Ochrona odgromowa zabytkowych drewnianych budowli sakralnych

Zenon Hirsch

Ochrona odgromowa zabytkowych

drewnianych budowli sakralnych

ZENON HIRSCH

OCHRONA ODGROMOWA ZABYTKOWYCH DREWNIANYCH

BUDOWLI SAKRALNYCH

1. W STĘP

Z abytk ow e d rew n iane budow le sa k ra ln e należą do cennych obiektów k u ltu ry narodow ej, a ze w zględu na bardzo n ie trw a ły m ate ria ł pow inny być otoczone n ajw iększą troską. Jed n y m z w aż­ n iejszy ch czynników , decydujących o ich zacho­ w aniu, jest ochrona przed w yładow aniam i a t­ m osferycznym i. D odatkow y w y stęp u jący tu problem , to zapew nienie bezpieczeństw a lu ­ dziom przeby w ający m w budy nk u . P rz y zab y t­ kow ym ch arak terze budow li w ażne je st ze w zględów estetycznych takie rozw iązanie in sta ­ lacji piorunochronnych, aby były one m ożliw ie ja k n a jm n ie j widoczne.

W p ra c y niniejszej omówiono ochronę odgro­ m ow ą d rew nianych budow li sakralnych, jak kościoły, cerkw ie, dzw onnice i kaplice, jest ona uzu pełnien iem a rty k u łu opublikow anego w tym num erze. W yko rzy stu je się tu ta j zasady ochro­ n y odgrom ow ej dla budow li drew nian y ch w y ­ m ienion e we w spom nianym arty k u le, stosując odnośniki opatrzone gw iazdką.

1.1. ZAGROŻENIE PIORUNOWE ZABYTKOWYCH BUDOWLI SAKRALNYCH

O bliczenie zagrożenia piorunow ego w ykonuje się w edług załącznika n r 1 do PN-55/E-05003. P rz y u sta la n iu zagrożenia b ran e są pod uw agę sk u tk i oraz praw dopodobieństw o uderzen ia pio­ ru n a w budowlę.

W skaźnik zagrożenia piorunow ego oblicza się wg w zoru:

Wz = / A -B -C -D -E -F • G

W yznaczenie w spółczynników wg tabel pom oc­ niczych:

A =■= 8 do 10 dla zabytków architektonicznych, В = 1,7 do 4 dla w yposażenia budynków adm i­

n istra c y jn y c h lub m ate ria ły palne jak d rew ­ na,

С = 3 do 4 dla ścian i dachu z m ateriałó w p a l­ n ych,

D = 3,6 do 4,7 dla wysokości 18 do 20 m i po­ w ierzch n i 100 do 500 m 2,

E = 0,6 do 1 dla budow li otoczonych drzew am i i stojących sam otnie,

F = 1 do 3 dla budow li usytuow anych w doli­ nie lub n a wzgórzu,

G = 0,16 do 0,39 p rzy jm u jąc średnią liczbę dni z burzą 16 do 26, czas trw an ia 1 do 1,5 godz. Dla m inim alnych w artości w spółczynników W z m in. = 5 i jest w iększe od 2.

P rz y założeniu najb ard ziej korzystnej sy tu acji dla budow li stw ierdzam y duże zagrożenie pio­ runow e (gdyż W z w iększe od 2), oznaczające ko­ nieczność w ykonania urządzenia piorunochron- nego.

W skaźnik zagrożenia piorunow ego dla niezabyt- kow ych kościołów d rew n ianych w ynosi około 3, co także oznacza konieczność w ykonania urządzenia piorunochronnego.

1.2. OBECNA OCHRONA ODGROMOWA DREWNIA­ NYCH KOŚCIOŁÓW

K ró tk a ocena założonych ju ż urządzeń pioruno ­ chronnych na kościołach w ykonana została dla kilk u n a stu w yryw kow o w ybrany ch przykładów na P odhalu. W n iek tó ry ch kościołach stw ie r­ dzono duże odchylenia od zaleceń polskiej n o r­ my, stw arzające n a w e t niebezpieczne sytuacje. N iektóre z ty ch odchyleń to:

— B rak urządzenia piorunochronnego (np. koś­ cioły w Z akopanem , Jurgow ie, kaplica na J a ­ szczurówce).

— Za m ała liczba zwodów, stąd nieobjęcie s tre ­ fą osłonową całej budow li. P rzykład em może być kościół w Białce, gdzie b rak u je zwodu na sy g n atu rce pom im o tego, że nie je st ona w s tre ­ fie chronionej przez zwód um ieszczony na w ierzchołku wieży (il. 1). Poziom y przew ód od­ prow adzający prow adzony wzdłuż kalenicy nie spełnia fu n k cji zwodu poziomego niskiego, gdyż jest u k ry ty pod w y stającą w arstw ą gontów; b rak je st połączenia z krzyżem n ad p rezb ite­ rium .

