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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft eine Überwachungsvorrichtung für
eine Blitzableiteranlage, wobei die Blitzableiteranlage zum Schutz
von Außenobjekten gegen Blitzeinschlag ausgebildet ist,
mit einem Überwachungsmodul zur automatisierten und/oder
unbeobachteten Überwachung des Betriebszustandes der Blitzableiteranlage.
Im Weiteren betrifft die Erfindung ein Blitzableitersystem mit der Überwachungsvorrichtung
und ein Verfahren zur Überwachung einer Blitzableiteranlage.
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Blitzableiteranlagen
werden an Gebäude installiert, um im Falle eines Blitzeinschlages
den einschlagenden Blitz gefahrlos für das Gebäude
ableiten zu können. Die Blitzableiteranlagen weisen üblicherweise
verschiedene Drähte auf, wie zum Beispiel einen Firstdraht,
welcher entlang des Dachfirsts verläuft sowie Ableitungsdrähte,
welche den Firstdraht mit einer Erdungsschiene oder dergleichen
leitend verbinden. Bei einem Blitzeinschlag wird der Blitz in den
Firstdraht geleitet und über die Ableitungsdrähte
zur Erdungsschiene abgeleitet. Die Blitzableiteranlagen üblicher
Bauart sind sehr robust, wettertauglich und wartungsarm ausgebildet.
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Eine
derartige Blitzableiteranlage wird beispielsweise in der Offenlegungsschrift
DE 10 2005 042 222
A1 mit dem Titel „Ableiteinrichtung für
den äußeren Blitzschutz” offenbart. In
dieser Druckschrift wird sich der Problematik des Berührschutzes
an Blitzableiteranlagen gewidmet.
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Die
Druckschrift
DE 69504491
T2 nimmt dagegen Bezug auf die Überwachung der
Funktionsfähigkeit einer Blitzableiteranlage und bildet
wohl den nächstkommenden Stand der Technik. In der Einleitung
der Druckschrift wird erläutert, dass es üblich sei,
von Zeit zu Zeit die Qualität der elektrischen Verbindung
zwischen Blitzableiter und der Erde zu kontrollieren. Es wird diskutiert,
dass diese Kontrolle in regelmäßigen Zeitintervallen
durchgeführt werden kann oder in Abhängigkeit
der Anzahl von eingeschlagenen Blitzen. Als Erfindung stellt die
Druckschrift eine Überwachungsvorrichtung vor, welche neben
der Zählung von eingeschlagenen Blitzen auch die Intensität
der abgeleiteten Blitze beurteilt, um auf diese Weise ein geeignetes
Wartungsintervall zur manuellen Funktionsüberprüfung
der Blitzableiteranlage zu bestimmen.
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Offenbarung der Erfindung
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Im
Rahmen der Erfindung wird eine Überwachungsvorrichtung
mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Blitzableitersystem mit den
Merkmalen des Anspruchs 10 sowie ein Verfahren zur Überwachung
einer Blitzableiteranlage mit den Merkmalen des Anspruchs 12 vorgeschlagen.
Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung
ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden
Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Überwachungsvorrichtung
für eine Blitzableiteranlage, wobei die Blitzableiteranlage
zum Schutz von Außenobjekten gegen Blitzeinschlag ausgebildet
ist. Der Schutz der Außenobjekte erfolgt durch ein Einfangen
und Ableiten von Blitzen, welche ansonsten möglicherweise
in das Außenobjekt eingeschlagen hätten. Das Außenobjekt
kann als ein stationäres Außenobjekt, zum Beispiel
als ein Gebäude, ein Bauobjekt, eine Brücke, ein
Turm, ein Strommast oder dergleichen ausgebildet sein. Alternativ
hierzu ist das Außenobjekt als ein mobiles Objekt, wie
zum Beispiel ein Schiff, ein Flugzeug, ein Kraftfahrzeug oder dergleichen
realisiert. Die Blitzableiteranlage umfasst in geografisch höher
liegenden Bereichen Blitzaufnahmevorrichtungen, wie zum Beispiel
Firstdrähte, Spitzen oder dergleichen und in geografisch
niedriger liegenden Bereichen eine Ableiteinrichtung, welche mit
einer Erdschlussleitung, zum Beispiel einer Erdungsschiene, leitend
verbunden ist.
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Insbesondere
ist die Überwachungsvorrichtung zur stationären
und/oder dauerhaften Anordnung im Bereich der Blitzableiteranlage
ausgebildet. Die Überwachungsvorrichtung umfasst ein Überwachungsmodul,
welches zur automatisierten und/oder unbeobachteten Überwachung
des Betriebszustandes der Blitzableiteranlage geeignet und/oder
ausgebildet ist. Die Überwachung soll bestimmungsgemäß bevorzugt
ohne Beiziehung eines Überwachungspersonals erfolgen.
