Андрей Смирнов
Время чтения: ~17 мин.
Просмотров: 0

Типы молниеотводов

Молниезащита частного дома своими руками

Обеспечить безопасность жилого строения можно при помощи молниезащиты, сделанной своими руками. Схема молниеотвода достаточно проста, её легко сделать самостоятельно. Любая подобная система безопасности частного дома базируется на изготовлении молниеотвода из доступных строительных материалов.

Любой молниеотвод имеет три главных составляющих, как показано схеме:

  1. Молниеприемник.
  2. Токоотвод.
  3. Контур заземления.

Молниеприемники

Проводник из металла, задача которого принять на себя электрический разряд молнии, называют молниеприемником. Установка его производится на самом высоком месте кровли, при этом на крыше, имеющей сложную конструкцию, устанавливают несколько таких молниеприемников.

По своим конструктивным особенностям молниеприемники могут быть нескольких видов:

  • штырь из металла;
  • металлический трос;
  • металлическая сетка.

Металлический штырь

При этом способе молниезащиты дома изготавливается металлический штырь, длиной от 20 сантиметров до полутора метров. Его следует монтировать на самой высокой точке крыши частного дома.

Используемый материал – медь или оцинкованная сталь, ввиду большой устойчивости к окислению. Такой штырь может иметь любую форму. Площадь сечения не должна быть меньше 100 м2. Если штырь имеет круглую форму, то его диаметр должен быть не менее 12 миллиметров. Допускается использование полой трубы, но в таком случае её диаметр должен быть немного больше, а торец, обращённый вверх, нужно заварить. Такой способ защиты дома от молнии подойдёт для любого типа металлической кровли, в том числе и для металлочерепицы.

Металлический трос

Устройство с металлическим тросом тоже достаточно просто сделать своими руками. Вся конструкция состоит из троса и пары опор, которые можно сделать из металла. Однако в этом случае их придётся изолировать.

Вдоль конька крыши натягивают стальной трос, диаметром не менее 12 мм, и закрепляют его по краям. Трос должен находиться на высоте 1–2 метров от конька крыши.

Металлическая сетка

Молниеотвод с приёмником из металлической сетки является самым лучшим вариантом защиты для крыши из черепицы.

При монтаже сетки её крепят вдоль конька крыши с ответвлениями из токоотводов, имеющих надёжное заземление по всей площади кровли.

Все молниеприемники на крыше следует обязательно соединить с лестницами, водостоками и любыми другими металлическими предметами.

Когда рядом с частным домом в непосредственной близости от него растут большие и высокие деревья, то можно использовать одно из них в качестве молниеприемника. Для этого металлический штырь следует установить так, чтобы он был выше кроны дерева на полтора метра, а затем соединить его с токоотводом. Важным условием является высота дерева — оно должно быть выше дома на 10–20 см.

Создание токоотвода

Токоотвод — одна из составляющих молниеотвода, отвечающая за провод электрического разряда от молниеприемника до контура заземления. Его делают из стальной проволоки, имеющий диаметр не менее 6 мм. Один её конец приваривается к основанию молниеприемника, а второй к контуру заземления

Качеству сварки нужно уделять особое внимание, во избежание поломки в месте крепления. Сила тока, который проходит через токоотвод, может достигать 200 000 ампер

Крепить токоотвод нужно по контуру крыши и дома при помощи изоляторов на расстоянии 2–3 см от кровли и стен. Если токоотводов несколько, то расстояние между ними должно быть не менее 25 метров.

Нельзя закреплять проволоку вблизи дверей и дверных проёмов. При монтаже следует избегать резких изгибов и мест, где она может быть повреждена снегом или мусором. Токоотвод должен быть максимально коротким, а располагать его нужно в местах наибольшего риска попадания молнии: на острых выступах, краях фронтонов и т. д.

Заземление молниеотвода

Завершает любую конструкцию устройства для защиты от молнии — контур заземления. Его задача — обеспечить надёжный контакт всего устройства с землёй. Внешне конструкция выглядит как три больших электрода, которые соединены между собой и утоплены в землю.