P rzy k ład am i tak im i są też:

1

1. Istniejąca ochrona odgromowa na kościele w Białce: 1 — zw ód na wieży, 2 — p rze w o d y odprowadzające, 3 — strefa osłonowa w przekroju pionowym, 4 ■— stre­ fy osłonowe w rzucie pozio m ym na wysokości hxi i hx2 1. The existing lightning conductor sy stem on the church in Białka: 1 — lightning rod mounted on the tower, 2 — down conductors, 3 — vertical section of the zone of protection, 4 — horizontal projection of the zones of protection at the heights hxl and hx2

A nny w Nowym T argu, gdzie jed en zwód um ie­ szczony na w ieży także nie obejm uje stre fy osłonowej całych kościołów.

— Za m ało przew odów odprow adzających od zwodu um ieszczonego n a wieży. Polska N orm a (rozdz. 4.4) nak azu je prow adzić z wież co n a j­ m niej dw a przew ody odprow adzające po p rze­ ciw ległych stronach, z ty m że dopuszcza się prow adzenie jednego przew odu odprow adza­ jącego w ew nątrz wieży. N iektóre kościoły m a­ ją tylko jeden przew ód odprow adzający od zwo­ du um ieszczonego n a wieży (np. kościół cm en­ ta rn y św. A nny w Now ym Targu).

— P rzesadnie w ysokie w sporniki, k tó re w raz ze zwodem są jedn y m z w ażniejszych elem en­ tów w sylw etce kościoła, szpecą zabytkow y cha­ ra k te r budow li (ił. 2). W edług w skazań norm y (rozdz. 3.2.2.b) w ystarczający je st odstęp 8 cm m iędzy przew odem a pokryciem dachow ym z gontów.

— Prow adzenie zwodów poziom ych niskich w s tre fie osłonowej wież i sy g n atu rek , co nie­ p otrzebnie zwiększa widoczność instalacji. — Prow adzenie przew odów odprow adzających n a w spornikach po pokryciu blaszanym na w ie­ żach i sy g n atu rk ach (np. kościół na Obidowej), co pow oduje, podobnie jak poprzednio, zw ięk­ szenie widoczności urządzenia piorun o chro nn

e-go. P o k ry cie blaszane może być w ykorzystane jako zwód niezależnie od grubości blachy (PN rozdz. 3.2.1), a przew ody odprow adzające n a ­ leży przyłączyć do najniższych kraw ędzi pokry­ cia blachą (PN rozdz. 3.4),

— B rak zabezpieczenia przed iskram i w tó rn y ­ mi od drzew stojących p rzy budow li (np. koś­ ciół w Rabce, O bidow ej, Białce). Stwierdzono, że gałęzie drzew często dotyk ają pokrycia da­ chowego i że b rak jest nakazanego przez norm ę (rozdz. 3.8) prow adzenia w pobliżu przew odu odprow adzającego lub że gałęzie drzew w od­ ległości 3 m od pokrycia nie są obcięte.

W nioski z pobieżnego przeglądu k ilk u nastu kościołów w ykazują zdarzające się przykłady niep rzestrzeg an ia podstaw ow ych zasad bezpie­ czeństw a w m yśl obow iązujących przepisów oraz lekcew ażenie zasad estetycznego prow a­ dzenia instalacji odgrom ow ych na obiektach za­ bytkow ych.

2. CYKL OPRACOW ANIA P R O JE K T U OCHRONY ODGROM OW EJ

P rz y stę p u ją c do opracow ania p ro je k tu ochrony odgrom ow ej należy przygotow ać nie tylko plan

2. Istniejąca ochrona odgromowa na sygnaturce koś­ cioła w Harendzie

2. The existing lightning conductor system on the spire of the church in Harenda

chronionego obiektu (rzut poziomy, elew acje oraz obrysy głów nych przekroi), lecz tak że do­ k ładny p lan sy tu acy jn y otoczenia budow li z n a ­ niesionym i drzew am i, sąsiadującym i w ysokim i budow lam i, m asztam i lub słu pam i w raz z ich wysokościam i, plan in stalacji elektrycznej oraz rozm ieszczenie w iększych przedm iotów m e ta ­ lowych (instalacji rurow ych, linek m etalow ych, łańcuchów żyrandoli itp.). K onieczne jest spraw dzenie aktualności planów i ew en tu aln e ich uzupełnienie.

W ykonując p ro je k t należy rozpatrzyć: a) w ybór rodzaju zwodów,

b) rozm ieszczenie zwodów i w yznaczenie stre f osłonowych,

c) w ybór sposobu i m iejsc prow adzenia przew o­ dów odprow adzających,

d) plan prow adzenia uziomów,

e) spraw dzenie i zapobieganie m ożliwości w y ­ stąpienia iskier w tórnych,

f) koordynacje instalacji elektrycznych.

