Najlepszym, najtańszym i najmniej pracochłonnym do wykonania rodzajem uziomu jest uziom fundamentowy. Właściwie wykonany ma w zasadzie nieograniczoną trwałość, a jego rezystancja jest praktycznie niezależna od warunków pogodowych.
Instalacja odgromowa jest niezbędnym elementem każdego budynku, chroniącym przed skutkami wyładowań atmosferycznych. Istotnym elementem takiej instalacji jest uziom, który odpowiada za odprowadzenie ładunku elektrycznego do ziemi. Wyróżniamy trzy podstawowe rodzaje uziomów: pionowe, poziome i otoke. Uziom pionowy jest najprostszym i najtańszym rozwiązaniem, polegającym na wbiciu w ziemię pręta stalowego lub miedzianego. Wadą tego rozwiązania jest jednak konieczność zastosowania kilku takich uziomów, aby zapewnić skuteczną ochronę. Uziom poziomy, złożony z kilku prętów połączonych ze sobą i rozłożonych na odpowiedniej głębokości, jest droższym, ale skuteczniejszym rozwiązaniem, zwłaszcza na terenach o niskiej przewodności gruntu. Uziom otoke to najbardziej zaawansowane rozwiązanie, polegające na stworzeniu zamkniętego obwodu wokół budynku. Jest to jednocześnie najdroższy typ uziomu, ale zapewniający najskuteczniejszą ochronę. Wybór odpowiedniego rodzaju uziomu zależy od wielu czynników, takich jak rodzaj gruntu, wielkość i rodzaj budynku, a także dostępne środki finansowe.
Uziom fundamentowy zapewnia wysoki poziom ochrony i bezpieczeństwa użytkowania urządzeń elektrycznych, nie wpływa także na wytrzymałość mechaniczną konstrukcji budowlanych. Dlaczego więc wykonywany jest tak rzadko? Odpowiedź jest prosta. Architektom i projektantom niewiele na nim zależy, to nie jest ich branża. Dlatego nie umieszczają go w projektach budowlanych, a inwestor dowiaduje się o możliwości jego wykonania dopiero wtedy, kiedy jest już na to za późno. Wtedy nie pozostaje nic innego jak wykonanie uziomu innego rodzaju.
Uziom obiektu budowlanego
Podstawowym celem uziemienia obiektu budowlanego jest spełnienie wymagań ochrony przeciwporażeniowej przy użytkowaniu instalacji elektrycznej, a także wymagań funkcjonalnych w stosunku do instalacji piorunochronnej. W szczególności są to zadania takie jak:
zapewnienie niezawodnego działania instalacji elektrycznej;
spełnienie wszelkich wymagań dotyczącej ochrony życia ludzi;
skuteczne wyrównywanie potencjałów wszelakich instalacji obiektu oraz odprowadzanie energii przepięć występujących w sieciach energetycznych, również na skutek oddziaływania bliskich wyładowań atmosferycznych,
odprowadzenia doziemnych prądów zwarciowych i upływowych,
bezpiecznego rozproszenia w ziemi prądu piorunowego odprowadzonego z instalacji odgromowej.
Zasady projektowania uziomów dla celów instalacji odgromowej zostały zawarte w normie PN-EN 62305-3, która wyróżnia dwa typy uziomów:
układ typu A, złożony z uziomów poziomych i pionowych, wykonywanych na zewnątrz obiektu budowlanego i połączonych oddzielnie z każdym z przewodów odprowadzających. Liczba takich uziomów nie może być mniejsza niż 2.
układ typu B, w postaci uziomu fundamentowego, otokowego lub kratowego.
Układy uziomów typu A i B.
O skuteczności systemu uziomowego decyduje jego rezystancja uziemienia. W przypadkach ogólnych, jeśli nie zachodzą okoliczności specyficzne, dla zwykłych obiektów budowlanych najczęściej spotyka się zalecenie, aby nie przekraczała ona wielkości 10 Ω (omów). Jednak w przypadku domów jednorodzinnych jest to wymóg często zbyt restrykcyjny. Niekiedy żądają tego zakłady energetyczne, ale nie ma to żadnej podstawy wynikającej z przepisów prawa lub norm technicznych.