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Im
Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Überwachungsmodul
programmtechnisch und/oder schaltungstechnisch zur Überwachung
des unbelasteten Betriebszustandes der Blitzableiteranlage auf Betriebszustandsänderungen
ausgebildet ist. Der unbelastete Betriebszustand wird als der Betriebszustand
definiert, in dem kein Strom resultierend aus einem Blitzeinschlag
durch die Blitzableiteranlage abgeleitet wird. Der unbelastete Betriebszustand
ist somit auch als Normalzustand der Blitzableiteranlage zu bezeichnen.
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Es
ist eine Überlegung der Erfindung, dass es bei einem Blitzeinschlag
in eine Blitzableiteranlage durch die hohe Energie des Blitzes zu
Beschädigungen kommen kann. Es ist sogar möglich,
dass es bei erneutem Blitzeinschlag durch die Vorschädigungen
in der Blitzableiteranlage zu negativen Folgen für das
Außenobjekt, wie zum Beispiel Brandentstehung, kommen kann,
da die Schutzwirkung der beschädigten Blitzableiteranlage
nicht mehr ausreichend ist. Weiterhin können auch Umwelteinflüsse, wie
zum Beispiel Korrosion, oder mechanische Einwirkungen zur Zerstörung
bzw. Verringerung der Schutzwirkung der Blitzableiteranlage führen.
Um derartige negative Folgen zu vermeiden, wird vorgeschlagen, für
die Blitzableiteranlage eine Dauerüberwachung einzurichten,
welche ständig bzw. in periodischen Abständen
die Funktionsfähigkeit durch Überwachung des unbelasteten
Betriebszustands der Blitzableiteranlage prüft.
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Bei
einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das Überwachungsmodul
zur Überwachung von blitzableitenden Abschnitten der Blitzableiteranlage
ausgebildet und/oder anordbar. Die blitzableitenden Abschnitte umfassen
beispielsweise Abschnitte zwischen dem Oberteil bzw. dem Dach eines Außenobjektes
und der Erdableitung.
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Vorzugsweise
ist das Überwachungsmodul als ein passives Modul ausgebildet,
welches kein Prüfsignal, insbesondere Prüfstrom
oder Prüfspannung, auf die blitzableitenden Abschnitte
kontaktlos oder kontaktierend auf bzw. einbringt. Bei alternativen
Ausführungsformen ist es möglich, dass das Überwachungsmodul
als aktives Überwachungsmodul ausgebildet ist, welches
ein Prüfsignal in die blitzableitenden Abschnitte einspeist.
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Bei
einer möglichen Konkretisierung der Erfindung ist das Überwachungsmodul
zur Überwachung, insbesondere Messung des Widerstandes und/oder
der Leitfähigkeit der blitzableitenden Abschnitte der Blitzableiteranlage
ausgebildet. Bei der Messung des Widerstandes ist es besonders einfach,
Beschädigungen oder auch Korrosionseffekte in der Blitzableiteranlage
zu erkennen. Es ist hierbei möglich, dass der Ohmsche Widerstand
gemessen wird, alternativ oder ergänzend kann auch der
komplexe Widerstand gemessen werden.
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Um
die Funktionsfähigkeit der Blitzableiteranlage besonders
effektiv überwachen zu können, ist es bevorzugt,
wenn das Überwachungsmodul zur Messung der Leitfähigkeit
und/oder des Widerstands zwischen einem möglichen Einschlagpunkt
für einen Blitz und einem Erdungspunkt zur Ableitung des
Blitzes ausgebildet ist. Somit wird bevorzugt zwischen Blitzeingangs-
und Blitzausgangsstelle gemessen.
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Bei
einer Konkretisierung, beispielsweise bei einem Gebäude,
ist es bevorzugt, wenn der mögliche Einschlagpunkt im Bereich
des Firstdrahtes bzw. von Firstspitzen und der Erdungspunkt im Bereich
einer Erdleitung oder einer Erdungsschiene gewählt wird.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Überwachungsvorrichtung
ein Meldemodul auf, welches ausgebildet ist, bei Betriebszustandsänderungen
ein Meldesignal zu erzeugen bzw. auszugeben. Das Meldemodul kann
als eine analoge Einrichtung oder auch als eine digitale Computereinheit
ausgebildet sein. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform
ist die Überwachungsvorrichtung zur Ausgabe des Meldesignals,
insbesondere eines Statussignals, ausgebildet, durch den der Betriebszustand
anzeigbar und/oder ableitbar ist. Der Vorteil einer derartigen Überwachungsvorrichtung
mit Meldefunktion liegt darin, dass notwendige Reparaturen an der
Blitzableiteranlage automatisiert erkannt und gemeldet werden können
und/oder eine Sensibilisierung für eine beschränkt
funktionsfähige Blitzableiteranlage – beispielsweise
während eines Gewitters hervorgerufen durch Blitzeinschlag – erreicht
werden kann.
