Как правильно защитить дом от грозового разряда – молнии? Молния – это природный разряд электричества. Если было бы возможно с аккумулировать мощный заряд молнии, это позволило обеспечить целый район города абсолютно бесплатной электроэнергией. Порой, в наш дом, может «прилететь» по внешним проводам, никем не прирученный, и не столь желанный, но столь губительный для нашей домашней электротехники «синий дракон» по имени молния и уничтожить посильно нажитое имущество — электротехнику. Именно поэтому, к защите дома от молнии необходимо относится серьезно и ответственно и не скупится на материальные расходы для установки молниеотвода, а также автоматики защиты.

Молниезащита бывает двух видов: внутренней и внешней защиты. В комплексе, два охранных контура молниезащиты будут обеспечивать сто процентную защиту вашего дома от молнии, которая защитит как электроаппаратуру, так и человеческую жизнь.

Защита от молнии – внешняя защита

К внешней защите относится молниеотвод, который, как правило, устанавливают на самой верхней точке дома, молниеотвод соединяют с проводником, который отводит разряд в землю. Было время, когда молниеотвод соединяли с заземлением контура дома. Как выяснилось, для отвода грозового разряда лучше использовать независимое заземление. Характеристики заземлителя молниеотвода должны быть такими же, как у контура заземления дома. Его также надо углублять в землю с помощью штырей не менее чем на 3 метра.

Для частных домов, молниеприемник часто устанавливают на крыше дома. Молниеприемники бывают:

• а) тросовой молниеприемник, закрепленный на стойках торцевых частей дома и натянутый вдоль конька, либо используется высокий металлический штырь молниеприемника, который вертикально устанавливается и крепится с помощью растяжек или специального крепления рассчитанного для устойчивости к ветровым нагрузкам.

защита дома от молнии — молниеприемники

• б) другой вариант, когда на крышу укладывают металлическую сетку из прутьев, сваренную с шагом ячеек 2–5 м, с сечением прутьев 8–10 мм².

Защита о молнии — сетка

• в) третий вариант молниеотвода, используется, если кровля металлическая, тогда отпадает нужда в применении двух предыдущих конструкций. Требуется только заземлить кровлю с помощью проводника и отвести в землю.

Проводник, по которому грозовая энергия молнии пойдет к заземлителю, лучше использовать стальной, сечением не меньше 16 мм², или медный провод сечением не меньше 10 мм².

Это как раз тот случай, когда кашу маслом не испортить: чем толще будет провод, тем безопаснее. Металлический проводник, как правило, соединяется с молниеприемником сваркой или при помощи болтового соединения в случае медного проводника. Проводник опускается вдоль наружной стены дома, к которому он крепится при помощи специальных хомутов на невозгораемых материалах. Желательно, проводник молниеотвода уложить на глухой стене, вдали от входной двери и окон. Проводник молниеприемника не должен проходить по металлическим элементам (лестничных металлических перил, водопроводных и водосточных труб) и на расстоянии этих конструкций не ближе чем на 30 см.

Защита от молнии — внутренняя защита

ОПН — защита дома от молнии

Внутреннею защиту от молнии обеспечивают специальные модульные устройства, которые устанавливаются в схемах электрощитовых. Даже если молния непосредственно не попадает в наш дом, она может “прискакать” в виде импульсного сверхтока по внешним уличным проводам. Проводник, который принял импульс, может привести к катастрофическим последствиям домашнюю аппаратуру, подключенную к электрической сети. За фатальный исход дорогого оборудования придется платить самим, винить в этом будет некого. Как раз для защиты от таких ситуаций и существуют специальные модульные устройства - ограничители перенапряжения. Внутри щита (ВРУ), можно установить отличающихся по классификации ограничители перенапряжения (ОПН). Эти устройства по внешнему виду напоминают обычные модульные автоматические выключатели (ВА), только без рычага отключения.

модульные ограничители напряжения — защита от молнии

Все, что надо знать про ограничители перенапряжения, - что они устанавливаются между фазой и заземлением или нулевым проводом и заземлением.

Принцип работы ограничителей перенапряжения

Какие ограничители перенапряжения нужно устанавливать для защиты от молнии?

Как видно из классовых назначений ограничителей перенапряжения, погашение импульсного перенапряжения происходит поэтапно. Недостаточно установить ограничитель перенапряжения только класса D и на этом успокоится. Последняя ступень способна погасить остатки, которые проскочили через В и С. Так, в одиночку он неспособен отвести сотни, а то и тысячи ампер. Какой вывод напрашивается из всего сказанного – необходимо устанавливать все три класса ограничителей перенапряжений — В, С, и D.

Активная молниезащита для частного дома

Активная молниезащита отличается от пассивного — своего предшественника, в том, что в него встроено электронное устройство, которое генерирует высоковольтные импульсы на конце молниеприемника. Искусственный лидер на большом расстоянии с помощью высоковольтных импульсов притянет к себе разряд молнии, и отводит ее в землю.

