Blitzschutzsystem: Das müssen Sie wissen

Zu Beginn sind die Definitionen für wesentlichen Begriffe zum Blitzschutz aufgeführt z. B.

• Blitzschutzsystem und dessen Schutzklasse
• Äußeres Blitzschutzsystem mit Fangeinrichtungen, Ableitungen und Erdungsanlage
• Inneres Blitzschutzsystem mit Blitzschutz-Potenzialausgleich und Trennungsabstand
• Blitzschutzzone
• Schadensrisiko

Dieser Teil gibt weiterhin einen ersten Überblick über das Risiko-Management in Teil 2.

Das Risiko-Management im Blitzschutz funktioniert wie in anderen Technik-Bereichen:

• Risikoanalyse: Identifikation und Quantifizieren von Risiken hervorgerufen durch Blitze
• Risikomanagement: Bewerten der festgestellten Risiken, Festlegen zusätzlicher Schutzmaßnahmen, die das Risiko verändern, erneute Risikobewertung, bis alle einzelnen Risiken geringer sind als ein akzeptierbares Risiko

Damit beschreibt dieser Normenteil eine systematische Vorgehensweise, um zuerst die Notwendigkeit des Blitzschutzes für bauliche Anlagen zu ermitteln und dann die technisch und wirtschaftlich optimalen Schutzmaßnahmen auszuwählen, die in den eigentlichen Schutznormen ausführlich beschrieben sind. Abschließend wird das verbleibende Risiko bestimmt.

Dazu wird das zu schützende Objekt in eine oder mehrere Blitzschutzzonen (LPZ) unterteilt. Für jede Blitzschutzzone werden die geometrischen Grenzen, die maßgeblichen Kenndaten, die Blitzbedrohungsdaten und die zu beachtenden Schadensarten festgelegt. Ausgehend vom ungeschützten Zustand des Objekts wird das verbleibende Risiko so lange durch die Anwendung von (weiteren) Schutzmaßnahmen vermindert, bis es das akzeptierbare Risiko unterscheitet.

Für die Schadensart L4 (wirtschaftliche Verluste) erfolgt eine ökonomische Bewertung der Schutzmaßnahmen auf Basis ihrer Kosten und der möglichen wirtschaftlichen Schäden in und an der baulichen Anlage durch Blitzeinwirkungen.

Diese Norm berücksichtigt Schutzmaßnahmen für bauliche Anlagen mit den darin befindlichen Personen und den elektrischen und elektronischen Anlagen.

Die beschriebenen Verfahren können zur einfachen Bestimmung der Schutzklasse eines Blitzschutzsystems nach DIN EN 62305-3 (VDE 0185-305-3) ebenso verwendet werden wie zur Festlegung von komplexen Schutzmaßnahmen (SPM) gegen den elektromagnetischen Blitzimpuls nach DIN EN 62305-4 (VDE 0185-305-4).

Die Anhänge zu Teil 2 enthalten die Abschätzungen

• der Häufigkeit der gefährlichen Ereignisse durch Blitzeinschläge,
• die Schadenswahrscheinlichkeiten für bauliche Anlagen ,
• die Verluste.

Ein Anhang beschreibt eine Kosten-Nutzen-Rechnung für wirtschaftliche Verluste mit einigen Fallstudien.

• Eine Blitzschutz-Fachkraft ist für Planung, Errichtung und Prüfung des Blitzschutzsystems zuständig.
• Berücksichtigung der unterschiedlichen Schutzbedürftigkeit verschiedener baulicher Anlagen durch vier Schutzklassen. Vor der Planung von Blitzschutz-Maßnahmen sollte die Schutzklasse der baulichen Anlage - sofern nicht vorgegeben - durch eine Risikoabschätzung nach DIN EN 62305-2 bestimmt werden;
• Einsatz des Blitzkugel-Verfahrens zur Festlegung der Fangeinrichtungen; daraus abgeleitete Varianten sind Schutzwinkel und Fangmasche;
• Anzahl bzw. Abstand der Ableitungen variabel; grundsätzlich gilt: Mehr Ableitungen, die zudem miteinander querverbunden sind, führen zu einer besseren Aufteilung des Blitzstroms auf alle Ableitungen und so zu einer minimalen Beeinflussung der baulichen Anlage durch die Blitzströme und -felder;
• Klassifizierung der Erdungsanlagen in zwei Typen von Erderanordnungen;
• vollständiger Blitzschutz-Potentialausgleich, auch für Einrichtungen der elektrischen Energie- und der Informationstechnik durch Überspannungsschutzgeräte (SPDs Typ 1);
• detaillierte Berechnung des Trennungsabstandes bei Näherungen von elektrischen und metallenen Installationen zum Blitzschutzsystem;
• Prüfung und Instandhaltung von Blitzschutzsystemen.

Bei Anwendung der beschriebenen Maßnahmen entsteht ein Blitzschutzsystem, das

• gemäß dem individuelle Schutzbedürfnis der baulichen Anlage hin optimiert und technisch-wirtschaftlich ausgewogen gestaltet ist,
• einen Äußeren Blitzschutz unter Berücksichtigung der architektonischen Belange enthält;
• einen verbesserten Grundschutz der baulichen Anlage in Bezug auf Personenschutz, Brandschutz und Sachschutz bereitstellt und
• eine geeignete Basis für weitergehende Schutzmaßnahmen insbesondere des Überspannungsschutzes nach Teil 4 darstellt.

