Program DEHNsupport pomoc dla projektanta przy ocenie ryzyka ( część 1) Krzysztof Wincencik - DEHN Polska

Transkrypt

1 Program DEHNsupport pomoc dla projektanta przy ocenie ryzyka ( część 1) Krzysztof Wincencik - DEHN Polska Czy poziom ochrony, jaki projektant obliczał na podstawie kryteriów zawartych w normie PN-IEC , zawsze odzwierciedlał realne zagrożenie piorunowe dla obiektu? Czy dalej wystarczy tylko wyliczyć wskaźnik zagrożenia W dla obiektu na podstawie Normy PN-86/E-05003? Co zapisane zostało w opublikowanej (w roku 2008 i 2009) w języku polskim nowej europejskiej normie PN-EN 62305? W ostatnim latach w prasie technicznej pojawiło się szereg artykułów dotyczących problematyki wyznaczania poziomu ochrony urządzenia piorunochronnego [1]. Korzystając z zapisów normy PN-IEC przy wyborze poziomu ochrony, uwzględniane są dwa czynniki: wymiary obiektu oraz akceptowalną roczną częstość wyładowań piorunowych N C. Nie uwzględniamy w tym przypadku czynników związanych z konstrukcją i wyposażeniem obiektu. Powodowało to, że w przypadku obiektów o większych gabarytach otrzymywano I lub II poziom ochrony. Nie zawsze jednak otrzymany poziom ochrony może wynikać z rzeczywistego zagrożenia wyładowaniem piorunowym dla takich obiektów. Trochę więcej współczynników zawiera wzór na wskaźnik zagrożenia piorunowego obiektu W, który zawiera norma PN-86/E W tym przypadku nie otrzymujemy jednak informacji o klasie urządzenia piorunochronnego, a jedynie informację czy obiekt powinien, może lub nie musi posiadać urządzenia piorunochronnego. W artykule [2] autor stwierdził. że obliczanie stopni zagrożenia wykonywane na podstawie starczych dokumentów jest prostą rzeczą, a ponieważ starsze normy nie przestały być aktualne więc nic nie stoi na przeszkodzie aby się nimi posługiwać. Moim zdaniem należy się tutaj słowo komentarza, dotyczące samego sformułowania aktualności normy. Zgodnie z ustawą o normalizacji PKN wycofał z wykazu nrom aktualnych w roku 2009 i 2009 (z zastąpieniem lub bez zastąpienia ) wszystkie arkusze poprzednich norm dotyczących ochrony odgromowej tj. PN-/E-05003/ PN-IEC 61024, PN-IEC i od połowy roku 2009 na serwerze PKN jako jedyne normy dotyczące ochrony odgromowej figurują cztery arkusze normy PN-EN Norma ta jest ogólnoeuropejską normą ustanowioną przez CENELEC w roku 2006 przyjętą do stosowania przez wszystkie kraje Unii Europejskiej. Zgodnie z ustawą o normalizacji, gdzie zapisano,że stosowanie norm jest dobrowolne, faktu dezaktualizacji normy nie należy wiązać z prawnym zakazem stosowania normy wycofanej. Zbiór norm wycofanych nie jest bowiem zbiorem norm, których stosowanie jest zakazane.. Normy wycofane tym różnią się od norm aktualnych, że prezentują mniej nowoczesne rozwiązania - z punktu widzenia postępu naukowo-technicznego. [3]. I kolejne pytanie do autora artykułu [2],a co mają zrobić projektanci chcący wyjść poza ograniczenia starszych dokumentów np. dla budynku o wysokości 100 m? pozostaje im jednak chyba zastosować europejski standard. Nowa norma PN-EN ma zastosowanie do projektowania, instalowania, sprawdzania i konserwacji LPS w obiektach bez ograniczenia ich wysokości. Przed rozpoczęciem jakichkolwiek szczegółowych prac projektowych nad LPS, projektant ochrony odgromowej powinien zebrać podstawowe informacje dotyczące: funkcji, ogólnego planu, konstrukcji oraz lokalizacji obiektu. Gdzie urządzenie piorunochronne (LPS) nie zostało jeszcze sprecyzowane przez: upoważnioną instytucję, ubezpieczyciela lub nabywcę, tam projektant ochrony odgromowej powinien, na podstawie podanej w IEC procedury szacowania ryzyka, zdecydować, czy obiekt chronić za pomocą LPS, czy nie. W arkuszu nr 2 normy PN-EN zawarto metodykę analizy i ocenę szkód piorunowych. Przyjęto tam, iż miarą zagrożenia piorunowego obiektu oraz skuteczności zastosowanych w obiekcie środków ochrony jest ryzyko spodziewanych szkód R. W normie podano zasady oszacowania ryzyka

