Пассивная молниезащита дома: инструкция и принцип работы

Принцип работы, комплектующие и установка активной молниезащиты

Несмотря на высокий уровень развития технологий, жизнедеятельность человека во многих аспектах «привязана» к природным явлениям. Так, например, защита от удара молнии — обязательный фактор безопасности при постройке как жилых, так и промышленных зданий. В качестве одного из наиболее эффективных средств по решению этой задачи рассматривается активная молниезащита.

Что такое молния

Под определением «молния» подразумевается мощный электрический разряд в результате происходящих в атмосфере процессов. Во время движения воздушных масс накапливается электростатическая энергия, а после достижения критических величин происходит «пробой» — поток заряженных электронов, направленный к земле.

Примерный алгоритм явления будет следующим:

1. Формируется нисходящий лидер (стример) — часть электронов из накопленного потенциала облака.
2. Формируется восходящий лидер — состоит из потенциала, накопленного на поверхности земли.
3. Происходит соединение частей — причина разряда.

В силу высокой скорости протекания процесса сторонний наблюдатель не может заметить отдельные его этапы и воспринимает их как однородное явление.

Молния — чрезвычайно опасное явление с хаотичной локализацией. Попадание такого разряда в здание способно не только вывести из строя всю электронику, но и поразить людей, находящихся внутри. Молния может стать причиной повреждения или возгорания самой конструкции постройки. В таком контексте вполне естественно, что громоотвод — обязательный элемент защиты современных зданий.

Разновидности молниезащиты

Исходя из специфики функционирования и конструкции систем молниезащиты, их можно разделить на две категории:

1. Пассивная защита. Состоит из простого молниеприемника (металлический шпиль), токопровода и заземления. Так как молния попадает с большей вероятностью в объекты на возвышении, шпиль монтируется на крыше здания, а после попадания в него молнии просто уводит поток частиц в землю.
2. Активная защита от молнии — предполагает более сложную конструкцию молниеприемника, но в остальном аналогична предыдущему варианту.

Основное отличие между типами защиты заключается в том, что в первом случае расчет идет на вероятность удара в молниеприемник, в то время как во втором случае система сама провоцирует удар молнии.

Принцип работы

Активная молниезащита была разработана сравнительно недавно, но, по заявлениям исследователей, способна существенно повысить безопасность защищаемого объекта.

Принцип действия заключается в следующем:

1. По мере приближения грозового облака к объекту защиты активируются специальные конденсаторы в конструкции активного молниеприемника, в которых начинает накапливаться заряд.
2. После того как напряжение заряда достигает необходимых значений, производится разряд с напряжением до 200 000 вольт с последующим формированием восходящего лидера.
3. Так как статический заряд облака тоже достиг критического показателя, это приводит к образованию пробоя, и молния попадает в активный молниеприемник.

В результате работы такой системы происходит разрядка потенциала грозовой тучи, что практически полностью исключает вероятность повторного удара по объектам в пределах защищенной области.

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.

Определение уровня защиты объекта от попадания молнии

Как и большинство систем, молниеотвод активного типа монтируется в условиях необходимого уровня защиты объекта от попадания молнии. Этот критерий требует индивидуального расчета — следует учитывать ряд факторов:

1. Среднегодовая продолжительность гроз. Речь идет о том, что в зависимости от территориального расположения вероятность поражения конкретного строения будет меняться. Соответственно, чем дольше и чаще происходят грозы, тем выше вероятность попадания разряда.
2. Плотность попадания молний. Показатель рассчитывается на километр площади. Чем выше плотность молний, тем более мощной молниезащиты требует здание.
3. Особенности рельефа. Важным при расчетах будет и конкретное расположение объекта на ландшафте. Специфика явления такова, что большему риску подвержены строения, расположенные на возвышенностях.
4. Используемые материалы. Использование металлических кровельных материалов и обилие металла среди элементов каркаса способны повлиять на вероятность попадания молнии.

Более подробную информацию по вопросу можно почерпнуть из нормативного документа «Инструкция по молниезащите зданий, сооружений и промышленных коммуникаций» СО 153-34.21.122-2003. Однако стоит принять во внимание, что применение данной системы на территории РФ отдельно не регламентируется. Это важно учитывать как на этапе вычисления уровня защиты объекта, так и во время монтажа самой системы.

Подбор комплектующих

Если подготовительная сторона вопроса ясна, можно переходить к подбору комплектующих частей для формирования системы. Первое, что следует определить — схема молниезащиты.

В большинстве случаев система будет состоять из следующих элементов:

1. Активный молниеприемник — основная часть всего молниеотвода, которая устанавливается непосредственно на крыше строения. От качества этого элемента будет зависеть эффективность работы всей системы. Его конструкция может отличаться большей или меньшей сложностью (количество излучающих электродов, конденсаторы и пр.), поэтому при выборе важно рационально соотнести желание сэкономить и реальную эффективность работы.
2. Токоотводы — части системы, предназначенные для передачи переданного на приемник заряда к заземлителю. При их выборе необходимо обращать внимание на качество материалов изготовления, диаметр элементов. При прохождении энергии заряда молнии токоотводы будут нагреваться до высоких температур, из чего и следует исходить в процессе подбора компонентов.
3. Заземлитель — важный элемент, который осуществляет непосредственную передачу энергии молнии в землю. Конструкционно — эта часть не отличается сложностью (металлический стержень необходимой длины), однако при выборе необходимо обратить внимание на материал. Например, стальные заземлители могут покрываться слоем меди, что способствует повышению их эффективности.

