Risikoanalysen erleichtern die Blitzschutzplanung

Seit einigen Jahren hat sich in der Blitzschutzplanung das Denken in Schadensrisiken durchgesetzt. Auf der Basis von Risikoanalysen, anhand derer die Gefährdung von Gebäuden und ihrer Inhalte durch direkte und indirekte Blitzeinschläge ermittelt werden, können sinnvolle Blitzschutzkonzepte erstellt werden.

Aus der ermittelten Höhe des Risikos kann durch Vergleich mit einem akzeptierbaren Restrisiko nachvollziehbar abgeleitet werden, ob Blitzschutzmaßnahmen erforderlich sind, und wenn ja, mit welchem Aufwand und mit welcher Qualität. Auf der Basis einer fundierten Risikoanalyse und ihrer Interpretation ist gewährleistet, dass ein für alle Beteiligten eindeutig nachvollziehbares Blitzschutzkonzept erstellt werden kann, das durch wirtschaftlich/technische Optimierung den notwendigen Blitzschutz bei geringst möglichem Aufwand gewährleistet.

Bei der Risikoanalyse werden

• Schadensquellen,
• Schadensursachen und
• Schadensarten

unterschieden.

Schadensquellen

Die primäre Schadensquelle ist der Blitz. Abhängig von der Einschlagstelle werden vier Schadensquellen unterschieden:

• S1: Blitzeinschläge direkt in die bauliche Anlage
• S2: Blitzeinschläge in den Erdboden neben der baulichen Anlage
• S3: Blitzeinschläge direkt in eine Versorgungsleitung
• S4: Blitzeinschläge in den Erdboden neben einer Versorgungsleitung

Schadensursachen

Für die Praxis wichtige Schadensursachen sind:

• D1: Verletzungen von Lebewesen
• D2: Physikalische Schäden
• D3: Ausfälle von elektrischen und elektronischen Systemen

Zu D1 - Verletzungen von Lebewesen:

Durch elektrischen Schock infolge von Berührungs- und Schrittspannungen können Verletzungen oder Tod von Lebewesen eintreten. Diese Gefahr besteht innerhalb und außerhalb der baulichen Anlage (außerhalb auf Erdniveau im Umkreis bis zu 3 m nahe von Ableitungen, die anteilige Blitzströme führen können.

Zu D2 - Physikalische Schäden:

Physikalische Schäden entstehen durch Feuer, Explosion, mechanische und chemische Wirkungen, die durch die Einwirkung des Blitzstroms, einschließlich der Funkenbildung, hervorgerufen werden können.

Zu D 3 - Ausfälle von elektrischen und elektronischen Systemen:

Die Ursache für Störungen von elektrischen und elektronischen Systemen ist der elektromagnetische Blitzimpuls (LEMP), der alle Wirkungen eines Blitzeinschlags umfasst: Blitzstrom und gefährliche Funkenbildung, aber zusätzlich auch die Wirkungen von elektrischem und magnetischem Feld und von induzierten Spannungen und Strömen.

Schadensarten

Jede Schadensursache kann, alleine oder in Kombination mit anderen, unterschiedliche Schadensarten zur Folge haben. In der Blitzschutz-Norm werden folgende Schadensarten betrachtet:

Der Verlust von Menschenleben (L1) umfasst Verletzung oder Tod von Personen, die im Wesentlichen durch die Schadensursachen D1 und D2 hervorgerufen werden. Die Schadensursache D3 spielt nur in besonderen Fällen eine Rolle, wenn durch den Ausfall elektronischer Geräte eine unmittelbare Lebensgefahr entstehen kann, wie bspw. in der Intensivstation eines Krankenhauses.

Der Verlust von Dienstleistungen für die Öffentlichkeit (L2) wird durch die Schadensursachen D2 und D3 hervorgerufen, die zu Störungen und zum Ausfall der Versorgung mit Strom, Gas, Wasser oder Telekommunikation führen können.