R o zpatrując kom pleksow o w ym ienione dyspo­ zycje w ścisłym pow iązaniu z plan am i budo­ wli m ożna w ykonać p o p raw ny p ro je k t ochro­ n y odgrom ow ej.

2.1. RODZAJE URZĄDZEŃ PIORUNOCHRONNYCH

Do ochrony odgrom ow ej budow li sak raln y ch m ożna zastosować zwody pionowe:

a) um ieszczone obok budow li ■— zwody odizolo­ w ane,

b) um ieszczone na budow li — zwody nieodizo- low ane.

Do pierw szej g ru p y zaliczym y zwody pionow e um ieszczone na drzew ach oraz zwody u sy tu o ­ w ane n a wysokich budow lach, słupach lu b m a­

3. Podział zw o d ó w w ochronie odgrom ow ej d re w n ia ­ nych budowli sakralnych oraz prze w o d ó w odprow adza­ jących

3. K inds of lightning conductors and down conductors in the lightning protection of the wooden sacral buildings

sztach znajdujących się w pobliżu chronionego obiektu, niekiedy specjalnie projek tow an ych. W drugiej grup ie w ym ienić należy zwody um ieszczone n a budow lach p rzy w y ko rzystan iu istniejących m etalow ych, wysoko usy tu ow any ch części, jak zakończenia wież i sy g n atu rek , k rz y ­ że, oraz zwody nowo zakładane. Podział zwo­ dów pionow ych pokazano na il. 3.

Zwody usytu o w ane na drzew ach przy bu dow ­ lach sak ralny ch przew ażnie m ają rolę u zu p eł­ niającą z pow odu wież, k tó rych w ysokości są zbliżone lub wyższe od drzew . Zasady zak ład a­ nia zwodów na drzew ach podano w rozdz. IV. p. 6 i 7*.

Zw ody now e w postaci niskich zwodów p rę to ­ w ych m ożna założyć n a ty ch częściach budo­ wli, k tó re nie są w stre fie osłonowej zwodów w postaci istniejących części m etalow ych. K ształt, wysokości rozstaw oraz zam ocow ania tych zwodów w ykonać należy w edług w skazó­ w ek podanych w rozdz. V p. I l i 13*.

W ykorzystując jako zwody wysoko u sy tu ow ane m etalow e części, ja k np. krzyże, należy sp ra w ­ dzić, czy w y starczający jest ich p rzekrój po­ przeczny (zob. rozdz. V p. 11*) oraz spraw dzić ich połączenie z ew entu alnie zn ajd ującym się poniżej blaszanym pokryciem dachu. Jeżeli przekrój poprzeczny części m etalow ych jest za m ały, to należy elem enty te wzm ocnić przez odpow iednie pogrubienie, nie zm ieniając ogól­ nego kształtu. W n iek tó ry ch w ypadkach (po uzgodnieniu z konserw ato rem zabytków ) m ożna powiększyć lub podwyższyć istniejące m etalow e elem enty, jak krzyże, albo zaprojektow ać now e zwody pionow e w postaci m etalow ych krzyży lub ozdobników.

2.2. ROZMIESZCZENIE ZWODÓW I WYZNACZANIE STREF OSŁONOWYCH

U stalając rozm ieszczenie zwodów należy (o ile pozw ala n a to sytuacja) dążyć do stosow ania zwodów odizolowanych, bez zakładania zwodów na chronionej budow li. Jeżeli celu tego nie m ożna osiągnąć, to należy ograniczyć do m in i­ m um liczbę zwodów, szczególnie nowo p ro je k ­ tow anych, n a sam ej budowli. M ożna w tym celu założyć piorunochrony na znajd ujących się w pobliżu drzew ach lub w ysokich bu d o ­ wlach, tak ażeby pow stał zespół w ysokich zwo­ dów pionow ych chroniących niższe części b u ­ dowli (szczególnie szerokich). W ten sposób u nikniem y zakładania piorunochronów n a n iż­ szych częściach. Gdv b rak je st w ysokich drzew , m ożna ustaw ić w new nym oddaleniu m aszt lub słup, tw orząc zesnół dwóch lub więcej zwodów pionow ych w spółpracujących z wieżą lu b w y ­ sokim drzew em . Słup tak i m ożna u k ry ć m iędzy niższym i drzew am i lub ustaw ić na tere n ie p rz y ­

* Zob. odnośny rozdział i punkt w pracy S. Szpora i Z. Hirscha „Ochrona odgromowa zabytkowych budyn­ ków drewnianych” w niniejszym numerze.

ległym do tere n u otaczającego budow lę. Zasady w yznaczania stre f osłonow ych dla zwodów pio­ now ych podano w rozdz. II.*

2.3. PRZEW ODY ODPROW ADZAJĄCE

P rzew od y odprow adzające prow adzim y bezpo­ średnio n a m ateriałach budow lanych w ew n ątrz lub n a zew nątrz budow li, bez w sporników , p rzestrzeg ając założeń ogólnych i p rzekrojów om ów ionych w rodz. V. p. 9 do 11 oraz 14* Prow adząc przew ody na zew nątrz budow li m oż­ na u k ry ć je m iędzy belkam i, deskow aniem , lub na gontach z odstępem 1— 3 mm. Stw ierdzono gnicie d rew n a pod ściśle p rzylegającym p rz e ­ w odem odprow adzającym po k ilk u latach i d la ­ tego zaleca się daw ać m inim aly odstęp.