Welche Unterschiede zwischen dem Blitzschutz nach Teil 3 und Teil 4 bestehen, beschreibt detailliert das Merkblatt "Was ist der Unterschied zwischen Blitzschutz nach VDE 0185-305-3 und VDE 0185-305-4?".

Die Schutzmaßnahmen beinhalten eine individuelle Kombination aus:

• Erdung, Potentialausgleich, Potentialsteuerung
• Leitungsführung und -schirmung
• Überspannungsschutz durch koordinierte Überspannungsschutzgeräte (Surge Protective Device - SPD) Typ 1 bis Typ 3
• isolierende Schnittstellen.

Beim Bau und der Ertüchtigung von baulichen Anlagen mit umfangreichen elektrischen und elektronischen Systemen sollte der Blitzschutz gemäß DIN EN 62305-4 realisiert werden. Nur dann ist sichergestellt, dass alle erforderlichen Schutzmaßnahmen erkannt, projektiert, koordiniert und schließlich installiert werden, die zu einem hochwertigen, technisch-wirtschaftlich ausgewogenem Blitzschutz-Gesamtsystem führen.

Das definierte, ingenieurtechnische Vorgehen nach dem Blitzschutzzonen-Konzept erfordert eine fundierte Aus- und Weiterbildung. Bei so geplanten und ausgeführten Anlagen erreichen dann allerdings auch ein sehr hohes Schutzniveau für die elektrischen und elektronischen Systeme, das mit traditionellen Planungsgrundlagen und Maßnahmen des Blitzschutzes nicht möglich ist.

Blitzschutzzonen (LPZ) sind Bereiche der baulichen Anlage mit unterschiedlichen Anforderungen an den Schutz vor Blitzwirkungen. Sie werden durch elektromagnetische Schirme gebildet, z.B. unter Einbeziehung bereits vorhandener metallener Konstruktionen in der baulichen Anlage wie Stahlbeton-Bewehrungen, Metallfassaden, Stahlkonstruktionen.

An allen Zonengrenzen, auch Schnittstellen genannt, ist ein Blitzschutz-Potentialausgleich erforderlich, d. h. alle Metallteile, die über die Zonengrenzen hinweggeführt werden, müssen dort mit dem jeweiligen elektromagnetischen Schirm verbunden werden. Dies gilt auch für die elektrischen Leitungen: Hier werden Überspannungsschutzgeräte (SPD) eingesetzt, deren Anforderungen sich aus dem Blitzschutzzonen-Konzept ableiten lassen. Auf die Koordination hintereinander (an den Grenzen aufeinander folgender Blitzschutzzonen) installierter SPDs ist besonderes Augenmerk zu legen (koordinierter SPD-Schutz) - siehe VDE-Information Blitzschutz 5.1.

Welche Unterschiede zwischen dem Blitzschutz nach Teil 3 und Teil 4 bestehen, beschreibt detailliert das Merkblatt "Was ist der Unterschied zwischen Blitzschutz nach VDE 0185-305-3 und VDE 0185-305-4?".

Neben der Normenreihe DIN EN 62305 sind hier zu nennen:

• DIN EN 62561 (VDE 0185-561) Blitzschutzsystembauteile (Teile 1 bis 7) enthält Anforderungen an die Komponenten eines Blitzschutzsystems.
• DIN EN 50536 (VDE 0185-236) Gewitterwarnsysteme beschreibt Anforderungen an derartige Systeme.
• DIN EN 62858 (VDE 0185-858) stellt ein Verfahren vor, mit dem die Erdblitzdichte, gemessen durch unterschiedliche Systeme in den verschiedenen Ländern, einheitlich dargestellt wird
• DIN VDE 0100-443 beschreibt die Auswahl von Überspannungsschutzgeräten für Niederspannungsanlagen.
• DIN VDE 0100-534 zeigt den Einbau von Überspannungsschutzgeräten in Niederspannungsanlagen.
• DIN CLC/TS 61643-22 (VDE V 0845-3-2) empfiehlt Überspannungsschutzgeräte in informationstechnischen Systemen.
• VdS 2010 Risikoorientierter Blitz- und Überspannungsschutz enthält Beispiele für die Auswahl der Blitzschutzklasse für typische bauliche Anlagen.

Ein Blitzschutz nach Teil 3 schützt Gebäude und die darin befindlichen Personen bei direktem oder nahem Blitzeinschlag. Er verhindert Brand und Personenschaden.

Typische Anwendungen: Wohngebäude, Industrieanlagen, öffentliche Gebäude

Ein Blitzschutz nach Teil 3 besteht aus dem Äußeren und Inneren Blitzschutz und wird als Blitzschutzsystem (en: Lightning Protection System LPS, Bild: Blitzschutzsystem bestehend aus dem Äußeren und Inneren Blitzschutz | VDE) bezeichnet:

• Äußerer Blitzschutz: Fangeinrichtungen, Ableitungen, Erdungsanlage, Einhalten des Trennungsabstands außen
• Innerer Blitzschutz: Einhalten des Trennungsabstands innen, Blitzschutzpotentialausgleich

Überspannungs-Schutzeinrichtungen (en: SPD Surge Protective Device) kommen beim Blitzschutzpotentialausgleich zur Verhinderung von Brand und Personenschaden zum Einsatz.

