Méthode de la sphère fictive pour la planification de dispositifs de capture
Procédure fondée sur la physique pour les installations complexes
Différentes méthodes peuvent être utilisées pour planifier les dispositifs de capture faisant partie d’un système de parafoudre à l’extérieur. La méthode de la sphère fictive a notamment fait ses preuves dans de nombreux cas. Cette méthode de planification convient tout particulièrement aux installations complexes. Contrairement à la méthode de l’angle de protection ou celle des mailles, la méthode de la sphère fictive est issue du modèle électrogéométrique de la foudre et repose sur la physique. Il est donc recommandé de se servir de cette méthode en cas d’incertitudes liées à la méthode de l’angle de protection ou des mailles.
Le rayon de la sphère fictive constitue la base du calcul des dispositifs de capture. En effet, dans cette méthode, une sphère est placée virtuellement sur le bâtiment à protéger. Les points de contact représentent ici les points d’impact possibles de la foudre.
Trajectoire finale et tête de l’éclair pilote
La séparation des charges provoque une différence de potentiel entre les nuages et la terre, entraînant la formation d’un éclair pilote et d’une tête d’éclair pilote. Des trajectoires de décharge ascendantes partent de différents points tels que des arbres, des maisons ou des antennes en direction de la tête de l’éclair pilote. La décharge finale se produit au point de rencontre entre la trajectoire de décharge ascendante et la tête d’éclair pilote descendante. Par conséquent, tous les points de la surface de la sphère fictive ayant pour rayon cette trajectoire de décharge et pour centre la tête de l’éclair pilote doivent être protégés de l’impact direct de la foudre. Le rayon de la sphère fictive est déterminé par la classe de protection contre la foudre à laquelle appartiennent les bâtiments à protéger.
Les dispositifs de capture, des zones protégées
La foudre doit être captée et déviée par le système de parafoudre. En cas d’impact direct, ce dernier constitue également une protection incendie pour le bâtiment. Les dispositifs de capture constituent des points d’impacts reliés aux prises de terre par des descentes. Il s’agit d’un chemin conducteur établi permettant de mener le courant de foudre jusqu’à la terre. On peut donc considérer les dispositifs de capture comme des zones protégées. La méthode de la sphère fictive permet de déterminer ces zones
ainsi que les longueurs nécessaires des pointes captrices et les distances à respecter entre celles-ci. Les pointes doivent être installées de manière à ce que toutes les parties de l’installation à protéger se trouvent dans la zone de protection du dispositif de capture. Par conséquent, le bâtiment à protéger doit être équipé de dispositifs de capture de telle sorte qu’une sphère dont le rayon est choisi conformément aux classes données de protection contre la foudre ne puisse pas toucher le bâtiment.
Le modèle électrogéométrique de la foudre, un modèle physiquement reconnu
Le rayon de la sphère fictive, associé aux valeurs de crête de courant minimales se rapportant à la classe de protection contre la foudre correspondante, constitue le modèle électrogéométrique (MEG) qui sert de modèle de base unique et physiquement reconnu pour l’élaboration du concept de zones de protection contre la foudre selon la norme VDE 0185-305-1 (CEI/EN 62305-1).
Les programmes de CAO permettent de faire rouler la sphère dans un espace en 3D sur l’ensemble de l’installation à protéger. Par exemple, pour les bâtiments de la classe de protection contre la foudre I, la sphère touche des surfaces et des points qui se situent encore dans la zone protégée pour les bâtiments de la classe de protection contre la foudre II, III ou IV. La méthode de la sphère fictive permet de diviser l’installation à protéger en différentes zones extérieures de protection contre la foudre (Lightning Protection Zones = LPZ) :
LPZ 0A : risque lié aux impacts directs de foudre et à l’ensemble du champ électromagnétique de la foudre
LPZ0B : protégé contre les impacts de foudre directs, mais menacé par l’ensemble du champ électrique de la foudre
Calcul de la profondeur de pénétration
Lorsque plusieurs pointes captrices sont utilisées pour protéger un bâtiment, il convient de prendre en compte la profondeur de pénétration entre les pointes. Utilisez la formule suivante pour effectuer un calcul précis :