P rzy k ład m ałego kościoła z m inim alną liczbą przew odów odprow adzających przedstaw iono na ilu stra c ji 4. Dążąc do zm niejszenia spadków napięć należy prow adzić m inim um dw a p rze ­ wody odprow adzające z wieży. Zwód na sy gn a­ tu rce m ożna połączyć z poziom ym przew odem odprow adzającym pod lub na kalenicy za po­ mocą jed n eg o przew odu. W skazane jest p ro ­ w adzenie dwóch przew odów odprow adzających,

szczególnie gdy do sy g n a tu rk i dochodzi in sta ­ lacja elektryczna.

Niskie zwody prętow e łączym y poziom ym p rze­ wodem łączącym lub szyną pod kalenicą (zob. rozdz. V. p. 13*). Poziom y przew ód łączący p ro ­ w adzony pod lub n a kalenicy łączym y z p rze ­ w odam i odprow adząjącym i od zwodu um iesz­ czonego na wieży. Prow adząc ten przew ód na zew n ątrz budow li m ożna go u k ry ć pod w y su ­ n ięty m n ad kalenicą rzędem gontów. Przew ody odprow adzające pow inny być rozm ieszczone w okół budow li w odstępach około 7 do 10 m, lecz nie m niej niż cztery na budow lę. P rz y w ol­ no stojących wieżach, dzw onnicach i kaplicach należy prow adzić m inim um dw a przew ody od­ prow adzające.

W budow lach, gdzie nie m a podłóg d rew n ia ­ nych, a są posadzki k am ienne n a gruncie, p rz e ­ wody odprow adzające należy w ypuścić n a ze­ w n ątrz budow li co najm niej 3 m nad poziom em teren u .

Zaciski k ontrolno-pom iarow e m ożna usytuow ać w edług w skazów ek zaw artych w rozdz. V p. 14* lub pod dodatkow ym okapem nad fu n d am e n ­ tem , stosow anym w n iek tó ry ch budow lach. Z najd u jące się n a chronionym obiekcie ry n n y i ru ry spustow e m ożna w ykorzystać jako p rz e ­ wody odprow adzające.

2.4. UZIOMY

Zaleca się stosow ać uziom y poziom e otokowe wg zaleceń PN i opisów zaw artych w rozdz. IV p. 8 i r. V p. 15*.

W m iejscach, w k tó ry ch może zaistnieć niebez-

4. Przykład rozmieszczenia min im alnej ilości p rze w o ­ dów odprow adzających w e w n ą tr z budowli: 1 — z w o ­ dy, 2 — p rze w o d y odprow adzające, 3 — zaciski kon­ trolno-pomiarowe

4. Example of distribution of the m in im u m of down conductors inside the buildings: 1 — lightning con­ ductors, 2 — down conductors, 3 — control terminals

pieczeństw o p o rażenia d otykow ego (np. p rzy połączeniach przew odów o dprow adzających z system em uziomów), w skazane by łob y w yko­ n anie ekw ipotencjalizacji przez założenie siatki z m a te ria łu , jak i był u ż y ty n a uziom y, w postaci rów noległych elem entów w odstępach około 30 cm, n a głębokości około 20 cm pod ziem ią i około 2 m w obie s tro n y od uziom u. Siatkę tak ą należałoby połączyć z uziom em co n a j­ m niej n a dwóch przeciw ległych stro n ach . W budow lach sakralnych, w k tó ry c h posadzka kam ienna ułożona je s t b ezpośrednio n a ziemi, należy zwrócić szczególną uw ag ę n a system uziom ów i jego oporność, ażeby w e w n ątrz b u ­ dow li w chw ili u derzen ia p io ru n a n ie w y stąpiły porażenia od napięć krokow ych. Z agadnienia napięć krokow ych i doty k ow y ch om ówiono w rozdz. VII*.