Активная молниезащита широко используется в области гражданского строительства, в частности строительства коттеджей. В наш век придается большое внимание эстетическому облику здания, поэтому, чтобы не испортить вид традиционными молниеприемниками некоторые обладатели домов используют активные молниеприемники. Преимущество объясняется просто: меньшее число молниеприемников и токоотводов - меньшее нарушение эстетики объекта

Молниеотвод представляет собой защитное устройство, в котором система проводников отводит электрический разряд в землю. Молниезащита - важнейший элемент обеспечения безопасности жильцов и имущества, находящихся в здании. При желании и наличии определенных знаний, вполне реально соорудить громоотвод своими руками.

Принцип действия и устройство

Система защиты от молнии состоит из трех компонентов:

• молниеприемник;
• токоотвод;
• заземлитель.

Схема устройства представлена на рисунке ниже.

Функция приема разряда молнии возлагается на молниеприемник. По токоотводам электричество поступает в заземлительный контур, который передает разряд в грунт.

Молниеприемник

Существует три разновидности молниеприемников:

• стержневой;
• штыревой;
• сетчатый.

Также в качестве приемника может выступать сама крыша.

Стержневой приемник представляет собой металлический штырь, установленный на станине (на кровле, рядом со зданием, на высоком дереве). С помощью токоотвода (проводника) штырь соединяется с заземлительным контуром. Для изготовления громоотводов применяют медь, алюминий или сталь. Причем первая- оптимальный вариант с точки зрения качества защиты, а самые дешевые приемники производятся из стали.

Сечение молниеприемника стержневого типа должно составлять не менее 35 кв. мм, если речь идет о меди, и 70 кв. мм - для стальных устройств. Длина штыря колеблется от 50 до 200 см.

Стержневые приемники обычно выглядят эстетично, однако площадь их покрытия не слишком большая. Для расчета покрываемой территории от наивысшей точки штыря прочерчивают мысленную линию к уровню земли под углом 45 градусов. Защищенным является все пространство, оказавшееся в треугольнике по периметру. Ввиду маленькой зоны действия, стержневые громоотводы используют для защиты небольших домов, банных построек, гаражей и т.п.

Обратите внимание! Молниезащиту можно как сделать своими руками, так и приобрести готовую.

Сеточные молниеприемники выполняются в виде металлических сеток и представляют собой арматурный каркас с ячейками размером от 3 до 12 м. Толщина арматуры - в среднем 6 мм. Сетку размещают на определенной высоте над материалом кровли, оставляя зазор не менее 15 см. Наиболее подходящие объекты для применения сеточных систем - большие кровли (многоквартирные дома, торговые центры, промышленные и складские здания и т.п.).

Тросовый приемник располагается на двух или четырех мачтах, связанных друг с другом проволокой из стали или алюминия. Трос протягивают по коньку крыши, используя деревянные бруски, которые выступают в качестве опор. Наименьший рекомендуемый диаметр троса - 5 мм.

По сравнению со стержневыми описываемые устройства покрывают гораздо большую площадь. С точки зрения эффективности тросовые системы лучше, чем стержневые или сеточные приемники справляются с задачей защиты от молнии. Особенно распространены такие системы на шиферных кровлях.

Иногда в качестве молниеприемника используют саму крышу. Это возможно, когда кровля изготовлена из профнастила, металлической черепицы и любых других материалов, в основе которых есть металл. Существуют требования, которые дисквалифицируют конструкционный материал кровли, если его толщина меньше 4 мм (иначе возможно его прожигание молнией). Также не допускаются какие-либо горючие материалы, способные легко воспламениться.

Токоотвод

Для изготовления проводников применяют шестимиллиметровую медную, стальную или алюминиевую проволоку. Соединения с другими элементами системы - молниеприемником и заземлительным контуром - выполняют посредством болтов или сварных швов. Токоотвод нуждается в качественном изолировании от окружающей среды (подойдут кабель-каналы). Еще одно требование - выбор для токоотвода самого краткого пути от молниеприемника к заземлительному устройству.

Заземлитель

Заземлительный контур располагают неподалеку от здания. При этом выбирают место, находящееся вне прогулочной территории и поближе к какому-либо ограждению. Электрический заряд, поступающий к заземлительному контуру через токоотвод, через металлические стержни отводится в грунт. Стержни вкапывают в землю на глубину примерно 80-100 см. Их размещают таким образом, чтобы они при соединении формировали треугольник.

Подготовительные мероприятия

Перед тем как сделать громоотвод необходимо провести подготовку. Причем по важности этот этап ничем не отличается от собственно процесса установки молниезащитной системы. Понадобится произвести расчеты согласно формуле, подобрать материалы и найти правильное место для установки молниезащиты.

Формула расчета

Молниезащита - достаточно сложная и ответственная в силу выполняемых задач система. При ее планировании необходимы точные расчеты и оценка потенциальных рисков. В то же время необходимости в чрезмерно сложных математических вычислениях нет. Нужно лишь определить зону действия системы, исходя из формул. Для стержневого молниеотвода существуют коэффициенты, применяемые для расчета нужной высоты устройства. Используется такая формула:

Она подходит для громоотводов высотой до полутора метров, что вполне достаточно для обеспечения защиты частного дома от ударов молнии.