Beim Blitzschutz nach Teil 3 werden folgende wesentliche Blitzwirkungen berücksichtigt:

1. Direkteinschlag; Stromfluss durch den Äußeren Blitzschutz
2. Wirkung des ersten positiven Teilblitzes (große Stromamplitude)
3. Blitzströme auf eingeführten Systemen bei nahen Blitzeinschlägen

Ein Blitzschutz nach Teil 4 setzt immer einen Blitzschutz nach Teil 3 zum Schutz für Gebäude und Personen voraus (Bild: Blitzschutz durch ein Blitzschutzsystem nach Teil 3 mit ggf. zusätzlichem Blitzschutz nach Teil 4 | VDE). Darüber hinaus werden zum Schutz elektrischer und elektronischer Systeme folgende Schutzmaßnahmen (en: Surge Protection Measures SPM) angewandt:

• Koordinierter Überspannungsschutz
• Gebäude- und Raumschirmung, Leitungsschirmung
• Vermaschte Erdung
• Vermaschter Potentialausgleich
• (Bei Umsetzung von Gebäude- und Raumschirmungen brauchen Trennungsabstände im Inneren der Schutzzonen nicht berücksichtigt werden, wohl aber Mindestabstände zum elektromagnetischen Schirm.)

Typische Anwendungen: Gebäude, elektrische oder elektronische Einrichtungen mit hoher Ausfallsicherheit z. B. Rechenzentren, OP-Zentren, Einsatzleitzentralen, Laborräume, automatisierte Produktionsanlagen, kritische Infrastruktur

Beim Blitzschutz nach Teil 4 werden folgende wesentliche Blitzwirkungen berücksichtigt:

1. Direkteinschlag, Stromfluss durch die Gebäudestruktur
2. Wirkung des ersten positiven Teilblitzes (große Stromamplitude)
3. Wirkung des negativen Folgeblitzes (hohes di/dt)
4. Elektromagnetische Felder bei direkten oder nahen Blitzeinschlägen

Auf der Kundenseite besteht häufig die Erwartung, dass mit einem Blitzschutz nicht nur Personen und Gebäude, sondern auch Elektrogeräte bei Blitzeinschlag geschützt sind. Die im Teil 3 zum Blitzschutz-Potentialausgleich verwendeten Überspannungs-Schutzeinrichtungen (SPD Typ 1) verhindern allerdings nur eine Brandentstehung; Schäden an Elektrogeräten sind dennoch weiter möglich. Ein Überspannungsschutz nach Teil 4 hingegen fordert umfangreiche Schutzmaßnahmen, die weit über das Schutzziel von Teil 3 hinausgehen.

Den Kundenwunsch kann man in der Regel kostengünstig durch ein Blitzschutzsystem nach Teil 3 mit ergänzendem Überspannungsschutz (Bild: Ergänzender Überspannungsschutz | VDE) in oder an den Elektrogeräten selbst realisieren. Damit wird bereits ein Teil des Blitzschutzes nach Teil 4 realisiert.

In einem Gebäude mit Blitzschutz nach Teil 3 können Teilbereiche mit Schutzmaßnahmen nach Teil 4 ("lokale Blitzschutzzonen") versehen werden (Bild: Gebäude mit Blitzschutzsystem nach Teil 3 und lokaler Blitzschutzzone | VDE). Typische Anwendungen sind Labore und deren technische Einrichtungen, OP- und Intensivpflegebereiche in Krankenhäusern, Serverräume, Zentralen für gebäudetechnische Anlagen etc.

Die Aufteilung in unterschiedliche Schutzbereiche ist auch nachträglich möglich - siehe Abschnitt " Ergänzung eines bestehenden Blitzschutzes nach Teil 3 um Maßnahmen nach Teil 4".

Die Fangeinrichtungsanlage und Erdungsanlage sind mehrfach mit der naheliegenden Blitzschutzzone 1 zu verbinden.

Der Schutz elektrischer und elektronischer Systeme kann durch verschiedene Maßnahmen realisiert werden, z. B. durch räumliche Schirmungsmaßnahmen.

Die Leitungen des Blitzschutzsystems werden so miteinander verbunden, dass Maschen kleiner als 5 m entstehen, um eine bessere Aufteilung der Blitzströme zu erreichen. Diese Verbindungen müssen blitzstromtragfähig ausgeführt sein, d. h. durch Klemmen oder Schweißen. 

Um eine gute Schirmwirkung gegen elektromagnetische Felder durch vermaschte Leiter zu erreichen, sind Maschenweiten von wenigen 10 cm notwendig.

Wenn die Schirmung durch Metallgitter, z. B. Bewehrungsmatten, umgesetzt wird, sind die Leitungen des Blitzschutzsystems in Abständen von ca. 1 m mit den Metallgittern in Wänden und Decken zu verbinden. Diese Verbindungen müssen nicht blitzstromtragfähig sein; Rödeln ist ausreichend.

