Technische encyclopedie

Winkler Prins (1975)

Gepubliceerd op 10-01-2025

BLIKSEMBEVEILIGING

betekenis & definitie

(Fr.: protection contre la foudre; Du.: Blitzschutz; Eng.: lightning protection), beveiliging tegen blikseminslag, de meest spectaculaire vorm van atmosferische ontlading, mede wegens de onzekerheid omtrent plaats en gevolgen van een inslag. In de jaren tussen 1880 en 1950 zijn praktische richtlijnen opgesteld die moesten leiden tot een optimale bescherming van personen en goederen tegen de gevolgen van blikseminslag. De bliksemontlading schiet met zeer hoge snelheid op het aardoppervlak toe en ‘kiest’ pas de laatste tientallen meters een definitief inslagpunt; als gevolg daarvan is de beschermingszone, ook rondom hoge gebouwen, betrekkelijk gering en is zij in feite niet meer dan een cirkel met de hoogte van het gebouw als diameter. Dit betekent dat ieder groot gebouw of huizenblok afzonderlijk moet worden beveiligd. De bliksemontlading bestaat uit het transport van een grote elektrische lading in een zeer korte tijd, meestal kleiner dan een milliseconde, van de wolk naar aarde of omgekeerd. Hierbij treden kortstondig zeer grote stromen op (tot 200.000 ampère).

Voorkomen moet worden, dat van de in een bliksemontlading aanwezige elektrische energie (vaak gegeven in A s) een belangrijk deel in warmte wordt omgezet op plaatsen boven het aardoppervlak. De warmte die wordt opgewekt kan steeds worden weergegeven door Ib2Refftb, waarin Ib de bliksemstroom, tb de werkzame bliksemduur en Reff de effectieve weerstand van het afleidertraject is. Alleen de laatstgenoemde factor is te beïnvloeden: het gevaar wordt verminderd door Reff zo klein mogelijk te maken.

Uit ervaring is gebleken dat voor de afvoer van bliksemstromen aardleidingen van rond koper met een diameter van 8 mm (nominale doorsnede van 50 mm2) voldoende betrouwbaar zijn. Ook koperband van 25 mm × 2 mm wordt vaak gebruikt. Behalve deze zgn. thermische werking van de bliksemontlading kennen we de krachtwerking, de chemische werking en het akoestische effect (donder); deze effecten spelen bij blikseminslag vrijwel nooit een wezenlijke rol.

De bescherming tegen blikseminslag bestaat eigenlijk in het plaatsen van een geleidend met aarde verbonden scherm tussen de onweerswolk en het te beveiligen object, doorgaans menselijke bouwwerken; dit ‘scherm’ bestaat meestal uit metalen draden. Bovendien zijn er regels voor de bescherming van individuele personen of groepen, waarbij men de plaatselijke of geografische situaties onderverdeelt in redelijke veilige, riskante en zeer gevaarlijke. Verblijf in een geheel metalen voertuig is redelijk veilig; in de buurt van hoge masten, vrijstaande gebouwen zonder bliksemafleider en hoge schoorstenen loopt men een duidelijk risico (riskant); nabij het water en daarop, onder vrijstaande bomen en in het vlakke veld alsmede op heuvels of bergtoppen is het verblijf tijdens een onweersbui zeer gevaarlijk.

Bliksemafleiders dienende ter bescherming van bouwwerken moeten voldoen aan een groot aantal eisen wat betreft hun elektrische en mechanische betrouwbaarheid, corrosievastheid en uitvoeringsvorm. De afleiderinstallatie bezit steeds één of meer opvangleidingen. Bij gebouwen met grote afmetingen moet daarbij langs alle hoge delen, torentransen, daknokken enz. een geleider worden aangebracht die als opvangleiding dienst doet en maasvormig (10 × 10 m of 20 × 20 m) met elkaar verbonden zijn.

Naarmate de te beschermen oppervlakte groter is, moeten ook meer directe geleiders naar aarde worden aangebracht (in de regel een per 20 m gebouwomtrek), die voorts via in de grond geslagen aardingspennen of in de grond gelegde aardstrippen (van koper of verzinkt staal) met het grondwater in contact staan. Bij een fundatie met betonpalen kan met voordeel op de paalbewapening worden aangesloten. Indien het grondwater of een vochtige bodem ter plaatse niet bereikbaar is, dient extra aandacht aan het metalen verspreidingsnet in de grond te worden geschonken.

Elk ander middel om de bliksemontlading op te vangen en af te leiden, bijv. door een radioactieve capsule op de opvangstang aan te brengen of deze de vorm van een richtantenne te geven, is volkomen onwerkzaam, overbodig of schadelijk. Bij de verschillende objecten of bouwwerken die beschermd dienen te worden door een bliksemafleiderinstallatie kan onderscheid worden gemaakt op grond van de geleidende eigenschappen van het object, alsook van de aard van de risico ’s die aan blikseminslag verbonden zijn.

Voorbeelden van eerstgenoemd kenmerk zijn: oude gebouwen met weinig metalen delen, moderne gebouwen van gewapend beton, tanks en installaties van olieraffinaderijen of gasbedrijven, hoogspannings- en treinnetten, radio- en TV-zendmasten, centrale ontvangantennes, boerderijen en grote hooibergen, vliegvelden, schoorstenen, vuurtorens enz.

Het tweede kenmerk betreft de kwetsbaarheid van de ondergebrachte goederen zoals zendapparatuur, hoogspanningstransformatoren, ontvlambare stoffen zoals olie- en gasvoorraden, kunstmest, houtopslag, verf- en munitiefabrieken, kwetsbare levende have bij veebedrijven enz.

Voorts zijn er bijzondere cultuurgoederen die bescherming waard zijn zoals molens, kastelen, paleizen, musea, bibliotheken, archieven, kunsttentoonstellingen en vele andere.

Een apart belangrijk aspect vormt nog de eventuele aanwezigheid van grote aantallen mensen in ziekenhuizen, kerken, scholen, kazernes, schouwburgen, bioscopen, sportstadions enz. Hierbij kan paniek de situatie catastrofaal maken.

Alle in het voorgaande gegeven beschouwingen hebben, gesteund door veel wetenschappelijk onderzoek, geleid tot een gecompliceerd stelsel van richtlijnen en aanbevelingen, vrijwel elke voorkomende situatie omvattend. Een goede uitvoering van een bliksembeveiliging speelt dan ook bij het afsluiten van verzekeringen voor onroerend goed een belangrijke rol.

Tenslotte kan een aantal vuistregels worden gehanteerd die een eerste indruk kunnen geven van de effectiviteit van de beveiliging. Deze regels luiden:

1. Er moet een voldoend aantal metalen geleiders van voldoende doorsnede (minimaal veelal 50 mm2 koper) via een zo kort mogelijke, directe weg buitenom het te beveiligen object naar aarde lopen.
2. Er moet een voldoend aantal metalen opvangleidingen worden geplaatst; vaak is dat op alle hoogste delen van het te beveiligen object.
3. De aarding in de bodem moet een voldoend lage aardverspreidingsweerstand (zie Verspreidingsweerstand) hebben, dit zo nodig te bereiken door het slaan van aardelektroden of het ingraven van metalen strippen, gevormd tot een ring-, ster- of maasnet.
4. Alle andere metalen delen die zich binnen de beschermde zone van de bliksemafleiderinstallatie bevinden dienen óf op voldoende isolatieafstand hiervan te liggen óf met de installatie deugdelijk te worden doorverbonden.

De voorschriften zijn voor Nederland vastgelegd in de norm NEN 1014, voor België in NBN 579; voor Duitsland geldt het lezenswaardige Blitzschutz-ABB (uitg. VDE).

< >