To są dwa różne mechanizmy, które początkujący traktuje jak jedno. Mylenie ich prowadzi do instalacji, które mają świetny uziom i nie chronią, albo takich, które chronią bez żadnego uziomu.
Zacznijmy od rozdzielenia pojęć, bo cała reszta z tego wynika. Wymagania dla obu opisuje PN-HD 60364-5-54:2011.
Uziemienie to połączenie z ziemią
Uziom to metalowy element zakopany w gruncie (taśma, pręt albo zbrojenie fundamentu), połączony z instalacją przewodem uziemiającym.
Jego zadanie to ustalić potencjał odniesienia dla instalacji i odprowadzić do gruntu prądy, które tam trafiają: piorunowe, z ograniczników przepięć, doziemne. Rola przy zwarciu zależy od układu sieci. W układzie TN prąd zwarciowy wraca do źródła przewodem PE, a nie przez ziemię. W układzie TT to właśnie przez uziom zamyka się pętla zwarcia doziemnego, więc od jego jakości zależy, czy ochrona w ogóle zadziała.
Połączenia wyrównawcze to coś zupełnie innego
Połączenie wyrównawcze nie prowadzi nigdzie prądu w normalnej pracy i nie musi mieć nic wspólnego z ziemią. Jego zadaniem jest sprawić, żeby wszystkie metalowe elementy, których człowiek może dotknąć jednocześnie, miały ten sam potencjał.
I tu jest sedno, którego nie widać, dopóki ktoś go nie powie wprost:
Porażenie prądem nie bierze się z tego, że coś jest „pod napięciem". Bierze się z różnicy potencjałów między dwoma punktami, których dotykasz jednocześnie.
Jeżeli stoisz w wannie i dotykasz baterii, a bateria i rura odpływowa mają identyczny potencjał (nawet podwyższony), przez Twoje ciało nie popłynie prąd, bo nie ma różnicy, która by go wymusiła. Gdy między nimi jest kilkadziesiąt woltów, popłynie.
Dlatego połączenia wyrównawcze chronią nawet tam, gdzie uziemienie jest kiepskie: działają niezależnie od uziomu.
Główna szyna wyrównawcza
W każdym budynku jest jeden punkt, w którym schodzi się wszystko: główna szyna wyrównawcza. Przyłącza się do niej:
- przewód uziemiający od uziomu,
- przewód ochronny PE instalacji,
- metalowe rury instalacji wodnej,
- metalowe rury instalacji gazowej, od strony budynku, za złączem izolującym,
- rury i elementy centralnego ogrzewania,
- metalowe konstrukcje budynku, jeżeli występują,
- instalacja odgromowa,
- ekrany i osłony instalacji teletechnicznych.
Sens jest taki sam jak wyżej: wszystko, co metalowe i dostępne, ma być na jednym potencjale. Rura wodociągowa wchodząca do budynku bez połączenia z szyną to potencjalna druga „elektroda" przy porażeniu.
Miejscowe połączenia wyrównawcze
Oprócz głównej szyny w wybranych pomieszczeniach wykonuje się miejscowe połączenia wyrównawcze: łączy się w nich metalowe elementy w obrębie jednego pomieszczenia.
Klasyczny przypadek to łazienka: wanna, brodzik, rury, grzejnik, kratka odpływowa, metalowe elementy konstrukcyjne. Tam ryzyko jest największe, bo człowiek jest mokry, bosy i dotyka kilku metalowych rzeczy naraz. Wymagania dla pomieszczeń z wanną lub prysznicem opisuje osobny arkusz normy poświęcony tym pomieszczeniom.
Rodzaje uziomów
Uziom fundamentowy: taśma lub pręt zatopiony w fundamencie budynku. Najlepsze rozwiązanie: ma dużą powierzchnię styku z gruntem, jest chroniony przed korozją przez beton i nie zajmuje miejsca.
Ma jedną wadę i jest ona poważna: wykonuje się go wyłącznie na etapie fundamentów. Później nie da się go dorobić. To jedna z tych decyzji, o których inwestor dowiaduje się za późno.
Uziom otokowy: taśma ułożona w wykopie wokół budynku. Możliwy do wykonania także po fakcie, choć wtedy oznacza rozkopanie terenu wokół domu.
Uziom pionowy: pręty wbijane w grunt, łączone szeregowo. Najprostszy do wykonania i najczęściej stosowany przy modernizacjach. Jego skuteczność mocno zależy od rodzaju gruntu i poziomu wód gruntowych.
Wartości rezystancji, jakie trzeba osiągnąć, zależą od układu sieci i od tego, czy uziom pełni też funkcję odgromową. To jest miejsce, w którym nie ma jednej uniwersalnej liczby. Sprawdź wymaganie właściwe dla konkretnego przypadku.
Czego nie wolno robić
Rura gazowa nie jest uziomem. Przyłącza się ją do szyny wyrównawczej, żeby wyrównać potencjał, ale nigdy nie wykorzystuje jako uziomu ani jako drogi dla prądu zwarciowego. Prąd płynący rurą gazową to ryzyko iskrzenia na połączeniach.
Rura wodociągowa też nie. Kiedyś była powszechnie używana jako uziom i w starych instalacjach nadal się to spotyka. Dziś wystarczy, że sąsiad wymieni odcinek na plastik, i cała ochrona znika, bez żadnego objawu.
Przewód ochronny to nie przewód neutralny. Wracamy tu do układów sieci: za punktem rozdziału PEN przewody N i PE muszą pozostać osobne. Zetknięcie ich wybija różnicówkę i stawia prąd roboczy na przewodzie ochronnym.
Nie łączy się uziomu instalacji odgromowej osobno od reszty. Dwa niezależne uziomy w jednym budynku to gwarancja różnicy potencjałów między nimi w chwili wyładowania.
Jak to sprawdzić
Dwa pomiary, oba opisane w części normy dotyczącej sprawdzania instalacji:
Rezystancja uziemienia: miernikiem uziemień, metodą techniczną albo cęgową. Wynik odnosi się do wymagania właściwego dla danego układu sieci.
Ciągłość przewodów ochronnych i połączeń wyrównawczych: pomiar małą rezystancją, sprawdzający, czy połączenie faktycznie istnieje. To pomiar, który wykrywa najczęstszą usterkę: przewód przykręcony do pomalowanej blachy albo zacisk, który wygląda dobrze i nie przewodzi.
Ten drugi pomiar bywa lekceważony, a wykrywa więcej realnych usterek niż pierwszy.
Najczęstsze błędy
Brak połączeń wyrównawczych w łazience. Instalacja ma uziom, ma różnicówkę i nie ma wyrównania, czyli nie ma ochrony w miejscu, gdzie ryzyko jest największe.
Szyna wyrównawcza bez rur. Sama szyna zamontowana, ale instalacja wodna i gazowa nigdy do niej nie podłączone.
Zacisk na pomalowanej powierzchni. Farba jest izolatorem. Połączenie wygląda na wykonane i nie przewodzi.
Zapomniany uziom fundamentowy. Wykrywany, gdy fundament jest już zalany. Wtedy zostaje uziom otokowy albo pionowy i dodatkowy koszt.
Zapamiętaj
Uziemienie daje prądowi drogę do ziemi. Połączenia wyrównawcze sprawiają, że nie ma napięcia między rzeczami, których dotykasz. Pierwsze bez drugiego to instalacja, która wyłączy zasilanie, ale dopiero po tym, jak przez kogoś popłynie prąd.