грозозащита в частном доме

Молниезащита частного дома

В этой статье Вы узнаете:

Атмосферное электричество обладает огромным потенциалом, в тысячи раз превосходящим мощности установок, созданных человеком. В грозовом облаке может создаваться разность потенциалов до 10 миллионов киловольт, ток при разряде достигает 200 000 ампер, уберечься от такой силы, несущей масштабные разрушения, без специальных защитных систем не представляется возможным.

Опасность молнии для частных домов

Насыщенность домов электроникой, электробытовой техникой и средствами приема эфирных передающих каналов резко увеличила вероятность воздействия молнии, что объясняется физическими особенностями электростатических сил. Грозовой разряд, попадая в незащищенное строение, не только повреждает электрические сети и аппараты, страшнее вероятность возникновения пожаров, причиной которых молнии становятся в каждом пятом случае. Защита от поражения молнией частных домов целиком находится в руках владельцев, что не может быть причиной отказа от устройства молниезащиты, учитывая те страшные последствия, которые настигают не защищенные дома.

Виды защит от молний

В настоящее время детально разработаны и применяются два вида защит от воздействия грозовых разрядов: это внешняя и внутренняя защита.

Внешняя молниезащита

Представляет собой общеизвестный громоотвод в виде металлического стержня, возвышающегося над крышей дома. Состоит такая защита из трех основных элементов.

1. Молниеприемник – металлический стержень, который может быть стальным, медным или алюминиевым.

2. Токоотвод, в качестве которого применяется металлический проводник, соединяющий молниеприемник с заземлением.

3. Заземление, состоящее из заглубленных в землю стальных заземлителей, соединенных в единый контур при помощи металлических шин.

По сути для всех трех элементов применяется проводник разного сечения, минимальные значения которое выбирают в соответствии с используемым материалом по следующей таблице:

В зависимости от вида кровли и конфигурации крыши, кроме стержневого приемника могут применяться натянутый над защищаемым объектом стальной трос или специальная сетка (см. рисунки далее), либо вообще может быть комбинация этих элементов.

Все чаще применяются системы внешней защиты, используемые активный способ поиска и отвода грозовых разрядов на ранних стадиях их развития (об этом читаем немного ниже).

Внутренняя молниезащита

Токи, возникающие в результате проявления молнии, протекают по резисторным и индуктивным связям, вызывая перенапряжения, которые способны оплавить микросхемы и вывести со строя электрооборудование. Для защиты от подобных последствий используются УЗИП – устройства защиты внутренних сетей от импульсного перенапряжения. Величина импульсного перенапряжения зависит от места удара молнии, в связи с чем, различают перенапряжения I типа (наводится от прямого удара молнии) и II типа (от непрямого удара). Перенапряжения I типа особо опасны, поскольку в 10÷20 раз превышают величину перенапряжений II типа.

Стандартный состав системы молниезащиты

Для защиты частного дома от поражающего влияния молний применяется стандартный набор средств:

Из приведенного перечня наибольшими различиями обладают методы внешней защиты, которые могут быть активными и пассивными, а при пассивной защите имеют существенные отличия в зависимости от конфигурации крыши и вида кровельного покрытия.

Активная молниезащита

В последние годы набирает популярность активная защита от молний. Ее шпиль имеет специальную головку – ионизатор, который генерирует встречный поток электронов. В результате молния притягивается, после чего полученный разряд отводится через токоотвод в землю, где гасится. Активная защита отличается большим радиусом защищаемой зоны, который превышает в 8 раз радиус защиты пассивного молниеотвода одинаковой высоты.

Характеристики активной защиты обеспечивают значительное снижение расходных материалов для крыш со сложной конфигурацией, а также времени на монтаж оборудования. Эстетично выглядит внешний вид мачты с ионизатором, отпадает необходимость в заземлении отдельных металлических конструкций, расположенных под колпаком защитной зоны.

Из недостатков активного метода можно отметить малый срок его применения, что не дает возможности говорить о многолетнем положительном опыте. Более того, в последнее время фиксируется все больше случаев ударов молний в объекты с активными молниеприемниками и компаниям-производителям предъявляются иски в связи с этим.

Устройство внешней защиты частного дома от молний

При устройстве молниезащиты частных домов должны использоваться принципы и конструкции защиты, изложенные в специальной литературе («Инструкция по устройству молниезащиты…» СО 153-34.21.122-2003 и РД 34.21.122-87).

