Dlaczego rodzaj uziemienia ma tak duże znaczenie?
Bo nawet dobrze zaprojektowana część nadziemna systemu, czyli zwody, maszty i przewody odprowadzające, nie zadziała prawidłowo, jeśli droga prądu do ziemi okaże się słabym ogniwem. Prąd piorunowy osiąga dziesiątki tysięcy amperów i musi zostać rozproszony w gruncie tak, aby nie wywołać niebezpiecznych napięć na powierzchni wokół budynku ani przeskoków do instalacji wewnętrznych. To zadanie uziomu, dlatego jest on elementem decydującym o skuteczności całego systemu ochrony odgromowej, a nie ostatnim detalem wykonawczym.
Norma PN-EN 62305-3 zaleca, by rezystancja uziemienia, mierzona prądem o niskiej częstotliwości, była w miarę możliwości mniejsza niż 10 Ω. Ważniejsze od samej liczby jest jednak to, by uziom miał odpowiedni kształt i wymiary dla danej klasy systemu ochrony i danego gruntu. Wartość rezystancji w dużej mierze zależy od właściwości gruntu, a nie tylko od rodzaju zastosowanego uziomu.
Czym różni się układ uziemiający typu A od typu B?
Norma PN-EN 62305-3 dzieli układy uziemiające na dwa typy. Układ typu A składa się z pojedynczych uziomów poziomych lub pionowych przyłączonych do każdego przewodu odprowadzającego, przy czym w całym systemie muszą być co najmniej dwa uziomy. Ich minimalna długość zależy od klasy systemu ochrony i rezystywności gruntu: dla klas III i IV podstawowa długość uziomu poziomego wynosi 5 m, a uziom pionowy może mieć połowę tej długości. Dla klas I i II wymagana długość rośnie w gruntach o dużej rezystywności. Układ typu A sprawdza się w mniejszych budynkach i przy modernizacji istniejących obiektów.
Układ typu B to uziom otokowy wokół budynku, stykający się z gruntem na co najmniej 80% swojej długości, albo uziom fundamentowy. Łączy wszystkie przewody odprowadzające w jeden układ i dobrze wyrównuje potencjały wokół budynku. Jest zalecany dla dużych obiektów, budynków z rozbudowaną instalacją elektroniczną, w gruntach skalistych i przy wyższych klasach ochrony.
Czym różnią się podstawowe rozwiązania?
Różnią się głębokością, kształtem i momentem wykonania: poziomy i pionowy można dołożyć później, otokowy wymaga wykopu wokół budynku, a fundamentowy powstaje tylko podczas budowy.
Uziom poziomy
To pręt lub taśma ułożona poziomo w gruncie, zwykle na głębokości co najmniej 0,5 m i w pewnej odległości od fundamentu. Najłatwiej wykonać go przy budowie, przy otwartym wykopie, ale można go też ułożyć w wąskim wykopie wokół istniejącego budynku. Ma dużą powierzchnię kontaktu z gruntem, ale leży w warstwie, która latem wysycha, a zimą przemarza, więc jego rezystancja zmienia się sezonowo bardziej niż w przypadku uziomów sięgających głębiej.
Uziom pionowy (prętowy)
To pręt lub zestaw łączonych prętów wbijanych pionowo w grunt, zwykle na kilka metrów. Sięga głębiej niż uziom poziomy, do warstw o bardziej stabilnej wilgotności i często niższej rezystywności. Jest szczególnie praktyczny przy istniejących budynkach, bo nie wymaga dużych wykopów, a do jego wbicia wystarcza niewielki dołek przy przewodzie odprowadzającym. Przy kilku prętach ważne są odstępy między nimi, bo pręty wbite zbyt blisko siebie wzajemnie się „zasłaniają” i rezystancja spada mniej, niż wynikałoby z ich liczby.
Uziom otokowy (pierścieniowy)
To pręt lub taśma ułożona wokół całego budynku jako zamknięty pierścień w gruncie, zwykle w odległości ok. 1 m od ścian i na głębokości co najmniej 0,5 m. Wyrównuje potencjały wokół budynku, zmniejszając napięcia krokowe przy wyładowaniu, i stanowi wspólną bazę dla wszystkich przewodów odprowadzających. Jest efektywny dla obiektów o dużej powierzchni zabudowy i przy wyższych klasach ochrony.
Uziom fundamentowy
To przewód lub taśma umieszczona w betonie fundamentów, zwykle w ławach fundamentowych, wykonywana podczas budowy. Beton utrzymuje wilgoć i dobrze przewodzi, więc taki uziom ma stabilną rezystancję, jest chroniony przed uszkodzeniami mechanicznymi i może jednocześnie służyć instalacji elektrycznej i odgromowej. W nowych budynkach to obecnie najczęściej zalecane rozwiązanie. Jego wadą jest to, że trzeba go zaplanować przed wylaniem fundamentów, a przy budynkach z izolacją przeciwwodną lub termiczną pod fundamentem może wymagać uzupełnienia uziomem otokowym w gruncie.
Czy warunki gruntowe naprawdę aż tak dużo zmieniają?
Tak, to jeden z najważniejszych, a najczęściej pomijanych czynników. Skuteczność uziomu zależy bezpośrednio od rezystywności gruntu, a ta różni się nawet o kilka rzędów wielkości. Wilgotna glina czy grunt torfowy przewodzą dobrze, suchy piasek, żwir czy skała bardzo słabo. Rezystywność zmienia się też w czasie: grunt wyschnięty latem lub zamarznięty zimą może mieć rezystywność wielokrotnie wyższą niż ten sam grunt wiosną, a płytki uziom poziomy jest na te zmiany najbardziej wrażliwy. Głębsze warstwy są zwykle stabilniejsze, dlatego w gruntach o zmiennej wilgotności lepiej sprawdzają się uziomy pionowe sięgające kilku metrów.
