С целью защиты объектов жилой инфраструктуры от разрядов атмосферного электричества разработан ряд эффективных технических решений. Сегодня мы расскажем, в каких случаях требуется устройство молниезащиты частного дома, из каких элементов состоит система и как правильно провести монтаж.
Задачи и принцип действия
Каждый год на Земле происходит более десяти миллионов гроз, в ходе которых в атмосфере возникает до тридцати миллиардов электрических молний, треть которых разряжается непосредственно в поверхность планеты. Основная масса грозовых явлений происходит в крупных акваториях, однако и в континентальной местности грозовая активность также довольно высока и при этом территориально неоднородна. Карты грозовой продолжительности и вероятное количество ударов молний по объекту определяют необходимость сооружения устройств молниезащиты и их тип. Согласно нормам, для отдельно стоящих в загородной местности зданий применяется грозозащита III категории.
Считается, что разряд молнии протекает по пути наименьшего сопротивления, а единственная функция молниеотвода — создать этот самый путь в обход уязвимых частей конструкции здания. Это не вполне корректно: вокруг остро возвышающихся проводников воздух ионизируется, за счёт чего снижается напряжённость электрического поля, то есть самим своим наличием шпиль с хорошей проводимостью снижает вероятность возникновения разряда. Когда же электрическое поле напряжено запредельно, система молниезащиты перенаправляет ток молнии в землю, не позволяя ему проходить через элементы конструкции здания, вызывая их разрушение, угрожая здоровью и жизни людей, находящихся внутри.
Устройство молниеотвода: 1 — молниеприёмник; 2 — защищённая зона; 3 — токоотвод; 4 — контур заземления
Молниезащитное сооружение, как правило, представлено возвышенным металлическим объектом и имеет ограниченную область действия. Область пространства, в которой с большой вероятностью произойдёт поглощение разряда молнии, имеет сложную геометрическую конфигурацию, для которой не определена однозначная методика расчётов. На практике используются табличные значения, изложенные в нормативе РД 34.21.122–87 и уточнённые стандартом международной электротехнической комиссии IEC 62305. В первом приближении защищённая молниеотводом область представляется собой конус, вершина которого совпадает с верхней точкой молниеприёмника, а радиус основания определяется указанными в таблицах соотношениями.
Защита дома и электрооборудования от грозы: 1 — удалённый удар молнии в ЛЭП; 2 — электропотребители; 3 — прямой удар в молниеприёмник; 4 — контур заземления
Основные элементы грозозащиты
Несмотря на кажущуюся примитивность, система молниезащиты здания состоит из ряда составляющих, каждая из которых выполняет вполне определённую функцию. Основной элемент — молниеприёмник, который поднимается на высоту, достаточную для обеспечения требуемой защитной зоны.
Вопреки распространённому мнению, мачта или иная поддерживающая конструкция молниеприёмника не является основным проводящим звеном, по которому ток молнии стекает в землю. К молниеприёмнику болтовыми зажимами или сваркой крепится стальной трос или металлическая проволока диаметром от 6 мм. Проводник должен быть проложен до контура заземления по кровле или стене здания.
1 — стержневой молниеприёмник; 2 — крепление молниеприёмника; 3 — мачта громоотвода; 4 — токоотвод
Третий элемент грозозащиты — контур заземления, который объединяется с основными заземлителями при условии, что защитные проводники отделены от рабочего нуля на всём протяжении. В отличие от основного контура, требования проводимости заземлителей грозозащиты менее строгие. Контуры на гражданских объектах не требуют обязательных контрольных измерений.
Устройство внешней молниезащиты
Молниеприёмники бывают трёх типов: стержневые, тросовые и сетчатые. Первый тип, как правило, представлен трубой диаметром от 40 мм, разделённой на отрезки по 3–4 м для удобства сооружения. Соединение звеньев выполняется либо на фланцах, либо раструбными муфтами. Практика показывает, что стержень обладает достаточной устойчивостью при высоте до 8–9 метров, более высокую мачту следует укрепить растяжками. На стержневых молниеотводах основано большинство систем грозозащиты отдельно стоящих зданий с неметаллической кровлей.