Niederinduktives Potentialausgleichsnetzwerk: Potentialausgleichsleitungen zum örtlichen (Zonen-) Potentialausgleich so kurz wie möglich verlegen; konsequente Vermaschung des Potentialausgleichsnetzwerks mit der Schirmung; Maschenweiten kleiner als 5 m.

Blitzschutzzonenkonzept (Bild: Blitzschutz nach VDE 0185-305-4 | Dehn SE): Die bauliche Anlage mit deren Inhalt wrd in Bereiche mit gleicher Schutzbedürftigkeit gegliedert = Schutzzonen. An allen Grenzen der Schutzzone (Decke, Wände, Boden) werden Maßnahmen des Potentialausgleichs durch Überspannungs-Schutzeinrichtungen und der Schirmung durchgeführt, um die gewünschte Schutzwirkung im Inneren der Schutzzone zu erreichen. Dabei ist auf eine kürzest mögliche Anbindung der Leitungen untereinander (Potentialausgleich) zu achten.

Im Blitzschutzzonenkonzept (Bild: Verbinden von Blitz-Schutzzonen mit jeweils vermaschtem Funktions-Potentialausgleich nach DIN EN 62305-4 | VDE) werden von außen nach innen gehend (Zonen 0 → Zone 1 → Zone 2 usw.) die feld- und leitungsgebundenen Störgrößen so reduziert, dass die inneren Geräte und Systeme entsprechend ihrer Störfestigkeit ausreichend sicher betrieben werden können. Die verbleibende Störgröße in einer Zone darf maximal die Störfestigkeit der inneren Systeme betragen.
Deshalb muss die Störfestigkeit der energietechnischen und informationstechnischen Systeme bekannt sein. Ist das nicht der Fall, kann diese ermittelt werden oder es wird die Mindeststörfestigkeit laut Norm als Planungsgrundlage verwendet.

Die vorhandenen metallenen Teile und Installationen eines Gebäudes ("natürliche Komponenten") werden als Bestandteil des Blitzschutzsystems verwendet; so wird ein technisch-wirtschaftlich ausgewogenes Konzept erreicht.
Die Einbindung der vorhandenen metallenen Teile muss frühzeitig und gewerkeübergreifend geplant werden. Sollen beispielsweise die Gebäudearmierung und/oder eine Metallfassade als Schirmungsmaßnahme dienen, dann müssen Anzahl, Position und Art der Verbindungen frühzeitig festlegt werden.

Wenn in einem Gebäude mit Blitzschutz nach Teil 3 eine empfindliche Anlage nachträglich installiert wird, dann kann für diesen Gebäudeteil ein Blitzschutz nach Teil 4 eingerichtet werden. Dieser Gebäudeteil wird dann als höherwertige "lokale" Blitzschutzzone nach Teil 4 geplant. Dazu gehören sowohl zusätzliche Schirmungsmaßnahmen (li. Bild: Schirmung durch nachträglich errichtetes Maschengitter in Wänden, Boden und Decke in einer lokalen Blitzschutzzone | W. Wettingfeld GmbH & Co. KG, re. Bild: Verbindung des Schirmungsgitters mit einer Erdungsfahne (Schweißverbindungen fehlen noch) | W. Wettingfeld GmbH & Co. KG) als auch Überspannungs-Schutzeinrichtungen zum Potentialausgleich an den Zonengrenzen.

[1] DIN EN 62305-3 (VDE 0185-305-3) Blitzschutz – Teil 3: Schutz von baulichen Anlagen und Personen. [1] 

[2] DIN EN 62305-4 (VDE 0185-305-4) Blitzschutz – Teil 4: Elektrische und elektronische Systeme in baulichen Anlagen.

Weitere Normen der Reihe DIN EN 62305 (VDE 0185) siehe www.vde.com/blitzschutz-normen

VDE Ausschuss Blitzschutz + Blitzforschung: Begriffe im Blitzschutz. www.vde.com/blitzschutz-begriffe

Er hängt ab

• vom Isolationsvermögen des Materials zwischen der Leitung des Äußeren Blitzschutzes und der elektrischen oder metallenen Einrichtung des Gebäudes (Materialkoeffizient k_m): je besser isolierend, desto kleiner der Trennungsabstand
• vom Anteil des Blitzstroms, der durch genau diese Leitung des Äußeren Blitzschutzes fließt (Stromaufteilungsfaktor k_c): je höher die Stromaufteilung, desto kleiner der Trennungsabstand
• von der Größe der Induktions-Schleife, die durch die Leitung des Äußeren Blitzschutzes und der elektrischen oder metallenen Einrichtung, die spätestens an der Haupterdungsschiene miteinander verbunden sind, aufgespannt wird (ausgedrückt über die Länge l entlang der Fangeinrichtung oder der Ableitung von dem Punkt, an dem der Trennungsabstand ermittelt werden soll, bis zum nächstliegenden Punkt des Potentialausgleichs oder der Erdung): je größer die Schleife (= je größer Länge l), desto höher der Trennungsabstand
• von den Anforderungen an das Blitzschutzsystem ausgedrückt durch die Schutzklasse (Faktor k_i): je höher die Anforderung, desto größer der Trennungsabstand.