Категория частных сооружений по степени защиты

Тяжесть разрушающего воздействия молний зависит от наличия на поражаемом объекте газов, пыли, паров, или их смесей, способных взрываться при попадании электрической искры. Важными факторами классификации зданий по классам (или категориям молниезащиты) являются: ожидаемое расчетное количество ударов молнии в объект, его ценность, угрозу для жизни людей и горужающей среды. Поэтому частные жилые дома, коттеджи и садовые домики приянто относить к III группе строений, в которых отсутствуют такие опасности.

В зависимости от степени надежности приняты 4-е класса молниезащиты:

Проблемы коррозии

Металлические элементы внешней защиты постоянно находятся под воздействием погодных условий, которые являются причиной коррозии. Замедлить разрушение металла и обеспечить долголетний срок эксплуатации конструктивных элементов защиты можно используя такие способы:

Подробнее о компонентах и материалах для молниезащиты и заземления домов, ососбенностях их использования можно почиать в нашем большом обзорном материале на этой странице.

На скорость развития коррозии влияет несовместимость некоторых металлов. Так, медь очень плохо контактирует с оцинкованной сталью и алюминием, поэтому нужно избегать подобных контактов. Для соединения несовместимых материалов применяются специальные зажимы, в которых концы изготовлены из разных металлов.

Наименьшее допустимое расстояние

Токи, наводимые в металлических проводниках грозовыми разрядами, могут вызывать появление искрового разряда. Расстояние между токоотводами и металлическими элементами должно быть таким, чтобы предотвратить искрообразование, это наименьшее допустимое расстояние, обозначаемое буквой S.

Кроме этого также существуют требования по соблюдению расстонию между крепежными элементами системы молниезащиты, расположению токоотводов относительно оконных проемов, дверей и прочих конструктивов строения. Более подробно познакомиться с информацией можно здесь в материале о том, как правильно прокладывать токоотводы.

Если металлические конструкции заборы, элементы фасада, трубы располагаются ближе 1,0 метра от токоотводов и не имеют токопроводящего соединения с конструкциями защищаемого здания, такие элементы подлежат соединению с системой молниезащиты напрямую.

Требования к молниеприемникам

Молниеприемник является центральным элементом защиты и от его параметров зависит надежность всей системы. Правильно, когда конструкция этого узла разрабатывается на стадии проектирования дома. Для определения параметров молниеприемника нужны данные о геометрии крыши, размерах здания и забора вокруг территории, о физическом составе почвы в месте строительства и среднегодовом количество молний в данной местности. Важно иметь сведения по гипсометрии окружающего ландшафта, наличие водоемов, высоких деревьев или искусственных сооружений. Выбор конструкции молниеотвода зависит от совокупности имеющихся данных и финансовых возможностей застройщика.

Чаще всего применяется металлический штырь длиной до 2,0 метров и площадью поперечного сечения не менее 100 мм² с заостренным концом. Устанавливается такой штырь в самой высокой точке крыши и надежно крепится. При этом конус, образованный углом вращения в 45º с вершиной в острие, должен накрывать своей образующей, как шатром, защищаемый объект. В зависимости от конструкции крыши молниеприемник может состоять из металлической сетки или стального троса, натянутого вдоль конька.

Виды токоотводов

В качестве токоотвода применяется любой металлический проводник: медь, черная или оцинкованная стальная полоса 4х20 или 4х40 мм, стальная катанка диаметром 6÷8 мм, при этом подземная ее часть должна иметь диаметр не менее 10 мм и соединяться с контуром заземления при помощи электросварки. Токоотводом могут служить металлические конструкции дома: лестницы, трубы при условии надежного электрического соединения всех элементов. Токоотвод прокладывается по кратчайшему расстоянию от молниеприемника к заземлению и не должен иметь резко изгибающихся участков.

Крепление элементов защиты

Внешние элементы защиты от разрядов регулярно подвергаются знакопеременным температурным воздействиям и действию ветровых нагрузок. В этих условиях крепление является тем фундаментом, который обеспечивает долголетний срок работоспособности системы.

Самым надежным способом крепления является применение унифицированных изделий. Имеются кровельные и фасадные держатели токоотводов, держатели для водосточных труб, клеммы, соединители, крепления заземлителей и другие элементы. Детальные сведения о таких изделиях приводятся в специальных каталогах.

Как выбрать заземление

Элементами кольцевого заземления являются: соединительный элемент, плоский проводник (полоса), заземляющий проводник (обычно в ПВХ оболочке).

Глубинное основано на использовании стержней заземления, которые забивают на определенную глубину (в зависимости от количества точек монтажа и типа грунта) в землю. При этом не обязательно замыкать эти точки в единый контур как показано на рисунке ниже, наоборот обычно делают локальные очаги в местах спуска токоотводов по фасаду строения.

