Разряд молнии несет в себе огромную разрушительную силу. Он способен серьезно повредить строение, дорогостоящую технику, стать причиной возгорания, а также нанести ущерб физическому здоровью людей, находящихся в зоне поражения. Поэтому каждое здание должно быть в обязательном порядке оборудовано грамотной системой молниезащиты. Она позволит обезопасить строение от внезапных ударов природы. Основное предназначение молницезащиты – это предотвращение разрушительных последствий от непосредственного удара электрического разряда в здание, а также вторичных проявлений (перенапряжение в сети).
Молниезащита подразделяется на внешнюю и внутреннюю. Первая отвечает именно за перехват электрического разряда и направление его в землю. Вторая уравнивает потенциалы и тем самым защищает все электрические приборы, находящиеся в здании. Основой внешней молниезащиты являются опуски и заземления и молниеприемники.
Молниеприемник – это громоотвод, который перехватывает разряд электричества (молнию).
Опуск (или токоотвод) представляет собой часть основной системы, которая направляет молнию от молниеприемника непосредственно к заземлителю.
Заземление – это проводник из металла, который предварительно заглубляется в землю и обеспечивает тем самым равномерное растекание тока в почву.
Монтаж системы молниезащиты должен осуществляться командой высококвалифицированных профессионалов, имеющих соответствующую лицензию. Это очень важно, так как неправильно оборудованная система способна нанести вред зданию, имуществу и жизни людей.
Молниеприемники и их монтаж
Основное предназначение данного агрегата – принятие на себя самой молнии. Кроме того, молниеприемник не должен допустить его до защищаемого объекта, а направить строго к заземлению. Роль рассматриваемого устройства обычно играетметаллический стержень, установленный на крыше дома, отдельно стоящая мачта, парапет, флюгер, а также трос на опорах и сетка, составленная из специальных проводников.
Система защиты от попадания молнии может быть спроектирована по-разному в зависимости от типа крыши здания. Если мы имеем дело со скатным остроконечным видом, то в таком случае используется метод защитного угла. Плоские крыши защищаются при помощи метода замкнутых контуров. Когда на плоской поверхности располагаются еще и надстройки, то в таком случае методы могут быть скомбинированы.
Один молниеприемник защищает от попадания разряда электричества определенную зону в пространстве. Первый метод (прямого угла) подразумевает данную зону в виде прямого конуса. Угол раствора при этом равен высоте молниеприемника. Если речь идет о строениях с крышей двускатного типа, то в таком случае чаще всего в качестве молниеприемника используется проводник, проложенный вдоль конька.
Для всех элементов здания, которые оказываются за пределами зоны защиты, устанавливаются дополнительные молниеприемники. Если детали представляют собой мансардные или чердачные окна, выступ, расположенный над входом в строение, то проводник может быть закреплен на коньке и соединен с основным молниеприемником. Все проводники конькового типа делаются немного длиннее крыши и загибаются вверх на 15 см. Это является дополнительной защитой выступающей кровли. Вертикальные элементы крыши должны быть оборудованы вертикальными молниеприемниками. Они соединяются с коньковыми и образуют замкнутую сетку.
Проводник делается из круглого алюминиевого, медного, стального нержавеющего или же оцинкованного провода с диаметром поперечного сечения в 8-10 мм. Дешевле всего использовать в данном случае алюминий. Но он также является и самым недолговечным из всех перечисленных материалов. Наиболее стойким считается медный провод. Но и стоит он дороже всех.
Все молниеприемники должны быть соединены в сеть, а также надежно прикреплены к основанию. Для этих целей обычно используются специальные зажимы, соединители, держатели и стержни. Если применяются комплектующие элементы ведущих производителей (Galmar, Elko-Bis, OBO Betterman), то они учитывают особенности строений разного типа, а также обеспечивают отличное сочетание всех материалов молниезащиты.
Материалы для молниеприемников используются аналогичные проводникам. Большинство стержней имеют один диаметр – 16 мм. Это сделано для унификации больше части комплектующих деталей.
Для местности с повышенной ветровой нагрузкой существуют так называемые сужающиеся молниеприемники. Последний метр у основания стержня постепенно с 16 мм в диаметре уменьшается до 10 мм. Те молниеприемники, которые расположены отдельно, устанавливаются с использованием легких мачт и стоек телескопического типа.
На дымовые трубы молниеприемники монтируются при помощи двух держателей. Если есть козырек, то в ход пускается и фальцевая клемма. Стержень может быть закреплен изолирующими дистанционными держателями. Это делается в том случае, если сама труба изготовлена из проводящего материала. Трубы и спутниковые антенны также могут быть защищены молниеприемником, который устанавливается на небольшом от них расстоянии.