Der Trennungsabstand kann generell berechnet werden als: s = k_i ∙ k_c : k_m ∙ l

Der Faktor k_i wurde definiert als

• 0,08 für Schutzklasse I
• 0,06 für Schutzklasse II
• 0,04 für Schutzklasse III und IV

Der Materialfaktor k_m wird vereinfacht für zwei Anwendungsfälle angegeben:

• 1,0 für Luft
• 0,5 für Beton, Ziegel, Holz usw.

Wenn andere Werkstoffe als Isolierung verwendet werden, muss der Wert für k_m beim Hersteller erfragt werden.

Häufig befinden sich zwischen den Leitungen des Äußeren Blitzschutzes und den betrachteten Leitungen des Gebäudes mehrere Werkstoffe ggf. in Kombination mit Luft z.B. Stromleitung - Wand - Leitungshalter - Ableitung. In der Praxis wird dann der geringste Wert -  d.h. k_m = 0,5 -  für die Berechnung des Trennungsabstands verwendet.

Der Stromaufteilungsfaktor k_c hängt ab von

• der Anzahl der Leitungen des Äußeren Blitzschutzes (Fangeinrichtungen, Ableitungen),
• deren Lage, Abmessungen und Verbindungen untereinander und
• dem Typ der Erdungsanlage.

Eine einzelne Fangstange beispielsweise führt den gesamten Blitzstrom, deshalb gilt k_c = 1

Abschnitt 6.3 in DIN EN 62305-3 (VDE 0185-305-3) enthält eine Beschreibung für die generelle Berechnung des Trennungsabstands. Anhang C listet typische Konstellationen von Fangeinrichtungen und Ableitungen mit den dazugehörigen Formeln für die Berechnung des Stromaufteilungsfaktors auf.

• den Abstand zwischen der Leitung des Äußeren Blitzschutzes und den elektrischen oder metallenen Einrichtungen des Gebäudes vergrößern.
• eine zusätzliche, hochspannungsfeste Isolierung einbringen.
• die Leitung des Äußeren Blitzschutzes mit der elektrischen oder metallenen Einrichtung des Gebäudes verbinden, d.h. den Blitzschutz-Potentialausgleich herstellen.

In manchen Fällen können die Leitungen des Äußeren Blitzschutzes umgelegt werden. Gerade auf Dachflächen kommen isolierende Abstandhalter zum Einsatz, so dass ein ausreichender Abstand zu den elektrischen oder metallenen Einrichtungen des Gebäudes entsteht- siehe VDE-Information Blitzschutz "Isolierte Fangeinrichtung". Häufig werden auch isolierte Ableitungen eingesetzt.

Reichen die Maßnahmen zur Vergrößerung des (elektrisch wirksamen) Abstands nicht aus, muss der Blitzschutz-Potentialausgleich an oder in der Nähe der betroffenen Stelle durchgeführt werden. Dies führt zu einer Einkopplung von Teilblitzströmen in das zu schützende Gebäude. Die daraus resultierenden Auswirkungen müssen im weiteren Verlauf der Leitungen berücksichtigt werden.

Ein ausreichender Abstand zu den Leitungen des Äußeren Blitzschutzes einschließlich der Erdungsanlage ist i.d.R. nicht möglich. Der Blitzschutz-Potentialausgleich wird möglichst unmittelbar am Eintrittspunkt in die bauliche Anlage durchgeführt.

• Metallene Installationen werden direkt mit der Haupterdungsschiene verbunden.
• Bei elektrischen Leitungen werden zwischen den Leitungen und der Haupterdungsschiene geeignete Überspannungsschutzgeräte (Blitzstromableiter - SPD Typ 1) eingefügt. Diese stellen im Falle einer Überspannung kurzzeitig eine Verbindung zwischen den aktiven Leitern untereinander und dem Neutralleiter (bei Stromversorgungsleitungen) sowie dem Potentialausgleichsleiter und Erde her.

• In baulichen Anlagen mit metallener oder elektrisch durchverbundener Stahlbewehrung ist ein Trennungsabstand nicht notwendig.

Nach Meinung des Technischen Ausschusses bezieht sich diese Aussage ausschließlich auf Gebäude mit engmaschiger, elektromagnetischer Schirmung! Eine entsprechende Formulierung wäre:

• In baulichen Anlagen mit metallener Umhüllung oder elektrisch durchverbundener Stahlbewehrung (Maschenweiten kleiner 20 cm) in Außenwänden, Boden und Decke braucht der Trennungsabstand im Inneren der baulichen Anlage nicht berücksichtigt zu werden.
  In Anlehnung an DIN 18014 ist eine blitzstromtragfähige Verbindung der Bewehrungsmatten mit den Leitungen des Blitzschutzes alle 2 m vorzusehen.
  Einzelne Öffnungen z. B. für Türen, die nur wenige Prozent der Gesamtoberfläche ausmachen, werden als unkritisch betrachtet.

Diese Klarstellung wird seitens der DKE bei der Überarbeitung der internationalen Blitzschutznormung eingebracht werden.

Dies gilt auch dann, wenn ein Metalldach verwendet wird oder offene Teilbereiche in den Außenwänden durch nichtleitende Baustoffe (z. B. Ausmauerung mit Steinen zwischen den Stützen) geschlossen werden.