Здесь же можно упомянуть и элементы крепежа, которые стоит выбирать, исходя из качества изготовления.

Правила установки

Что касается непосредственной установки молниезащиты, здесь важно учитывать ряд факторов. Молниеприемник должен быть закреплен на высоте. Речь идет о том, что этот элемент важно расположить как самый высокий объект в защищаемой зоне: несмотря на активный принцип действия, это будет способствовать увеличению его эффективности. Количество токоотводов должно соответствовать количеству приемников — важно обеспечить их равномерное распределение по каркасу строения.

Несмотря на то, что повышенная эффективность активной молниезащиты — предмет дискуссий, все большее число людей отдают ей предпочтение, но выбирать систему защиты дома от молнии необходимо индивидуально.

Молниезащита частного дома: подробное руководство

Зачем частному дому нужна молниезащита?

Удар молнии – сильнейший электрическим разряд в природе. Ток молнии может достигать от 10 до 100 тысяч ампер. А его напряжение может до миллиона вольт. Стоит задуматься, как же уберечь себя и свою собственность от такой разрушительной силы?

Молниезащита частного дома это гарантия вашей безопасности и сохранности имущества, а парой и вашей жизни. Внешняя защита от прямых грозовых разрядов убережёт ваш дом от любых повреждений, которые могут быть вызваны прямым ударом молнии, а внутренние меры защиты уберегут вашу дорогостоящую бытовую технику от перенапряжения и выхода из строя.

Для того чтобы убедиться в необходимости достаточно представить финансовые потери владельца в случае поражение от молнии – прямого удара с последующим возгоранием деревянных кровельных конструкций. Достаточно сопоставить затраты на молниеотвод для частного дома и стоимость его восстановления после пожара от удара молнии.

Грозовая угроза для загородного дома включает в себя комплекс поражающих факторов, и поэтому современный молниеотвод для дома представляет собой комплексную систему безопасности от прямого удара молнии, от заноса грозового потенциала и последующего импульсного перенапряжения в сетях. В качестве примера можно привести следующие статистические данные: более 25% страховых выплат в Германии приходиться на покрытие ущерба от ударов молнии и импульсного перенапряжения.

Чем опасна гроза и её последствия?

По статистике в России за 2015-2017 год, от ударов молнии во время грозы было зафиксировано 240 пожаров, более 100 людей было доставлено в больницы с ожогами высокой степени тяжести, вызванных прямыми разрядами молнии, 5 человек погибло. Ущерб от грозы, понесённый имуществу, исчисляется сотнями миллионов рублей. Недооценивать всю мощь поистине грозной стихии, и надеется на то, что всё обойдётся в очередной раз и гроза обойдёт вас стороной очень опасно.

Помимо статических объектов, молнии не менее опасны для движущихся: в 1987 году при запуске ракеты «Атлас», непосредственно на старте, прямой разряд вывел из строя все электронные системы. Ущерб для США составил 160 миллионов долларов.

Кому именно нужна молниезащита, и кто в группе риска?

Молния непредсказуема и в непосредственной опасности находятся собственники, чьи жилые постройки расположены как на возвышенностях, так и на плоских равнинах, вблизи и вдали от водоёмов, а также в местностях с различными грунтами.

Как правило, это все дачные и частные жилые посёлки, находящиеся за городом в сельской местности.

Группа риска выше там, где вероятность грозы и осадков больше. Например, центральных и южных частях России вероятность удара молнии выше, чем районах крайнего севера или в пустынях.

Если говорить о локальных группах риска, то теоретически в опасности находятся дома расположение выше других, деревянные дома, дома из клеёного бруса, и дома с металлическим кровельным покрытием.

В кафедральный собор в Питсбурге, имеющий высоту 180м, молния ударяет в среднем два раза в год.

В небоскрёб Эмпар-Стейт-Билдинг, высота которого равно 380 м, за три года молния разряжалась 68 раз.

Но при этом существуют ежегодная статистика сгоревших загородных домов

Поражающие факторы молнии и их последствия

Невероятная сила разряда – до 200 кА – сформированная за счет разности потенциалов между облачными элементами и поверхностью. Мощность, которой достигает 1000 кВ, способна наносить непоправимый ущерб.

Ниже приведена таблица с угрозой и потенциальными последствиями от удара.

Прямой разряд молнии

Разность потенциалов электростатического поля – до 1000 кВ, сила удара – 200 кА, температура – 30 000°С

Угроза получения смертельных травм, возгорания, локальные разрушения здания в местах попадания

Удар в инженерные коммуникации на расстоянии до 5 км (и более)

Занесенный грозовой потенциал создает импульс перенапряжения в сотни киловатт, попадает в здание по электропроводке и по трубам из металла

Поражение человека; сбои во внутренних системах; пожары; возгорание электрических кабелей; поломки оборудования; потеря информации на жестких дисках вследствие отказа оборудования

Разряд в радиусе до 500 м от здания

Наведенный грозовой потенциал с импульсом перенапряжения в десятки киловатт

Поражение человека; сбои во внутренних системах; пожары; возгорание электрических кабелей; потеря информации на жестких дисках вследствие отказа оборудования

Замыкания в электросетях с низким напряжением

Импульс перенапряжения до 4 кВ

Сбои в системах, поломки оборудования

Таблица 1 – Поражающие факторы удара молнии.