Материал для громоотвода

Для создания защитной системы понадобятся конструкционные материалы. Придется сделать выбор из стали, меди или алюминия. При этом площадь необходимого поперечного сечения будет отличаться, что продиктовано разным сопротивлением каждого вида из перечисленных металлов. Чтобы объяснить сказанное более наглядно, внизу приведена таблица, в которой указаны минимальные требования к компонентам молниезащиты, исходя из вида металла:

Материал	Молниеприемник		Токоотвод		Заземлитель
	Площадь сечения, мм	Диаметр, мм	Площадь сечения, мм	Диаметр, мм	Площадь сечения, мм	Диаметр, мм
Медь	35	7	16	5	50	8
Сталь	50	8	50	8	100	11,5
Алюминий	70	9,5	25	6	Не применяется

Исходя из данных, представленных в таблице, оптимальный выбор материала - медь. Однако наиболее дешевым вариантом громоотвода, изготовленного своими руками, является сталь.

Токоотвод отличается меньшим сечением в сравнении с другими компонентами защитной системы. Рекомендуется постепенно увеличивать его толщину от приемника к заземлительному контуру.

Совет! При создании молниезащиты желательно применять один и тот же вид металла для всех элементов конструкции.

Для изготовления молниезащиты необходимы такие материалы и инструменты:

1. Молниеприемник. В случае со стержневой системой понадобится металлический заостренный штырь. Также подойдет ТВ-мачта или антенна для приема радиосигналов. В продаже имеются готовые приемники, например, GALMAR или SCHIRTEC.
2. Металлическая проволока нужного сечения.
3. Устройства для заземления (металлические штыри, трубы или лента).
4. Пластиковые фиксаторы, скобы, болты.
5. Инструменты для выполнения работы (сварочный аппарат, электродрель, молоток, лопата).

Место установки

Громоотвод следует располагать на наиболее высокой точке из имеющихся на участке. При этом нужно помнить про защитную конусообразную зону. Громоотвод должен находиться в таком месте, чтобы здание полностью было покрыто защитой. Получается, что, чем более отдален громоотвод от дома, тем выше он должен быть.

По финансовым соображениям предпочтительнее разместить молниеприемник на кровле здания. В этом случае не понадобится сооружение высокой опоры, которая к тому же вряд ли будет эстетически привлекательной.

Совет! Не рекомендуется установка громоотвода в центральной части крыши. Лучше поставить приемник с краю кровли и зафиксировать его к стене. При таком подходе уменьшается риск попадания молнии в какую-либо часть кровли.

Отдельный вопрос - правильное размещение заземлительного устройства. При ударе молнии высокомощный разряд проходит в землю и в этот момент рядом с заземлителем не должны находиться живые существа. Поэтому разработаны требования к минимальным расстояниям от заземления к стене дома - 1 м и до пешеходных дорожек - 5 м. Заземляющее устройство должно быть установлено в таком месте, где нет вероятности нахождения людей. К тому же, вокруг заземлителя следует установить ограждение и поставить рядом предупреждающий знак.

Обратите внимание! Эффективная работа заземления возможна только во влажном грунте. Это нужно учитывать при выборе места для заземлительного контура. Если постоянно мокрый участок отсутствует, следует задуматься об искусственном орошении.

Установка тросового молниеотвода

Прежде всего нужно протянуть проволоку по коньку кровли. Она будет выступать в качестве приемника для молнии. Если крыша изготовлена из пожароопасных материалов (древесина, пластиковая черепица и т.п.), проволоку следует расположить на высоте не менее 15 сантиметров от материала. При этом поддерживающую для нее функцию будут выполнять пластиковые фиксаторы. Концы проволоки закрепляют на металлических мачтах (их называют горизонтальными приемниками).

Токоотвод фиксируют к приемнику с помощью сварочного аппарата болтовыми соединениями или заклепками. На смежные участки наносят изоляцию. На кровле токоотвод закрепляют скобами, а на стенах - пластиковыми фиксаторами. Проводник лучше разместить в кабельном канале, чтобы избежать пагубного воздействия на него влажности.

Заземление создают так:

1. Копают траншею глубиной от 80 см.
2. Забивают в дно ямы металлические штыри.
3. Соединяют их стальной трубой или лентой. Для этого используют сварочный аппарат.
4. Отводят ленту к участку соединения с токоотводом.
5. Состыковывают токоотвод с заземлителем.

Установка стержневого молниеотвода

Для монтажа стержневой системы понадобится высокая станина. Ее функции сможет выполнять, например, мачта ТВ-антенны. Приемник фиксируют к ней сварным или болтовым соединением.

Установка токоотвода и заземлителя осуществляется так же, как описано выше, когда речь шла о тросовой молниезащите. После завершения установки следует протестировать сопротивление системы. Максимально допустимый показатель - 10 Ом.

