Faraday'scher Käfig

Am Anfang des 19. Jahrhunderts hat der englische Physiker in Experimente festgestellt, in einen geschlossenen Metallkäfig keine elektrisches Feld eindringen kann. Wird ein solcher Metallkäfig von einem Blitz getroffen, so sind Menschen und Gegenstände in diesem Käfig vor den Einwirkungen des Blitzschlages geschützt. Einen solcher "Käfig" bildet z.B. auch ein Auto oder ein Flugzeug. Ein PKW stellt z.B. auch so einen Faraday'schen Käfig dar, so dass man bei einem Gewitter in einem Auto Schutz suchen kann. Auch das Drahtgeflecht in einer Koaxialleitung(Antennenkabel)hat eine ähnliche Funktion, schützt es doch vor elektromagnetischer Streustrahlung. Dieses Prinzip wird auch bei einer Blitzschutzanlage ausgenutzt. Die Auffangeinrichtung muss das Gebäude wie ein Netz umgeben und die Ströme möglichst gefahrlos ins Erdreich abführen.

Eine Blitzschutzanlage versucht einen solchen Käfig um ein zu schützendes Gebäude nachzubilden. Sind die Maschen jedoch zu groß, dann steigt die Gefahr, dass trotz vorhandener Schutzeinrichtung das Gebäude beschädigt wird. Werden die Maschen zu klein, sinkt zwar die Wahrscheinlichkeit, dass das Gebäude durch einen Blitzschlag beschädigt wird, jedoch kann

• die Optik des Hauses gestört werden
• die Baukosten überproportional steigen

Daher ist bei der Planung zwischen Kosten und Nutzen der vorgesehenen Blitzschutzanlage abzuwägen.

Die Blitzkugelmethode ist ein geeignetes Verfahren, um die erforderlichen Schutzmaßnahmen in Abhängigkeit von der gewünschten Blitzschutzklasse zu ermitteln. Dabei unterscheidet man vier Blitzschutzklassen. Jeder Blitzschutzklasse ist eine Wahrscheinlichkeit eines Blitzeinschlage zugeordnet.

Blitzschutzklasse 1 stellt den bestmöglichen Schutz dar. Hier werden ca. 98% aller Blitze eingefangen. Bei Schutzklasse 2 werden noch 95% aller Blitze eingefangen. Bei Schutzklasse 3 werden noch 90% aller Blitze eingefangen. Bei Schutzklasse 4 werden gerade noch 80% aller Blitze eingefangen.

Je nach gewünschter Schutzklasse überrollt man das zu untersuchende Gebäude mit einer 'virtuellen' Blitzkugel unterschiedlichen Radiusses. Bei der höchsten Schutzklasse ist der Radius der Kugel am kleinsten und bei der niedrigsten Schutklasse am größten.

Schutzklasse	Radius der Blitzkugel
I	20 m
II	30 m
III	45 m
IV	60 m

Überall dort, wo die Kugel rein theoretisch Gebäudeteile berühren würde, müßten diese durch Fangeinrichtungen geschützt werden.

Weitere Verfahren zur Ermittlung der Fangeinrichtungen sind

• Schutzwinkelmethode
• Maschen-Methode