2.5. ZA BEZPIECZEN IA PR ZED ISK R A M I WTÓRNYMI

P rzew ody odprow adzające n a le ż y prow adzić tak, ażeby nie w y stąp iła m ożliw ość przeskoku iskry do zn ajdujących się w e w n ą trz budow li m etalow ych części, ja k r u r y (w odociągow e lub inne), dłuższe poręcze, zbiorniki, in sta la c je elek ­ try czn e itp. N ależy p rzestrzeg ać m inim aln ej od­ ległości ,,x” m iędzy w y m ien io n y m i częściam i m etalow ym i a przew odam i in sta la c ji odgrom o­ wej, obliczanej wg w skazów ek w rozdz. VI p. 18*. G dy w y stę p u ją tru d n o śc i p rz y zachow a­ niu m inim aln ej odległości ,,x”, zaleca się p o łą­ czyć m asy m etalow e (np. dzw ony) z urząd ze­ niem p iorun och ro nny m w m iejscu najw ięk sze­ go zbliżenia.

5. Zasilanie energią elektryczną za pomocą podejścia kablowego: 1 — kabel elektryczny, 2, 3 — iskierniki, 4, 5 — połączenie płaszcza kabla z uziomem słupa oraz z s y s te m e m u ziom ów — 8 obiektu chronionego, 6 , 7 — odgromniki

5. Electric p o w e r su pply by means of the cable section: 1 — electric cable, 2, 3 — spark gaps, 4, 5 — joint of th e cable jac ket w ith the earth electrode of the pole, and w ith the sy ste m of the earth electrodes 8 of the p rote cted object, 6, 7 — lightning arresters

N iebezpieczeństw o przeskoku iskry (podczas u d erzen ia p io ru n a w budowlę) od żyrand o la do człow ieka stojącego pod nim na posadzce p rz e ­ w odzącej w y stę p u je w tedy, gdy łańcuch, na k tó ry m je s t zaw ieszony żyrandol m a przez ścią­ gi lu b k o tw y m etalo w e połączenie z p rzew o da­ m i odp ro w ad zający m i albo zwodami. Może też ono w y stąp ić gdy łańcuch tylko zbliża się do w ym ien io n y ch elem entów . M inim alną odległość ,,x” m ożn a tu zastosow ać z dużym o b ostrze­ niem , sp ra w d za ją c odstęp od głowy stojącego człow ieka do żyrandola.

Z d arza się, że do u ru ch am ian ia dzw onów (np. w sy g n a tu rc e) u żyw a się cienkiego k ab la lub lin k i e le k try c z n e j. K abel tak i zam ocow any jest u góry do dzw onu połączonego z system em p rze­ w odów o dprow adzających, na dole do ściany w e w n ę trz u kościoła na wysokości około 1 m. W czasie b u rz y osoba stojąca p rzy takim kablu m oże zostać porażona. N ależy więc w ym ienić lin k ę m eta lo w ą n a linę nieprzew odzącą (np. ko­ n op n ą lu b nylonow ą).

P rz y p ro w ad zen iu przew odów o d pro w adzają­ cych pod p o k ry ciem dachow ym istn ieje m ożli­ w ość p rzesk o k u isk ry od gałęzi drzew z n a jd u ­ jący ch się w pobliżu dachu. Aby nie niszczyć drzew p rzez obcinanie gałęzi, trzeb a założyć na nich p io ru n o ch ro n y .

2.6. K O O R D Y N A C JA IN S T A LA C JI ELEKTRYCZNYCH

O d stępy in sta la c ji elektryczny ch od przew odów in sta la c ji odgrom ow ej omówiono w punk cie po­ przed n im . N ap ow ietrzn e zasilanie obiektów za­ b y tk o w y c h p rzez sto jak i dachow e lub w ejścia n a ścianach należy w ym ienić na podejścia k a ­ blow e pod ziem ią, tak ze względów estety cz­ n y ch , ja k i ze w zględu n a niebezpieczeństw o w y stę p o w a n ia iskier w tórnych. K o o rd yn acja in­ sta la c ji e le k try c z n y c h z jed n y m przew odem fa ­ zow ym oraz zerow ym om ówiona jest w rozdz. VI p. 16 i 17*.

W kościołach stosuje się przew ażnie zasilanie trójfazow e z przew odem zerow ym . Zm iana podejść napow ietrzny ch na kablow e pow inna być przeprow adzona co najm n iej 50 m przed budow lą chronioną (il. 5). Na słupach podejścia napow ietrznego (2, 3) stosuje się iskiern iki z p rze rw ą iskrow ą 5 do 10 m m lub uziem ienie trzonów izolatorów p rzy oporności udarow ej uziom ów m niejszej lub rów nej 10 omów. Płaszcz k abla należy połączyć z system em uzio­ m ów przy w ejściu do budow li (5) oraz połączyć z uziom em ostatniego słupa linii napo w ietrzn ej (4). Oporność w ym ienionych uziom ów pow inna być nie większa niż 5 omów. Na końcach k abla m ożna założyć odgrom niki w ydm uchow e połą­ czone z uziom em ostatniego słupa (6) oraz z sys­ tem em uziom ów chronionej budow li (7).