Дерево в качестве громоотвода

Для создания молниеотвода своими руками подойдет обычное дерево. При этом его высота должна превышать уровень крыши здания примерно в 2,5 раза. Расстояние до дома не должно быть меньше 3 м.

Один конец пятимиллиметровой проволоки приваривают к заземляющему устройству и закапывают соединение в землю. Оставшийся конец будет приемником. Его подводят к верхушке дерева.

Уход за конструкцией

Металлические устройства чувствительны к отрицательным воздействиям окружающей среды. Чтобы избежать развития коррозийных процессов и сохранить рабочие свойства металлов, необходимо регулярно проводить осмотры системы защиты от молнии.

С наступление весны - перед началом грозового сезона - необходимо провести визуальное исследование всех компонентов системы. В процессе эксплуатации металл бывает настолько поврежден, что не обойтись без замены деталей.

Особое внимание следует уделять контактам. Некачественный контакт приводит к размыканию системы и возгоранию. Если нужно, их прочищают от окиси.

Подземную часть молниезащиты также нужно проверять. Однако ввиду трудоемкости процесса, разрешается делать это не каждый год, а один раз в трехлетний период.

Молниезащита – настолько важный элемент обеспечения безопасности жильцов и здания, что браться за ее создания стоит только при полной уверенности в своих знаниях и опыте. Если этого чувства недостаточно, лучше поручить выполнение работы профессионалам.

2009 0 0

Самодельный громоотвод для частного дома - тонкости обустройства и 3 схемы монтажа

Крепкие двери и надежные замки - это, безусловно, важно, но первое что нужно сделать для защиты любого строения, в том числе и частного дома, это установить громоотвод. Система сама по себе несложная и смонтировать ее своими руками реально, поэтому дальше я расскажу, зачем это нужно и пошагово покажу, как обустроить молниеотвод в частном доме, плюс вы сможете выбрать 1 из 3 схем конкретно для своего дома.

Насколько важно установить защиту

Сейчас уже никому не нужно доказывать, что разбушевавшаяся стихия имеет гигантскую силу и молния здесь не исключение. В случае прямого попадания молнии в дом, для жильцов существует 2 фактора опасности - это первичный и вторичный.

1. Первичный - сюда относят частичное или полное разрушение конструкций здания и возникающий после этого пожар. Молния, конечно, не боевой снаряд, но в некоторых случаях ущерб от ее попадания сравним с последствиями серьезного взрыва. Данный фактор считается самым опасным;

1. Вторичный - этот фактор для жизни людей менее опасен, но неприятностей может принести много. Речь идет об электромагнитной индукции и эффекте короткого замыкания. Если разряд большой мощности «доберется» до электропроводки, то все подключенные к ней приборы сгорят. Хотя здесь можно обезопаситься, отключив эти приборы.

Кстати, обычная наружная антенна запросто может сработать как громоотвод и тогда от вашего телевизора останется только пепел.

Хотя все же есть счастливые обладатели частных домов, которым не нужно ставить защиту и бояться попадания молнии. Из школьного курса физики нам известно, что это явление представляет собой концентрацию атмосферного электричества и во время грозы удара молнии следует ждать в районе самой высокой точки местности.

Если ваш частный дом стоит неподалеку от многоэтажного жилого массива, то разряд с вероятностью в 100 % ударит именно в высотное здание. Вам же бояться нечего, потому как на каждом таком здании обязательно есть громоотвод. А вот для дачного дома в чистом поле громоотвод жизненно необходим.

Тонкости обустройства системы

У себя в доме громоотвод можно полностью установить в течение 2–3 дней, здесь все зависит от того, какую систему вы предпочтете. Но для начала давайте разберемся, как работает защита от молнии.

Принцип действия системы

Устройство системы элементарно простое:

• На любом высоком объекте, будь то крыша дома, дерево или специально установленная мачта, монтируется молниеприемник;
• Этот молниеприемник при помощи токопровода по кратчайшей траектории соединяется с заземляющим блоком;
• При попадании разряда молнии в молниеприемник, электричество проходит по токопроводу и попадает в землю.

Здесь есть интересный нюанс, если монтаж выполнен грамотно, то вокруг шпиля появляется так называемая зона защиты, то есть безопасное место.

Вычислить ее просто: по правилам радиус зоны безопасности в полтора раза больше высоты шпиля. Иными словами, если ваш громоотвод имеет высоту 10 м, то на 15 м вокруг шпиля (во все стороны) распространяется зона безопасности. Причем зона защиты имеет конусообразную форму, поэтому ее еще называют конус безопасности.

Три схемы защиты частного дома

Большинство людей привыкло к тому, что громоотвод - это некий высокий шпиль. Отчасти это правильно, но металлический шпиль - это только одна из 3 распространенных рабочих схем применяемых в частном доме.

