Protection contre la foudre Les modifications les plus importantes 2004 / 2008 Conférencier Michel Jolliet 1 Niveau de protection Niveau de protection I II Paramètres du courant de foudre utilisés pour la conception des composants 200 ka 150 ka Probabilité des courants de foudre inférieurs 99% 98% III 100 ka 97% 2 Niveau de protection Niveau de protection I II Paramètres min. du courant de foudre utilisés pour en déduire le rayon de la sphère fictive 3 ka 5 ka Probabilité des courants de foudre supérieurs 99% 97% III 10 ka 91% 3 1
SEV 4022 Tab. 2.2.1 Niveaux de protection Bâtiments avec locaux grand nombre d'occupants bâtiments scolaires ll Etablissements hébergeant des personnes hôtels homes hôpitaux ll Bâtiments en matériaux combustibles > 3 000 m³ Bâtiments agricoles > 3'000 m³ lli lli Zone située sous le toit et présentant un danger d explosion l 4 SEV 4022 Tab. 2.2.1 Bâtiments avec locaux grand nombre d'occupants théâtres cinémas salles polyvalentes grands ll magasins restaurants bâtiments scolaires Etablissements hébergeant des personnes ll hôtels homes hôpitaux prisons casernes Constructions particulièrement hautes, bâtiments élevés - administratifs ou d habitation lll - cheminées d'usines tours ll Bâtiments en matériaux combustibles > 3 000 m³ lll 5 Bâtiments agricoles > 3'000 m³ avec les bâtiments d'habitation voisins lll Digesteurs d installations de biogaz ll Bâtiments industriels et artisanaux zones exposées travail / stock matières risque incendie, explosion entreprises de travail du bois - moulins - postes distributeurs de carburants I - ll Risque d incendie ll Zone située sous le toit et présentant un danger d explosion l Réservoirs risque d'incendie ou d'explosion liquides ou gaz inflammables l 6 2
Bâtiments, ouvrages et installations qui abritent des objets de valeur archives - musées - collections ll Bâtiments et installations comportant des installations techniques sensibles (ex: installations d information et de communication) ll Centre de calcul l Bâtiments, ouvrages et installations exposés de par leur situation topographique lll-l Installations facultatives lll-l 7 Méthode des mailles (cage de de Faraday) Dispositif de capture 8 4.2.1 Dispositif de capture (méthode des mailles) Niveau de protection Dimensions maximales des mailles I II III 5 m par 5 m 10 m par 10 m 15 m par 15 m 9 3
4.2.1 40 m 15 m 15 m 40 m Niv. prot. I 5 m x 5 m Niv. prot. ll 10 m x 10 m Niv. prot. lll 15 m x 15 m 10 11 6.1.2 Dispositif de capture (méthode des mailles) Lorsque la pente du toit dépasse 1/10 (6 ) Des conducteurs de capture parallèles peuvent être utilisés au lieu des mailles Distance entre ces conducteurs tableau 4.2.1 α α > 6 12 4
4.2.1 5 m 15 m 10 m Niv. prot. I Niv. prot. ll Niv. prot. lll 5 m 10 m 15 m 13 Niv. prot. II (10 m) > 10 m 10 m 14 Protection extérieure contre la foudre Dispositif de de capture La tige ou le fil tendu Méthode de l'angle de protection Méthode de la sphère fictive Normes SN EN 62305 à respecter scrupuleusement 15 5
Protection extérieure contre la foudre Angle de de protection Sphère fictive R α Volumes protégés 16 α Fig. 4.2.2 Protection extérieure contre la foudre Angle de protection 80 70 60 50 45 40 30 23 20 10 I Niveau de protection II III IV 0 0 2 10 20 30 40 50 60 17 Hauteur en m? m Rayon d action 3,2 m Distance de séparation à calculer Hauteur de l objet 18 6
Calcul de la longueur de la tige de capture En fonction du niveau de protection,de la hauteur de l objet et du rayon d action / angle de protection Niveau de protection 1 / 2 / 3 2 Hauteur de l objet (m) 1.9 2.832 Rayon d action / angle de protection (m) Inclue la distance de séparation (à calculer) Longueur de la tige de capture (m) 3,2 m Rayon d action 3 m 3.2 3.0 Angle 71 Hauteur de l objet Distance de séparation à calculer 19 Niveau de protection l h = 2 m h = 10 m α 70 45 α h h = 20 m 23 20 Fig. 50.6.1 α s 21 7