В сети есть немало видео роликов со сводками из новостей о последствиях и ущербе нанесённым после обычной грозы.

Видео из новостей:

1. Очевидец случайно снял, как в его дом ударила молния

2. Сгорел дом от удара молнии, последствия

3. Вырезка из новостей, пожарникам не удалось спасти дом от удара молнии

4. Пожар из-за молнии

Какие гарантии при установленной молниезащите?

В нормативных документах, регламентирующих молниезащиту не только в РФ, но и в мире, предусмотрены различные уровни защищенности (80-98%), но не предусмотрена возможность выполнения системы со 100% надежностью перехвата молнии. Человек, гарантирующий полную защиту от молний, либо не знаком с физикой молнии, либо не добросовестен.

Вы наверняка зададитесь вопросом «Как я могу быть уверен в том, что молниезащита сработает?» и это совершенно правильный вопрос, ведь нельзя после установки её испытать – ударить в дом разрядом в 1000 Кв с высоты в несколько тысяч метров, словно древнегреческий бог.

Ответ на этот вопрос содержится в нормах РФ. Квалифицированные специалисты должны рассчитать защищённость дома от прямого удара молнии (80-98%) в зависимости от класса молниезащиты (IV-I). При соблюдении норм вероятность того, что молния нанесёт значительный ущерб сводится к нулю.

Подробнее о гарантиях см. статью «Гарантия на молниезащиту»

После внедрения (в т.ч. и в результате нашей деятельности с 2002г.) на рынке Р.Ф. технологии устройства молниезащиты из материалов и изделий заводской готовности появилось множество организаций, бизнес которых основан на марже от цены закупки у производителя. Одни проводят политику завоевания клиентов “низкой стоимости” и предлагают пол-молниезащиты (не рассчитывают защищённость от удара молнии, делают меньшее, чем по нормам количество токоотводов, заземление, не объединяют заземление молниезащиты с заземлением электроустановки, используют недолговечные материалы и т.д.). Другие тиражируют так называемые молниеприёмные сетки, убеждая клиентов в том, что это и есть защита от удара молнии. И те и другие не рассчитывают защищённость домов и не соблюдают современных норм РФ по молниезащите.

Коротко о нормировании и типах молниезащиты

Молниезащита строго классифицируется на разные виды и степени защиты, от того какой класс и вид защиты будет установлен на ваш дом будет завесить его степень безопасности. Так же классификация и разнообразие видов позволяет подобрать оптимальный вариант защиты удара от молнии, и от заноса высокого потенциала***, под индивидуальные особенности проекта дома.

Когда разряд молнии ударяет в землю, он не исчезает моментально, а начинаетраспространяться по путям с меньшим электрическим сопротивлением. Во многихслучаях этими путями становятся бытовые коммуникации – водопровод, канализация, газовые трубы и плохо изолированные электрические кабели. В ряде случаев молнияможет распространяться и по пластиковой трубе с хорошо проводящей жидкостью. Это и называется заносом высокого потенциала, поэтому для защиты бытовых приборов и здоровья человека, существуют специальные типы внутренней молниезащиты, о них мы поговорим немного подробнее ниже.

Категории (классы)

Все здания и сооружения разделяются на три класса молниезащиты в соответствии с РД 34.21.122-87. Класс необходимый для защиты, зависит от категории взрывоопасности объекта, который зависит от наличия в нём взрыво- и пожароопасных материалов и веществ, а также от того на сколько часто молния может ударить в здание за год.

Ниже вы можете ознакомиться с таблицей, где представлены категории защиты расположенные в порядке убывания, а также типы объектов которым рекомендуется соответствующая категория.

Рекомендуемые типы объектов

Промышленные химические объекты, заводы, склады с ГСМ и боеприпасами, ангары с зерном и мукой, а так же любые другие здания хранящие в себе взрывоопасные вещества.

Телевышки, телевизионные антенны, жилые и общественные здания, телефонные вышки и т.д.

Защита от прямых ударов молнии и перенапряжения в сети.

Частные дома, коттеджи, хозяйственные постройки и бани.

Подходит для зданий, которые расположены на территории где грозы длятся более 20 часов в год.

Узнать где находятся такие территории можно тут

Внешняя молниезащита. Защита от прямых ударов молнии. Установка молниеотвода и заземлителя, молниеприёмная сетка.

Таблица 2 – Категории молниезащиты зданий и сооружений.

Как вы уже догадались, для частных домов указан 3 класс защиты.

Категория молниезащиты для загородных домов не первая, но С УЧЕТОМ ТОГО, ЧТО СОВРЕМЕННЫЙ ЗАГОРОДНЫЙ коттедж МОЖЕТ БЫТЬ ГАЗИФИЦИРОВАН, ИМЕТЬ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ И Т.П. К МОЛНИЕЗАЩИТЕ ДОМА НЕОБХОДИМО ОТНОСИТСЯ СЕРЬЁЗНО.