Для сборки устройства, отвечающего за заземление, понадобится сталь сечением 80 м2 или медь сечением 50 м2. В заранее выкопанной траншее, глубиной около одного метра и шириной 3 метра, нужно вбить по краям два металлических прута из меди или стали. Затем они соединяются между собой при помощи сварки и к ним приваривается токоотвод от дома. Вся конструкция забивается до основания в землю.

При сборке устройства заземления нужно помнить, что располагать его нужно не ближе пяти метров от дверей или окон, проходов, крыльца и дорожек. Расстояние от стен дома должно быть не менее одного метра.

Строение молниезащиты

Громоотводы бывают двух разновидностей — пассивные и активные.

Пассивная молниезащита

Пассивная молниезащита — наиболее распространённый и традиционный вид, используемый во всех странах мира. В отечественном законодательстве регулируется нормативом РД 34.21.122–87 — «Инструкцией по молниезащите зданий и сооружений».

Пассивная молниезащита считается наиболее распространённым и традиционным видом громоотвода

В соответствии с данным документом молниезащита по качественным показателям делится на четыре категории по мере убывания. То есть первая категория является наивысшей, четвёртая — минимально допустимой. Категория зависит от плотности расположения молниеприёмников на квадратный метр площади крыши.

Активная молниезащита

Активная молниезащита появилась относительно недавно — в середине 80-х годов прошлого столетия. Суть её заключается в том, что на месте обычного шпиля помещается устройство, притягивающее разряд на себя. Оно имеет меньшие размеры и работает за счёт принудительной ионизации воздуха. Это, по утверждению производителей, позволяет искусственно вызывать разряд молнии на более ранних стадиях, когда разность потенциалов относительно низкая. Преимущество в том, что разряды происходят чаще, но с меньшей силой.

Конструктивно ионизация воздуха производится либо специализированными электронными схемами, либо разрядниками, действующими в момент повышения общего напряжения электрического поля в предгрозовой атмосфере.

Внешнее отличие таких молниеприёмников заключается в том, что на антенне смонтированы характерные металлические чаши, формой напоминающие летающую тарелку.

Активная молниезащита искусственно вызывает разряд молнии и притягивает его на себя

В отечественном нормативном законодательстве нет положений, регламентирующих установку активной молниезащиты. Связано это с тем, что большинство экспертов в данной области весьма скептически относятся к эффективности этого вида защиты от молний. Было описано и запротоколировано множество случаев, когда разряды электричества били не в антенны, а рядом, тем самым подвергая опасности здания.

ПУЭ (седьмая редакция)

Отдельными пунктами ПУЭ оговаривается, что РУ и ТП 20-750 кВ открытого типа оборудуются молниеприёмниками в обязательном порядке. Для некоторых видов сооружений допускается отсутствие специальной молниезащиты, но лишь при условии ограниченной продолжительности гроз в течение года (не более 20 часов).

Те же сооружения закрытого типа требуют защиты от молнии лишь в районах с показателем продолжительности гроз более 20.

Заземление

В том случае, когда здания закрытого типа имеют металлическую кровлю – молниезащита осуществляется с помощью заземляющих устройств, подсоединённых непосредственно к покрытию. Если кровельное перекрытие изготовлено из железобетонных плит, то при наличии хорошего контакта между отдельными элементами строения допускается заземление через входящую в их состав арматуру.

Защита зданий РУ и ТП в закрытом исполнении выполняется либо с помощью молниеотводов стержневого типа, либо путём укладки специальной металлической сетки.

Стержневая и сеточная защита


При установке на защищаемом строении типовых стержневых молниеприёмников, от каждого из них в сторону заземлителя прокладывается не менее 2-х токоотводов, расположенных по разным сторонам здания. Особой конструкции молниеприемная сетка, укладываемая поверх кровли на специальных держателях, изготавливается из стальной проволоки диаметром 6-8 миллиметров.

При скрытом монтаже согласно ПУЭ такой молниеотвод кладётся под кровельное покрытие (на слой утеплительного или гидроизоляционного материала с негорючими свойствами).

