Farbbeschichtete Aluminiumdächer als natürliche Blitzschutzeinrichtung

10.06.2009 | Veröffentlicht in Ausgabe 04-2009

Eichen sollst du weichen, Buchen sollst du suchen!“ Dieses Sprichwort ist ebenso althergebracht wie die irrtümliche Annahme, Metalldächer würden Blitzeinschläge geradezu provozieren. Im Gegenteil, neueste wissenschaftliche Untersuchungen verleihen Metalldächern aus farbbeschichtetem Aluminium Bestnoten, wenn es darum geht, Gebäude wirkungsvoll vor Blitzeinschlägen zu schützen. Das in Ilmenau ansässige, unabhängige Prüfzentrum CE-Lab führte in enger Zusammenarbeit mit der Technischen Universität Ilmenau umfangreiche Versuchsreihen durch. Geprüft wurde, ob Aluminium-Dachdeckungssysteme von Prefa und Falzonal als natürliche Blitzschutzeinrichtung eingesetzt werden können. Dabei überraschten vor allem die durchweg positiven Ergebnisse bei den kleinformatigen Prefa-Aluminiumbedachungen. Ob Dachplatte, Dachschindel oder Falzschablone – die hochwertigen Verbindungstechniken der geprüften Dachsysteme führten die eingeleiteten Ströme zuverlässig und durch mehrere Elemente über die Erdleitung ab. Die einbrennlackierten Farbbeschichtungssysteme hemmten den Stromfluss, selbst an einfach überdeckten Dachplattenstößen, nicht. Gleiches gilt für die geprüften Aluminium-Stehfalzverbindungen aus Prefalz- und Falzonal-Bandmaterial. Somit bestätigt die nach DIN VDE V 0185-600 erfolgte Blitzschutz-Prüfung den Aluminium-Dachsystemen von Prefa eine hervorragende Eignung als natürliche Komponente von Gebäude-Blitzschutzeinrichtungen.

Hintergrund

Blitze dauern nur wenige tausendstel Sekunden und können dabei Stromstärken von mehreren hunderttausend Ampere transportieren. Heute ist bekannt, dass Blitzeinschläge unter anderem von der Gebäudeform und der Gebäudehöhe abhängig sind. Charakteristisch ist jedoch, dass bevorzugt Stellen mit erhöhter elektrischer Feldstärke einschlaggefährdet sind, beispielsweise Firste, Traufen, Ortgänge oder Dachaufbauten. Bauartbedingt können Prefa- und Falzonal-Aluminiumdächer, in Verbindung mit an Fassaden oder Regenrohren verlaufenden, geerdeten Blitzschutz-Ableitungen, negative Folgen von Blitzeinschlägen verhindern. Dabei wirken aluminiumgedeckte Dachflächen als natürliche Blitzschutzeinrichtung. Wichtig ist die fachgerechte Verbindung der Metalldachfläche mit den meist vom Blitzschutzbauer installierten und geerdeten Ableitungen. Dazu müssen geeignete und ebenfalls geprüfte System-Klemmen eingesetzt werden. Die normgerechte Ausbildung des Aluminiumdaches als natürliche Komponente des Blitzschutzes nach DIN EN 62305-3 (VDE 0185-305-3) unterstreicht auch die Prefa-Übergabebescheinigung. Vom ausführenden Fachbetrieb ausgefüllt, trägt sie dazu bei, mögliche Fehlerquellen an der Schnittstelle zwischen Dachhandwerker und Blitzschutzbauer zu vermeiden. Ferner informiert das Formular über technische Details des Aluminiumdaches, beispielsweise der Verbindungsart, der Materialstärke oder der Oberflächenbeschichtung.

Die Prüfungen erfolgten nach DIN VDE V 0185-600: „Blitzschutz-Prüfung der Eignung beschichteter Metalldächer als natürlicher Bestandteil des Blitzschutzsystems“. Getestet wurde die Blitzstromtragfähigkeit beziehungsweise das Ableitvermögen von Dachsystem-Modellen mit mindestens drei Verbindungsstellen. Die Prüflinge hatten Blitzströmen bis zu 100 kA bei einer spezifischen Energie von 2,5 MA²s standzuhalten (die Maßeinheit MA²s beschreibt den Energieinhalt eines Blitzstromimpulses, in Megaampere²/Sekunde). Der Blitzprüfstrom der Klasse H wurde dabei dreimal an jedem Dachsystem-Modell eingeleitet.