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Vorzugsweise
ist das Überwachungsmodul und/oder das Meldemodul ausgebildet,
den aktuellen, unbelasteten Betriebszustand mit einem gespeicherten
und/oder vorgegebenen Soll-Betriebszustand zu vergleichen und bei
Betriebszustandsänderungen das Meldesignal zu aktivieren
und/oder auszugeben. Der Soll-Betriebszustand wird beispielsweise
bei der Einrichtung der Blitzableiteranlage durch eine Referenzmessung
eingestellt.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform ist das Überwachungsmodul
und/oder das Meldemodul zur Überwachung eines Normalwertes
des Widerstands ausgebildet, wobei der Ist-Wert des Widerstands
in dem aktuellen unbelasteten Betriebszustand mit dem Normalwert
des Widerstands, wie er bei der Einrichtung oder Wartung der Blitzableiteranlage
eingemessen wurde, verglichen wird.
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Bei
einer möglichen Verkörperung der Erfindung sind
das Meldemodul und das Überwachungsmodul voneinander getrennt
aufstellbar. Beispielsweise ist das Meldemodul in einem ersten Gehäuse und
das Überwachungsmodul in einem zweiten Gehäuse
untergebracht. Die Verbindung zwischen Meldemodul und Überwachungsmodul
kann beliebig erfolgen, insbesondere kabelgebunden oder kabellos, über
digitale oder analoge Verbindungen. Auch eine Verbindung über
das Internet ist denkbar.
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Bei
einer bevorzugten Integrationslösung ist das Meldemodul
als Teil einer Brandmeldezentrale ausgebildet, in der weitere Sensorinformationen
hinsichtlich des Zustands des Außenobjektes eingehen, wie
zum Beispiel Temperatursensoren, Videoüberwachungsinformationen,
etc. Alternativ hierzu können auch das Überwachungsmodul
und das Meldemodul in einer Baueinheit zusammengefasst sein, welche
mit einer Brandmeldezentrale verbunden und/oder verbindbar ist.
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Ein
weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Blitzableitersystem,
welches eine Blitzableiteranlage für ein oder das Außenobjekt
umfasst sowie eine Überwachungsvorrichtung, wie sie zuvor
beschrieben wurde bzw. nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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Das Überwachungsmodul
des Blitzableitersystems ist bevorzugt mit mindestens zwei Abnehmern
zu Widerstands- und/oder Leitfähigkeitsmessungen ausgestattet,
wobei einer der Abnehmer an der Erdungsschiene und/oder der Erdungsleitung und
der andere Abnehmer in einem hochgelegenen Bereich, insbesondere
in dem Firstbereich des Außenobjektes angeordnet ist.
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Ein
letzter Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung
einer Blitzableiteranlage, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist,
dass der unbelastete Betriebszustand durch eine Überwachungsvorrichtung,
vorzugsweise wie zuvor beschrieben bzw. nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
automatisiert auf Betriebszustandsänderungen im unbelasteten
Zustand überwacht wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere
Merkmale, Vorteile, Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der
Erfindung.
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Dabei
zeigt:
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1 eine
Blitzableiteranlage auf einem Gehäuse als ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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Die 1 zeigt
in einer schematischen Seitenansicht ein Gebäude 1,
welches beispielsweise als Fabrikgebäude, Wohnhausgebäude,
Hochhaus ausgebildet sein kann. In einer alternativen Ausführungsform
ist statt dem Gebäude 1 ein anderes Bauobjekt,
wie zum Beispiel eine Brücke, ein Turm, etc. realisiert.
Bei wieder anderen Ausführungsformen kann es sich auch
um technische Gebilde, wie zum Beispiel Hochspannungsmasten oder
dergleichen handeln.
