Quels sont les différents types de paratonnerres ?

Les différents types de paratonnerres

Les orages sont des phénomènes naturels qui représentent un grand danger pour les bâtiments et les personnes. Le paratonnerre est un équipement de protection contre la foudre dont le rôle est de capter les impacts directs dans une zone définie. Le courant de foudre capté est acheminé jusqu’à la terre par des matériaux conducteurs et dissipé dans un système de mise à la terre dédié. En canalisant ces décharges électriques (dont l’intensité varie entre 1 kA et 200 kA). Récemment, mardi 12 Novembre 2024, une décharge foudre a été enregistrée près du circuit du castelet avec une intensité dépassant les 350 kA !

Le paratonnerre prévient des risques de dommages sur la structure et d’incendies. Plusieurs technologies existent, il est important de savoir les différencier pour choisir celle qui convient le mieux à votre bâtiment.

Sommaire :

1. Les systèmes classiques (norme NF EN 62-305)
   1. Le Paratonnerre à Tige Simple (PTS)
   2. La Cage Maillée
   3. Le Paratonnerre à Fils Tendus
2. Les systèmes modernes (norme NF C 17-102)
   1. Le Paratonnerre à Dispositif d’Amorçage (PDA)

Les technologies classiques (norme NF EN 62-305)

Le Paratonnerre à Tige Simple (PTS)

Le Paratonnerre à Tige Simple est la technologie la plus ancienne et la plus connue, dont l’invention est historiquement liée au français Jacques de Romas (1713-1776) et à Benjamin Franklin (1706 – 1790). Il se compose d’une tige métallique installée au point le plus haut du bâtiment que l’on souhaite protéger et reliée à deux prises de terre par deux conducteurs de descente. Dans le cas le plus favorable, le rayon de protection maximal de cette technologie est de 30 m (niveau de risque = IV ; Hauteur = 60 m).

Avantages du Paratonnerre à Tige Simple :

• Installation simple
• Financièrement intéressant sur des projets de petite taille
• Peut s’intégrer discrètement sur certaines structures

Inconvénients du Paratonnerre à Tige Simple :

• Rayon de protection limité
• Plus le projet est de taille importante, moins la technologie est financièrement intéressante
• Contrainte de résistance mécanique des mâts

Exemple de structures adaptées à une protection par PTS :

• Antennes et pylônes
• Maisons individuelles
• Églises et monuments de petite taille
• Sommets de cheminées

Normes de référence en France :

• Composants : NF EN 62561 – Volumes 1 à 8
• Installation : NF EN 62305-3

La Cage Maillée

Dérivée de la cage de Faraday, la protection par Cage Maillée est une méthode de protection consistant à ceinturer un bâtiment à l’aide d’un maillage de matériaux conducteurs installé en toiture et en façade. Un réseau de terre « en boucle » (type B) est également mis en place autour du bâtiment pour dissiper le courant de foudre efficacement. En complément, des pointes captrices sont placées en toiture et sur les points hauts. La taille des mailles varie entre 5 et 20 m selon le niveau de protection requis : plus le niveau requis est haut, plus la taille est réduite.

Avantages de la Cage Maillée :

• Réduction des effet de rayonnement électromagnétique à l’intérieur de la structure protégée
• Contribue à l’équipotentialité globale entre les structures conductrices et la terre

Inconvénients de la Cage Maillée :

• Installation complexe : beaucoup de matériaux à installer sur le bâtiment et en terre
• Méthode de protection très coûteuse en matériaux et en main d’œuvre

Exemples de structures adaptées à la Cage Maillée :

• Data Centers
• Scanners

Normes de référence en France :

• Composants : NF EN 62561 – Volumes 1 à 8
• Installation : NF EN 62305-3

Le Paratonnerre à Fils Tendus

Principe de protection identique à celui de la Cage Maillée, sauf que les conducteurs sont installés à distance de la structure à protéger. Cette distance permet d’isoler le bâtiment du courant de foudre en les éloignant l’un de l’autre. Les fils tendus (en matériaux conducteurs prévus dans la norme NF EN 62-305-3) sont connectés à des conducteurs de descente reliés à un système de mise à la terre. La taille du maillage et la distance entre les conducteurs de descente sont soumises à la méthode de la sphère fictive ou de l’angle de protection.