Domy jednorodzinne są obiektami o najniższych poziomach ochrony (III i IV), dla których norma PN-EN 62305-2 nie przewiduje wymaganej maksymalnej rezystancji uziomu. Za to zakłada, jako dopuszczalny, stały minimalny wymiar uziomu wynoszący 5 m. Czyli jaka rezystancja uziemienia nam wówczas wyjdzie, taką się akceptuje.
Rodzaje uziemień, podstawowe określenia
Uziomy stanowiące zasadniczą część instalacji uziemiającej mogą być naturalne, lub sztuczne, bądź stanowią układ mieszany, złożony z obydwu ich rodzajów.
Uziomami naturalnymi są przedmioty metalowe znajdujące się w ziemi, których podstawowe przeznaczenie jest inne niż to dla celów uziemienia. Jako uziomy naturalne mogą być wykorzystane metalowe rury wodociągowe, ołowiane płaszcze i pancerze kabli elektroenergetycznych, elementy metalowe osadzone w fundamentach, zbrojenia betonu znajdującego się w ziemi oraz inne elementy metalowe obiektów mające dobrą styczność z ziemią.
Szczególnie zalecane jest wykorzystywanie jako uziomów naturalnych zbrojeń konstrukcyjnych w fundamentachwykonanych z betonu zbrojonego taśmami lub prętami stalowymi zatopionymi w dolnej części fundamentu (ław fundamentowych).
Jako uziomy sztuczne mogą być wykorzystane kształtowniki, pręty, druty, linki, płyty lub taśmy najczęściej stalowe, pokryte przewodzącymi powłokami ochronnymi (antykorozyjnymi) pogrążone w gruncie poziomo (uziomy poziome) lub pionowo (uziomy pionowe) oraz pręty lub taśmy zatopione w ławach fundamentowych, nie pełniące roli zbrojenia konstrukcyjnego (choć wykonuje się ich połączenia ze zbrojeniem). Właśnie o takich uziomach fundamentowych tu przede wszystkim piszemy.
Uziomy mogą być wykonywane z pojedynczych elementów poziomych lub pionowych (uziomy skupione) lub też mogą stanowić uziom złożony, utworzony z układu uziomów o zróżnicowanej konfiguracji (np. uziomy promieniowe, kratowe lub otokowe).
Układ składający się z uziomów, przewodów ochronnych oraz przewodów uziemiających nosi nazwę systemu uziemiającego. Każdy system uziemiający musi być połączony z szyną wyrównywania potencjałów chronionego budynku.
Materiały do budowy uziomów
Obowiązujące obecnie przepisy dopuszczają możliwość wykonywania uziomów ze stali nieocynkowanej, ze stali ocynkowanej ogniowo, pomiedziowanej elektrolitycznie lub czystej miedzi. Często miedź stosowana jest jako materiał na powłoki ochronne uziomów stalowych. Żadna z norm nie wymienia jednak wśród materiałów dopuszczanych stali ocynkowanej galwanicznie.
Grubość powłok pokrycia jest również regulowana normami. Są one różne dla różnych materiałów, zależą też od sposobu układania elementów. Inne są dla układanych w wykopach poziomo, inne zaś dla pogrążanych w ziemi pionowo. Minimalne wymiary stosowanych elementów zawiera poniższa tabela.
Materiał
Kształt
Minimalny przekrój
Uwagi
miedź
taśma drut linka pręt
50 50 50 -
min. grubość 2 mm średnica 8 mm min. średnica drutu 1,7 mm średnica 15 mm
stal cynkowana ogniowo
taśma płyta pręt
90 - -
min. grubość 3 mm min. wymiary 500 x 500 x 3mm średnica 14 mm
stal pomiedziowana
pręt
powłoka 250µm
średnica 14 mm
stal nierdzewna
okrągły lity
- 100
średnica 15 mm min. grubość 2 mm
Wykonanie uziomu otokowego
Wykonanie uziomu otokowego.