Protection extérieure contre la foudre Sphère fictive Niveau de protection 1 = rayon R 20 m Niveau de protection 2 = rayon R 30 m Niveau de protection 3 = rayon R 45 m R R Volume protégé R 22 23 24 8
25 26 Conducteurs de capture et de descente Tableau 5.1.1.1 Matériaux Configuration Ruban Section minimale mm 2 8) 50 7) Remarques / Dimensions minimales 2 mm Cuivre Fil rond 6) Corde 28 7) 50 7) 6 mm d une torsade 1,7 mm Fil rond 6 Cuivre étamé 1) Aluminium Alliage d aluminium Massif rond 3), 4) Ruban Fil rond 6) Corde Ruban Fil rond Corde Ruban Fil rond Corde 200 50 7) 28 7) 50 7) 70 50 7) 50 7) 50 7) 50 7) 50 7) 16 mm 2 mm 6 mm d une torsadé 1,7 mm 3 mm 8 mm d une torsadé 1,7 mm 2,5 mm 8 mm d une torsadé 1,7 mm Massif rond 3) 200 16 mm Ruban 50 7) 2,5 mm Acier galvanisé à chaud 2) Fil rond Corde 50 7) 50 7) 8 mm d une torsadé 1,7 mm Massif rond 3), 4) 200 16 mm Ruban 50 7) 2 mm Acier inoxydable 5) (min. A2) Fil rond Corde 50 7) 70 7) 8 mm d une torsadé 1,7 mm 27 Massif rond 3), 4) 200 16 mm 9
Conducteurs de capture 5.1.1.1 et de descente Tableau 5.1.1.1 1 2 3 4 5 6 1) Galvanisé à chaud ou épaisseur galvanique ou d électrolyte de 1 µm. 2) Il convient que le revêtement soit doux, continu et sans flux d étain avec une épaisseur minimale de 50 µm. 3) Applicable seulement aux tiges. Pour des applications soumises à des contraintes mécaniques non critiques telles que vent, un diamètre de 10 mm, une tige de longueur maximale de 1 m et une fixation complémentaire peuvent être mis en œuvre. 4) Applicable seulement aux électrodes de terre guidées. 5) Chrome 16 %, nickel 8 %, carbone 0,07 %. Dès le matériau no 1.4306 6) Pour des utilisations particulières, lors desquelles, les contraintes mécaniques et thermiques sont importantes, la section du conducteur doit être augmentée à 50 mm 2 (diamètre 8 mm) 7 8 Aspects thermiques et mécaniques importants cuivre 28 mm 2 6 mm 50 mm 2 8 mm 7) Si les aspects thermiques sont importants, ces dimensions doivent être augmentées pour les matériaux massifs ronds et plats (voir SN EN 62305) 8) Tolérance acceptable 3 % 28 Tableau 5.1.1.1 Conducteurs de capture et de descente Aluminium Alliage d aluminium Corde Matériau Cuivre Cuivre étamé Acier galvanisé à chaud Fil rond (mm) 6 (28 mm 2 ) 8 8 8 Section mm 2 50 50 70 50 50 Ruban et profilé Epaisseur min. mm 2 2,5 3 2,5 1,7 par brin 29 Aspects thermiques importants distancer min. 10 mm ou augmenter la dimension du fil de cuivre 28 mm 2 6 mm 50 mm 2 8 mm 30 10
Tableau 5.1.1.1 Tige de capture Matériau Massif rond (mm) Section mm 2 Cuivre Cuivre étamé Acier galvanisé Acier inoxydable A2 Alliage d aluminium 16 200 Non soumise à des contraintes mécaniques (vent) 3) 10 mm autorisé, si la longueur maximale est de 1 m et avec une fixation complémentaire 31 5.2.1.2 Connexions Les connexions des conducteurs de surface et conducteurs enterrés doivent être exécutées au moyen de matériel répondant aux exigences de la norme: EN 50164-1 Les surfaces de contact doivent être de 100 cm 2 et réalisées par agrafage ou emboîtement. Le recouvrement de profilés ou de tuyaux doit être de 5 cm au moins. 32 < 5 cm 33 11
< 100 cm2 2 34 6.1.4 Dispositifs de capture Les superstructures non métalliques et saillantes dépassant la toiture de plus de 0,5 m doivent être munies de dispositifs de capture. Superstructures > 2 m de côté protégées par des dispositifs de capture. Distance max. entre pièces de fixation des fils 1 m 35 > 2 m 36 12
SN EN 62 305-3 a maximum 1m b conseillé 15 cm c maximum 1m d aussi proche que possible du bord 37 SN EN 62 305 Distance entre les pièces de fixation 100 cm Fig. c Fig. d Fig. e 38 Tab. 5.1.5 Composants "naturels" de capture et descente Matériau Epaisseur min. Plomb Acier (galvanisé, inoxydable) Titanium Zinc-Titanium 2 mm 0,5 mm 0,5 mm 0,7 mm Cuivre Aluminium Zinc 0,5 mm 0,65 mm 0,7 mm 39 13