Виды молниезащиты

Видов защиты жилых построек множество, но в основном они делятся так же на 3 категории: внешняя, внутренняя и активная молниезащита. О последнем виде есть много споров и сомнений, о её эффективности, но об этом поговорим позже, когда будем знакомиться и разбирать её принцип работы.

Внешняя молниезащита

Внешняя молниезащита – это пассивная система защиты, состоящая из нескольких защитных элементов, экранирующих и защищающих дом от прямых грозовых ударов, что в свою очередь предотвращает механические повреждения здания.

Молниеотвод (термин аналогичный внешней молниезащиты) — из самого названия понятно – основной задачей молниеотвода, является принятие разряда молнии и передачи его к токоотводу или, как его ещё называют спуску.

Расчет молниеотвода – это выработка мер, плана действий в результате выполнения которых, смонтированная система перехватит молнию и не допустит пожара или повреждения дома, спасет жизни близких людей. Главное в разработке или проектирование молниезащиты дома – расчёт в соответствии с нормами защиты от удара молнии с применением специальной компьютерной программы. Грамотно спроектированный громоотвод должен обеспечить сохранность кровли и других частей дома при реализации, долго служить, эстетично выглядеть и, что немаловажно стоить недорого. Разработка (проектирование) молниеотвода дома включает отработку массы деталей, выбор конфигурации и места выполнения заземления молниеотвода, как именно и где будет располагаться ввод заземляющего проводника в дом, выбор материалов, из которых будет выполнены детали молниезащиты, подбор проводников и молниеприёмников, заземлителей, Устройств Защиты от Импульсного Перенапряжения и т.д. Очевидно – это удел подготовленного и опытного специалиста.

В состав внешней молниезащиты входит:

Это металлический стержень, выполненный из нержавеющей либо оцинкованной стали, алюминия или меди, диаметром 10-20мм и высотой от 100см до 3х метров. Стержень, это наиболее распространенный вид молниеотвода. Благодаря низкой стоимости, простому устройству и высокой эффективности на небольших участках, часто применяется при молниезащите дачных домиков, небольших частных домов или хозяйственных построек. Дополнительно стоит отметить, что молниеприёмный стержень теоретически можно монтировать на деревьях рядом с защищаемым участком земли, но существует масса трудностей в связи с тем, что дерево живое – оно растет и может повредиться при воздействии креплений.

Наиболее эффективной и низко затратной является схема, в которой стержневые молниеприёмники с расчётной высотой на краях коньков и на дымоходах, объединены между собой на кровле и с токоотводами на стенах, в свою очередь соединённых с заземлением молниезащиты. Такой вывод сделали проектировщики АМНИС по результатам многочисленных расчетов защищённости загородных домов с применением компьютерной программы от разработчиков норм молниезащиты РФ.

Молниеприёмная (молниезащитная) сетка

Это конструкция, состоящая из ячеек размером 5х5 метров и больше, выполненных из стальных оцинкованных прутьев толщиной более 6 миллиметров, соединённых между собой и с естественными и специально выполненными молниеприёмниками на кровле или поднятая на расчётную высоту над кровлей. Цена сетчатого громоотвода весьма высока в сравнении с другими видами молниеотводов. Поэтому сетку используют только для защиты больших сооружений с плоской кровлей, например при защите жилых многоквартирных домов, общественных зданий, больших ангаров, или заводов.

О молниеприёмной сетке в молниеотводе загородного дома

Реальная защита от Прямого Удара Молнии (ПУМ) загородного дома возможна только при присоединении молниеприёмной сетки к молнеиприёмникам. Подробнее см. статью «НЕОБХОДИМОСТЬ МОЛНИЕПРИЁМНОЙ СЕТКИ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЧАСТНОГО ДОМА»

Тросовый молниеотвод представляет собой гибкий проводник из оцинкованной стали, алюминия или меди, натянутый и закреплённый между рассчитанными на силу натяжения и устойчивыми опорами.

Тросовые молниеотводы используют, например, на протяженных кровлях и высоковольтных линиях. Использование на небольших частных домах проблематично из-за сложности устройства и постоянной проверки натяжения троса и устойчивости опор.

Тросовые молниеотводы используют, например, на протяженных кровлях и высоковольтных линиях. Использование на небольших частных домах проблематично из-за сложности устройства и постоянной проверки натяжения троса и устойчивости опор.

Токоотводы (Опуски) — часть молниеотвода, предназначенная для отвода тока молнии от молниеприемника к заземлителю. Токоотвод, представляет собой, металлический проводник сечением не менее 8 миллиметров, изготовленный из оцинкованной стали, алюминия или меди. Токоотвод крепиться к стенам и или прокладывается по трубам водостока. Длина токоотвода зависит от высоты объекта и расстояния до заземлителя. На доме в зависимости от размеров требуется не менее двух токоотводов. Располагают симметрично по периметру, чтобы ток растекался по нескольким непересекающимся путям и мощные электромагнитные возмущения, возникающие при протекании импульсного тока молнии гасили друг друга.