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Das
Gebäude 1 ist durch eine Blitzableiteranlage 2 gegen
Blitzeinschlag gesichert. Die Blitzableiteranlage 2 umfasst
Dachinstallationen, wie zum Beispiel einen Firstdraht 3,
welcher oberhalb des Dachfirstes angeordnet ist, und/oder eine oder
mehrere Spitzen 4, deren freies Ende in Richtung Himmel gerichtet
ist. Die Dachinstallationen 3, 4 sind über
Ableitabschnitte 5 mit einer Erdungsschiene 6 verbunden,
wobei mehrere Ableitabschnitte 5 parallel zueinander angeordnet
sind. Die Erdungsschiene 6 kann als eine massive Schiene,
ein Kabel oder – bei alternativen Ausführungsformen – als
geteilte Erdungsschiene 6 ausgebildet sein, so dass die
Blitze, welche durch die Ableitabschnitte 5 durchgeleitet
werden, voneinander unabhängig und/oder parallel in die Erde
eingeleitet werden. Die Ableitabschnitte 5 und die Dachinstallationen 3, 4 weisen
Verbindungsbereiche (nicht dargestellt) auf, an denen Teilabschnitte der
Blitzableiteranlage 2 miteinander verbunden sind. Beispielsweise
sind die Dachinstallationen und/oder die Ableitabschnitte 5 aus
Stahlstangen gefertigt, welche miteinander verschraubt sind und
gegebenenfalls über Metallkabel, beispielsweise Kupferkabel,
miteinander verbunden sind.
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Zur Überwachung
der Funktionsfähigkeit der Blitzableiteranlage 2 wird
diese durch eine Überwachungsvorrichtung 7 zu
einem Blitzableitersystem 8 ergänzt. Die Überwachungsvorrichtung 7 und
das Blitzableitersystem stellen ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung dar.
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Funktionell
betrachtet ist die Überwachungsvorrichtung 7 dazu
ausgebildet, automatisiert oder unbeobachtet dauernd, in regelmäßigen
und/oder unregelmäßigen Abständen die
Funktionsfähigkeit der Blitzableiteranlage 2 zu überprüfen.
Durch diese Funktionsüberprüfungen kann festgestellt
werden, ob die Funktionsfähigkeit der Blitzableiteranlage 2 beispielsweise
durch vorhergehende Blitzeinschläge, mechanische Beschädigungen
oder auch Korrosionserscheinungen eingeschränkt oder nicht
mehr vorhanden ist. Die Überwachungsvorrichtung 7 ist ausgebildet,
ein Meldesignal über den Betriebszustand der Blitzableiteranlage 2 auszugeben,
so dass rechtzeitig eine Reparatur eingeleitet werden kann und/oder
zumindest eine Sensibilisierung für eine Funktionseinschränkung
der Blitzableiteranlage 2 erfolgt, wenn diese Funktionseinschränkung
beispielsweise während eines Gewitters eintritt.
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Die Überwachungsvorrichtung 7 umfasst
ein Überwachungsmodul 9, welches einen Widerstand zwischen
zwei an der Blitzableiteranlage 2 angebrachten Widerstandsmesspunkten 10a,
b messtechnisch erfasst. Der erste Widerstandsmesspunkt 10a ist
an oder in der Dachinstallation arrangiert und mit den Spitzen 4 bzw.
dem Firstdraht 3 leitend verbunden. Der zweite Widerstandsmesspunkt 10b ist dagegen
im Bereich der Erdungsschiene 6, insbesondere bei einem
erdnahen Übergangspunkt zwischen Ableitabschnitt 5 und
Erdungsschiene 6 angeordnet. Im Betrieb erfolgt durch das Überwachungsmodul 9 die
Messung des Gesamtwiderstandes zwischen dem Widerstandsmesspunkt 10a und
dem Widerstandsmesspunkt 10b.
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In
dem Überwachungsmodul 9 wird manuell oder automatisiert
der Normalwert des Gesamtwiderstands, welcher beispielsweise bei
einer Wartungsmessung oder bei einer Erstinstallation gemessen wurde,
eingegeben und mit dem aktuell gemessenen Gesamtwiderstand verglichen.
Falls der aktuelle Gesamtwiderstand im Vergleich zu dem niederohmigen Normalwert
ansteigt, wird daraus gefolgert, dass eine der Ableitabschnitte 5 oder
Bereiche der Dachinstallation unterbrochen worden sind, bzw. durch
Korrosion o. ä. eine Widerstandserhöhung erfahren
haben bzw. die gesamte Blitzableiteranlage 2 unwirksam
ist. Der Anstieg des aktuellen Gesamtwiderstands im Vergleich zum
Normalwert, also dem Wert bei Errichtung und Abnahme der Blitzableiteranlage 2,
wird durch das Überwachungsmodul 9 erfasst und
eine Meldung an eine Störungsmeldezentrale 11 bzw.
ein Meldemodul übergeben. Das Überwachungsmodul 9 und
die Störungsmeldezentrale 11 können getrennte oder
auch vereinte Baueinheiten sein. Bei einer möglichen Ausführungsform
kann zum Beispiel eine Brandmeldezentrale als Störungsmeldezentrale 11 eingesetzt
werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005042222
A1 [0003]
- - DE 69504491 T2 [0004]