wykonany jako uziom kombinowany, przez pogrążenie uziomów pionowych i połączenie ich taśmą Fe-Zn 30X4.
Rezystancja pojedynczego uziomu pionowego:
Rezystancja wypadkowa uziemienia odgromowego:
gdzie:
r – rezystywność gruntu, w [W·m],
R1 – spodziewana rezystancja pojedynczego uziomu pionowego, w [W],
Rw – spodziewana rezystancja wypadkowa uziemienia, w [W],
l – długość uziomu poziomego, w [m],
k – współczynnik progresji, w [-].
Należy uznać, że projektowany uziom kombinowany spełni wymagania norm.
Obliczenia mechaniczne przęsła zwodu poziomego
Obliczenia zwisu oraz naprężeń dla przewodu AFl 6-70 rozwieszonego bez rozciągania pomiędzy słupami na wysokości 11,9 m (rys. 2: rys. 2a, rys. 2b, rys. 2c, rys. 2d, rys. 2e):
a = 33
β = 13,28 · 10-12 [1/Pa]
gl = 2,771 [kN/km]
S = 70 [mm2] = 70 · 10-6 [m2]
≈ 1225 N = 1,3 kN
≈ 18,6 MPa
≈0,04 · 106 N/m3 = 39,6 kN/m3
≈ 0,24 m = 24 cm
gdzie:
a – rozpiętość przęsła, w [m],
S – przekrój przewodu, w [mm2],
F – naciąg przewodu, w [kN],
gv – ciężar właściwy objętościowy, w [kN/m3],
gl – ciężar właściwy liniowy, w [kN/m],
fm – zwis, w [cm],
δGx – naprężenie, w [MPa],
β – współczynnik wydłużenia sprężystego, w [1/Pa].
Przyjmując II poziom ochrony, przy wysokości 11,9 m zawieszenia zwodu poziomego, należy zgodnie z normą PN-EN 62305 przyjąć kąt ochrony a=500. Powoduje to, że cały obiekt mps znajdzie się w strefie ochronnej wyznaczonej przez przęsło poziome rozwinięte na wysokości 11,9 m pomiędzy dwoma słupami o długości 15 m zakotwionymi w ziemi na głębokości 3,1 m (rys. 2: rys. 2a, rys. 2b, rys. 2c, rys. 2d, rys. 2e).
Tab. 1. Czynniki wpływające na komponenty ryzyka oraz ich wartość. Na wartość tego ryzyka główny wpływ ma powierzchnia zabierania w pobliżu chronionego obiektu (rys. 1.) oraz powierzchnia zbierania w pobliżu linii zasilającej budynek w energię elektryczną.
Uwagi końcowe
- Po wykonaniu instalacji piorunochronnej należy sprawdzić ciągłość połączeń oraz zmierzyć rezystancję uziemienia.
- Miejsca połączeń uziomów pionowych z uziomem poziomym należy zabezpieczyć przed korozją.
- Przewody odprowadzające należy mocować do słupów w odstępach nie większych niż 1,2 m.
- Montaż przęsła zwodu poziomego należy wykonać zgodnie z wymaganiami „Katalogu linii napowietrznych niskiego napięcia”, opracowanie Energoprojekt Poznań.