2 powodowanego przez piorunowe wyładowania doziemne w obiektach budowlanych i w urządzeniach usługowych. Wyjaśniono podstawowe pojęcia i omówiono: metodę oceny ryzyka, kategorie i komponenty ryzyka dla obiektów i urządzeń usługowych, procedury oszacowania komponentów ryzyka i zasady ich grupowania. Standardowe procedury oszacowania i grupowania komponentów pozwalają dokonać wyboru właściwych środków ochrony i zredukować ryzyko do dopuszczalnego poziomu. Podczas analizy zagrożenie piorunowego projektant musi rozpatrzyć następujące rodzaje zagrożeń oraz uszkodzeń i strat: Prąd pioruna jest głównym źródłem uszkodzenia. Z uwagi na miejsce uderzenia zostały wyróżnione następujące źródła uszkodzeń : S 1 - bezpośrednie wyładowanie piorunowe w obiekt; S 2 - wyładowanie obok obiektu; S 3 - wyładowanie w urządzenie usługowe (instalacje wchodzące do budynku); S 4 - wyładowanie obok urządzenia usługowego. Wyróżniamy trzy podstawowe typy uszkodzeń, które mogą wystąpić jako skutek wyładowań piorunowych. D 1 - porażenie wywołane przez napięcia dotykowe i krokowe, D 2 - uszkodzenie fizyczne (zniszczenia mechaniczne, pożar, wybuch,, uwolnienie mat. chemicznych) wskutek przepływu prądu piorunowego oraz wystąpienia przeskoków iskrowych

3 D 3 - awarie systemów elektrycznych i elektronicznych na skutek oddziaływania LEMP. Każdy typ uszkodzenia, sam lub w kombinacji z innymi, może wytwarzać różne straty pośrednie w poddawanym ochronie obiekcie. Typ straty, jaka może wystąpić, zależy od właściwości samego obiektu i jego zawartości. Należy wziąć pod uwagę następujące typy strat. Typy strat powiązanych z obiektem budowlanym: L 1 - utrata życia ludzkiego; L 2 - utrata usługi publicznej; L 3 - utrata dziedzictwa kulturowego; L 4 - utrata wartości ekonomicznej (obiektu i jego zawartości, urządzenia usługowego i jego aktywności). Straty L1, L2 i L3 mogą mieć wymiar społeczny, strata L4 może być rozpatrywana jako strata czysto gospodarcza. Należy również rozważyć dwa typy strat powiązanych z urządzeniem usługowym (instalacją): L 1 - utrata usługi publicznej; L 4 - utrata wartości ekonomicznej. W myśl zapisów normy PN-EN ryzyko R jest wartością prawdopodobnych średnich rocznych strat ( istot żywych oraz dóbr materialnych) jakie powstały wskutek oddziaływania pioruna.. Dla każdego typu straty, jaka może wystąpić w obiekcie lub w urządzeniu usługowym, powinna być wyznaczona stosowna wartość ryzyka. Ryzyka, poddawane ocenie w obiekcie, mogą być następujące: R 1 : ryzyko utraty życia ludzkiego; R 2 : ryzyko utraty usługi publicznej; R 3 : ryzyko utraty dziedzictwa kulturowego; R 4 : ryzyko utraty wartości ekonomicznej. Ryzyka, poddawane ocenie w urządzeniu usługowym, mogą być następujące: R 2 : ryzyko utraty usługi publicznej;