3. PRZYKŁADY OCHRONY ODGROM OW EJ BUDOW­ L I SAKRALNYCH

W przykład ach podano kilka z m ożliw ych w e r­ sji ochrony odgrom ow ej, biorąc pod uw agę u sy ­ tuow anie zwodów oraz prow adzenie przew o­ dów odprow adzających. W yodrębniono p rzy ­ kładow o gru p y budow li z ochroną odgrom ow ą, gdzie zastosowano zwody pionowe:

— odizolowane n a drzew ach,

— nieodizolow ane, w yk o rzystu jące wysoko usytuow ane części m etalow e, z przew odam i od­ prow adzającym i w ew n ątrz lub na zew n ątrz b u ­ dowli,

■— nowo zakładane niskie prętow e, łączące róż­ ne rodzaje zwodów um ieszczanych n a w ysokich obiektach, znajdu jących się w pobliżu, tw orząc zespół zwodów pionow ych um ieszczonych na w ieży oraz p ro jek tow an ym słupie odgrom ow ym lub na sąsiadującej w ysokiej budow li i drze­ wach.

W ym ienione w dalszej części p rzy k ła d y ochro­ ny odgrom ow ej budow li opracow ane są na pod­ staw ie szkiców i orientacy jnie p rzy ję ty c h da­ nych i służą ty lko do ilu stra c ji w ym ienionych typów ochrony. Nie omówiono zabezpieczeń p rzed iskram i w tó rn ym i oraz koordy nacji in ­ stalacji w ew nętrznych.

3.1. OCHRONA ODGROMOWA ZA POM OCĄ ZWO­ DÓW NA DRZEWACH

Ten ty p ochrony stosow ać m ożem y w tedy, gdy drzew a są wyższe od chronionej budow li, a s tre ­ fa osłonowa w yznaczona przez zwody na d rze­ wach, o bejm uje całą budow lę.

Na ilu stra c ji 6 pokazano plan sy tu a c y jn y cerkw i z G rąziow ej na tere n ie M uzeum B udow nictw a Ludow ego w Sanoku. Zw ody zaprojektow ano n a najbliższych otaczających cerkiew drzew ach. S tre fę osłonową spraw dzono przy założeniu, że istnieje tylko zwód n a brzozie o wysokości 28 m. W ykazuje ona, że cała budow la je st chroniona. Założenie zwodów na innych sąsiadujących drzew ach popraw ia ochronę oraz zabezpiecza przed iskram i w tórnym i. Zastosow ano uziom

6. Przykła d ochrony odgromowej na drzewach, cerkiew z Grąziowej w Muzeum Budownictw a Ludowego w Sa­ noku: 1 — zw ód na drzewie, 2 — uziom, 3 — strefa osłonowa w przekroju „A—A”, x — strefa osłonowa w rzucie poziom ym na wysokości hx

6. Example of the lightning protection on trees,Ort­ hodox Church from Grąziowa in the Museum of Folk Architecture in Sanok: 1 — lightning conductor on the tree, 2 — earth electrode, 3 — (A—A) section of the zone of protection, x — horizontal projection of the zone of protection at the height hx

7. P rzykła d ochrony odgromow ej dzwonnicy zw odem umieszczonym na drzewie, Modlnica, pow. Kraków 7. Example of the lightning protection of the belfry by the lightning conductor mounted on a tree, Modlnica near Cracow

otokow y poziom y wokół budowli. W p u nkcie „ P ” p ro p o n u je się przyłączenie przew odu zero­ wego in stalacji niskonapięciow ej z uziem ieniem piorunochro nu oraz m iejsce na założenie od­ grom nika niskonapięciow ego w ydm uchow ego. M niejsze budow le, np. dzw onnice (ił. 7), b ram y w jazdow e i cm entarne, kaplice itp., m ożna także zabezpieczyć piorunochronam i założonym i na sąsiadujących drzew ach. W każdym przy pad ku należy spraw dzić stre fę osłonową.

B rak pioruno chro nu na sąsiadujących drzew ach grozi pożarem p rzy przeskoku iskry podczas uderzenia p io ru n a z drzew a do budow li lub uszkodzeniem m echanicznym przy rozerw aniu pnia drzew a lub gałęzi. Z tych powodów n a le ­ żałoby chronić zabytkow e drzew a, któ re często są uszkadzane w czasie burzy. Zaznaczyć tu należy, że n iek tó re k ra je w prow adziły obow ią­ zek ochrony odgrom ow ej zabytkow ych drzew .