3 cm 40 Autre variante Niveau de protection 1 = rayon R 20 m Niveau de protection 2 = rayon R 30 m Niveau de protection 3 = rayon R 45 m 41 Niveau de protection 2 = rayon R 30 m R d r P H E H max. = E P P = R - 2 2 2 [ ] 1/ R - (d/2) 42 14
Distance (m) entre les tiges de capture NP I rayon 20m P en m NP II rayon 30m P en m NP III rayon 45m P en m 43 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0,01 0,00 0.00 0,03 0.02 0,01 0,06 0,04 0.03 0.10 0,07 0,04 0,16 0,10 0,07 0,23 0,15 0,10 0,31 0,20 0,14 0,40 0,27 0,18 0,51 0,34 0,23 0,64 0,42 0,28 Tableau 5.1.5 + SN EN 62 305 Plomb Titanium Matériau Acier (galvanisé, inoxydable) Zinc-Titanium Composants "naturels" de capture et descente Epaisseur min. 2 mm 0,5 mm 0,5 mm 0,7 mm Sans risque de perforation 4 mm 4 mm 5 mm Cuivre 0,5 mm 7 mm Aluminium 0,65 mm Zinc 0,7 mm 44 45 15
46 Fig. 50.2.6.a Tubage métallique de la cheminée 47 Fig. 50.2.6.b Installation extérieure du SPF (paratonnerre) isolée de la structure à protéger SN EN 62 305-3 α > s > s 48 16
Fig. 50.2.4 Protection selon SN EN 62 305-3 α 49 10.4 Digesteur d installations de biogaz 50 50.9.1 Méthode de la sphère fictive NP II R = 30 m 1 m Zone 0 Zone 2 51 17
52 53 Tab. 5.1.1.1.(6) Conducteurs de descente En cas de contraintes mécaniques élevées CU 8 mm Bâtiments élevés Cheminées de grande hauteur Tours, etc. Présence corrosive 54 18
CU 8 mm 55 Tab. 4.2.1 Nombre de descentes Niveau de protection Distances maximales entre descentes I II III 10 m 10 m 15 m Min. 2 descentes, même pour tours et cheminées de grande hauteur Différence ± 20 % acceptable si le nombre de descentes est conforme 56 15 m + 20 % = 18 m Différence ± 20 % acceptable si le nombre de descentes est conforme Max. 15 18 m 57 19
6.2.1.(4) Cours intérieures fermées Lorsque le pourtour intérieur est > 30 m descentes selon le tableau 4.2.1 58 59 30 m pas de descente > 30 m Nombre de descentes selon tableau 4.2.1 60 20
7.3.1 Installations Si (s) n est pas métalliques respectée étendues relier situées chaque sous extrémité le toit et à chaque croisement 30 M 12 M Tableau 61 3.7.2 Respecter une distance de séparation (s) aux endroits d'approche entre le paratonnerre et les installations électriques dans les: Locaux avec risque d explosion Locaux avec risque d'incendie Locaux comportant des installations techniques sensibles par exemples: centre de calcul systèmes de communication, de détection incendie, de sécurité etc. 62 7.4 A Distance de séparation (s) entre le paratonnerre et les installations électriques (s) D min (s) D min A (s) en m = k P A x N P = pourtour bâtiment (m) N = nombre descentes Niveau de protection l ll lll N k 0,08 0,06 0,04 x N 10 10 15 63 21
(s) D min lll 100 Ferme = 0,04 7 = 0,27 m 15 7 A Formule 2004 100 Incendie = 0,075 7 = 0, 5 m 15 7 Niveau de protection l ll lll k 0,08 0,06 0,04 x N 10 10 15 64 Cacul de la distance de séparation [s] selon SN SEV 4022:2008 (s) D min A Classe de protection 1 / 2 / 3 Périmètre du bâtiment (en mètres) Le nombre de decentes minimum requis n 0 Nombre de descentes existantes Minimum 2 descentes n0 Longueur A (en mètres) Distance de séparation s (en mètres) 3 135 9 11 10.0 0.33 65 Formules simplifiées (s) D min A l li lll (s) = 0.08 x A (s) = 0.06 x A (s) = 0.04 x A 66 22
Principes Principes SEV SEV 4022:2008 4022:2008 8ème édition Systèmes Systèmes de de protection protection contre contre la la foudre foudre SEV 4022: 2008 Poêle et cheminée métallique ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 04.11.10 68 ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 04.11.10 69 ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 04.11.10 SEV 4022: 2008 SEV 4022: 2008 67 23 ECAB Inspection cantonale des installations électriques Fribourg 04.11.10