Выполненная в виде сетки защитная конструкция должна состоять из ячеек площадью не более 12х12 метров, а её узлы рекомендуется фиксировать посредством сварки.

Токоотводы или спуски, используемые для соединения молниеприёмной сетки с ЗУ, должны устраиваться по периметру здания через каждые 25 метров (не реже).

Требования СО 153-34.21.122-2003

Помимо вопросов, касающихся обустройства молниезащиты на государственных объектах любой формы собственности, в инструкции под данным обозначением рассматривается порядок подготовки и хранения всех сопровождающих документов.

Документация

Подготавливаемая при этом исполнительная документация должна включать в свой состав полный комплект расчётов, схем, чертежей и пояснительных записок, определяющих порядок монтажа специального оборудования в пределах защищаемой зоны.

При её подготовке должны учитываться как расположение здания на генеральном плане застройки (с учётом прокладываемых коммуникаций), так и климатические условия в данной местности.

Сдача объекта

Кроме того, этим документом устанавливается общий порядок технической приёмки комплексов молниезащиты, а также особенности сдачи их в эксплуатацию. Особо оговаривается, что для приёмки здания или сооружения назначается специальная комиссия, состоящая из представителей исполнителя и заказчика, а также инспектора пожарной службы.

По результатам изучения представленной разработчиком документации оформляются акты приёмки и допуска оборудования молниезащиты в эксплуатацию.

После этого на каждое отдельное устройство обязательно оформляются специальные рабочие паспорта (на всю систему и заземлитель), которые остаются у лица, ответственного за электрохозяйство объекта.

Проверка

В разделах инструкции, касающихся эксплуатации введённых в действие устройств молниезащиты отдельно оговаривается, что порядок их содержания и обслуживания определяется основными положениями ПУЭ. При этом с целью поддержания систем в рабочем состоянии должны проводиться ежегодные проверки всех её составляющих.

Такие освидетельствования организуются перед началом сезона гроз, а также после внесения в конструкцию молниезащиты каких-либо изменений и усовершенствований.

Принцип действия

Во время грозы на Земле появляются большие индуцированные заряды, и у поверхности Земли возникает сильное электрическое поле. Напряжённость поля особенно велика возле острых проводников, и поэтому на конце молниеотвода зажигается коронный разряд. Воздух вблизи громоотвода в результате коронного разряда сильно ионизируется. Вследствие этого напряжённость электрического поля вблизи острия уменьшается (как и внутри любого проводника), индуцированные заряды не могут накапливаться на здании и вероятность возникновения молнии снижается. В тех же случаях, когда молния всё же возникает (такие случаи очень редки), она ударяет в молниеотвод и заряды уходят в Землю, не причиняя разрушений.

Категории и виды внешней защиты от молний

Атмосферная молния — это мощный разряд электричества, подчиняющийся основным законам физики. Всем известно, что электрический ток движется по пути с наименьшим сопротивлением. Главной задачей блока грозозащиты любого вида создать именно такой путь для прохождения электроэнергии, минуя конструкцию строения. При ударе молнии в частный дом, оснащенным таким блоком, вся мощь электрического заряда просто-напросто уйдет в поверхность земли, не нанеся ущерба постройкам, электроприборам и человеку.

В народном сленге такой виды защиты частных строений называется по-разному: заземлением загородного дома, системой молниеотводов, а также громоотводами. Последний вариант наименования совершенно некорректен, ведь гром — это звук удара молнии и отводить его никуда не нужно. Но термин давно прижился и используется в разговорной речи. Независимо от того, как называется защита дома от молний, она предназначена для выполнения одной задачи — отвода энергии атмосферного электрического разряда в землю. Блоки грозозащиты делятся на три категории: по методу и виду защиты, а также по конструктивным особенностям.