Всегда при монтаже заземления используют антикоррозионную ленту, которой герметизируют в земле места соединений конструктивных элементов.

Нормативные документы (РД 34.21.122-87, п. 8) регламентируют величину электрического сопротивления контура заземления в системах защиты от молний, которое не должно превышать 10 Ом. Кроме того, задаются конструктивные параметры заземлителей, в зависимости от применяемого сортамента стали.

Так, минимальные величины сечения и толщины стенок заземляющих электродов из уголковой или полосовой стали должны быть не менее 150 мм² и 5 мм соответственно, диаметр штыря из круглого арматурного железа – не менее 18 мм, стальной трубы – не менее 32 мм при толщине стенки 3,5 мм и более.

При определении расстояния между заземлителями РЗ важно выдерживать соотношение РЗ= 2,2 х ДШ, где ДШ – длина штыря заземлителя. При меньшем соотношении возникает эффект «перекрытия», который значительно увеличивает сопротивление растеканию электрических зарядов, и снижает эффективность защиты.

Минимальная глубина заложения штырей 2÷3 метра, выбирается в соответствие с физическими свойствами грунта и должна быть больше глубины промерзания. Чаще всего применяется контур в виде равностороннего треугольника. В углах контура забиваются заземлитили, которые соединяются общей шиной из полосовой стали.

Полезно соединять заземление дома и контур молниезащиты, что улучшает их характеристики. Контур заземления соединяется с токоотводом при помощи электрической сварки, холодной спайки или надежного болтового соединения.

В заключение предлагаем посмотреть видео устройства разомкнутого контура заземления частного дома в составе: стержни заземления 8х1,5 м, оцинкованная стальная полоса 40 мм, токоотводы.

Пример устройства молниезащиты частного дома для коньковой кровли

Для случая скатной коньковой крыши для расчета используют всегда так называемый «метод угла защиты».

Этап 2. По графику или формулам в зависимости от категории молниезащиты (3)(частные дома относятся к III и IV категории) и высоты h (2) определяем защитный угол (1), который затем переносим на здание и откладываем его в обе стороны от запроектированного на кровле проводника.

Этап 3. Находим те элементы на кровле, которые выступают за границы защищаемой зоны. На них необходимо будет запланировать дополнительные молниеприемники или коньковые проводники (в нашем случае это дымовая труба и выступающие оконные проходы). В зависимости от размеров дымовой трубы (1) производим расчет высоты молниеприемника (подробнее читайте в статье «Молниеприемники»).

Этап 4. Делаем выводы от молниеприемных устройств к будущим токоотводам. Важно уточнение! Для повышения эффективности системы концы проводника на коньках необходимо запланировать на 15 см длинее и загнуть немного вверх.

Пример устройства молниезащиты частного дома для плоской кровли

Для плоской крыши используем «метод молниеприемной сетки».

Этап 1. В самую первую очередь на тех участках, где вероятность удара молнии самая большая, а это кромка или выступы крыши, мы планируем проводник, который будет выполнять роль молниеприемника или базового контура молниеприемной сетки.

Этап 2. Аналогично предыдущему примеру находим угол защиты, переносим его на чертеж и проверяем все ли элементы сооружения покрывает защитная зона.

Этап 3. Собственно дополняем наш контур ячейками сетки исходя из того, что для зданий III класса молниезащиты, такой размер должен быть не больше 15х15 метров, то есть, если периметр вашего дома не больше, то достаточно будет оставить только базовый контур, иначе советуем разделить все пространство на равные ячейки и проложить таким образом проводники.

Этап 4. Если крыша имеет дополнительные выступающие элементы, то дополняем устройство молниезащиты молниеприемниками для соответствующих элементов по стандартным правилам.

Базовые схемы молниезащиты типовых проектов

На рисунке ниже представлены варинты молниезащиты нескольких типовых проектов домов (нажмите, чтобы увеличить).

Источник

Молниезащита частного дома своими руками

Сегодня мы поговорим про то, как защитить частный дом от удара молнии.

Что такое молния?

Многие владельцы частных домов стараются сделать свое жилище максимально комфортабельным и безопасным, но при этом забывают об возможности поражения дома молнией.

Молния – одно из самых неприятных явлений, которое может нанести колоссальный ущерб жилищу.

Как известно, она представляет собой электрический разряд большой мощности, поэтому даже при непрямом попадании в дом, она может повредить электрическую технику в помещениях.

Хорошо, если возле дома имеется высокое здание, оснащенное молниезащитой.

В таком случае можно не переживать о возможности попадания молнии в дом, поскольку зачастую такие дома имеют молниеотводы с большой зоной защиты, которая и будет покрывать территорию с рядом стоящими зданиями.