В песчанном, пересыхающим и замерзшем грунте низкая электрическая проводимость. Поэтому возникла новая технология, при которой глубина заземлителя без применения тяжелой техники может достигать глубины 20 метров и значительно повысить характеристики заземления (например при погружении в водонасыщенные слои).

Таблица параметров сопротивления разных пород почвы:

Как сделать громоотвод для частного дома?

Молниезащита частного дома – это комплекс приспособлений, которые устанавливаются на крышу здания, чтобы обеспечить безопасность постройки, технических средств и людей внутри здания от грозы. Большинство современных многоэтажек оборудованы громоотводом. За городом, особенно вблизи водоемов, на открытом пространстве и возвышенности, частные дома тоже должны оснащаться защитой от гроз. «Сантехник Портал» расскажет, из каких элементов состоит молниезащита, и как ее установить самостоятельно.

Зачем нужна защита от грозы?

Метеорологи утверждают, что каждый квадратный километр ежегодно поражается грозой 2-3 раза. Примерно в 25% случаев мощный электрический разряд с напряжением до 150 миллионов вольт, силой тока до 200 тысяч ампер и температурой до 30 000 °C повреждает различные объекты.

Хотя молния лишь на миг соприкасается с объектами, горячие материалы (дерево, пластик, ткани) воспламеняются моментально. А сильный ветер раздувает пожар, превращая его в стихийное бедствие. Поэтому установка молниезащиты так важна для жилых построек.

Часто средства защиты строений от грозовых разрядов называют громоотводом, однако такое определение не совсем корректное, поскольку гром — это только громкий звук, сопровождающий разряд. Специалисты называют данное приспособление — молниезащитой.

Чтобы защитись жилище от грозовых ударов, используются устройства с принципом действия на основе законов электростатики. Во время непогоды в атмосфере скапливается много положительно заряженных ионов, а у земли заряд всегда отрицательный.

Когда разность потенциалов достигает критического значения, слой воздуха между ними пронзает огромная искра, которую и называют молнией. Чтобы разряд грозы не ударил в строение, необходим монтаж молниеотвода для частного дома, который направит ток сразу в землю, минуя здание, через приспособления из материалов с более высокой электропроводностью, чем кровля.

Активная и пассивная молниезащита

Грозозащита бывает двух разновидностей — активная и пассивная.

Активная молниезащита — относительно новая конструкция, принцип работы которой заключается, что в верхней точке устанавливается приспособление, которое притягивает разряд на себя. Это устройство, благодаря искусственной ионизации воздуха, принудительно вызывает электрический разряд на ранней стадии при относительно низкой разности потенциалов. Молния бьет часто, но с меньшей силой.

Воздух ионизируется за счет специальных электронных схем или при помощи разрядников, которые активизируются во время увеличения общего напряжения электрического поля в предгрозовой атмосфере. Внешне такие приемники выглядят, как металлические чашки, установленные на антенну.

Законодательство РФ не регламентирует процесс монтажа активной грозозащиты, поскольку большинство специалистов сомневаются в эффективности данного приспособления. Зафиксировано много случаев, когда разряд молнии бил не в приемник, а рядом, в кровельное покрытие, подвергая строение опасности.

Пассивная молниезащита — традиционный и наиболее распространенный способ, который успешно применяется во всем мире уже несколько столетий. В российском законодательстве регулируется нормативом РД 34.21.122–87 — «Инструкцией по молниезащите зданий и сооружений».

Согласно данному документу, пассивная грозозащита по показателям качества разделяется на четыре категории по мере убывания. Так, первая категория соответствует высшей степени защиты, а четвертая — минимально допустимой. Категория зависит от плотности расположения молниеприёмников на квадратный метр площади кровли.

Рассмотри подробнее конструкцию традиционного громоотвода.

Конструкция громоотвода

Все элементы грозозащиты изготавливаются из металла — меди, стали или алюминия. Крепления для присоединения проводников к стенам и крыше при этом должны быть диэлектрическими.

Классическая установка устройства молниезащиты предполагает наличие трех основных частей:

Приемник молний

Молниеприёмник монтируются на крыше или в непосредственной близости строения и предназначен для улавливания электрического разряда.

Приемники бывают: стержневыми, тросовыми, сетчатыми.

• Стержневые устройства являются самыми используемыми в частном секторе и охарактеризуются простотой монтажа. При этом, чем выше находится антенна, тем больше пространства она защищает, поэтому существует схема примерно расчета высоты: нужно начертить воображаемый конус с вершиной на конце антенны и углом боковых сторон в 90°. Эта часть и является безопасной.

Как правило, высота антенны приемника для грозы в частных домах высота антенны колеблется в диапазоне от 0,5 до 2 метров. Антенну можно купить или сделать своими руками, к примеру, из круглого медного прутика диаметром от 35 мм или стальной арматуры с диаметром от 65 мм.

Если у строения крыша сложной конфигурации, то используют сразу несколько антенн, чтобы при их меньшей высоте защитное покрытие было больше. Крепеж приспособления должен быть диэлектрическим, надежным и не соприкасаться металлической частью с поверхностью крыши.

• Тросовая конструкция удобна тем, что ее установка не требует сложных высотных работ. Монтаж троса осуществляется вдоль оси конька на высоте 15-20 см. Толщина троса должна быть не меньше 6 мм.