  1. Методы защиты. Эта категория делится на два вида молниезащиты: активную и пассивную. В активной системе приемник молний оснащен специальным ионизатором воздуха, который своей работой провоцирует накопленное атмосферой статическое электричество на разряд. По своей сути, активная защита притягивает молнию, тем самым исключая возможность прямого попадания молнии в объект недвижимости и рядом находящиеся постройки. Пассивные системы не оснащены никакими дополнительными устройствами, поэтому молния может на ней разрядиться, а может и ударить в другое место, но в любом случае данный вид молниезащиты создает надежный барьер от прямого попадания разряда в дом. В то же время она не способна защитить бытовую технику от вторичного поражающего фактора. Для защиты от него необходимо устанавливать дополнительное оборудование.
  2. Виды защиты. В этой категории защита дома от разряда делится на два типа: внутреннею и внешнюю. Внутренняя система защищает частное владение от вторичного поражающего фактора, а внешняя от первичного. В связи с тем, что активные системы защиты от атмосферных электрических разрядов практически не применяются в быту, то блок грозозащиты дома, коттеджа или дачи должен состоять из двух частей: внешней и внутренней.
  3. Конструктивные особенности. В этой категории блок грозозащиты для частного дома делится на типы по особенностям конструкции внешних приемников молний. На данный момент существует три основных типа молниеприемников: штыревые, сетчатые и тросовые. Каждый из них хорош по-своему. Штыревые молниеотводы самые дешевые, но менее эффективные по сравнению с сетчатыми и тросовыми приемными элементами.

Выбрать лучшую защиту от разряда атмосферного электричества для своего дома вам поможет следующая глава статьи, в которой мы расскажем о конструкции наиболее популярной пассивной внешней молниезащите, в дополнение к которой необходимо устанавливать и внутреннюю защиту от вторичного поражающего фактора.

Крепеж для элементов молниезащиты

Для установки используют два типа креплений:

  • Прикрепляемые к элементам кровельных конструкций держатели – применяются в системах молниезащиты на кровлях зданий.
  • Мачты и оцинкованные стойки – для крепления молниеприемников как самостоятельных конструкций.

Второй тип – это различного вида треноги. От падения они удерживаются винтовыми креплениями либо системой противовесов. В ряде случаев требуются растяжки и другое вспомогательное оборудование.

Кроме компонентов, обеспечивающих монтаж самих молниеприемников, необходимы также крепления для молниезащиты, которые фиксируют все остальные ее части.

Универсальные держатели для молниепроводника

Передачу электрического разряда от молниеприемника в землю обеспечивает токопроводящая проводка. Она проходит по кровле, фасадам зданий, сооружений, архитектурным элементам и конструкциям и крепится различными типами универсальных держателей. Материалом для них служит оцинкованная сталь, пластик. Наиболее часто встречаются следующие типы.

Угловые

Используются для крепления на коньках скатных кровель, к углам парапетов. Угловые держатели изготавливают из пластика, нержавеющих металлов и сплавов. Их крепят с помощью саморезов, пружинных зацепов.

Кровельные

Применяются для прокладки проводников по кровлям различного типа. Для скатных кровель обычны крепления в виде кронштейнов, с креплением кровельными саморезами. Как правило, применяются для фиксации круглых проводников.

Для плоских крыш используют приспособления, не повреждающие кровельный слой. Они удерживаются за счет собственного веса. Обычно это пластиковые или стальные захваты с бетонными утяжелителями.

Фальцевые

Их ставят на металлических фальцевых кровлях с покрытием из кровельной стали или меди. Чтобы сохранить целостность покрытия, держатели прикрепляют с помощью болтовых зажимов к вертикальным фальцам.

Держатели для полосы

Помимо круглых молниепроводов, не менее популярны плоские, в виде полосы толщиной 4 и шириной 40 мм. Для их крепления используют держатели с плоскими пазами. Полоса в них удерживается с помощью пружины либо зажимается болтом. На кровле устройства удерживаются саморезами или за счет собственного веса.

Фасадные держатели

Этот вид приспособлений служит для крепления токопроводов к стенам домов и сооружений.

Модели для крепления к каменным конструкциям представляют собой пруток из оцинкованной стали. С одной стороны на нем нарезана резьба для завинчивания в пластиковый дюбель, с другой установлен болтовой зажим для провода.