Zu Beginn des Jahres 2006 wurden die vier Teile der neuen Blitzschutz-Norm veröffentlicht: international als IEC 62305, in Europa als EN 62305. In Deutschland wurde diese Norm als DIN EN 62305-1-4 mit der VDE-Klassifikation VDE 0185-305-1-4 übernommen und ersetzt damit die Vornormen der Reihe VDE V 0185:2002, die zum 1.10.2006 zurückgezogen wurden.

Hochspannendes Fachgespräch

Über die aufschlussreiche Blitzschutz-Versuchsreihe sowie den daraus resultierenden Anwendungsmöglichkeiten für die Klempnertechnik sprach Dipl.-Ing. Frank Bußdorf, Prokurist bei Prefa in Wasungen, mit Dipl.-Ing. Andreas Schmelzer, Technical Service Manager bei Novelis Deutschland und mit Dipl.-Ing. Jens Schönau, CE-Lab-Prüfingenieur in Ilmenau:

Frank Bußdorf: Herr Schönau, der TÜV-Thüringen bescheinigte den Prefa-Dacheindeckungssystemen aus farbbeschichtetem Aluminium bereits im Jahre 1993 die Eignung als natürliche Komponente des Blitzschutzes. Mit Überarbeitung der VDE-Norm im Jahre 2002 wurde dieses TÜV-Gutachten widerrufen. Können Sie schildern, wie es dazu kam?

Jens Schönau: Anlässlich der im Zweijahresrhythmus stattfindenden VDE-Tagungen des Ausschusses für Blitzschutz und Blitzforschung (VDE/ABB) wurde 2002 die VDE-Norm 0185-305-3 überarbeitet und die VDE-V-0185-305-3 als Vornorm der aktuellen DIN EN 62305-3 (3) Teil 1 bis 4 gültig. Diese Vornorm forderte mit Blick auf sicherheitsrelevante Anlagen, wie beispielsweise Pipelines oder Gasbehälter, auch von Metallbedachungen sehr hohe Metallstärken. Dem Präventionsgedanke folgend, sollte somit durch Blitzeinschlag hervorgerufene Lochbildung wirkungsvoll vorgebeugt werden.

Andreas Schmelzer: Das macht durchaus Sinn, wenn auf der Innenseite der Behälter beispielsweise entzündliche Stoffe gelagert werden. Für das Metalldach konnte diese Forderung nicht nachvollzogen werden. Heute wissen wir, dass Blitzeinschläge in Metalldächern nicht häufiger sind als bei anderen Dachdeckungsmaterialien. Sollte es zu einem Blitzeinschlagereignis beim Metalldach kommen, sind zwar punktuell Aufschmelzungen im Bereich von wenigen Millimetern Durchmesser möglich, das Metalldach bleibt jedoch weiterhin funktionsfähig und erfüllt dabei seine Regen- und Blitzschutzaufgaben zuverlässig.

Frank Bußdorf: …zumal laut offizieller Definition eine Blitzschutzanlage in erster Linie Personen und Werte schützen soll, wozu unsere Metalldächer unbestritten in der Lage sind.

Jens Schönau: Sie haben recht, wenn Sie auf die Forderung mehrerer Millimeter starker Metallplatten für die Dacheindeckung anspielen. Wir wissen allerdings, dass die Blitzschutzfunktion bereits bei 0,7 mm starkem Aluminium gegeben ist. Das beweist die aktuelle Versuchsreihe eindrucksvoll. Die geprüften Prefa- und Falzonal-Dachsysteme sind, ohne zusätzliche Fangleitungen oder -stangen, als natürlicher Bestandteil der Blitzschutzeinrichtung geeignet. Die Dachflächen müssen jedoch vorschriftsmäßig geerdet sein. Außerdem muss der Gebäudeeigentümer wissen, dass metallgedeckte Flächen nach einem Blitzeinschlag auf mögliche Schadstellen untersucht werden sollten.