Avantages du Paratonnerre à Fils Tendus :

• Réduction des effets de rayonnement électromagnétique à l’intérieur de la structure protégée
• Contribue à l’équipotentialité globale entre les structures conductrices et la terre
• Protection de zones ouvertes

Inconvénients du Paratonnerre à Fils Tendus :

• Installation complexe : beaucoup de matériaux à installer sur le bâtiment et en terre
• Méthode de protection très coûteuse en matériaux et en main d’œuvre
• Solution de protection peu discrète et peu esthétique
• Les fils tendus posent des problèmes logistiques et de sécurité dans certaines zones (circulation d’engins de manutention par exemple)

Exemples de structures adaptées au Paratonnerre à Fils Tendus :

• Zones de stockage extérieures
• Data Centres
• Scanners
• Pas de tir de fusée (voir Fusée Ariane dans nos références)

Normes de référence en France :

• Composants : NF EN 62561 – Volumes 1 à 8
• Installation : NF EN 62305-3

Les technologies modernes (NF C 17-102)

Le Paratonnerre à Dispositif d’Amorçage (PDA)

Cette technologie française, apparue dans les années 1980, est le fruit d’un long travail de développement impliquant des institutions comme le CNRS. Le principe du Paratonnerre à Dispositif d’Amorçage (PDA)est de générer artificiellement, à l’aide d’un système d’ionisation; un traceur électrique ascendant survenant avant les traceurs électriques « naturels ». On parle d’avance à l’amorçage pour désigner la différence de temps entre l’amorçage électrique (la génération du traceur) d’un PTS et celui d’un PDA. Cette avance, mesurée en laboratoires et in-situ, est comprise entre 10 µs et 60 µs en fonction des modèles.

L’objectif d’un PDA, et donc l’avantage de l’avance à l’amorçage, est de créer un point d’impact privilégié pour le courant de foudre afin de capter ce dernier plus haut. Le fait de capter la foudre à une hauteur plus importante permet de couvrir une zone plus grande.

La génération du traceur électrique se fait par des procédés différents en fonction des fabriquants. Deux solutions techniques sont trouvables sur le marché : le PDA à déclenchement électronique et le PDA à déclenchement géométrique :

• • PDA à déclenchement électronique : Ces paratonnerres sont équipés d’un dispositif électronique chargé d’ioniser l’air autour de leur pointe afin de faciliter l’attraction de la foudre en créant un chemin conducteur entre le nuage et le sol. Ce dispositif électronique est alimenté soit par une batterie soit par des éléments de capture de l’énergie générée par le champ électrique ambiant à l’approche d’un orage.
  • PDA à déclenchement géométrique : Ce type de PDA est conçu pour augmenter très rapidement son potentiel électrique juste avant le coup de foudre. Dès que le potentiel a atteint la tension d’ionisation de l’air, des étincelles sont produites au niveau d’un éclateur pour produire le traceur ascendant. Parmis les leaders du marché, notre gamme IONIFLASH MACH NG est utilisatrice de cette technique qui présente l’avantage d’avoir une durée de vie plus importante et un besoin en maintenance moindre.

Avantages du Paratonnerre à Dispositif d’Amorçage :

• Installation simple
• Rayons de protection supérieurs
• Financièrement intéressant pour les projets de grande taille
• Protection de zones ouvertes
• S’intègre discrètement sur les structures

Inconvénients du Paratonnerre à Dispositif d’Amorçage :

• Plus le projet est de petite taille, moins la technologie est financièrement intéressante
• Contrainte de résistance mécaniques des mâts
• Contrainte de prise de terre avec résistivité inférieure à 10 Ohms

Exemples de structures adaptées au Paratonnerre à Dispositif d’Amorçage :

• Site industriel
• Entrepôts
• Champs solaires
• Zones ATEX
• Grands bâtiments / monuments

Normes de référence en France :

• Composants : NF C 17-102 / NF EN 62561 – Volumes 1 à 8
• Installation : NF C 17-102

Les produits France Paratonnerres

Notre société, spécialisée dans la conception et la production de solutions de protection foudre haut-de-gamme, est en mesure de répondre à toutes les demandes liées aux technologies présentées dans cet article. Que votre besoin concerne l’étude de votre projet, la fourniture du matériel, son installation ou des vérifications, notre équipe d’experts saura y répondre.