Uziom otokowy, czyli układ typu B, wykonujemy najczęściej taśmą ze stali ocynkowanej ogniowo, zakopanej na głębokości co najmniej 0,5 metra, w odległości około 1 metra od ścian zewnętrznych chronionego obiektu. Taśma powinna stanowić układ zamknięty. W przypadku wykorzystywania uziomu do celów ochrony przeciwprzepięciowej, głębokość ułożenia powinna znajdować się poniżej strefy przemarzania gruntu, czyli na głębokości co najmniej 0,7 metra. Wynika to z faktu, że rezystywność gruntu zamarzniętego jest znacznie większa niż normalnego. Na szczęście, z badań wynika, że faktyczna głębokość przemarzania gruntu jest mniejsza niż przewidują normy.
Wszelkie miejsca łączeń, w tym z przewodami uziemiającymi, powinny być wykonane w sposób pewny i zabezpieczone przed korozją.
Jeśli zamknięcie obwodu otoku nie jest możliwe, dopuszcza się wykonanie jego części z tym, że otwarte końce otoku muszą zostać zakończone pogrążonymi uziomami pionowymi.
Uziom pionowy
Uziomy pionowe wykonuje się z rur lub specjalnie przygotowanych prętów, pogrążanych w gruncie tak, aby ich górne końce znajdowały się poniżej poziomu terenu. Zaleca się rozstawienie poszczególnych elementów uziomu na odległość nie mniejszą niż ich długość.
Uziomy wbijane pionowo są szczególnie korzystne w przypadku, gdy rezystywność gruntu maleje ze wzrostem głębokości. Głębokość ich pogrążania wynosi najczęściej około 2,5 metra, spotyka się jednak uziomy o długości 7 metrów. Dalsze zwiększanie tego wymiaru rzadko przynosi zauważalne korzyści.
Przykładowy sposób wykonania systemu odgromowego, film Elko-Bis.
Jeśli rezystancja tak wykonanego uziomu jest większa od wymaganej, należy pogrążyć kolejny i połączyć z pierwszym równolegle. Odległość między tymi elementami powinna być:
równa co najmniej ich długości w przypadku dwóch elementów pionowych oraz
większej odległości przy większej liczbie pionowych elementów.
W przypadku, gdy istnieje ryzyko mrozu lub wysuszenia gruntu, długości elementów pionowych powinny być zwiększone o 1 lub 2 metry.
Elementy łączące poszczególne części uziomu pionowego powinny mieć taką samą wytrzymałość mechaniczną jak pręty czy rury uziomów, oraz powinny być też odporne na mechaniczne naprężenia podczas wbijania.
Najczęściej popełniane błędy wykonawcze
Główną przyczyną błędów zaistniałych podczas wykonywania uziemień jest lekceważenie lub nieznajomość problemów korozji elektrochemicznej i związany z nią niewłaściwy dobór elementów składowych systemu uziomowego, szczególnie tych, mających zastosowanie przy łączeniu uziomów. Występują one najczęściej wtedy, gdy system uziemiający odbiega od jednorodnej, klasycznej postaci, na przykład w przypadku wykonywania otoku niepełnego, z zakończeniem w postaci uziomów pionowych, oraz w przypadku połączenia uziomu fundamentowego z otokowym. Przypomnijmy jednak, że w przypadku domów jednorodzinnych (III lub IV poziom ochrony) nie ma obowiązku powiększania np. uziomu otokowego, żeby uzyskać określoną rezystancję uziemienia.
Różne metale umieszczone w wilgotnym gruncie lub betonie, czyli w środowisku elektrolitycznym, przyjmują różny potencjał elektryczny mierzony względem elektrody odniesienia. Połączone ze sobą tworzą ogniwo galwaniczne, przez które w wyniku różnicy potencjałów może nieustannie płynąć prąd stały. Nawet jeżeli wartość tego prądu jest stosunkowo niewielka, rzędu miliamperów, jest to zjawisko groźne, ponieważ trwa nieprzerwanie i wywołuje przyspieszoną degradację materiału z którego wykonane jest łączenie. W skrajnych przypadkach dochodzi do jego całkowitego zniszczenia już po kilku, kilkunastu latach.