Закрепляется он на деревянные или металлические стойки, без провисания или возможности раскачивания ветром. Поэтому трос максимально натягивается, как струна, и надежно закрепляется.

• Сетчатый грозоприёмник. Металлическая сетка применяется обычно в торговых центрах и многоквартирных домах с плоской крышей. Предполагает особые условия монтажа: сетка укладывается на бетонное основание и сверху накрывается негорючим теплоизолятором или на пластиковых подпорках на высоту 10–15 см. Чаще применяется наружный способ укладки.

Сетку изготавливают из металлических прутьев диаметром 6 мм или из прямоугольных полос металла размером 20×4 мм. Расстояние между проводниками не должно быть больше 12 метров в жилом секторе, и 5 метров — в нежилом.

Контур здания по периметру охватывается проводником, соединяя полосы или прутья сваркой либо болтами. Ячейки формируются одинаковыми и равномерно размещаются по всей площади. Если кровельная отделка металлическая и толщиной менее 4 мм, то молниеприёмник монтируется на специальные подставки.

Токоотвод

Токоотвод — важная промежуточная деталь между молниеприёмником и заземлением, передающая электрический разряд. Поэтому выполняется в виде цельнометаллического проводника 6 мм в диаметре или в виде шины размером 4×20 мм.

Верхний конец токоотвода приваривают или прикручивают болтами к приемнику, нижняя часть так же крепится к заземлению. Средняя часть проходит вдоль стены, при этом нижние 2,5-3 метра необходимо заизолировать или поместить в гофру, чтобы защитить рядом стоящих людей от соприкосновения с токоотводом.

В соответствии с нормативными актами дистанция между токоотводами не должна быть меньше 25 метров, по возможности их лучше прокладывать подальше от окон и дверей. Запрещено спускать токоотводящие конструкции по углу стены.

Также нельзя перегибать токоотводящие шины более, чем на 90°, и формировать из них кольца, так как в таких зонах может появиться искровой прострел, ведущий к возгоранию. Соединять части токоотвода лучше сваркой, чтобы не было разрыв, в результате которых может образоваться высокотемпературная электрическая дуга с воспламенением.

Основное правило прокладки токоотвода — спуск к земле должен проходить по кратчайшему расстоянию. Иногда для маскировки проводника его монтируют под водостоком. Но ни в коем случае нельзя крепить шину к жестяной поверхности жёлоба.

Заземление

Заземление — это конечный пункт молниезащиты дома. Чтобы заземлитель функционировал исправно, стоит учитывать почвенный состав, в котором он размещается. Оптимальным вариантом считается сырой грунт с хорошими показателями электропроводности. Худшим является сухой песок: в этом случае необходимо увеличивать площадь заземления.

Много значит материал заземления. Низколегированная сталь быстро подвергается коррозии и, сгнивая, резко уменьшает степень электропроводности. Не спасает от появления ржавчины и оцинкованное железо. Со временем в сырой почве такое заземление превращается в ржавую труху. Наиболее подходящими считаются медные и нержавеющие заземлители, срок их службы может быть очень долгим.

Существует несколько методов организации заземления. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки.

1. Вбейте на глубину 2–3 метров металлические трубы или уголки, вкопайте швеллер или двутавр. Все элементы заземления соедините между собой либо уголком, либо металлической шиной.
2. Вкопайте в землю железную бочку или лист толстой нержавеющей стали.
3. Закопайте на глубину до 1 метра большие куски металлической сварной сетки.

Чтобы повысить электропроводности сухой почвы, в глубокие ямки засыпьте поваренную соль или калийную селитру, они являются отличными проводниками и хорошо удерживают влагу.

Главное правило монтажа заземления — его нельзя размещать ближе 5 метров от входной двери, крыльца или террасы. Такую же дистанцию необходимо соблюдать от детских площадок, дорожек и вольеров с животными. Минимально допустимое расстояние до стен дома — 1 метр.

Установка молниезащиты своими руками

Несмотря на кажущуюся сложность, монтаж молниезащиты можно осуществить самостоятельно, если руководствоваться советами редакции santehnikportal.ru и располагать необходимым инструментом, а также материалами. Условно весь процесс можно разбить на 5 этапов.

1. Расчет материалов. Главное — правильно выбрать высоту молниеотводящей антенны. Высота мачты равняется полутора величинам радиуса защищаемой территории. Например, если диаметр окружности, в которой стоит дом, равен 20 метров, то полтора радиуса составит 10×1,5 = 15 м. Отнимите от этой величины высоту самого дома и получаем искомое значение. К примеру, если здание по высоте 10 метров, то, вычитая их от 15 метров, получим искомый размер шпиля молниезащиты — 5 метров.
2. Монтаж приемника в подходящем месте. При установке антенны молниеприёмника учитывайте конструкция кровли, расположение горючих элементов конструкции, местонахождение дверей и окон, водосточных труб и других металлических элементов.
3. Прокладка токоотводящей шины от мачты к заземлению. Руководствуясь правилами соединения, соберите весь участок, включая изоляцию провода в гофре на последних 2,5–3 метрах от земли. При соединении подкладывайте калёные гроверы под гайки и шайбы под головки болтов. Если используете сварку, то тщательно отбейте окалину и покрасьте место соединения устойчивой к атмосферным влияниям краской или лаком.
4. Подсоединение токоотвода. Шину присоедините к заранее подготовленному контуру заземления при помощи сварки, резьбовых соединений или заклепок.
5. Проверка сопротивления. С помощью тестера или мультиметра замерьте электрическое сопротивление смонтированного приспособления, которое не должно превышать 10 Ом.