Frank Bußdorf: Ein weiteres Kriterium stellt die Verbindungstechnik am Metalldach dar. Die Vornorm berücksichtigte in erster Linie aus dem Behälterbau stammende Schweiß- und Nietverbindungen. Doch genau diese Techniken spielen bei einem Aluminiumdach eine eher untergeordnete Rolle. Für uns war es wichtig zu wissen, was eine Steck- oder Falzverbindung leistet. Wie sehen dort die Versuchsergebnisse aus?

Jens Schönau: Grundlegend kann ich zu den Versuchen sagen, dass ausschließlich die von Ihnen angesprochene Verbindungstechnik Prüfgegenstand war. Die Versuche beweisen, dass der an einem Punkt der Prüflinge eingeleitete Blitzprüfstrom über mehrere Dach-Elemente und Verbindungen bis zum Ableitpunkt fließt. Dabei erstaunte mich als Metalldachlaie vor allem, dass auch die einfachen Überdeckungen der Prefa-Dachplatten diese Prüfungen bestanden. Somit konnte die These „Farbbeschichtungen wirken als isolierender Faktor“ widerlegt werden. Welche Bedachungsmaterialien und Verbindungstechniken als natürliche Komponente der Blitzschutzeinrichtung noch in Frage kommen, zeigen auch die in der DIN EN 62305-1-4 enthaltenen Tabellen des „Normenbeiblattes 4“.

Andreas Schmelzer: Außer von den Verbindungstechniken der Prefa-Produkte sprachen Sie von der Stehfalztechnik mit Falzonal- beziehungsweise Prefalz-Farb-aluminium. Welche Rolle spielen dabei die Unterkonstruktion oder Zubehör wie Falzdichtbänder?

Jens Schönau: Die Unterkonstruktionen der Versuchsaufbauten war genau spezifiziert. Bei den kleinformatigen- sowie den Stehfalzprüflingen gehörte jeweils eine Vollholzschalung einschließlich Trennlage zum Versuchsbestandteil. Falzdichtbänder wurden nicht verwendet. Daher kann das Ergebnis ebenso wenig auf abgedichtete Stehfalze wie auf andere Dachaufbauten übertragen werden.

Frank Bußdorf: Sind somit Dachsysteme, die beispielsweise mittels eingefräster C-Profile direkt auf der Wärmedämmung montiert werden, als Blitzschutzkomponente ausgeschlossen?

Jens Schönau: Ja, es sei denn, deren Tauglichkeit wird entsprechend nachgewiesen. Auch von Handwerkern selbst hergestellte Schindelsysteme sowie andere Eindeckarten aus farbbeschichtetem Aluminium benötigen einen gesonderten Einzelfallnachweis. Nochmal: Prüfgegenstand war die Prefa- sowie die Stehfalz-Verbindungstechnik mit Prefalz und Falzonal. Das Ergebnis ist, dass alle Prefa-Dach-Systeme sowie mit den Materialien Falzonal oder Prefalz hergestellte Stehfalzdächer als natürliche Komponente der Blitzschutzeinrichtung geeignet sind.

Versteinerte Blitze

Andreas Schmelzer hält ein Fulgurit in die BAUMETALL-Kamera. Fulgurite (lateinisch fulgur = Blitz) sind glasähnliche, röhrenförmige Gebilde, die in der extremen Hitze eines Blitzeinschlages entstehen können. Ein einschlagender Blitz setzt dabei derart viel Hitze frei, dass entlang seines Weges durch den Boden sogar Sand zu schmelzen beginnt. Auf diese Weise entstandene Blitzrohre sind sehr seltene Phänomene und werden vorzugsweise in Wüstengegenden oder an Sandstränden gefunden. Das bislang größte gefundene Blitzrohr ist erstaunliche 4 m lang, konnte aber aufgrund der glasähnlichen Eigenschaften leider nur in Form von Bruchstücken geborgen werden.