Иллюстрации	Рекомендации
	Схема № 1. Шпиль Шпиль считается классикой. Лучше всего его крепить в центре здания, чтобы конус безопасности охватывал все строение. Высота шпиля должна быть не менее 2,5 м, соответственно, чем большую площадь занимает дом, тем выше делается шпиль.
	Схема № 2. Сетка Если на вашем доме металлическая кровля, к примеру, металлочерепица или фальцевая кровля, то саму кровлю можно заземлить, и она будет работать как молниеотвод, главное, чтобы толщина листа была более 0,4 мм. В теории на кровле можно обустроить металлическую сетку из токопровода с ячейками около 1 м, но этот способ больше подходит для высотных домов с плоскими крышами, в частном домостроении он используется крайне редко.
	Схема № 3. Трос по коньку Трос из токопроводящего материала, натянутый над коньком на высоте от 150 мм - это практичное и не очень дорогое решение проблемы. Конус безопасности от троса, идущего над коньком здания, будет гарантировано накрывать весь дом.

Устанавливаем приемник на кровле

Громоотвод, точнее приемная его часть, может быть активной и пассивной. В активной системе на конце небольшого шеста устанавливается специальный ионизатор, который притягивает к себе разряды.

Установка такого ионизатора на частном доме не имеет особого смысла. Во-первых, эта штука не дешевая, а во-вторых, она разрабатывалась для промышленных предприятий с пожароопасным производством, чтобы гарантировано исключить попадание молнии не туда, куда нужно. Плюс подбор и монтаж ионизатора требует профессиональных навыков.

Если вам больше нравится шпиль над вашим домом, то минимальное сечение стального стержня составляет 50 мм², что соответствует круглому пруту диаметром 8 мм. Медный шпиль можно ставить сечением 35 мм², а самым толстым получается алюминиевый шпиль, здесь сечение берется не менее 70 мм².

Проще всего прикрепить громоотвод к кирпичной печной трубе при помощи анкеров или стальных хомутов. Если же такой трубы на вашем доме нет, то для таких случаев существуют специальные металлические стойки, как на фото снизу.

На громоотвод лучше ставить нержавеющую сталь или медь, если ее нет, то я рекомендую брать прут из обычной стали сечением 16 – 20 мм, тонкий металл (до 10 мм) в таких условиях за несколько лет съест коррозия.

Часто люди ставят на шпиль железную толстостенную трубу. Ничего плохого здесь нет, но в этом случае верхнюю часть трубы нужно заварить.

Натянуть по коньку трос легче и намного дешевле, чем крепить высокий, громоздкий шпиль. Сейчас для этих целей продаются специальные кронштейны, которые крепятся прямо к коньку с интервалом около 1 м и поддерживают на нужном расстоянии от кровли токопровод.

Токопровод

При обустройстве токопровода главное обеспечить как можно более короткий путь от приемника на кровле, до заземления. Что касается сечения, то в стальных конструкциях это все те же 50 мм², для медного токопровода хватит 16 мм², а для алюминиевого 25 мм².

Сам провод желательно изолировать как от кровли, так и от конструкций дома. Для этих целей сейчас продаются очень удобные кронштейны, они удерживают токопровод на уровне 20 мм от поверхности здания, что вполне достаточно.

От приемника, до заземления все соединения токопровода в идеале должны провариваться или пропаиваться, но если такой возможности нет, то можно использовать болтовое соединение. Главное помните – алюминий нельзя напрямую соединять с медью, только через стальную шайбу или прокладку.

Заземление

Заземление - это, пожалуй, самая ответственная часть конструкции. Чтобы разряд большой мощности гарантировано ушел в землю, площадь соприкосновения металлических конструкций с грунтом должна быть довольно большой.

• Для обустройства заземления используются металлические стержни длиной до 3 м. Не обязательно, чтобы это были круглые прутья, также сюда подходят металлические уголки размером от 35 мм;

• Изначально вам нужно выкопать траншею в виде треугольника на глубину 30–40 см. Длина стороны треугольника составляет от 1,5 м;
• После этого в углах траншеи вбиваются металлические штыри. В песчанике нужно загонять стержни на глубину до 3 м, для чернозема и влажных грунтов достаточно 1,5 м;

• Когда стержни вбиты, вокруг них сваривается замкнутый металлический контур, к которому подсоединяется токопровод с крыши и вся эта конструкция закапывается землей;

• В теории не обязательно чтобы заземляющий контур имел форму треугольника, металлические стержни можно вбить на прямой линии и точно также соединить, но в случае обрыва токопровода, часть контура перестает работать.

После сборки системы нужно проверить ее сопротивление, по правилам оно должно находиться в пределах 10 Ом.

Вывод

Для небольшого дома сделать громоотвод своими руками можно в течение дня, но здесь важно соблюдать все те зазоры, параметры и сечения провода о которых говорилось выше. Если остались вопросы, пишите в комментарии, постараюсь помочь.

16 октября 2017г.

Если вы хотите выразить благодарность, добавить уточнение или возражение, что-то спросить у автора - добавьте комментарий или скажите спасибо!