Особенностью молнии является выполнение разряда на самую высокую точку. Поэтому если дом стоит на отшибе, он является наивысшей точкой, если, конечно, рядом с ним не растет дерево, которое выше дома.

Но дерево тоже не гарантия защиты. Опасность поражения жилища молнией во много раз возрастает, если рядом с домом имеются водоемы, сильные ручьи, болотистая местность.

Итак, если частный дом не окружен высотными постройками, лучше обезопаситься, обеспечив жилище молниезащитой.

Поражающие факторы молнии

Но перед тем как разобраться со способами защиты дома от возможного поражения молнии, следует рассмотреть поражающие факторы этого явления.

Всего этих факторов два.

Это прямое попадание молнии в дом, в результате чего он может получить повреждение конструкции, существует возможность возникновения пожара. Данный фактор является самым опасным.

Для дома и жильцов менее опасен. Данный фактор сводится к появлению электромагнитной индукции в проводке дома при разряде молнии рядом с домом.

Из-за индукции в проводке происходит значительный скачок напряжения, который способен повредить все электроприборы в доме, подключенные к сети.

И если от вторичного фактора можно обезопаситься без дополнительного оснащения путем отключения всех приборов от сети во время грозы, то первичного фактора защитится таким способом невозможно, нужно оснащение дома молниезащитой.

Штат Огайо, дом в который попала молния.

Поскольку молния – это всего лишь электрический разряд хоть и большой силы, но он действует как любой другой разряд, то есть движется по пути наименьшего сопротивления.

Обеспечение этого пути и является задачей молниезащиты.

Если молния попадет в дом, оснащенный таким типом защиты, то электрический разряд по нему уйдет в землю, не нанося ущерба зданию.

В народе такая зашита называется заземлением дома, молниеотводами, громоотводами.

Что касается последних, то определение не совсем верно, ведь гром – это всего лишь звуковое сопровождение, возникающее при разряде молнии.

Критерии и виды молниезащиты

Теперь разберем типы молниезащиты.

Здесь данное оборудование имеет несколько критериев, которые и делят его на типы.

Первый критерий – метод защиты.

По нему молниеотводы делятся на:

Активные появились сравнительно недавно. В них молниеприемник, о нем речь — чуть ниже, оснащен специальным ионизатором, который своими импульсами «провоцирует» молнию.

По сути, данный прибор специально притягивает молнию на себя, что полностью исключает возможность появления вторичного фактора поражения молнией.

Пассивные же не оснащены ничем таким, молния может разрядиться на нее, а может и нет. Данный тип защиты используется повсеместно.

Дальше рассматривать будем только такую защиту, поскольку ею можно оборудовать дом самостоятельно, а вот оборудование для активной защиты устанавливается только специалистами.

Второй критерий – виды защиты.

По нему громоотводы тоже делятся на два типа – внешний и внутренний.

Здесь все просто – внешний защищает дом от первичного фактора воздействия молнии, а внутренний – от вторичного.

И третий критерий – конструктивные особенности.

Но здесь разделение на типы больше относиться к молниеприемникам. По ним молниеотвод делится на штыревой, тросовый и сетчатый.

Конструкция молниезащиты

Теперь по конструкции молниезащиты, поговорим пока только о внешней.

Состоит она всего из трех элементов – молниеприемника, токоотводов и заземлителя.

Принимает на себя разряд молнии, поэтому он закрепляется на крыше дома, чтобы сам приемник был наивысшей точкой.

Простейшим является стержневой тип приемника.

Стандартным считается металлический прут диаметром 10-18 мм, и длиной от 250 мм.

Можно также использовать и трубу, но только торцы ее должны быть заварены.

Количество приемников рассчитывается от размера здания. На небольшие дома достаточно одного, если же площадь дома превышает 200 м кв. устанавливается два стержня с расстоянием между ними от 10 м.

Чтобы разряд по приемнику не перешел к дому, его закрепляют на крыше при помощи деревянных брусков или специальных крепежей.

Некоторые, чтобы не портить внешний вид дома, молниеприемник устанавливают на отдельной опоре возле дома.

Некоторые, если есть возможность, крепят дополнительный молниеприемник прямо на дереве.

Особой разницы нет, поскольку даже у рядом установленного молниеприемника зона защиты будет покрывать дом.

Основным условием установки приемника – он должен располагаться выше дома, а также других построек возле него.

Еще один тип молниеприемника – тросовый.

Используется трос, который натягивается по всей длине конька крыши и закрепляется на деревянных опорах. Важным условием является натяжка троса – он не должен касаться крыши.

Третий тип приемника – сетка.