4 R 4 : ryzyko utraty wartości ekonomicznej. Aby wyznaczyć wartość ryzyka R, należy zdefiniować i obliczyć stosowne jego komponenty (ryzyka częściowe, zależne od źródła i typu uszkodzenia). Każde ryzyko R jest sumą jego komponentów. Obliczając ryzyko, można pogrupować jego komponenty wg źródła uszkodzenia i wg typu uszkodzenia. Rys.1 Zestawienie komponentów ryzyka R X w zależności od źródła uszkodzenia Obiekt poddawany rozważaniom pod kątem zarządzania ryzykiem obejmuje: sam właściwy obiekt; instalacje w obiekcie; zawartość obiektu; osoby w obiekcie lub przebywające w strefie do 3 m na zewnątrz obiektu; środowisko podległe wpływom uszkodzenia obiektu. Ochrona nie obejmuje przyłączonych do obiektu zewnętrznych urządzeń usługowych ( instalacji). Poddawany rozważaniom obiekt może być podzielony na kilka stref na zewnątrz i wewnątrz. W tym przypadku obiekt jest dzielony na wiele stref ZS. Ryzyko dotyczące tego obiektu jest sumą ryzyk związanych z wszystkimi jego strefami, a w każdej z nich ryzyko jest sumą wszystkich stosownych jego komponentów. Możliwość podziału obiektu na strefy jest korzystna z ekonomicznego punktu widzenia, gdyż pozwala zredukować całkowite koszty ochrony odgromowej. Taki podział pozwala projektantowi, przy wyznaczaniu wartości komponentów ryzyka, uwzględnić szczególne właściwości każdej części obiektu i wybrać najbardziej odpowiednie i dostosowane strefami środki. Uwzględnienie wszystkich powyższych czynników do obliczenia komponentów ryzyka związanego z oddziaływaniem wyładowań na obiekt budowlany wymaga od projektanta przeprowadzenia szeregu obliczeń. Przykład właściwości obiektu budowlanego, jaki m.in. należy uwzględnić podczas analizy ryzyka pokazano na rys 2.

5 Rys. 2. Właściwości poszczególnych elementów obiektu, jakie należy uwzględniać podczas analizy ryzyka zgodnie z PN-EN Norma podaje, że zdarzeniami, które mogą być uznane za groźne dla poddawanego ochronie obiektu, są: wyładowania w obiekt, wyładowania obok obiektu, wyładowania w urządzenie usługowe wchodzące do obiektu, wyładowania obok urządzenia usługowego wchodzącego do obiektu, wyładowania w obiekt, do którego jest przyłączone urządzenie usługowe. Stąd też inaczej niż w przypadku poprzednich norm należy obliczać zastępczą powierzchnię zbierania A d. W przypadku pojedynczego obiektu budowlanego należy uwzględnić powierzchnię przedstawioną na rys.3.

6 Rys.3. Powierzchnia zbierania uwzględniania dla pojedynczego obiektu budowlanego. Tak więc przystępują do analizy ryzyka należy przy tym przestrzegać następującej procedury: - najpierw należy z identyfikować obiekt poddawany ochronie obiektu i scharakteryzować jego budowę i wyposażenie; następnym krokiem jest identyfikacja wszystkich typów strat w obiekcie i odpowiedniego ryzyka R (R1 do R4); później należy wyznaczyć wartości ryzyka R dla każdego typu straty (R1 do R4); a na koniec dokonać oceny potrzeby ochrony przez porównanie wyliczonego ryzyka R1, R2 i R3 dla obiektu z wartością tolerowanego ryzyka RT; W normie PN-EN podano reprezentatywne wartości tolerowanego ryzyka R T, gdzie wyładowania piorunowe powodują utratę życia ludzkiego lub utratę dóbr socjalnych lub kulturowych. Wartości te odpowiednio wynoszą: R1 - Utrata życia ludzkiego lub trwałe porażenie R T = 10 5 R2- Utrata usług publicznych R T = 10 3 R2- Utrata dziedzictwa kulturowego R T = 10 3