3.2. OCHRONA ODGROMOWA ZE ZWODAMI W YKO­ RZY STU JĄ CY M I WYSOKO USYTUOW ANE CZĘŚCI M ETALOW E BUDOW LI

Jak o p rzy k ła d użycia w yłącznie tego typ u zwo­ dów m oże służyć kościół w H arendzie pod Z

a-8. Przykład ochrony odgromowej zw odam i w postaci wysoko usytuowanych części m e talow ych na budowli, kościół w Harendzie: 1 — zw ody, 2 — prze w o d y od­ prowadzające, 3 — uziomy, 4 — strefa osłonowa w p r z e ­ kroju pionowym, 5 — str efy osłonowe na wysokości hxi i hx2

8. Example of the lightning protection by the lightning electrodes in form of highly located m etal parts of the building, church in Harenda: 1 — lightning electrodes, 2 — down conductors, 3 — earth electrodes, 4 — vertical section of the zone of protection, 5 — the zones of protection at the heights hxi and hX 2

kopanem . J a k ju ż w spom niano, obecnie w yko­ nana in stalacja je s t w y jątk o w o n iek o rzy stn a ze względów estetycznych. Kościół u sy tu o w an y je st w dolinie, w pobliżu nie m a w ysokich drzew ani budow li. T rzy m etalow e krzyże zn ajd u jące się na w ieży, sy g n atu rce oraz n a końcu kalenicy nad p rez b ite riu m tw orzą zespół istn iejących zwodów pionow ych, k tó ry c h s tre fa osłonow a obejm uje całą budow lę (il. 8). P rzew od y o dpro­ w adzające w skazane byłoby prow adzić we w nętrzu budow li. Zastosow ano otokow y uziom poziomy, z pom inięciem stro n y od głów nego wejścia, ze w zględu n a niebezpieczeństw o n a ­ pięć krokow ych. Istn iejące n ap o w ietrzn e po­ dejście in stalacji elek try czn ej należy zm ienić n a podejście kablow e.

3.3. STOSOWANIE NISKICH ZWODÓW PRĘTOWYCH

W budow lach, k tó re nie m a ją w ysokich części lub w k tó ry ch zwody w y k o rzy stu jąc istn iejące wysoko usytu o w ane części m etalo w e nie ob ej­ m u ją s tre fą osłonow ą całej budow li, m ożna sto ­ sować dodatkow e niskie zw ody pionow e w

po-9. Zastosowanie niskich zw odów pręto wych na p r z y ­

kładzie kościoła w Białce, wersja I: 1 — z w o d y w po­ staci istniejących m etalow ych krzyży, 2 — projekto­ wane niskie zw o d y prętowe, 3 — p rze w o d y odprow a­ dzające, 4 — uziomy, 5 — strefa osłonowa w przekroju pionowym, x — strefa osłonowa w rzucie pozio m ym na wysokości hx

9. The use of low lightning rods exam plified by the church in Białka, version I: 1 — lightning rods in form of the existing metal crosses, 2 — designed low lightning rods, 3 — down conductors, 4 — earth electro­ des, 5 — vertical section of the zone of protection, x — horizontal projection at the height hx

staci p rętó w n a kalenicy. P rzy k ład em m oże być kościół w Białce, na k tó ry m w ten sposób p ro ­ jektow ane zwody pokazano n a ilu stra c ji 9.

3.4. ZESPÓŁ DWÓCH ZWODÓW, ZAMOCOWANYCH NA WIEŻY I NA PROJEKTOWANYM SŁUPIE

U tw orzenie system u dwóch zwodów pionow ych, z ty m że jeden je st istniejący, np. n a wieży, a d rugi projek tow an y, może dać k o rzy stn ą s tre ­ fę osłonową obejm ującą n aw et takie części, jak sy g n aturki. P ro je k to w a n y słup lub m aszt w y ­ k onujem y w tedy, gdy brak jest w pobliżu od­ pow iedniego w ysokiego obiektu lub drzew a. Ilu stra c ją takiego rozw iązania może być kościół w Białce w drugiej w ersji ochrony odgrom ow ej (il. 10). Jed en ze zwodów um ieszczony jest na wieży kościoła, drugi na p ro jek to w an y m słupie usytu ow any m na chodniku przylegającej ulicy, w p rzedłużeniu k ieru n k u kalenicy. Słup ten m oże być w yk o rzy stan y jako jeden ze słupów przebiegającej tu linii elektrycznej n a p o w ie trz ­ nej n a słupach żelbetow ych. Słup te n pow inien m ieć wysokość rów ną wysokości w ieży i może

10 11

10. Zastosowanie dodatkowego zwodu pionowego w po­ staci projektowanego słupa na przykładzie kościoła w Białce, w ersja II: 1 — zw ód pionowy na wieży, 2 — nowy słup odgromowy, 3 — uziomy, 4 — strefa osłonowa w przekroju pionowym, x — strefa osłonowa w rzucie pozio m ym na wysokości hx

10. The use of an additional vertical lightning rod in form of a designed pole as examplified by the church in Białka, version II: 1 — vertical lightning rod on the tower, 2 — new lightning pole, 3 — earth electrodes, 4 — vertical section of the zone of protection, x — horizontal projection of the zone of protection at the height hx