Bei diesen Gebäudestrukturen bewirken Blitzteilströme in den einzelnen Ableitungen beachtenswerte Induktionswirkungen in das Innere der baulichen Anlage. Es ist keine Gebäudeschirmung gemäß EN 62305-4 (VDE 0185-305-4) vorhanden. Daher ist der Trennungsabstand zu innenliegenden Schleifen zu beachten.

Man muss unterscheiden zwischen Blitzschutzsystemen,

• die in gesetzlichen oder behördlichen Vorgaben oder von Versicherungen gefordert sind (z. B. bei öffentlichen Bauten)
• und solchen, die vom Eigentümer, Betreiber ... freiwillig errichtet wurden (z. B. bei Wohngebäuden)

Wenn Blitzschutz gefordert wird, dann muss dessen Funktion sichergestellt werden, d. h. nach der Errichtung muss das Blitzschutzsystem regelmäßig gewartet und ggf. in Stand gesetzt werden.

Blitzschutzsystem auf Wunsch des Eigentümers / Betreibers

Wird ein Blitzschutzsystem freiwillig errichtet, ist in der Konsequenz auch die Abnahme und die regelmäßige Überprüfung in die Verantwortung des Eigentümers, Betreibers … gelegt. Aber es macht natürlich Sinn und kann nur empfohlen werden, eine Prüfung auch in diesen Fällen durchführen zu lassen, um eine dauerhafte Funktionsfähigkeit des Blitzschutzsystems zu gewährleisten. Denn sonst wägen sich die Personen in falscher Sicherheit, da das Gebäude und die darin befindlichen Personen (und Tiere) nicht zuverlässig vor Brand, Explosion usw. als Folge von direkten Blitzeinschlägen geschützt sind.

Ist es sinnvoll, ein freiwillig errichtetes Blitzschutzsystem wieder abzubauen z. B. bei einer Gebäudesanierung oder um die Wartungskosten zu sparen?

Bei einer Gebäudesanierung sind die Kosten für die Sanierung selbst viel höher als die Kosten für eine erneute Installation des Blitzschutzsystems. Daher ist es sinnvoll, den dauerhaften Schutz vor Brand durch Blitzschlag mit einem Blitzschutzsystem wiederherzustellen.

Dies gilt generell auch für ein nicht gewartetes Blitzschutzsystem. Hier kann man davon ausgehen, dass ein "schlechtes" Blitzschutzsystem immer noch besser ist als gar kein Blitzschutzsystem. Denn ohne Blitzschutzsystem sind massive Schäden beim direkten Blitzeinschlag in das Gebäude sehr wahrscheinlich.

Was passiert bei einem Blitzeinschlag in ein Blitzschutzsystem, das nicht gewartet wurde?

Es sind bisher noch keine Schäden bekannt geworden, die auf ein nicht gewartetes Blitzschutzsystem zurückzuführen sind. Wenn es zu Schäden kommt, handelt es sich häufig um nicht ordnungsgemäß ausgeführte Anlagen oder um Schäden an Teilen, die nicht durch das Blitzschutzsystem geschützt sind (z. B. Elektroschäden, wenn das Blitzschutzsystem nur aus dem Äußeren Blitzschutz besteht).

Eine detaillierte Beschreibung ist in der VDE-Norm 0185-305-3 Beiblatt 3 zu finden.

Diese Arbeiten werden von einer Blitzschutz-Fachkraft ausgeführt, d. h. einer Person, die mit der Prüfung von Blitzschutzsystemen vertraut ist, den aktuellen Stand der Blitzschutznormung kennt und über eine entsprechende Berufsausbildung verfügt.

Typische maximale Zeitabstände

z. B. für Wohngebäude mit Blitzschutzsystemen der Blitzschutzklasse III sind:

• Sichtprüfung alle 2 Jahre
• detaillierte Prüfung alle 4 Jahre.

Für Gebäude mit Blitzschutzsystemen der Blitzschutzklasse I bzw. II betragen diese typischen Zeiträume:

• Sichtprüfung jedes Jahr
• detaillierte Prüfung alle 2 Jahre.

Diese typischen Zeiträume können aber auch kürzer ausfallen, wenn das Blitzschutzsystem besonderen mechanischen Belastungen (starker Wind, Zerstörungen durch Personen), korrosiver Umgebung (See, besonders aggressiver Boden) oder ähnlichem ausgesetzt ist.

Bei der Prüfung werden die einzelnen Komponenten des Blitzschutzsystems auf ihre Funktionstüchtigkeit untersucht:

Sichtprüfung

• Wurden im Bereich des Daches zusätzliche Aufbauten wie z. B. metallene Abgasanlagen (Schornstein), SAT-Antennen, Klimaanlagen montiert, die noch nicht ordnungsgemäß in das Blitzschutzsystem eingebunden sind?
• Wurden im Bereich der Ableitungen zusätzliche metallene Objekte oder Leitungen so dicht an den Teilen des Blitzschutzsystems montiert, dass es im Falle eines Direkteinschlags zu Überschlägen kommen kann?
• Sind alle Leitungen noch vorhanden oder Teile durch thermische oder mechanische Einflüsse (Wind, Vibrationen, Gewalt) zerstört? Wie ist der Zustand der Leitungen, sind diese korrodiert und bereits stark beschädigt (z. B. bei nahen Industrieanlagen mit aggressiven Abgasen)? Eventuell werden die Schrauben auf festen Sitz überprüft.

