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Autoren
OldBo
18.01.2020
Thermischen Solaranlagen sollten einen Blitzschutz haben, da die Kupfer- oder Edelstahlleitungen in und an 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 nur auf eine Blitzschutzdose für den Kollektorfühler nicht aus.
Äußerer Blitzschutz
 Äußerer Blitzschutz
Quelle: Blitzschutz Kunisch e. K.
Blitzkugelverfahren - Steildach
 Blitzkugelverfahren - Steildach
Quelle: Bosy
Blitzkugelverfahren
 Blitzkugelverfahren
Quelle: Viessmann Werke GmbH & Co. KG
Potentialausgleich
 Potentialausgleich
Quelle: Bosy
Äußerer Blitzschutz und außen angebrachte Abgasanlage
 Äußerer Blitzschutz und außen angebrachte Abgasanlage
Quelle: Bundesverband der Deutschen Heizungsindustrie e. V. / VDE Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e. V
Anzahl aller registrierten Blitze pro Monat und Jahr und Erdblitzdichte Deutschland - 2004 bis 2013
 Anzahl aller registrierten Blitze pro Monat und Jahr und Erdblitzdichte Deutschland - 2004 bis 2013
Quelle: Siemens AG

Da die Kupfer- oder Edelstahlleitungen in und an 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 (Dreistufiges Schutzkonzept) 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 Fangeinrichtungen 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.

Auch Abgasanlagen benötigen einen Blitzschutz, eine Erdung und einen Schutzpotentialausgleich. Leitfähige Einrichtungen, die in Verbindung zur Abgasanlage stehen (z. B. Flughindernisbefeuerung, Bühnen, Mess-, Steuer- und Regeleinrichtungen sowie Treppen und Leitern), sind in das Blitzschutzsystem einzubeziehen. Der Schutzpotentialausgleich des metallenen Verbindungsstücks sollte grundsätzlich am tiefsten Punkt der Abgasanlage (z. B. im Keller) erfolgen. Aufgrund der vielfältigen Anforderungen empfehle ich, das Merkblatt des BDH's und VDE's durchzuarbeiten.

Der Bestandsschutz für veralterte unt 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.

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.

Innerer Blitz- und Überspannungsschutz
Potentialausgleich
 Potentialausgleich
Quelle: Bosy
Spannungsabbau an den Schutzelementen
 Spannungsabbau an den Schutzelementen
Quelle: Brieselang.NET e.K.

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 einen Überspannungsgrobschutz (Blitzstrom-Ableiter [Typ 1]) direkt am Hauseinspeisepunkt abgefangen werden.

Damit bei einem Blitzschlag nicht gefährlichen Spannungen im Gebäude kommen kann, werden die metallenen Einrichtungen* an der Stelle, wo sie ins Gebäude eintreten, mit der "Haupterdungsschiene" bzw. Hauptpotentialausgleichschiene verbunden (Potentialausgleich).

Metallene Einrichtungen
  • Fundamenterder bzw. Blitzschutzerder
  • Gas-Hausanschluß
  • Warm- und Kaltwasserrohrleitungen
  • Heizungsrohrleitungen
  • weitere erdverlegte Anlagen (z. B. Tankanlagen)
  • Schirme und Erdungsleiter der informations- und kommunikationstechnischen Leitungen und Anlagen (z. B. Telefon, Kabelfernsehen)
  • Daten-Netzwerk (Schirmung)
  • Antennen
  • weitere Potentialausgleichsschienen
  • weitere Metallteile im Gebäude (z.B. Aufzug)
  • der grün-gelbe Leiter der Stromversorgung
  • Stahlkonstruktionen

Übespannungen durch Blitzschlag in das Gebäude oder in der Nähe können durch mehrere hintereinander geschaltete Schutzgeräte (ÜSP - Surge Protective Device SPD [Grobschutz Typ 1 < 4 kV, Mittelschutz Typ 2 < 2,5 kV, Feinschutz Typ 3 < 1,5 kV) unschädlich gemacht werden. So besteht selbst für empfindliche Elektronik keine Gefahr mehr.

Dreistufiges Schutzkonzept

Gegen energiereiche Störungen schützen Blitzstrom-Ableiter (Typ 1). Diese verhindern das Eindringen von Blitzströmen in das Gebäude über die zu schützende Leitung. Dabei treten aber immer noch Überspannungen auf.
Diese werden durch Überspannungs-Ableiter (Typ 2), die die Störspannung auf ein im Allgemeinen ausreichend niedriges Niveau absenken.
Bei besonders empfindlichen Geräten werden spezielle Überspannungs-Ableiter (Typ 3) eingesetzt, die die Störspannung noch weiter absenken auf niedrigeres Niveau.

Feinschutz
Alle elektronischen Geräte sind durch Überspannugen gefährdet. Das betrifft Telefonanlagen, Computer, Drucker, elektronische Steuerungen usw. Diese Stromkreise sollten mit einer geeigneten Feinschutz-Einrichtung (Typ 3) 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.

Voraussichtlich ab Herbst 2016 ist Überspannungsschutz bei allen neuen Gebäuden verpflichtend.

Die neue DIN VDE 0100-443 beschreibt für Deutschland die Entscheidungskriterien, wann Überspannungsschutzmaßnahmen in Anlagen und Gebäuden vorzusehen sind.
Neu formuliert sind die Kategorien, in denen zur Beherrschung der Überspannungen der Einbau von Überspannungs-Ableitern vorgeschrieben wird. Die zukünftige DIN VDE 0100-443 fordert, dass Überspannungsschutz vorzusehen ist, wenn transiente Überspannungen Auswirkungen haben können auf:

  • Menschenleben, z. B. Anlagen für Sicherheitszwecke und Krankenhäuser.
    Öffentliche Einrichtungen und Kulturbesitz, z. B. öffentliche Dienste, Telekommunikationszentren und Museen.
  • Gewerbe- und Industrieaktivitäten, z. B. Hotels, Banken, Industriebetriebe, Handel, Bauernhöfe
  • Große Menschenansammlungen, z. B. in großen (Wohn-)Gebäuden, Kirchen, Büros, Schulen.
  • Einzelpersonen, z. B. in Wohngebäuden und kleinen Büros, wenn empfindliche Betriebsmittel der Überspannungskategorie I + II installiert sind.
  • Gebäude mit der Klassifizierung „feuergefährlich“ z. B. Scheunen, Werkstätten für Holzbearbeitung.

Entsprechend diesen Kriterien muss in allen neuen Gebäuden, auch in Wohngebäuden, ab Herbst 2016 ein Überspannungsschutz eingebaut werden. Quelle: DEHN + SÖHNE GmbH + Co.KG

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