Właśnie dlatego pytanie „który typ uziomu jest najlepszy” bez informacji o gruncie konkretnej działki jest technicznie nieprecyzyjne. Przy większych obiektach przed projektem wykonuje się pomiar rezystywności gruntu, a przy domach jednorodzinnych decyzję podejmuje się zwykle na podstawie rodzaju gruntu i doświadczenia projektanta, sprawdzając wynik pomiarem po wykonaniu.
Kiedy które rozwiązanie jest praktyczne?
Dobór nie jest rankingiem jakości, tylko dopasowaniem do sytuacji projektowej, etapu inwestycji i wymagań normy. Tabela zestawia typowe zastosowania.
| Typ uziomu | Układ wg PN-EN 62305-3 | Najlepszy moment wykonania | Typowe zastosowanie |
|---|---|---|---|
| poziomy | typ A | przy budowie lub w wykopie przy istniejącym budynku | domy jednorodzinne, proste obiekty, grunt o dobrej przewodności |
| pionowy (prętowy) | typ A | przy istniejącym budynku, przy modernizacji | grunt o zmiennej wilgotności, brak miejsca na wykopy, rozbudowa uziomu |
| otokowy | typ B | przy budowie lub gruntownej modernizacji | duże obiekty, wyższe klasy ochrony, wyrównanie potencjałów wokół budynku |
| fundamentowy | typ B | wyłącznie przy budowie, przed betonowaniem fundamentów | nowe budynki, wspólne uziemienie instalacji elektrycznej i odgromowej |
Jak uziom łączy się z resztą instalacji?
Uziom jest częścią systemu ochrony odgromowej opisanego w normie PN-EN 62305 i nie powinien być analizowany w oderwaniu od przewodów odprowadzających, których liczba i rozmieszczenie decydują o tym, ile uziomów potrzeba i gdzie. Każdy przewód odprowadzający łączy się z uziomem przez złącze kontrolne, które pozwala odłączyć go do pomiaru.
Norma wymaga też, by w budynku istniał jeden, wspólny układ uziemiający dla ochrony odgromowej, instalacji elektrycznej i instalacji teletechnicznych, połączony z główną szyną wyrównawczą. Osobne, niepołączone uziomy dla instalacji elektrycznej i odgromowej mogą przy wyładowaniu znaleźć się na różnych potencjałach, co grozi przeskokami i uszkodzeniami urządzeń. Wymagania dla uziemień samej instalacji elektrycznej opisuje norma PN-HD 60364-5-54, a sposób połączenia obu systemów zależy od układu sieci zasilającej i projektu.
Co najczęściej bywa pomijane przez właścicieli?
Najczęstszym zaniedbaniem jest brak dokumentacji przebiegu uziomu. Po latach właściciel nie wie, gdzie uziom biegnie, jakiego jest rodzaju i czy w ogóle istnieje. Drugim jest przekonanie, że uziom raz wykonany działa na zawsze. Tymczasem pracuje w środowisku korozyjnym: stal ocynkowana w agresywnym gruncie traci przekrój, połączenia w ziemi korodują, a przemarzanie i osiadanie gruntu może przerwać ciągłość. Trzecim są prace ziemne na działce: budowa podjazdu, ogrodzenia, drenażu czy tarasu, podczas których koparka potrafi przerwać uziom otokowy, a nikt tego nie zauważa. Czwartym są złącza kontrolne zakryte elewacją, kostką brukową lub ziemią, przez które pomiar staje się niemożliwy.
Dlatego kontrola okresowa jest logicznym elementem utrzymania systemu. Prawo budowlane wymaga badania instalacji piorunochronnej co najmniej raz na pięć lat, a norma PN-EN 62305-3 zaleca pełne kontrole z pomiarami co 2 lata dla klas I i II oraz co 4 lata dla klas III i IV. Uziom warto też sprawdzić po każdej większej pracy ziemnej w jego pobliżu. Szerzej o tym, jak korozja niszczy elementy instalacji, piszemy w tekście korozja elementów instalacji odgromowej.
Jak podejść do tego przy istniejącym budynku?
Przy istniejącym obiekcie najważniejsze jest ustalenie, co faktycznie jest w ziemi, zanim zacznie się cokolwiek dobudowywać. Rozsądna ścieżka wygląda tak:
- Ustal, jaki uziom wykonano, na podstawie dokumentacji, oględzin złączy kontrolnych i przewodów odprowadzających, a w razie wątpliwości przez odkrywkę w kilku miejscach.
- Zbierz dostępne wyniki pomiarów rezystancji uziemienia z poprzednich lat razem z datami i warunkami pomiaru.
- Wykonaj aktualny pomiar rezystancji i ciągłości połączeń, najlepiej przy suchym gruncie, z zapisaniem warunków w protokole.
- Porównaj stan z wymaganiami normy dla klasy systemu ochrony budynku, w tym liczbę i długość uziomów.
- Zaplanuj modernizację lub rozbudowę, najczęściej przez dodanie uziomów pionowych lub odcinka uziomu otokowego, i potwierdź efekt pomiarem po wykonaniu.
Bez tego łatwo wpaść w schemat „dobudujmy coś do istniejącej odgromówki” bez wiedzy, czy element, na którym się opieramy, nadal spełnia wymagania.