Messung

Gerade die Erdungsanlage kann unter ungünstigen Umständen (Korrosion, Streuströme) mit der Zeit stark beschädigt werden. Mit einer Messung wird die Erdungsanlage überprüft. Dazu werden die Verbindungen zwischen den sichtbaren metallenen Leitungen des Blitzschutzsystems ("Ableitungen") und der Erdungsanlage geöffnet. Falls die Messwerte auf einen schlechten Zustand der Erdungsanlage hindeuten, wird sogar ein Teil der Erder ausgegraben und per Augenscheinnahme überprüft.

Dokumentation

Zusätzlich wird die Dokumentation des Blitzschutzsystems überprüft und falls notwendig ergänzt.

Zum Abschluss wird ein Prüfbericht erstellt, in dem die durchgeführten Prüfungen und deren Ergebnis aufgelistet sind.

Die Prüfung eines Blitzschutzsystems erfolgt generell nach den aktuellen Normen, konkret ist dies VDE 0185-305-3 Beiblatt 3: "Blitzschutz Teil 3: Schutz von baulichen Anlagen und Personen - Beiblatt 3: Zusätzliche Informationen für die Prüfung und Wartung von Blitzschutzsystemen".

Treten dabei Mängel auf, werden diese in Abhängigkeit von der Nutzung des Gebäudes bewertet.

Bei vielen Gebäuden müssen die sicherheitstechnischen Einrichtungen nicht zwingend auf dem aktuellen Stand gehalten werden (Ausnahme z. B. Krankenhäuser). In diesen Fällen überprüft die Blitzschutz-Fachkraft zunächst, ob ein Blitzschutzsystem dem Stand der Technik zum Zeitpunkt des Gebäudebaus entspricht. Es werden die Richtlinien herangezogen, nach denen das Blitzschutzsystem geplant und gebaut wurde. Bei alten Gebäuden kann dies durchaus eine ABB-Richtlinie aus den 1960er-Jahren o. ä. sein.

Die in der Prüfung festgestellten Abweichungen von der ursprünglichen Planung sind Mängel, die im Rahmen einer Wartung oder Instandsetzung behoben werden sollten.

Darüber hinaus werden die in der Prüfung festgestellten Abweichungen zur aktuellen Blitzschutznormung als Mängelhinweise im Prüfprotokoll festgehalten. Damit erhält der Eigentümer bzw. Betreiber wichtige Hinweise, welche zusätzlichen Maßnahmen sinnvoll sind, um den bestmöglichen Schutz nach heutigem Kenntnisstand zu erreichen.

Handelt es sich bei den überprüften Gebäuden um solche mit "Nachrüstpflicht", so gelten alle Abweichungen zur aktuellen Blitzschutznormung als Mängel, die behoben werden müssen.

Mit CFK verstärktem Beton wurde ein Baustoff eingeführt, der eine hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit besitzt und geringere Betonüberdeckungen und damit schlankere Konstruktionen ermöglicht.
CFK verstärkter Beton ist ein Materialverbund aus harzgetränkten, heißverpressten Kohlefasern (CFK) und Hochleistungsbeton. Das CFK ersetzt in Stab- oder Mattenform die herkömmlichen Stahlbewehrungen.

Untersuchungen einzelner CFK-Stäbe in Blitzstromlaboren zeigten, dass Beschädigungen an den CFK-Stäben bereits bei geringen Blitzstoßströmen auftraten. Mit steigender Stoßstrombelastung nahmen diese Schäden zu; bei 25 kA (10/350) wurde der Stab völlig zerstört. Ähnliche Schäden sind bereits vor einigen Jahren in Windkraftanlagen bekannt geworden, da CFK-Material auch in Rotorblättern verwendet wird und dabei Blitzwirkungen ausgesetzt ist.
Es besteht daher Grund zu der Annahme, dass bereits bei geringen Blitzteilströmen auftretende Beschädigungen an der CFK Struktur die mechanische Festigkeit von CFK verstärktem Beton verringern und seine statische Festigkeit beeinflussen könnten.
Die aus Sicht des Blitzschutzes unzureichende Stromtragfähigkeit von CFK-Stäben wird physikalisch in der ca. 1000-fach geringeren Leitfähigkeit gegenüber Stahl und dem speziellen Aufbau der CFK-Harzmatrix begründet, die zu einer großen Verlustleistung im Stab führen.

In einer weiteren Untersuchung wurde CFK verstärkter Beton 50-Hz-Fehler- und Ausgleichsströmen ausgesetzt. Auch hier erfolgten irreversible Beschädigungen der CFK-Bewehrung bereits bei sehr geringen Belastungen von einigen 10 A (1 s).