Как любое техническое сооружение, громоотводы требуют к себе внимательного отношения. Поэтому раз в несколько лет проверяйте все резьбовые соединения, подтяните ослабевшие болты и гайки. После частых гроз осмотрите стыки, соединенные сваркой, на предмет разрывов. Минимум один раз в пять лет проводите тщательный осмотр заземления, контролируйте степень коррозии металла. Замеряйте тестером электрическое сопротивление заземлителя.

Таким образом, молниезащита частного дома выполняет важную роль в защите жилища от природных стихийных катаклизмов, в результате которых может не только выйти из строя дорогостоящая бытовая техника, но и загореться само здание. Правильный монтаж грозозащиты оградит строение от возможных пожаров или поражения жильцов электрическим током. Своевременные профилактические работы помогут прослужить конструкции долгое время.

Активная и пассивная молниезащита

На сегодняшний день имеются успешные методики защиты зданий и сооружений от последствий негативного воздействия природного явления, которое называют молнией. Для чего на практике применяют системы пассивной или активной молниезащиты.

Природа образования молний

Природное явление под названием молнии представляет собой протекание электрического разряда с колоссальной энергией через воздух от грозовых туч и облаков в землю.

Основой проявления молний служит накопление электростатической энергии в несколько гигавольт от ионизации паров воды в облаках под воздействием солнечных лучей. При накоплении определенного количества электростатического заряда происходит ионизация атмосферного воздуха между облаками и землей, в результате чего происходит лавинообразный электрический пробой, который представляет поток направленных электронов размерами всего в несколько десятков миллиметров в диаметре.

Этот высокоэнергетический поток электронов силой до нескольких тысяч ампер и представляет главную угрозу поражения разрядом электрического тока людей и животных, а также способен при попадании в здания и сооружения причинить значительный ущерб конструкциям и находящемуся там оборудованию или стать причиной пожара.

Молниезащита

Комплекс специальных мероприятий и технических приспособлений, предназначенных для защиты людей и оборудования, а также конструкций зданий и сооружений от воздействия атмосферного электричества называют молниезащитой.

Система внешней молниезащиты представляет собой токопроводящие конструкции, специально смонтированные в верхних частях строений для обеспечения перехвата молний и отвода её энергии в землю.

Эффективность защиты с помощью таких конструкций обуславливается, прежде всего, их количеством и плотностью покрытия, а также особенностями строений зданий и сооружений. Поэтому такие системы токопроводящих конструкций принято называть пассивной молниезащитой.

Пассивная молниезащита состоит из следующих элементов, таких как:

• устройство молниеприемника, которое служит для притягивания и приема атмосферного электростатического разряда;
• линии токоотводов, играющие пусть и второстепенную, но важную роль по отводу энергии силы тока при попадании молний в молниеприемник;
• заземлители, призванные обеспечить безопасную утилизацию электрического разряда молнии и предотвратить ее опасное растекание по земле.

Молниеприемник или молниеотвод в зависимости от ряда технических условий может быть выполнен в виде:

• металлического стержня, закрепленного либо на отдельно стоящей опоре, либо на самой высокой точке здания, причем количество таких стержней рассчитывается для каждого объекта индивидуально;
• токопроводящего троса, натянутого между крайними опорами в верхней части крыши;
• токоприемной сетки, выполненной с определенным шагом по поверхности кровли, который, как правило, применяется для плоских крыш с большой площадью поверхности.

Токоотводы представляют собой металлические проводники для соединения различного вида молниеприемников с заземлителями. Рекомендуется для этого использовать стальную проволоку сечением не менее 8 мм в диаметре, достаточную для безопасного кратковременного прохождения больших значений электрического тока.

Заземление молниезащиты может представлять собой как отдельные заземлители, так и их систему, состоящую из нескольких электродов соединённых между собой, причем допускается подключать токоотводы к уже существующему контуру заземления здания, но с использованием специальных разрядников.

Гарантия надежной работы системы пассивной молниезащиты по обеспечению безопасности на объектах обуславливается, прежде всего, полнотой выполненных расчетов по количеству и расстановке молниеприемников, а также качеством монтажа основных элементов.

Активная молниезащита

Главным отличием и основным элементом системы активной молниезащиты является активный молниеприемник, представляющий собой непросто металлический стержень, а специально выполненное устройство. В остальном системы активной и пассивной молниезащиты имеют схожее строение.

Активный молниеотвод представляет приспособление со встроенным электронным устройством, способным самоактивироваться при приближении грозовых туч.

Принцип действия такого прибора основывается на создании высоковольтных импульсов вокруг головки молниеприемника под воздействием возникающих во время грозы полей статического электричества, что в свою очередь, способствует обратной ионизации окружающего воздуха, чем и вызывается эффект притягивания разрядов молнии.

Для монтажа активного молниеприемника не требуется особых условий, достаточно, чтобы он был закреплен на высоте не менее одного метра выше самой высокой точки здания, причем для этого вполне подойдут металлические стержни существующего пассивного молниеотвода.