В этой статье Вы узнаете:

• Чем опасна гроза и разряды молнии для частного домовладения
• Какие бывают виды молниезащиты в частном доме
• Что включает стандартный состав системы молниезащиты
• Пассивная или активная молниезащита? Плюсы и минусы
• Основы устройства внешней мониезащиты частного дома
• Какие бывают категории сооружений по степени молниезащиты
• Используемые материалы и проблемы коррозии
• Что такое наименьшее допустимое расстояние (разделительный промежуток)
• Какой должен быть молниеприемник
• Как выбрать токоотвод? Виды токоотводов.
• Как правильно крепить элементы молниезащиты? Кровельные и фасадные держатели, держатели для водосточных труб, клеммы м соединители, элементы крепления заземления
• Как выбрать заземление
• Как правильно соединить систему заземления с токоотводом системы молниезащиты
• Особенности устройства системы мониезащиты для разных типов и конфигураций кровли

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:

• Внешняя защита с молниеприемниками, токоотводами и заземлением;
• Защита от заноса высоких потенциалов путем выравнивания потенциалов;
• Защита от перенапряжений (внутренних перегрузок) при помощи разрядников или УЗИП.

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).

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:

• первый - надежность более 99% (например, склады боеприпасов, АЗС, НПЗ);
• второй - от 95 до 99% (крупные предприятия, представляющие угрозу для окружающей среды);
• третий - от 90 до 95% (торгово-офисные и жилые строения);
• четвертый - не менее 85% (здания, в которых нет электропроводки и постоянного присутствия людей).

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:

• Применением металлов мало поддающихся коррозии, это нержавеющие стали, медь или алюминий;
• Использование защитных гальванических покрытий, самым распространенным среди которых является оцинкование;
• Для болтовых соединений - зачистка металла в месте контакта, плотная обтяжка и применение консервативных смазок;
• Выбор завышенного сечения металлоконструкций относительно расчетных показателей, что влияет на стоимость системы.

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 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

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).

Стоит обратить внимание, что в трех варинтах проводник на коньке поднят на некоторую высоту. Это говорит о том, что угол наклона крыши больше, чем угол защиты, и какая то часть постройки не попадает в зону защиты. По сути - это простейший варинт тросового молниеприемника.

Показанные схемы заземелния не стоит рассматривать, как очаговые, они изображены лишь условно (подробнее - см. выше).

Перед тем как рассматривать процесс расчета и установки громоотвода в частном доме, нужно узнать физические причины явления. Это позволит лучше понимать все действия и возможные последствия при нарушениях разработанных инструкций.

Гром – воздушные волны, появляющиеся вследствие резкого увеличения давления воздуха после контакта разряда молнии. Сила тока в молниях может достигать 500 тыс. ампер, а напряжение несколько миллионов вольт. Такой мощный эклектический разряд становится причиной нагревания воздуха до больших температур, резко увеличивается его объем. Как результат – возникают звуковые волны от молнии, которые получили название гром. Гром – следствие молнии и никакой опасности для дома не представляет, защищать строения надо не от него, а от молнии.

Соответственно, сооружать не громоотвод, а молниеотвод.

Зачем нужен молниеотвод

Некоторые не очень грамотные застройщики думают, что прикрепленный на коньке дома металлический штырь будет притягивать к себе все молнии по цилиндрической окружности над ним и по проволоке отводить их в землю. Для этой цели специально закапывается кусок катанки около дома. Такие представления очень далеки от науки, металлический штырь, воткнутый в землю около дома и привязанный к прутку на коньке, никакой пользы не принесет. Почему?

1. Где найти такую проволоку, которая бы выдержала ток силой 500 000 А и напряжением 1 000 000 000 В? Именно такой разряд имеет молния во время встречи с землей.
2. Зачем в принципе притягивать молнии и направлять их по проволоке, рискуя зажечь строение из-за перегрева токоотвода?
3. Что делать, если на дачном участке несколько строений различной этажности? Придется для каждого делать систему громоотвода?

Вывод. Нужно монтировать не громоотвод, а молниеотвод. Все действия должны быть направлены не на притягивание молнии, а наоборот, на создание условий, которые минимизируют вероятность ее попадания в строение.

Это очень сложные расчеты, упрощенные формулы дают большую ошибку. Иногда нет возможности выполнить исходные технические условия, причин может быть несколько, часть из них объективная и не поддается человеческому влиянию.

Цены на молниезащиту и заземление

Молниезащита и заземление

Когда нужно монтировать громоотвод в частном доме

Опять надо вспомнить немного теории о молниях – станут понятнее действия во время монтажа громоотвода. Молний может быть несколько типов, но нас интересует только направление облако-земля. На начальной стадии появляются стримеры, которые в дальнейшем соединяются и образуют ступенчатые лидеры. Именно они ярко светятся и стремительно направляются к земле.