Es wird deshalb empfohlen, CFK-Armierungen nicht mit dem Blitzschutzsystem zu verbinden und Konstruktionen aus CFK verstärktem Beton durch ein getrenntes Blitzschutzsystem zu schützen. Ansonsten sind mehrfache Verbindungen der CFK-Armierung mit dem Blitzschutzsystem so vorzunehmen, dass allenfalls sehr geringe Blitzteilströme in die CFK-Armierung gelangen können. Die in Windkraftanlagen mittlerweile umgesetzten Schutzmaßnahmen können dabei als Blaupause für Bauten mit CFK verstärktem Beton und Blitzschutz dienen.
In jedem Fall ist eine frühzeitige, bauspezifische Planung des Blitzschutzsystems notwendig.

Literatur: R. Brocke, S. Seger: Blitzschutz für Hochbauten mit CFK verstärktem Beton. VDE-Fachbericht 76: 13. VDE-Blitzschutztagung (2019), S. 66-70 

Download: www.vde.com/blitzschutz-carbonbeton (25.10.2019/Update 14.04.2021)

Seit einiger Zeit werden in Deutschland sogenannte „nicht konventionelle Blitzschutzanlagen" angeboten und installiert, die ESE-Fangeinrichtungen und die "Collection Volume Method" (CVM) verwenden. VDE und VDB nehmen hierzu Stellung.

Hier finden Sie eine Zusammenstellung von Informationen zu diesem Themenfeld und wichtige Hinweise über das Zusammenspiel von Risiko-Management nach VDE 0185-305-2 und Baurecht.

Normen müssen immer dann eingehalten werden, wenn

• Rechts- oder Verwaltungsvorschriften auf diese verweisen,
• sie in Verträgen als Grundlagen der Planung/Ausführung einbezogen sind,
• deren Einhaltung von Versicherungen gefordert wird (ansonsten kein Versicherungsschutz).

Grundsätzlich ist die Anwendung von Normen freiwillig. Um Gefährdungen auszuschließen oder zu minimieren, werden in Normen technische Maßnahmen beschrieben, die von der Fachwelt i. d. R. als Mindeststandard ("allgemein anerkannte Regeln der Technik") angesehen werden.

Mit der Einhaltung von Normen ist im Streitfall eine gewisse Rechtssicherheit (Vermutungswirkung) verbunden. D. h. kommt es zu einem Schadensfall, dann hat derjenige eine gute Ausgangslage, der die Einhaltung der entsprechenden Normen nachweisen kann.
Wer die Normen nicht eingehalten, aber andere Maßnahmen ergriffen hat, die dieselbe oder eine höherwertige Schutzwirkung erzeugen (sollen), muss deren Wirksamkeit nachweisen (häufig gegen die Meinung der Fachwelt).
Wer Normen nicht einhält, hat im Schadensfall eine schlechte Ausgangslage, da jeder Staatsanwalt / jede Versicherung die üblicherweise angewendeten Normen als Beurteilungsgrundlage heranzieht.

Detaillierte Stellungnahmen (abgerufen 17.5.2019): WEKA, DIN, Bauningenieur24

In dem 40-seitigen Merkblatt (Ausgabe 12/2018) wird detailliert auf die normativen Vorgaben und praktischen Ausführungen eingegangen.

Inhalt

1 Allgemeines
1.1 Geltungsbereich
1.1.1 Notwendigkeit
1.1.2 Blitzschutz-Fachkraft
1.2 Begriffe
1.2.1 Blitzschutzsystem
1.2.2 Blitzschutzklassen/Gefährdungspegel
1.2.3 Äußerer Blitzschutz
1.2.4 Innerer Blitzschutz
1.2.4.1 Blitzschutzpotentialausgleich
1.2.4.2 Potentialausgleichsschiene
1.2.5 Fangeinrichtung
1.2.6 Schutzwinkel
1.2.7 Trennungsabstand (Vermeidung einer Näherung)
1.2.8 Ableitungseinrichtung
1.2.9 Erdungsanlage
1.2.10 Natürlicher Bestandteil
1.2.11 Verbindung
1.2.12 Befestigung
1.2.13 Schutzlage
1.2.14 Einrichtungen zum Befestigen von persönlicher Schutzausrüstung gegen Absturz (PSAgA)
1.2.15 Metallener Schornstein bzw. –einsatz
1.2.16 Photovoltaik- und solarthermische Anlagen

2 Werkstoffe und Anforderungen
2.1 Werkstoffe
2.1.1 Verträglichkeit von Werkstoffen
2.1.2 Abmessungen
2.1.3 Konstruktiver Korrosionsschutz
2.2 Anforderungen
2.2.1 Planung eines Blitzschutzsystems

3 Ausführung
3.1 Planungsvorgaben
3.2 Fangeinrichtung
3.3 Ableitungen
3.4 Befestigungen
3.5 Erdung
3.6 Messstellen
3.7 Dachdurchführungen bei Dächern mit Abdichtungen
3.8 Dachaufbauten mit leitfähigen Verbindungen
3.9 Außenwandbekleidung
3.9.1 Metallene Unterkonstruktionen
3.9.2 Metallene Außenwandbekleidungen
3.10 Anschlagsicherung
3.11 Metallene Schornsteine- bzw. einsätze
3.12 Photovoltaik- und solarthermische Anlagen

4 Prüfung und Wartung

Anhang I Tabelle 1 bis 3
Anhang II
Detailskizzen
Verzeichnis der Abbildungen
Anhang III
Übersicht der DIN/VDE-Normen Blitzschutz
Literaturhinweis