1 2 3 4cm 70 Protection plus efficace par une tige de capture Respecter la distance de séparation (s) 71 72 24
10.2 SEV 3127 Clôture électrique 73 74 230 V Thfw 1,5 mm 2 10kV 10 mm 2 8 mm 8 mm 75 25
Clôture électrique 76 Principes SEV 4113 Terres de fondation Les modifications les plus importantes Principes de SEV 1996 / 2008 Terres de fondation 4113:2008 77 Principaux changements Dessins avec 1 fer d'armature de Ø 10 mm Tableau coordonné pour les matériaux utilisés comme électrode de terre Utilisation du ferraillage dans les construction existantes (dessin) Mise à disposition de branchements pour l'installation de protection contre la foudre «recommandation» 78 26
Fig. 6.2 Branchements 1 fer de 10mm Liaison sertie, pressée, soudée ou de genre similaire 79 Tab. 6.2 80 Tab. 6.2 Matériaux et dimensions minimales pour électrodes de terre Tableau commun pour SEV 4113, 4022 et NIBT 5.4 Matériaux Acier Acier inoxydable (min. A4) 81 Forme installé comme dans le béton Terre de fondation horizontal dans la terre El. de tere en ruabn vertical dans la terre El. de terre profonde mm 2 Ø mm Remarques / Dimensions minimales Rond, zingué X c, g 10 Rond, zingué, massif X c, h, g 16 Ruban, zingué X c, g 90 Ep. 3 mm Rond, nu X d, e, f 10 Ruban, nu X d, e, f 75 Ep. 3 mm Ruban, nu X d, f 90 Ep. 3 mm dans le béton non armé Corde, nu X d, e, f 70 Ø 1.7 mm par corde Rond X X a 10 Barreau X a 16 Ruban X X a 100 Ep. 2 mm Index e Dimensions minimales j 27
cuivre Radial Corde (radiale) X xx b 50 Ø 1.7 mm par fil Corde (pieux) X X b 50 Ø 3 mm par fil Rond X xx b 50 Ø 8 mm Tube X 20 Ep. de paroi 2 mm Rond, massif X 15 Ruban X xx b 50 Ep. 2 mm a. Chrome > 16%, nickel > 5%, molybdène > 2%, carbone < 0.08%, à partir du matériaux n 1.4404 b. Peut également être étamé c. Le revêtement de zing doit être lisse, continu et exempt des restes de fonderie, avec un minimum de 350 g/m 2 (50µm) pour les matières rondes et 500 g/m 2 (70µm) pour les matières plates. (revêtement selon ISO 1461:1999) d. Uniquement autorisé lorsque entièrement scellé dans le béton e. Autorisé seulement si un raccordement adéquat existe tous les 5 m avec l armature naturelle de la fondation f. Peut également être étamé g. Dans la terre, il est préférable d utiliser du cuivre nu ou de l acier ioxydable A4. A cause du risque élevé de corrosion, l acier zingué n est utilisable dans la terre que sous réserve, surtout lorsque celui-ci devra être relié avec l électrode de terre de fondation. Contrôle tous les 5 ans h. La matière doit être formée avant le zinguage j. Tolérance supplémentaire sur la section -3% 82 Pieux Fig. 7e Bâtiment minergie avec fondation isolée 6 4 2 5 A - A 7 X 83 7.1 Un branchement à l électrode de terre de fondation doit aboutir au voisinage immédiat: 84 28
7.4 L installation de points de raccordement dans des bâtiments qui ne sont pas équipés d un paratonnerre est recommandée. De plus, il faudrait prévoir au moins deux points de raccordement dans les coins diagonalement opposés des bâtiments. 85 Exemple Coûts effectifs Sans paratonnerre Mise à terre CHF 1 242 Liaisons équipotentielles CHF 458 Conducteurs de descente Dispositifs de capture Total des dépenses CHF 1 700 Avec paratonnerre CHF 1 242 CHF 458 CHF 1 254 CHF 476 CHF 3 430 Subvention 40% = CHF 1 372 CHF 3 430 CHF Prix effectif du paratonnerre - 1 700 CHF - 1 372 CHF = 358 86 Conclusion Le niveau de protection doit être déterminé avant d élaborer le projet En cas de doute, veuillez vous adresser à l autorité de protection incendie Le nombre de conducteurs de descentes et le dimensionnement des mailles doivent correspondre au niveau de protection choisi Lors de l utilisation de l angle de protection et de la sphère fictive, les normes SN EN 62 305 doivent être respectées Pour les bâtiments sans paratonnerre prévoir au moins des points de raccordement 87 29