По мере приближения увеличивается напряжения эклектического поля на земле, все имеющие в ней электроны устремляются верх и в самой высокой точке выбрасывают навстречу ответный стример. Он соединяется с лидером, цепь замыкается, электрический разряд уходит в землю. Канал нагревается до 20000–30000°С, воздух расширяется и создает сильные звуковые волны (гром).

Теперь будет понятнее, когда надо монтировать на дом молниеотводы.

1. Если земля в данной местности имеет большое количество ионов. Такие зоны располагаются в переувлажненных участках, именно они могут накапливать большое количество заряда. Обратите внимание, как часто в вашей местности бывают молнии, поговорите со старожилами. Если они не могут вспомнить случаев попадания молнии в какие-либо объекты, то монтировать молниеотвод нет никакой необходимости.
2. Дом расположен на землях, способных накапливать заряд, удары молнии в этой местности не редкость. Установка молниеотвода обязательна, но нужно строго соблюдать правила монтажа и выполнять предварительные расчеты.

Как действует громоотвод

Эффективная система молниезащиты направлена на то, чтобы свести к минимуму направление ступенчатых лидеров молнии в зону расположения здания. А для этого есть единственное условие – электрический потенциал земли на данном участке должен быть минимальным и обязательно намного меньшим, чем на соседних. Эту задачу и должны выполнять молниеотводы. Они постоянно, а не только во время грозы, направляют в атмосферу электрические заряды и тем самым значительно уменьшают потенциал напряжения. Исчезают условия появления встречных стримеров, молния находит иные точки отвода энергии.

Важно. Если в громоотвод попала молния, это значит, что он смонтирован неправильно и вместо пользы приносит вред.

Размер защищаемой площади зависит от количества и качества штырей заземления, именно они собирают электроны и по проводам отправляют их к вертикальному штырю молниеотвода. Оттуда электроны постепенно переходят в атмосферу. За счет такого непрерывного процесса уменьшается потенциал под домом и автоматически минимизируется вероятность попадания в него молнии.

Теперь, когда принцип действия молниеотвода понятен, ясны задачи каждого элемента системы, можно приступать к установке защиты дома.

Пошаговая инструкция установки

Как уже понятно из вышеописанного, молниезащита должна монтироваться только в комплексе с эффективным заземлением, в противном случае система функционировать не будет.

К работам рекомендуется проступать только после расчета количества, размеров и места расположения заземлителей. Выполнить такие расчеты могут лишь квалифицированные специалисты. Они, кстати, должны после монтажа проверить эффективность заземления специальными приборами (мегомметрами), ели показатели окажутся неудовлетворительными, то его придется исправлять или полностью переделывать.

Шаг 1. Отогните усик крепления проводов, соберите две половинки коньковых держателей.

Они изготовлены таким способом, что при помощи регулировочных отверстий и винтов есть возможность изменять главные параметры. Элементы могут прочно фиксироваться к конькам различных размеров, при этом надежность крепления сохраняется весь период эксплуатации, самопроизвольное откручивание полностью исключается.

Шаг 2. Закрепите на коньке держатели токоотводов. Если вы покупаете систему молниеотвода промышленного изготовления – отлично, она имеет все элементы, необходимые для установки оборудования. Сделать их можно и самостоятельно, но для этого потребуется дополнительное время. Кроме того, держатели кустарного изготовления существенно проигрывают в дизайнерском виде и никак не украшают здание.

Расстояние между ними примерно один метр, надо следить, чтобы проволока не касалась покрытия крыши. Старайтесь крепить с одинаковым шагом, так система намного лучше смотрится и не оказывает негативного влияния на внешний вид дома.

Практический совет. На крышах всегда работайте со страховочной веревкой, особенно это касается металлических покрытий. Если нет возможности приобрести промышленное оборудование для альпинистов, то изготовьте элементарное самостоятельно.

Барашки (гайки) затягивайте сильно, пользуйтесь рожковыми ключами или пассатижами. Помните, что потом исправить допущенную ошибку сложно, придется опять забираться на крышу. Обращайте внимание, чтобы все вертикальные стойки для установки проволоки располагались строго на одной линии.

Шаг 3. Приступайте к укладке проволоки на коньковых держателях. Она должна быть ровной, диаметр рассчитывается специалистом, но в большинстве случаев он не может быть менее 6 мм. Желательно, чтобы поверхность проволоки была покрыта слоем цинка, за счет этого значительно улучшаются эксплуатационные характеристики.

1. Проволока не покрывается ржавчиной, на крыше не появляются коричневые потеки. Следы ржавчины намного ухудшают внешний вид строения.
2. За счет того что проволока не ржавеет, длительное время остаются неизменными показатели сопротивления. А это очень важный параметр любого громоотвода.
3. В местах соединения уменьшается сопротивления, во время эксплуатации оно не ухудшает физических и электрических характеристик.

Не стоит экономить на качестве всех элементов молниезащиты, в противном случае эффективность будет недостаточная, деньги на приобретение и монтаж можно считать напрасно выброшенными. Проволоку зажимайте специальными язычками пассатижами.