7 Na koniec pozostaje jeszcze dokonanie oceny efektów ekonomicznych zastosowanej ochrony przez porównanie kosztów strat całkowitych bez i z zastosowanymi środkami ochrony. W tym przypadku, w celu oceny kosztów projektant musi jeszcze oszacować dla obiektu komponenty ryzyka R4. Tak więc analiza ryzyka w przypadku rozbudowanego, wielostrefowego obiektu może wymagać od projektanta szeregu prostych ale pracochłonnych obliczeń, wymagających uwzględnienia dużej ilości współczynników. Aby wspomóc pracę projektantów, firma DEHN+SÖHNE opracowała program DEHNsupport pozwalający na kompleksową ocenę ryzyka dola obiektu zgodnie z zapisami normy PN-EN Program pozwala na dokonanie analizy ryzyka dla trzech obiektów o różnym stopniu złożoności konstrukcyjnej - można dokonać oceny ryzyka dla: pojedynczego budynku o prostej bryle - prostopadłościan, pojedynczy budynek wyposażony w maszt, układ budynku/ów prostopadłościennych. Szczególnie warty omówienia jest trzeci z możliwych układów obliczeniowych. Pozwala on na określenie ryzyka dla rozbudowanych obiektów posiadających części o rożnej wysokości. (np. kompleks budynków z centrum handlowym). Po wprowadzeniu danych związanych z geometrią budynku oraz uwzględnieniem wchodzących do obiektu instalacji i po wyznaczeniu stref ochrony odgromowej (LPZ) projektant otrzymuje informację o stanie zagrożenia i na tej podstawie może przystąpić do doboru środków pozwalających zmniejszyć poszczególne ryzyka: R1 - ryzyko utraty życia ludzkiego, R2 - ryzyko utraty usługi publicznej, R3 - ryzyko utraty dziedzictwa kulturowego, R4 - ryzyko utraty wartości ekonomicznej poniżej przyjętej w normie wartości tolerowanej ryzyka R T. Dobierając poszczególne środki ochrony zastosowane w obiekcie (instalacja piorunochronna, instalacja przeciwpożarowa, skoordynowany układ SPD), można na bieżąco śledzić ich wpływ na zmniejszanie poszczególnych komponentów ryzyka. W trakcie wykonywanej analizy cały czas możliwy jest również podgląd wartości liczbowych poszczególnych komponentów ryzyka oraz przyjętych do obliczeń współczynników związanych z lokalizacją i wyposażeniem obiektu. Z obliczeń uzyskuje się wielostronicowy raport prezentujący - oprócz uzyskanego wyniku końcowego - również wartości poszczególnych komponentów ryzyka. Uzupełnieniem do programu są trzy dodatkowe moduły obliczeniowe (arkusze kalkulacyjne) wspomagające projektanta w następujących zagadnieniach: obliczanie kąta ochrony i strefy chronionej dla urządzeń chroniony poprzez system zwodów pionowych, obliczanie odstępu izolacyjnego s dla urządzeń na dachu budynku, obliczanie systemu uziomów. Więc informacji na temat możliwości obliczeniowych programu DEHNsupport podane zostanie w kolejnej części artykułu w następnym numerze biuletynu.

8 Rys.4. Modułu składowe programu DEHNsupport Literatura: [1] Sowa A.: Zmiany w podejściu do oceny zagrożenia piorunochronnego obiektów budowlanych, Biuletyn INPE 98-99/2007 [2] Strzyżewski J.: Sytuacja prawna w normalizacji dotyczącej ochrony odgromowej Elektroinstalator 1/2010 [3] Dział FAQ na stronie internetowej PKN : Najczęściej zadawane pytania [4] PN-EN :2006. Ochrona odgromowa - Część 2: Zarządzanie ryzykiem