Äußerer Blitzschutz

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Was ist die CVM?

Blitzschutz ohne Kugel


Die Geschichte der Blitzschutznormung zeigt eine ständige Weiterentwicklung hin zur „sicheren Blitzschutzanlage“.
Das bisherige Wissen über Blitzschutzmaßnahmen beruht großenteils auf langjährigen Erfahrungen, aus denen das so genannte Blitzkugelverfahren zum Schutz von Gebäuden und Lebewesen abgeleitet wurde. Diese Methode ist seit der letzten Norm von 2007 die Grundlage aller Betrachtungen.
Einen Beleg für die Wirksamkeit einer Blitzschutzanlage nach dem Blitzkugelverfahren kann allerdings nur die Praxis, also am zu schützenden Objekt erbracht werden.

 

Ein neues Blitzschutzsystem macht sich jetzt Erkenntnisse aus der Elektrotechnik, insbesondere zur Feldstärkenkonzentration, zu Nutze. Das System arbeitet mit dem Fangvolumen-Verfahren (Collection Volume Method = CVM) und wurde in Versuchen unter realen Bedingungen quantitativ und qualitativ getestet und durch Labor- und Freilandversuche an Hochstromgeneratoren bestätigt. Derzeit gilt diese Methode, die dem aktuellen Stand der Technik entspricht, als das sicherste Blitzschutzverfahren. 

 

Grundlage

Im Folgenden werden die Berechnungen, die dem Fangvolumen-Verfahren zugrunde liegen, detailliert beschrieben. Die CVM dient zur Positionierung von Fangeinrichtungen auf Bauwerken und Einrichtungen für den Schutz gegen Wolke-Boden-Blitzentladungen. Der theoretische und wissenschaftliche Hintergrund der CVM wurde größtenteils in der Fachpresse detailliert dargestellt (D’Alessandro und andere 2001, 2003). Daher soll hier im Wesentlichen auf rechentechnische Aspekte eingegangen werden.

 Die komplexe, wissenschaftliche Natur des Fangvolumen-Verfahrens kann nicht durch triviale Berechnungen mit einfachen Rechenformeln erfasst werden. Das Fangvolumen jedes exponierten Punktes wird durch numerische und iterative Berechnungen bestimmt, das heißt, die Berechnungen werden für unterschiedliche vertikale und laterale Positionen des abwärtsgerichteten Vorläuferblitzes (downward leader) durchgeführt. Folglich konzentriert sich diese Abhandlung darauf, das Vorgehen bei numerischen Berechnungen des Fangvolumens und des Anziehungsradius eines bestimmten Punktes nachvollziehbar zu beschreiben.

Leitblitzaufnahme

Hauptmerkmale des Fangvolumen-Verfahren

Erikssons (1979, 1980, 1987) verbessertes elektro-geometrisches Modell (EGM) weist einen mehr physikalischen Ansatz auf als das einfache EGM oder das Rollkugelverfahren (RSM), indem er die Abhängigkeit der Durchschlagsentfernung von der Höhe der Struktur (z.B. Bauwerk) neben der bekannten Abhängigkeit vom Scheitelwert des Blitzstroms (oder Ladung des Vorläuferblitzes) berücksichtigt, wie in Tabelle 1 nach IEC 62305-1 (2006) gezeigt.

 

Tabelle 1: Zusammenfassung der charakteristischen Parameter und Wahrscheinlichkeiten entsprechend des Blitzschutzniveaus für die Dimensionierung von Blitzschutzeinrichtungen für einfache Strukturen

 

Blitzschutz-niveau LPL

Ladung des Vor-
läuferblitzes Q (C)

Scheitelwert des Blitzstroms Ip (kA)

Durchschlags-entfernung (m)

% Durchschläge > Ip
(Einfangeffektivität)

I

0,16

2,9

20

99

II

0,38

5,4

30

97

III

0,93

10,1

45

91

IV

1,80

15,7

60

84

 

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