Zasadę stosowania szeregu elektrochemicznego i praw z niej wynikających lekceważymy głównie dlatego, że w takich sytuacjach występuje najczęściej konieczność zastosowania elementów wykonanych z droższych materiałów, trudniej dostępnych na rynku, więc w pośpiechu używamy elementów znajdujących się "pod ręką" lub zakupionych w najbliższym sklepie. Niestety, przynosi to w sumie opłakane efekty.
Stanisław Liberski
FAQ Pytania i odpowiedzi
Jakie są rodzaje uziomów stosowanych w instalacjach odgromowych?
W instalacjach odgromowych stosuje się uziom oczkowy, uziom pionowy oraz uziom otokowy.
Czym charakteryzuje się uziom oczkowy?
Uziom oczkowy jest to uziom, który charakteryzuje się tym, że jest umieszczony wokół budynku. Jego głównym zadaniem jest ochrona budynku przed wyładowaniami atmosferycznymi.
Czym jest uziom pionowy i jakie są jego cechy?
Uziom pionowy to uziom, który jest powszechnie stosowany w budownictwie jednorodzinnym. Jego główną cechą jest to, że jest wbijany w ziemię na głębokość od 1,5 do 3 metrów.
Jakie są cechy uziomu otokowego?
Uziom otokowy to uziom, który jest umieszczony wokół budynku, ale jest wbijany w ziemię na głębokość od 2,5 do 3 metrów.
Jakie są zasady dotyczące montażu uziomów?
Montaż uziomów powinien być przeprowadzony zgodnie z normami i przepisami technicznymi. Należy pamiętać, że uziom powinien być wykonany z materiałów odpornych na korozję, a jego długość i średnica powinny być dostosowane do specyfiki gruntu.
Sam o sobie mówi, że jest prawdziwym fachowcem w dziedzinie elektryki. Doskonale łączy w sobie gruntowne wykształcenie teoretyczne z bogatym doświadczeniem praktycznym. Od kilkunastu lat dzieli się swoją wiedzą i doradza użytkownikom forum.budujemydom.pl.
Jego bogata kariera zawodowa obejmuje m.in. pracę jako gastarbeiter na budowie, gdzie doskonalił umiejętności związane z wykończeniem wnętrz, m.in. malowaniem i tapetowaniem. Był również szefem firmy handlu zagranicznego, specjalizującej się w imporcie surowców, materiałów i sprzętu budowlanego. Doświadczenie to pozwoliło mu na dogłębne poznanie rynku budowlanego i nawiązanie cennych kontaktów. Dodatkowo, pełnił funkcję dyrektora ośrodka kultury, co świadczy o jego szerokich zainteresowaniach i umiejętnościach interpersonalnych.
Poza pracą zawodową, pasjonuje się pisaniem powieści oraz eksperymentowaniem z recepturami nalewek. To zamiłowania pokazują jego kreatywność i zamiłowanie do odkrywania nowych smaków.
kto to pisał?, ludzie ...zapadłem się 2 m poniżej 'poziomów', będę dobrym uziomem dopóki robaki nie zjedzą 'uziomu'
Gość Gość
16-06-2021 22:07
Potrzebuje pomocy. Chcę zakopać basen w pobliżu mikroinstalacji fotowoltaicznej na gruncie. Odległość od uziomu pionowego i metalowych filarów wynosi ok 3,5m. Czy odległość tak jest wystarczająca. Martwi mnie jeżeli napięcie z DC pójdzie na ramę i do gruntu. Stronę AC mam ...
Gość Dario
09-06-2020 20:24
@Gość: nie ma takiej możliwości. Granice wybuchowości dla metanu to w uproszczeniu 5-15%, a reszta musi być powietrzem, ponieważ wybuch to intensywne spalanie, czyli łączenie się z tlenem. Nie ma tlenu, nie ma spalania, więc i nie ma możliwości wybuchu. Gazociągi są uziemiane, ...
5
