Berechnung des Faradayschen Käfigs

Die Norm IEC 62305 wurde in unserem Land als TSE EN 62305 übernommen. Diese Norm sieht den Einsatz des Faradayschen Käfigsystems vor. Doch wie sollte ein Faraday-Käfig fachgerecht geplant und umgesetzt werden? Als Blitzschutz-Zentrum möchten wir in diesem Beitrag Klarheit zu diesem Thema schaffen. Wie allgemein bekannt ist, stellt der „Faradaysche Käfig“ kein einzelnes System dar, sondern vielmehr ein Gesamtkonzept mehrerer Schutzsysteme. Durch die kombinierte Anwendung der Maschenmethode (Mesh Method) und der Rollkugel-Methode (Rolling Sphere Method) werden Bauwerke sowohl durch Leiter als auch durch Fangeinrichtungen geschützt. Befinden sich auf dem Gebäude keine hervorstehenden hohen Punkte, kann selbst die alleinige Anwendung der Maschenmethode mit gezielt gesetzten Fangspitzen eine normgerechte und effektive Schutzlösung bieten. Die erste und wichtigste Regel bei der Planung eines korrekten Blitzschutzsystems ist die Durchführung einer Risikoanalyse.

Durch die kombinierte Anwendung der Maschenmethode und der Rollkugel-Methode werden Bauwerke sowohl durch Leiter als auch durch Fangeinrichtungen geschützt.

Gebäudeabmessungen, geopolitische Lage, physischer Zustand, verwendete Baumaterialien, Nutzungsart, Anzahl der sich im Gebäude aufhaltenden Personen, der Zustand der elektronischen Systeme sowie das Vorhandensein brennbarer oder explosiver Stoffe werden in speziell entwickelten und lizenzierten Softwareprogrammen detailliert analysiert. Falls vorhanden, werden auch technische Zeichnungen des Gebäudes in die Bewertung einbezogen. Sind keine Pläne verfügbar, stellt eine Vor-Ort-Begehung einen entscheidenden ersten Schritt für eine korrekte Risikoanalyse dar. Gemäß der Norm werden grundsätzlich vier Risikoklassen definiert. Auf Basis der Analyseergebnisse werden anschließend die Leiterführung, die Maschenweiten der Mesh-Methode, die Anzahl der Ableitungen sowie die Auslegung der Fangeinrichtungen entsprechend geplant.

Nach der Planung der Dachanlage ist auch die Auslegung der Ableitungen von großer Bedeutung, um Beeinflussungen durch elektromagnetische Felder sowie potenzielle Brandrisiken zu minimieren.

Unterschiedliche Berechnungs- und Planungskriterien, wie Dachaufbauten, Gebäudegesamthöhe oder die maximale Ausbreitungshöhe austretender explosiver Gase, müssen nach der Risikoanalyse zwingend berücksichtigt werden. Bei Bauwerken mit einer Höhe von über 60 Metern sind insbesondere im oberen 20-%-Bereich zusätzliche Schutzmaßnahmen erforderlich, da seitlich einwirkende Blitzeinschläge ein erhebliches Risiko darstellen. Nach Abschluss der Dachplanung ist die fachgerechte Auslegung der Ableitungen entscheidend, um elektromagnetische Beeinflussungen elektrischer Anlagen sowie Brandgefahren zu vermeiden. Die Ableitungen müssen einen berechneten Trennungsabstand (s-Abstand) zu elektrischen Leitungen einhalten. Kann dieser Abstand nicht eingehalten werden, kann dies zu erheblichen wirtschaftlichen Schäden führen. Diese Anforderung gilt gleichermaßen für Blitzableitersysteme. Ist der Trennungsabstand nicht realisierbar, müssen zwingend isolierte Spezial-Blitzableitungen eingesetzt werden.

Durch diese Maßnahmen wird ein wirksamer Schutz vor den elektrischen und physikalischen Auswirkungen von Blitzeinschlägen gewährleistet. Die Auswahl der verwendeten Materialien ist dabei ebenso entscheidend wie die Planung selbst. Dachleiter aus Aluminium-MgSi-Legierungen, Verbindungsklemmen sowie isolierte Wandableitungssysteme müssen vollständig der Norm IEC 50164 entsprechen. Darüber hinaus bietet der technologische Fortschritt speziell für Faraday-Käfig-Systeme eine breite Palette hochspezialisierter Lösungen. Isolierte Dreibein-Fangstangensysteme ermöglichen beispielsweise besonders sichere und zugleich ästhetische Installationen. Diese Fangmastsysteme können Höhen von bis zu 12 Metern erreichen und haben sich insbesondere in Abfüllanlagen sowie bei Photovoltaik- und Solarsystemen als äußerst effektiv erwiesen.

Zusammenfassend erfordern Faraday-Käfig-Systeme Fachkompetenz in den Bereichen Vor-Ort-Analyse, Risikoanalyse, Planung, Materialauswahl und fachgerechte Umsetzung. Einige der in der Norm enthaltenen wichtigen Tabellen haben wir in diesem Beitrag exemplarisch dargestellt. Für detaillierte Informationen und technische Unterstützung können Sie sich jederzeit an das erfahrene Ingenieurteam des Blitzschutz-Zentrums wenden.