11. Ochrona odgromowa z wykorzystan iem drzew oraz sąsiadującej w ysokiej budowli na przykładzie kościoła w Jurgowie. W — zw ód na sąsiadującej murowanej wieży, od A do F — zw o d y na drzewach, 1 — strefy osłonowe, 2 — uziomy

11. Lightning conductor system with use of trees and of a high building in the neighbourhood at the exam ple of the church in Jurgów: W — lightning rod on the brick tow er in the neighbourhood, from A to F — lightning conductors on trees, 1 — the zones of protection, 2 — earth electrodes

12. Przykład prow adzenia przewodu odprowadzającego z budowli na sąsiadujące drzewo, Białka

12. Example of laying the down conductor from the building to a tree in the neighbourhood, Białka

(rysunki autora) 12

być w y ko nan y z r u r stalow ych o zm iennych p rzek ro jach poprzecznych. U sytuow any poza m u rem okalającym kościół, w śród drzew i in ­ nych słupów na ulicy, je st poza obszarem zaję­ ty m przez zabytek. S tre fa osłonowa obejm uje całą budow lę. Dw a przew ody odprow adzające z w ieży oraz p ro jek to w an y słup połączone są z uziom em otokow ym poziom ym.

3.5. ZESPÓŁ ZWODÓW NA DRZEWACH Z WYKO­ RZYSTANIEM SĄSIADUJĄCEJ WYSOKIEJ BU ­ DOWLI

Sytuację, w k tó rej sąsiadujące w ysokie budow le m ożna w łączyć w system zwodów pionow ych chroniących budow lę p rzedstaw ia kościół w Ju rg o w ie (il. 11). B udow la położona jest w do­ linie, otoczona w ysokim i drzew am i, w pobliżu stoi m u ro w an a wieża. Na kościele z n ajd u je się n isk a sy g n a tu rk a . O becnie b rak pio ru n o ch ro ­ nów. Zw ody należy założyć n a sąsiadującej w ie­ ży oraz n a drzew ach. S tre fa osłonowa obejm u je całą budow lę. P ro je k to w a n y jest uziom poziom y otokow y wokół budowli. W m iejscach, gdzie złącza kontro ln o-p om iaro w e są w pobliżu głów ­ ny ch dojść do kościoła należałoby w ykonać ekw ipotencjalizacje, dla uniknięcia napięć do­ tykow ych.

** Wyrażam podziękowanie prof, dr Stanisław ow i Szporowi za inicjatywę, uwagi oraz korektę tej pracy.

3.6. PROWADZENIE PRZEWODÓW ODPROWADZA­ JĄCYCH Z BUDOWLI NA DRZEWO

W sprzyjający ch w arunkach, gdy gałęzie sąsia­ dujących drzew dochodzą do w ysokich części budow li, np. do wieży, k tórej w ierzchołek nie je st w strefie chronionej przez otaczające d rze­ wa, przew ód odprow adzający m ożna p oprow a­ dzić od zwodu umieszczonego n a niej po gałę­ ziach drzew a do uziom u. Na ilu stracji 12 p rzed­ staw iono proponow ane rozw iązanie. Przew ód odprow adzający prow adzony jest w ew nątrz wieży do kalenicy, skąd dalej prow adzony jest do gałęzi sąsiadującego drzew a, a po nim do uziom u. Podobnie postąpić m ożna p rz y gałę­ ziach dotykających niższych części hełm ów syg­ n a tu re k p o k ryty ch blachą. U nikam y w ten spo­ sób prow adzenia przew odów odprow adzających na lub w ew n ątrz budowli.

3.7. WNIOSKI

K ilka przedstaw ionych przykładów częściowo obrazuje różne m ożliwości w yboru rod zaju zwo­ dów n a chronionej budow li. N iektóre sytu acje w skazują n a zastosow anie tylko jedn ej w ersji ochrony, inne pozw alają n a zastosow anie kilku w ersji i dokonania w yboru najb ardziej k o rzy st­ nej. D okładna analiza i w ybór w ersji pozwolą w ykonać instalację, k tó ra będzie sp ełniała swe zadanie ■— ochronę przed w yładow aniam i atm o­ sferycznym i, a jednocześnie nie będzie szpeciła zabytku obcymi elementami.**

mgr inż. arch. Zenon Hirsch

Instytut Matematyki Politechniki Gdańskiej Gdańsk

TH E L IG H T N IN G PRO TECTION OF M O N U M EN TAL W OODEN SA CR AL B U IL D IN G S

This paper gives the principles of designing lightning conductor system for wooden sacral buildings i.e. churches and chapels. The new method of m ounting the down conductors directly on inflamm able m aterials was presented in the article of prof. dr St. Szpor and arch. Z. Hirsch entitled „The Protection of Monumental

Wooden Buildings” published in this number of „Ochrona Zabytków”.

Much attention has been given to designing the lightning conductor system as invisible as possible — a very important fact for monumental buildings.