Для монтажа по сэндвич панелям крепление молниезащиты ставят на саморезы.

Держатели на трубу водостока

Как правило, держатель токоотвода молниезащиты на водосточной трубе – это простой хомут в виде полосы из меди или оцинкованной стали с пазами для зажима проводника. В некоторых случаях конструкция хомута дополняется кронштейном с зажимом для провода.

Держатели молниеприемника

Крепление молниеприемника рекомендуется выполнять с помощью стальных кронштейнов. Это гарантирует, что в случае попадания молнии, они не расплавятся, не воспламенятся от сильного нагрева.

Для фиксации к мачтам используют хомуты с болтовым зажимом. К строительным конструкциям стержни крепят анкерами различного устройства.

Принцип действия

Во время грозы на Земле появляются большие индуцированные заряды, и у поверхности Земли возникает сильное электрическое поле. Напряжённость поля особенно велика возле острых проводников, и поэтому на конце молниеотвода зажигается коронный разряд. Воздух вблизи молниеотвода в результате коронного разряда сильно ионизируется. Вследствие этого напряжённость электрического поля вблизи острия уменьшается (как и внутри любого проводника), индуцированные заряды не могут накапливаться на здании и вероятность возникновения молнии снижается. В тех же случаях, когда молния всё же возникает (такие случаи очень редки), молния исходит из молниеотвода, не причиняя разрушений.

Особенности устройства

Как и у любой системы, у активной молниезащиты можно выделить ряд особенностей. В числе характерных преимуществ:

  1. Большая зона охвата. Монтаж активной молниезащиты позволяет защитить большую территорию по сравнению с аналогом, функционирующим по пассивному принципу. Дело в том, что, несмотря на присутствие молниеприемника (пассивного) на крыше, молния может ударить, например, в расположенный во дворе столб линии электропередач или иной возвышающийся объект. Подобное исключается в случае использования активного молниеприемника, так как элемент сам провоцирует разряд.
  2. Компактность. Несмотря на усложненное устройство активного приемника молний, его габариты остаются достаточно компактными, что не только упрощает процесс установки системы и снижает нагрузку на несущие конструкции, но и практически не привлекает внимания. Это позволяет устанавливать систему на любых строениях, вне зависимости от их архитектурного стиля.
  3. Эффективность. Активный молниеотвод обеспечивает более высокий уровень защиты не только строения, но и близлежащих территорий.

Важным преимуществом выступает и полная автономность системы. Активный молниеприемник не требует подключения к электросети, поэтому может использоваться для защиты локально расположенных объектов вроде газовых подстанций.

Что касается недостатков системы, здесь выделяют лишь сравнительно высокую цену оборудования и то, что некоторые ученые не подтверждают существенного повышения уровня защиты объекта от использования системы. К слову, первое частично компенсируется за счет того, что в силу большего охвата территории для защиты крупных объектов и территорий потребуется меньшее количество приемников, чем в случае с пассивными аналогами.

Устройство молниеотвода: как соединить заземление и приемник молний

Токоотводящая или, правильнее сказать, токопередающая часть молниеотвода является не менее важным элементом, чем его заземление и сам приемник молний – вы только представьте, что случится с домом, если этот элемент устройства просто не выдержит нагрузку и сгорит. В таком случае все грозовые разряды попадут в дом, и тогда от беды может спасти только чудо. Именно по этой причине к токопроводящей шине следует отнестись не менее серьезно, чем ко всему другому. Здесь имеется всего два важных момента, которые нужно соблюсти, как говорится, беспрекословно.

  1. Сечение токоотвода – оно не должно быть менее 6мм, если речь идет о цельной (монолитной) медной жиле и не менее 10мм, если для отведения грозовых разрядов используется стальной прут.
  2. Соединение токоотводящей шины с заземлением и приемником молний. В значительной мере дело облегчается, если система целиком изготавливается из стали – в такой ситуации все соединения производятся с помощью сварки. Опять же, здесь важна длина сварного соединения – при стыковке токоотводящей шины к контуру заземления и приемнику провар должен иметь длину не менее 600мм. Если речь идет о медной жиле, то здесь придется действовать с помощью специальных клемм, которые представляют собой пластины с ложбинками для кабеля, соединяющиеся друг с другом посредством винтов.