Молниеприемник тросового типа позволяет немного сэкономить средства, которые необходимо потратить на его монтаж. Однако это используется на монтаже на простой двускатной крыше. Представляет собой такой молниеприемник трос многопроволочного типа, который подвешивается между двух опор. При этом расстояние от него до конька не должно быть меньше 25 см. Опоры должны быть достаточно крепкими, чтобы выдерживать не только вес непосредственно самого троса, но и его существенно увеличивающейся массы в случае налипания снега и льда в зимний период. Кроме того, следует учитывать возможные нагрузки от порывов ветра. Опоры можно изготовить самостоятельно из дерева или же использовать уже готовые конструкции. Они могут располагаться на крыше или же отдельно от здания. Для закрепления троса используются натяжные зажимы и сцепная арматура. Все это соединяется с опусками.
Здания с плоской крышей, как правило, оснащают молниеприемником, выполненным в виде сетки из замкнутых контуров. Проводник укладывается сперва по периметру, а затем разделяется на равные сектора. Их размер не должен превышать 10 на 10 метров. При этом выступающие надстройки защищаются при помощи стержневых молниеприемников. Они устанавливаются на основаниях из бетона и включаются в общую сеть. В отдельных случаях такая конструкция внешней молниезащиты располагается под слоем утеплителя или же гидроизоляции. Но это можно делать только в том случае, когда материалы устойчивы к возгоранию.
Металлическая кровля сама по себе уже вполне может считаться молниеприемником. Но для этого между её составляющими должен быть установлен надежный контакт. Главное условие – достаточная толщина металла. В случае с алюминием данный параметр составляет минимум 1 мм. Для всех остальных металлов – 0,5 мм. Под такой кровлей не должны находиться горючие материалы. Следует также отметить, что современная металлочерепица не может быть использована в качестве молниеприемника. В данном случае сеть из проводников будет неэффективной защитой. Поэтому необходимо будет установить вертикальные стержневые молниеприемники.
Опуски и их монтаж
Так как опуски являются кратчайшим расстоянием протекания электричества по параллельным путям, то их необходимо делать обязательно прямыми и вдоль фасада. При этом на токоотводах не должно быть изгибов и петель. Количество опусков можно определить, ориентируясь на периметр крыши здания (внешнего края). Если иметь в виду стандарты молниезащиты Российской Федерации и Украины (3 степень, касающаяся жилых домов), то токоотводы следует располагать на расстоянии в двадцать метров друг от друга. Стандарты международного класса сокращают этот показатель до пятнадцати метров. В случае с применением молниеприемников в виде замкнутой сетки из контуров опуски должны монтироваться продолжением. Следовательно, устанавливаются они с двух концов ветвей искомой сетки. Если же молниеприемник тросового типа, то в таком случае токоотводы должны располагаться как минимум по одной штуке с каждого конца. Единичный спуск может применяться тогда, когда используется мачта, стоящая отдельно.
Таким образом, если периметр крыши имеет размер в 20 м, то достаточно будет ограничиться и одним токоотводом. Но специалисты рекомендуют установить два с каждой из сторон строения. Чтобы определить необходимое количество опусков, достаточно длину периметра крыши поделить на 20. Скорее всего, итоговый результат окажется не целым. Тогда полученное число необходимо будет округлить соответственно в большую или же меньшую сторону. Кроме того, следует учитывать и симметричность фигуры, которую образует контур здания. Если он имеет форму прямоугольника или квадрата, то тогда результат от деления можно оставить без изменений, если он четный. В противном случае к нечетному числу придется прибавить дополнительно единицу. Когда мы имеем дело с крышами скатного типа, ширина и длина проекции которой составляет менее 12 метров, то тогда нечетный результат должен быть уменьшен на единицу. Итог, полученный в результате расчета для крыши несимметричной формы, можно оставить неизменным.
Монтаж опусков проводится на расстоянии минимум 50 см от окон и 1 метра от дверного проема. Кроме того, не следует располагать токоотводы ближе, чем на 2 метра от коммуникаций проводящего типа (газопровод, трубопровод, силовой кабель).
Все изгибы при монтаже опусков необходимо свети к минимуму. Однако они допускаются, если архитектура здания не позволяет установить абсолютно прямые токоотводы. Все изгибы должны иметь радиальную форму. Не допускается образование острых углов. Располагать все опуски нужно максимально симметрично и равномерно. В идеале монтаж проводится вблизи от выступов строения. Чтобы в результате образовалась молниеприемная сетка, нужно установить опуски в непосредственной близости от мест соединения ячеек. Их также можно и замаскировать при помощи водосточных труб.
Опуски делаются из плоских или же круглых проводников, изготовленных из оцинкованной стали, меди или же алюминия. При этом поперечное сечение у первого типа не должно быть меньше 50 кв. мм, у второго – не менее 16 кв. мм, а у третьего – не менее 25 кв. мм.