Der Verlust von unersetzlichem Kulturgut (L3) wird im Wesentlichen nur durch die Schadensursache D2 bewirkt, insbesondere durch Brand in Galerien oder Museen.

Wirtschaftliche Verluste (L4) umfassen bauliche Anlagen, deren Inhalt, elektrische und elektronische Systeme, den Verlust der Verfügbarkeit von Anlagen und den Verlust von Nutztieren. Sie können durch alle Schadensursachen entstehen.

Bestimmung des Risikos aus Risikokomponenten

Für jede Schadensart setzt sich das zugehörige Schadensrisiko R aus der Summe der unterschiedlichen Risikokomponenten Rx zusammen.

Jede Risikokomponente Rx hängt ab von

• der Häufigkeit von gefährlichen Ereignissen N,
• der Schadenswahrscheinlichkeit P und
• dem Verlustwert L (bei speziellen Risiken mit Erhöhungsfaktor hZ)

und kann mithilfe der Beziehung berechnet werden.

Ermittlung der Notwendigkeit des Blitzschutzes

Als erstes wird mithilfe der Risikoanalyse geprüft, ob ein Blitzschutz notwendig ist oder nicht.

Wenn der Blitzschutz durch nationale Vorschriften (z. B. Bauordnungen der Bundesländer) zwingend vorgeschrieben ist, muss er installiert werden. Dabei wird mindestens ein Blitzschutzsystem LPS der Schutzklasse III gemäß DIN EN 62305-3 (VDE 0185-305-3) empfohlen, wenn diese Vorschriften keine Spezifikation enthalten. Möglicherweise wird der Blitzschutz auch von Schadenversicherern (z. B. den Feuerversicherern) gefordert, wenn das zu schützende Objekt versichert ist oder werden soll (siehe z. B. Richtlinie VdS 2010 des Gesamtverbandes der Deutschen Versicherungswirtschaft GDV e.V.).

Andernfalls wird die Notwendigkeit des Blitzschutzes mithilfe der Risikoanalyse gemäß DIN EN 62305-2 (VDE 0185-305-2) ermittelt. Dazu wird für jede relevante Schadensart der Schutzbedarf bestimmt. Zusätzlich empfiehlt die Norm, für die Schadensart L4 die Wirtschaftlichkeit der Schutzmaßnahmen zu betrachten.

Schutzbedarf

Für die Schadensarten L1 (Verlust von Menschenleben), L2 (Verlust von Dienstleistungen), L3 (kulturelle Verluste) wird der Schutzbedarf durch eine Risikoanalyse ermittelt, indem zuerst für das noch ungeschützte Objekt das gesamte Schadensrisiko R berechnet und mit dem jeweils festzulegenden akzeptierbaren Schadensrisiko RT verglichen wird:

Für R > RT ist ein Blitzschutz notwendig.

Wirtschaftlichkeit von Schutzmaßnahmen

Für die Schadensart L4 (wirtschaftliche Verluste) wird die Notwendigkeit von Schutzmaßnahmen durch eine Kosten-Nutzen-Analyse ermittelt.

Auswahl und Optimierung von Schutzmaßnahmen

Wenn sich die Notwendigkeit eines Blitzschutzes ergeben hat, gibt es eine Reihe von Schutzmaßnahmen, die einzeln oder in Kombination einen geeigneten Schutz ermöglichen. Die Auswahl der am besten geeigneten Schutzmaßnahmen muss vom Planer entsprechend des Anteils jeder Risikokomponente am gesamten Schadensrisiko R und entsprechend technischer und wirtschaftlicher Randbedingungen vorgenommen werden.

Dies ist ein iterativer Prozess, der dazu benutzt wird, den optimalen Schutz zu minimalen Kosten zu finden. Solange das Kriterium R < RT (akzeptierbares Risiko erreicht oder unterschritten) nicht erfüllt ist, sind weitere oder andere Schutzmaßnahmen notwendig. Der wirtschaftliche Nutzen ist dann noch nachzuweisen.

Autor: Dr.-Ing. P. Hasse