Ее изготавливают из любой проволоки (стальной, алюминиевой и др.) с сечением не менее 6 мм.

Ее натягивают по площади всей крыши, ячейки этой сетки должны формировать квадрат примерно 6х6 м.

При этом сетка тоже не должна касаться крыши, ее закрепляют на деревянных или специальных токонепроводящих опорах на высоте 6-8 см от крыши.

Строгих предписаний к использованию того или иного типа молниеприемника нет, использовать можно любой, все они вполне эффективны, поэтому выбираются они по желанию.

Далее о втором элементе данной защиты – токоотводах.

Основной задачей их является передача разряда от приемника к заземлителю.

Чаще всего в качестве токоотводов используется стальная проволока диаметром от 6 мм.

Если стены дом сделаны из кирпича или пеноблока, в общем, из любого негорючего материала, то можно токоотвод закрепить вдоль стены в любом незаметном месте, главное, не возле окон и входных дверей.

Можно в качестве токоотвода использовать и металлическую ленту, но толщиной не менее 2 мм и шириной от 30 мм.

Токоотвод крепится к приемнику при помощи сварного, болтового или спайного соединения.

От количества концов молниеприемников зависит количество токоотводов.

Если используется только один стержневой приемник, то к нему крепится один отвод. При использовании тросового приемника нужно уже два отвода.

Также два токоотвода применяется при сеточном приемнике.

Последний элемент – заземлитель. Самым простым заземлителем являются два металлических прута, заглубленных в землю на 2-3 м.

Расстояние между ними должно составлять не менее 3 м. Эти пруты должны быть перемкнуты между собой перемычкой на уровне 0,5-0,8 м в земле. К этой перемычке и подсоединяется токоотвод.

На грунтах с высоким уровнем грунтовых вод лучше использовать горизонтальное положение заземлителя на глубине от 0,8 м. При этом заземлителем должен выступать металлический уголок или полоса шириной от 50 мм и толщиной от 4 мм.

Соединяется заземлитель с токоотводом только сварным соединением.

Особенности монтажа молниезащиты

Исходя из описанного можно понять, что сделать молниезащиту вполне можно и самому, имея только необходимые материалы.

Чтобы сделать защиту дома от молнии, нужно вначале произвести замеры.

Необходимо выяснить высоту, на которой должен располагаться приемник, а также определить метод его крепления.

Затем нужно высчитать длину токоотвода. Здесь важно учитывать, что путь заряда молнии к заземлителю должен быть максимально коротким. Поэтому не стоит делать какие-то обводы, изгибы и т.д. И уж тем более нельзя из отвода формировать кольца.

Что касается заземлителя, то он должен располагаться не менее чем 1 м от ближайшей стены дома. После всех расчетов можно приступать к монтажу.

Начинать нужно с заземлителя.

Если он будет сделан из прутов, достаточно вырыть траншею глубиной 0,5 м и длиной 3 м.

По краям этой траншеи забить в землю пруты длиной не менее 2 м.

Затем при помощи сварочного аппарата к этим прутам приварить перемычку.

Если же заземлитель будет горизонтальным, то придется копать траншею значительно глубже.

Далее можно переходить к установке приемника.

Здесь нужно соблюдать важное условие – он не должен контактировать с крышей дома, поэтому для закрепления его использовать только деревянные опоры.

Или крепить его нужно непосредственно к токонепроводящим конструкциям дома.

Затем к приемнику и заземлителю крепится токоотвод, который после можно прикрепить к крыше специальными приспособлениями, а затем и к стене дома.

К приемнику токоотвод можно закрепить и при помощи болтов, а вот к заземлителю – только при помощи пайки или сварки.

Останется только закопать вырытую заранее траншею.

Что касается монтажа защиты на дом с деревянными стенами, то принцип идентичен, но есть одно условие – прикреплять токоотводы непосредственно к стене нельзя.

Они должны располагаться на удалении от стены не менее чем на 150 мм.

Внутренняя защита дома

Это было все, что касается внешнего типа защиты. Напоследок же немного о внутренней, ведь полностью защитить здание от воздействия молнии внешний тип не может, поэтому желательно использовать оба этих типа.

Итак, внутренняя защита оберегает бытовую технику от скачков напряжения, которые может создать заряд молнии.

Для внутренней защиты используются специальные устройства защиты импульсного перенапряжения (УЗИП).

Выпускается большое количество таких устройств с разной степенью защиты.

Эти устройства подключаются к электрической сети дома и устанавливаются в распределительном щитке на входе.

Только после установки этого устройства можно будет с уверенностью сказать, что дом полностью оборудован молниезащитой.

Источник