Что же касается крепления токоотводящей жилы к стенам строения, то здесь используются пластиковые клипсы. В идеале, чтобы сохранить молниепровод в целостности в течение долгого времени, его лучше изолировать от окружающей среды, поместив в обыкновенный кабель канал.

В принципе, это все, остается добавить не так уж и много. А именно о таких моментах, как молниезащита отдельных элементов крыши. Если имеется дымоход, то вокруг него нужно намотать хотя бы пару витков отводящей ток жилы и соединить ее с общим молниеотводом. Также в защите нуждаются и все элементы кровли, изготовленные из металла – к примеру, отводящие воду желоба и трубы. Только в таком случае изготовленный самостоятельно молниеотвод будет являться надежной защитой дома от грозовых разрядов.

Автор статьи Александр Куликов

Устройство защиты от молнии

Выяснили, что для защиты строений от ударов молнии, необходимо соорудить систему. Называется она молниеотводом и включает три равных по значению части:

  • Молниеприемник – устройство, воспринимающее непосредственно разряд молнии.
  • Токоотвод – система металлических линейных деталей, принимающих токи от молниеприемника и передающих их заземлению. Элементами токоотвода могут служить уже упомянутые прутки арматуры, металлические трубы водостока и т.п.
  • Заземлитель – линейный или замкнутый металлический контур. Состоит он из забитых в грунт вертикальных штырей, соединенных прутком или полосой. Заглубляется заземлитель минимум на 0,5м. Длину штырей и расстояние между ними определяют расчетными методами.

Молниеотвод постройки любого архитектурного типа обязан включать все три перечисленных части, иначе в устройстве системы не будет малейшего смысла. Различия заключаются в типе составляющих, зависящем от конфигурации крыши и здания.

Например, скатные кровли защищают от молнии посредством установки стержневых приемников. Над вытянутыми домами устраивают молниеотводы с тросовыми приемниками. Применение указанных разновидностей несколько портит архитектурный ансамбль, но в итоге оказывается наиболее экономичным.

Монтаж готовой молниезащиты

С готовой молниезащитой обычно идут заводские крепления.

Монтаж приемника молний. Молниеприемники устанавливают на кровле на кронштейны. Если монтируют тросовый молниеприемник, то на краю конька делают выпуски на 30—50 см. Выпущенный пруток должен выступать за плоскость дома под углом около 45° к горизонту. Эту схему еще называют «куриная лапа».

Монтаж токоотводов. Токоотводы ведут по внешней части водосточных труб или прямо по фасаду при помощи держателей. При монтаже прутка токоотвода не делают острых углов: в них может заискрить.

За полметра до земли делают переход с прутка на металлическую полосу. Для этого в комплектах идет специальный держатель.

Монтаж заземлителя. На 1,5—3 м в землю вкапывается контур заземления. К нему присоединяется второй конец полосы.

Главное — соблюдать непрерывность линии до заземлителя, то есть элементы должны быть надежно соединены, чтобы электричество нигде не остановилось.

Внешняя молниезащита

Принцип работы. Молниеотвод улавливает молнию и перенаправляет удар в землю. Чтобы молния гарантированно попала в громоотвод, его ставят как можно выше: на крышу дома, специальную мачту или, например, на растущее рядом высокое дерево.

Защитная зона. Перед покупкой или изготовлением молниеотвода выполняют расчет его защитной зоны. Устройство должно быть расположено так, чтобы молния гарантированно попала в него, а не в дом.

Точно зона защиты определяется по сложной математической формуле. Но, например, для штыревого молниеотвода — это устройство в виде металлического штыря на крыше — пользуются простым правилом: при угле в 45° радиус защиты будет равен высоте установки устройства. То есть если громоотвод стоит на высоте 10 м, зона защиты будет равна 10 м от оси штыря. Угол определяют визуально.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации