Warum Blitzschutz mehr als eine Stange ist
Ein Blitz sucht sich nicht den kürzesten Weg zum Erdreich, sondern den Weg mit dem geringsten Übergangswiderstand. Trifft er ein Gebäude, verteilt sich der Strom über alle leitfähigen Teile und kann auf mehreren Wegen abfließen. Dabei treten hohe Teilströme und gefährliche Spannungsunterschiede zwischen den Leitern auf.
Blitzschutz besteht deshalb aus zwei Teilen, die zusammenwirken. Der äußere Blitzschutz fängt den Blitzstrom auf und leitet ihn kontrolliert in das Erdreich. Der innere Blitzschutz sorgt dafür, dass die Spannungsunterschiede innerhalb des Gebäudes und entlang der elektrischen Leitungen keine Schäden verursachen. Fehlt einer der beiden Teile, ist der Schutz unvollständig.
Die Begriffe und die Planung folgen der Normenreihe IEC 62305, die Gebäude nach Schutzbedarf in Blitzschutzklassen einteilt. Die Grundlagen dieses Beitrags gelten für die Planung und die Bewertung bestehender Anlagen.
Der Unterschied zwischen den beiden Teilen zeigt sich am deutlichsten an der Frage, welche Schäden verhindert werden sollen. Der äußere Blitzschutz schützt das Gebäude vor direkten Einschlägen und den Folgen des Blitzstroms im Bauwerk. Der innere Blitzschutz schützt die elektrischen und elektronischen Anlagen im Inneren vor den Spannungsunterschieden, die selbst bei korrektem äußerem Blitzschutz entstehen können.
Der äußere Blitzschutz
Der äußere Blitzschutz besteht aus Fangeinrichtung, Ableitungen und der Erdungsanlage. Zusammen bilden sie den Weg, auf dem der Blitzstrom kontrolliert vom Dach bis ins Erdreich fließt.
Fangeinrichtung
Die Fangeinrichtung ist der Teil, der den Blitz zuerst erreichen soll. Sie wird als Netz aus Fangleitungen und Maschen über dem Dach angeordnet, damit mögliche Einschlagpunkte vom Gebäude ferngehalten werden. Geländer, Dachrinnen und metallene Aufbauten können einbezogen werden.
Ableitungen
Ableitungen verbinden die Fangeinrichtung mit der Erdungsanlage. Sie werden auf mehreren Seiten des Gebäudes geführt, damit sich der Blitzstrom auf mehrere Wege verteilt. Der Abstand zwischen zwei Ableitungen hängt von der Blitzschutzklasse ab.
Erdungsanlage
Die Erdungsanlage leitet den Strom in das Erdreich ab. Bewährt ist ein Ringerder, der das Gebäude umschließt und bei dem der Blitzstrom auf einem breiten Weg in den Boden gelangt. Die Blitzschutzerdung wird sinnvollerweise mit der Schutzerdung und dem Fundamenterder verbunden.
| Teil | Aufgabe |
|---|---|
| Fangeinrichtung | Blitz an definierter Stelle aufnehmen |
| Ableitung | Blitzstrom auf mehrere Wege verteilen |
| Erdungsanlage | Strom in das Erdreich abführen |
Der innere Blitzschutz
Auch wenn der Blitzstrom vollständig über den äußeren Blitzschutz abfließt, entstehen entlang der Leitungen und zwischen den leitfähigen Teilen des Gebäudes gefährliche Spannungsunterschiede. Der innere Blitzschutz begrenzt genau diese Unterschiede.
Potenzialausgleich
Der Blitzschutz-Potenzialausgleich verbindet alle metallenen Teile des Gebäudes – Rohrleitungen, Kabeltrassen, Schirme und den Schutzleiter – mit der Erdungsanlage. Dadurch entstehen zwischen ihnen keine großen Spannungsunterschiede, die überspringen könnten.
Trennungsabstand
Wo ein leitfähiges Teil nicht mit dem Blitzschutz verbunden werden kann, muss ein Mindestabstand eingehalten werden. Fällt dieser Abstand zu klein aus, kann der Blitzstrom auf das leitfähige Teil überspringen. Der Trennungsabstand hängt vom Stromaufteilungsfaktor und der Blitzschutzklasse ab.
Überspannungsschutzgeräte
Zusätzlich zu Ausgleich und Abstand werden Überspannungsschutzgeräte, kurz SPD, installiert. Sie begrenzen die Restspannung an den elektrischen Leitungen, die von außen ins Gebäude führen. Ohne sie kann ein Teil des Blitzstroms über Versorgungs- oder Datenleitungen eindringen und empfindliche Geräte zerstören.
Der innere Blitzschutz wirkt nur, wenn alle drei Maßnahmen zusammenkommen. Ein Potenzialausgleich allein verhindert keine eingekoppelten Überspannungen über Leitungen, und Überspannungsschutzgeräte allein ersetzen keinen Ausgleich der leitfähigen Gebäudeteile. Erst das Zusammenspiel senkt die Belastung so weit, dass Geräte und Leitungen unbeschadet bleiben.
SPD-Koordination in Stufen
Überspannungsschutz wird nicht mit einem einzigen Gerät erreicht, sondern als Stufenschutz. Jede Stufe übernimmt einen Teil der Energie und begrenzt die Spannung weiter, bis am Endgerät ein sicheres Niveau erreicht ist.
| Stufe | Einbauort | Aufgabe |
|---|---|---|
| Typ 1 | Hauptverteilung, hinter dem Zähler | direkte Blitzströme ableiten |
| Typ 2 | Unterverteilung | Restenergie und Schaltüberspannungen begrenzen |
| Typ 3 | nahe am Endgerät | Restspannung fein begrenzen |
Die Stufen müssen aufeinander abgestimmt sein, damit sie sich energetisch ergänzen und ihre Schutzpegel abnehmen. Werden Geräte unterschiedlicher Hersteller gemischt, ist der Herstellerangabe zur Koordination zu folgen. Entscheidend ist außerdem der kurze, induktionsarme Anschluss, damit der Ableitweg selbst keine zu hohe Spannung aufbaut.
Blitzschutzklassen und Schutzbedarf
Der Schutzbedarf eines Gebäudes wird über die Blitzschutzklasse festgelegt. Sie hat Einfluss auf die Geometrie der Fangeinrichtung, den Abstand der Ableitungen und die Feinheit des Erders.
| Klasse | Abstand der Ableitungen | Typischer Schutzbedarf |
|---|---|---|
| I | kleinster Abstand | höchster Schutzbedarf |
| II | klein | hoher Schutzbedarf |
| III | größer | mittlerer Schutzbedarf |
| IV | größter Abstand | geringer Schutzbedarf |
Je besser die Klasse, desto kleiner sind die Maschen der Fangeinrichtung und desto mehr Ableitungen sind nötig. Die richtige Klasse ergibt sich aus dem gewünschten Schutzniveau und der Bedeutung des Gebäudes, nicht aus der bloßen Größe.
Typische Planungsfehler
Bei der Planung wiederholen sich einige Fehler, die die Wirksamkeit stark mindern:
- Der äußere Blitzschutz wird gebaut, der innere Ausgleich aber vergessen.
- Der Trennungsabstand zu leitfähigen Teilen wird nicht nachgewiesen.
- Überspannungsschutzgeräte werden ohne Abstimmung der Stufen gewählt.
- Die Anschlussleitungen der SPD sind zu lang und bauen zusätzliche Spannung auf.
- Die Blitzschutzerdung bleibt von der übrigen Erdungsanlage getrennt.
Wer äußeren und inneren Blitzschutz als zusammenhängendes System plant und die Stufen des Überspannungsschutzes aufeinander abstimmt, vermeidet die meisten dieser Schwächen.
Planung und Nachweis
Am Anfang steht die Frage, welches Schutzniveau ein Gebäude braucht. Daraus ergibt sich die Blitzschutzklasse, und diese bestimmt die Geometrie der Fangeinrichtung und den Abstand der Ableitungen. Wer die Klasse zu niedrig ansetzt, spart Material an der falschen Stelle.
Zum nachvollziehbaren Nachweis gehören ein Übersichtsplan mit Fangeinrichtung und Ableitungen, die Darstellung der Erdungsanlage sowie die Angaben zu Potenzialausgleich und Überspannungsschutz. Diese Unterlagen erlauben es, die Anlage später zu prüfen und zu erweitern.
Da Blitzschutz und elektrische Anlage dieselbe Erdung nutzen, empfiehlt es sich, beide Themen in einem Projekt zu führen. So lassen sich Potenzialausgleich, Erdung und Überspannungsschutz gemeinsam planen, statt sie nachträglich zusammenzuführen.
Fazit
Blitzschutz ist ein System aus äußerem und innerem Teil. Der äußere Blitzschutz fängt den Blitz auf und leitet ihn ab, der innere Blitzschutz beherrscht die Spannungsunterschiede im Gebäude und entlang der Leitungen. Erst das Zusammenspiel beider Teile macht den Schutz wirksam.
Kern des inneren Schutzes sind der Potenzialausgleich, der nachgewiesene Trennungsabstand und ein aufeinander abgestimmter Stufenschutz mit Überspannungsschutzgeräten. Die Blitzschutzklasse legt fest, wie eng Fangeinrichtung und Ableitungen auszuführen sind.
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FAQ
Was gehört zum äußeren Blitzschutz?
Der äußere Blitzschutz umfasst die Fangeinrichtung, die Ableitungen und die Erdungsanlage. Sie leiten den Blitzstrom kontrolliert vom Dach in das Erdreich.
Was macht der innere Blitzschutz?
Er begrenzt die Spannungsunterschiede im Gebäude durch Potenzialausgleich, Trennungsabstand und Überspannungsschutzgeräte, damit keine Schäden entstehen.
Warum mehrere SPD-Stufen?
Ein einzelnes Gerät kann die Energie nicht vollständig beherrschen. Typ 1, 2 und 3 arbeiten als Stufen, die den Blitzstrom abbrechen und die Restspannung schrittweise senken.
Was bedeutet die Blitzschutzklasse?
Sie beschreibt den Schutzbedarf eines Gebäudes und legt den Abstand der Ableitungen sowie die Dichte der Fangeinrichtung fest. Höhere Klassen verlangen engere Maschen.
Was ist der Trennungsabstand?
Der Mindestabstand zwischen dem Blitzschutz und leitfähigen Teilen, die nicht verbunden sind. Wird er zu klein, kann der Blitzstrom überspringen.