Шаг 4. Выступающий за пределы ската конец проволоки согните под прямым углом, оставьте кусок высотой примерно 50 см, излишки отрежьте специальными кусачками.

Шаг 5. Намажьте резьбовые соединения специальной мастикой, если ее нет, то можно пользоваться обыкновенным солидолом. Мастика дополнительно защит металлические поверхности от окисления. Дело в том, что во время закручивания гаек цинк на резьбе срывается из-за сильного трения, а открытий металл требует защиты.

Шаг 6. Приступайте к креплению проволоки на скатах в продольном направлении. Здесь технология монтажа зависит от типа кровельного материала.

1. Одноволновая металлическая черепица. Надо немного освободить саморезы, приподнять лист и в образовавшуюся щель просунуть крепежный кронштейн. Он имеет изогнутую форму ножки, которая заходит в углубления металлической черепицы и прочно в ней фиксируется. Затяните саморез крепления кровли. Устанавливайте проволоку и зажимайте ее язычками.

   

   

   

2. Штучная черепица. Для такой кровли имеются специальные кронштейны, они имеют увеличенную длину ножки и несколько просечек с язычками. Язычок перед установкой кронштейна надо отогнуть на расстоянии, равном длине штучной черепицы, за счет этого увеличивается прочность крепления. Затем следует приподнять черепичину и подсунуть под нее кронштейн, при опускании кровли он фиксируется в неподвижном положении. Проволока к нему крепится обычным способом.

   

   

   

   

3. Листовая металлическая черепица. Для крепления проволоки продаются специальные кронштейны, которые нужно фиксировать сверху кровли саморезами. Надо добиваться, чтоб саморезы обязательно попадали в доски обрешетки. Для герметизации отверстия используются две резиновые прокладки. Одна устанавливается между кронштейном и поверхностью кровли, а вторая между кронштейном и шайбой самореза.

   

   

   

   

   

4. Гибкая битумная черепица. Это кровельное покрытие имеет сплошное основание, что намного упрощает технологию фиксации кронштейнов. Они прикручиваются к поверхности обыкновенными саморезами по дереву, для герметизации отверстий используются резиновые подкладки.

   

   

   

   

Практический совет. Бывают ситуации, когда по проекту громоотвода требуется одну проволоку перебросить с переднего ската на задний. В месте пересечения с коньковой проволокой их рекомендуется соединить, пользуйтесь для этого элементами с болтовыми затяжками. Таким образом вы добьетесь надежного контакта токоотводов.

Цены на держатели для токоотвода

Держатели для токоотвода

Шаг 7. Прикрутите кронштейны к кромке желоба водосливной системы, проволока к ним фиксируется болтами. Соединения затягивайте с большим усилием.

Установленные на доме токоотводы присоединяется к заземлению.

Изготовление заземления

Это самый важный элемент громоотвода, как уже выше сообщалось, рассчитывать параметры должен только специалист со специальным образованием. Он должен знать сопротивление грунта, его состав, близость грунтовых вод и другие исходные данные. На основании расчетов выбирается материал изготовление металлических штырей, расстояние и количество, глубина закапывания для каждого заземления. В зависимости от размеров дома подбирается конкретное расположение заземлителей.

Цены на стабилизаторы напряжения

Стабилизаторы напряжения

1. У стальных штырей площадь сечения должна быть не менее 80 мм2, у медных 50 мм2. Надо помнить, что и сталь, и медь с различной скоростью окисляются, а окислы негативно влияют на показатели проводимости тока. Сечение и площадь поверхности стержней надо выбирать с запасом, а измерения сопротивления делать ежегодно. При достижении критических значений рекомендуется стержни откапывать и очищать от ржавчины.
2. Глубина траншей не менее 5,0 м, длина не менее трех метров. Эти показатели во многом зависят от физических характеристик грунтов, решения принимается специалистом на месте производства работ.
3. Все поземные соединения лучше делать сваркой, зажимы быстро теряют начальные значения сопротивления. Сварка делается обязательно с двух сторон, длина шва не менее пяти сантиметров.
4. Профессионалы советуют вместо круглых штырей использовать металлическую полосу толщиной не менее 1 мм и шириной примерно три–четыре сантиметра. Такой металл не только дешевле, но и значительно увеличивает время эксплуатации громоотвода за счет большой площади контакта с землей.

Делать или не делать громоотвод – дело каждого застройщика. Строгие требования установлены только для государственных зданий и помещений с большим количеством людей. Точной статистики по работоспособности системы нет, никто не знает, сколько молний удалось отвести от здания и какая эффективность работы устройства.

Теперь вы знаете, как правильно смонтировать громоотвод в частном доме. Но еще раз напоминаем, что перед началом работ надо внимательно проанализировать все факторы, оказывающие влияние на вероятность удара молнии в строение, а только потом принимать окончательное решение. Для того чтобы установка громоотвода давала ожидаемый эффект, крыша дома должна отвечать существующим строительным нормам.

Видео – Монтаж громоотвода