Тот участок опуска, который идет непосредственно по крыше здания, крепится аналогично проводу молниеприемника. Если он идет от молниеприемника, который проложен по коньку, то крепить токоотвод следует на расстоянии в 40 см от самого края крыши. К желобу водостока опуск монтируется при помощи клеммного зажима. Если на пути токоотвода проходит решетка для улавливания снега, то к ней провод крепится специальной клеммой. Вертикальное положение на стенах фиксируется особыми держателями. Необходимо всегда обращать внимание на облицовку и материал стен. Чтобы в случае удара молнии легковозгораемые вещества не спровоцировали пожар, опуски нужно монтировать на расстоянии 10 см от них. Если стены покрыты негорючим материалом, то тогда токоотводы могут располагаться непосредственно на поверхности или даже проходить под слоем изолирующей обшивки. Во втором случае, как правило, используются проводники плоского типа. При этом алюминиевый опуск нельзя монтировать над или под цемент, штукатурку или же бетон во избежание коррозии. От угла по фасаду строения токоотводы располагают на расстоянии в 20 см от углов. Их также можно закроепить и на водопроводных трубах. А вот внутри них даже при условии отличной изоляции опуски монтировать не стоит. Это приведет к их быстрому износу.
С заземлениями опуски соединяются примерно на расстоянии 1 — 1,5 м от земли. В соответствии с нормативами соединение необходимо сделать разборным. Это нужно для того, чтобы время от времени замерять сопротивление материала. Контрольное соединение организуется при помощи металлических болтовых зажимов. Если опуск находится под обшивкой, то в таком случае доступ к контрольному соединению обеспечивается смотровой дверцей.
Заземления и их монтаж
Молниезащитное заземление и его обустройство – это весьма сложный, материалоемкий и трудоемкий процесс. Оно представляет собой соединение непосредственно опусков с заземляющим устройством, чтобы разряд молнии безопасно растекся по грунту, не причинив при этом никакого вреда или ущерба. Заземляющее устройство объединяет в себе проводник и заземлитель. Первый при помощи контрольного болтового зажима присоединяется к опуску и тем самым гарантирует его связь с заземлителем. Последжний представляет собой один или несколько проводников определенного размера и формы, которые погружаются в землю. Они не должны препятствовать растеканию электрического разряда по земле.
Заземлители бывают двух видов: вертикальные и горизонтальные. По своим конструктивным особенностям они подразделяются на два типа. Первый включает в себя конструкцию из вертикальных и горизонтальных устройств, соединенную с каждым опуском. Второй является контуром замкнутого типа только из горизонтальных заземлителей.
Чтобы не возникло шаговое напряжение, рекомендуется обеспечить сопротивление заземления максимум в 10 Ом. Заземление должно быть присоединено к системе уравнивания потенциалов. Сопротивление необходимо измерять хотя бы раз год, чтобы убедиться, что оно не превышает изначальное более чем в 5 раз.
Необходимо в обязательном порядке учитывать электрическое удельное сопротивление самого грунта. Именно от него зависит растекание электрического разряда. Если оно невелико, то размер заземлителя может быть также уменьшен. В противном случае конструкция существенно усложняется по своей структуре. Кроме того, заземлители должны располагаться на глубине, превышающей слой промерзающего зимой грунта. При выборе заземлителя приходится ориентироваться не только на тип почвы, но и особенности дворовой застройки.
Если пространство для монтажа ограничено, то в таком случае лучше всего остановить свой выбор на вертикальном заземлителе первого типа. Если удельное сопротивление грунта низкое, то можно вполне ограничиться двумя конструкциями. Их необходимо будет расположить на расстоянии 5 м друг от друга на глубине 0,5 м. Их длина должна находиться в пределах 2,5 – 3 м. Заземлители устанавливаются параллельно друг другу и соединяются проводником.
Чтобы заземлители прослужили долго и не утратили своих главных свойств, рекомендуется использовать продукцию известных фирм (Dehn-Sohne, OBO Betterman, Elko-Bis, Galmar). Эти поставщики предлагают также и широкий ассортимент всех сопутствующих комплектующих деталей.
Глубинное заземление обеспечивается путем использования специальных шпилек. В этом случае все короткие заземлители соединяются в один, длина которого составит вплоть до 30 м. Шпильки устанавливаются электрическим отбойным молотком в приготовленную заранее яму. При этом на нижнюю часть первой шпильки надевается специальный наконечник, а на верхнюю – муфта. Это обеспечит боле легкое заглубление. Чтобы избежать перерасхода материала, после монтажа каждого заземлителя измеряют сопротивление. С проводником он соединяется при помощи зажима. После этого стык изолируется антикоррозийной лентой. Можно использовать безмуфтовое соединение, если требуется достичь глубины, не превышающей 5 м. Рекомендованное количество стержней в данном случае – максимум 3.
Материал, из которого изготавливаются проводники и все их комплектующие также очень важен. Наиболее долговечным является медь. Она и стоит дороже остальных материалов. Медь не подвергается сильной коррозии даже за время длительного пребывания в земле.
Заземлители второго типа представлены, как правило, фундаментными и кольцевыми разновидностями. Первый монтируется непосредственно в железобетонный фундамент здания во время его строительства. Для коттеджа или загородного дома подобное устройство по большей части не подходит. Кольцевое заземление укладывается по периметру здания в виде замкнутого кольца. Он монтируется примерно на расстоянии в 1 м от фундамента. Его преимущество перед глубинным заключается в следующем. В этом случае электрический разряд распределяется вокруг здания более равномерно, а между опусками возникает равный потенциал. Таким образом, данный вид заземления является наиболее безопасным, хоть и более трудоемким.