Второй тип молниеприёмников — это струна из металлической проволоки или трос толщиной от 8 мм, натянутый вдоль конька крыши на деревянных стойках высотой около полуметра. Допустимое расстояние между стойками — 8 метров, при большей протяжённости троса его следует растягивать от стоек к земле, либо установить дополнительные поддерживающие элементы. При длине троса до 10 метров его можно подключать к заземлению только с одной стороны, более длинные молниеприёмники — обязательно с двух. Тросовая грозозащита применяется на кровлях, не имеющих выступающих над коньком неметаллических элементов.
Молниезащитная сетка применяется на кровлях с неметаллическим покрытием, уклон которых составляет менее 8:1. Сетка состоит из стальной проволоки с размером ячейки не менее 12х12 м, все пересечения соединяются сваркой. Металлическое покрытие кровли также может выполнять функцию молниеприёмной сетки. Такой тип грозозащиты требует обязательного объединения всех металлических элементов кровли в единую сеть с подключением к заземлителям не реже, чем через каждые 100 м по периметру здания.
Все несущие и поддерживающие устройства молниеприёмников должны обладать достаточной механической прочностью и устойчивостью к ветровым нагрузкам. Вертикальные мачты стержневых молниеприёмников обязательно требуют устройства железобетонного основания, а также крепления к ближайшим стенам как минимум в двух точках. Стойки тросовых приёмников необходимо оснащать косыми подпорками, расположенными со стороны действия сил натяжения. Крепление поддерживающих конструкций следует производить не к покрытию или обрешётке, а к закладным элементам кровли.
Основные заземлители
Правилами проектирования грозозащиты в первую очередь предусматривается использование в качестве заземления фундаментов зданий. Для этого должны соблюдаться два условия: электрическая связь между всеми элементами арматуры и вывод контактного стержня для подключения, а также отсутствие наружной эпоксидной или полимерной гидроизоляции. Также фундаменты не могут служить естественными заземлителями при естественной влажности грунта на глубине залегания менее 3%.
При отсутствии естественных заземлителей производится устройство контура с нормируемой проводимостью не более 20 Ом. Как правило, достаточно двух электродов сечением не менее 100 мм2 и длиной от 3 метров, вбитых вертикально в землю. Такие же электроды можно располагать и горизонтально лучевым способом, но при этом их должно быть не менее трёх. Электроды контура должны вбиваться на расстоянии не ближе 5 метров друг от друга и не ближе 5 метров к любым подземным коммуникациям, пешеходным дорожкам, местам постоянного нахождения людей и животных. При этом место размещения контура должно выбираться с тем условием, чтобы длина проводника между ним и молниеприёмником была минимальной.
Внутренняя молниезащита
Явление, называемое заносом высокого потенциала, может протекать не только с участием строительных конструкций, для защиты которых предназначены устройства наружной грозозащиты. Газовые трубы, любые металлические коммуникации и провода воздушных ЛЭП также представляют опасность. Поэтому все вводы металлических конструкций в дом должны обязательно быть заземлены.
УЗИП (устройство защиты от импульсных перенапряжений) предназначен для защиты цепей от грозовых и коммутационных импульсных перенапряжений
Защита линии воздушного ввода в дом защищается с помощью специальных электротехнических устройств, называемых грозоразрядниками. На данный момент они массово производятся в компактном варианте и могут устанавливаться в модульные щитки по совместительству с прочими защитными устройствами. Базовая защита от удара молнии обеспечивается разрядниками 1 класса, для защиты проводки предусмотрен 2 класс, а чтобы уберечь бытовую технику потребуется установка устройств 3 класса.
Видео по теме
Присоединяйтесь к нам на канале Яндекс.Дзен