Различия в системах

Хотя по основным параметрам и по строению элементов пассивная и активная молниезащита внешне очень схожи, но все-таки имеются ряд значительных расхождений как в технических характеристиках, так в затратах при построении данных систем безопасности, а именно:

• по принципу действия – активная электронная система создает более высокую электрическую напряженность, способствуя большей обратной ионизации окружающего воздуха;

• по радиусу действия – активная головка молниеотвода способствует увеличению покрытия зоны безопасности в 4 раза, по сравнению с пассивным молниеприемником;
• по зоне защиты – активные молниеотводы покрывают в 8 раз больший объем пространства вокруг себя, в отличие от пассивного;
• по количеству токоотводов и заземлителей – для одного пассивного молниеприемника требуется не менее двух, а для активной головки достаточно от одного до двух проводников;

Молниезащита зданий

Любое здание, будь то офисное, промышленное или же жилое может принять на себя электрический разряд молнии. Риск заключается не только в прямом попадании разряда в здание, а и в импульсном перенапряжении, которое происходит во время разряда. Наличие в домах большого количества электрооборудования только усугубляет ситуацию.

Поэтому во время строительства, проектирования различных инженерных систем, подключения электричества должное внимание надо уделить конструкции молниезащиты здания. При отсутствии грамотной организации молниезащита зданий и сооружений, пожарную безопасность объекта практически невозможно гарантировать. Также проблематично обеспечить безаварийную работу электрических систем и электрооборудования. Молниезащита – обязательный элемент зданий.

В период проектирование электроснабжения, когда происходит проектирование молниезащиты зданий и сооружений определяется тип оборудования, его расположение на объекте и высота, на которой будет установлено оборудование.

Принцип действия молниезащиты

На сегодняшний момент молниезащита зданий делится на активную и пассивную. Принцип действия активной системы молниезащиты заключается в ионизации молниеприемником воздуха благодаря чему перехватывается электрический разряд молнии. Радиус действия активной защиты достигает 100 метров. Соответственно и ее стоимость будет гораздо выше, чем у пассивной молниезащиты.

Вторая, пассивная система защиты, более традиционная. Работает такая система по стандартной схеме. У нее довольной простой принцип действия: молниеотвод улавливает заряд, далее, по токоотводу заряд переходит на заземлитель и дальше уходит в землю.

Основные элементы молниезащиты

В состав молниезащиты входит следующее оборудование:

Молниеприемник, это не что иное, как металлическая токопроводящая мачта (проводник). Устанавливается такой проводник в самой высокой точке здания, то есть в месте наиболее вероятного удара молнии. В случае если здание имеет сложную архитектурную форму и конструктивные особенности, целесообразно устанавливать несколько молниеприемников.

Конструктивно молниепремники могут иметь следующие типы:

1. В роли молниеприемка служит металлический трос.

Вдоль конька крыши устанавливают две небольшие опоры, на которые натягивают трос. Высота опор должна быть около 2 метров. В случае использования металлических опор, их необходимо изолировать от троса.

2.Молниезащитная сетка. Также закрепляется на коньке крыши здания. Такой вид защиты подходит для черепичных крыш.

3.Молниезащитой служит металлический штырь. Его площадь сечения должна составлять не менее 100 кв. мм, а длина от 0,2 до 1,5 метра. Устанавливается на самую высокую точку здания. Верхний конец трубы (штыря) следует заварить. Такой вид молниезащиты, как нельзя лучше, подходит для металлических кровель.

Все виды молниезащиты в обязательном порядке должны иметь контакт со всеми металлическими предметами и частями крыши.

Затем молниеприемник присоединяется к токоотводу.

Токоотвод служит магистралью для передачи высоковольтного заряда молнии от молниеприемника к контуру заземления. Он представляет собой стальную проволоку, приваренную к молниеприемнику. Толщина такой проволоки должна быть не менее 6 мм. С крыши, токоотвод опускают вдоль стен, непосредственно к контуру заземления. Токоотвод запрещено переламывать и изгибать, так как в таких положениях возникает искровой заряд, что влечет за собой возникновение пожара. Длина токоотвода должна быть максимально короткой. При спуске токоотвода, следует избегать его близкого расположения к дверям и окнам.

Устройство, обеспечивающее надежный контакт земли и токоотвода, называется заземлением молниезащиты. Конструктивно, схема заземления представляет собой связанные друг с другом и забитые в грунт электроды.

Следует помнить, что располагать заземлитель необходимо не ближе одного метра от стен и не менее пяти, от окон, дверей и пешеходных тропинок.

Закапывать заземление следует на глубину не менее двух метров.

Летом, заземляющее устройство необходимо увлажнять, так как в сухой земле уменьшается электропроводимость. Легче всего это сделать, направив на участок, где проложено заземление, водосток с крыши.

Как увеличить работоспособность молниезащиты?

В месте установки заземления, в грунте высверливается несколько отверстий, в которые засыпают селитру и техническую соль. Эти компоненты будут способствовать увеличению электропроводимости и хорошему функционированию громоотвода.

Ниже вы можете воспользоваться онлайн-калькулятором для расчёта стоимости выполнения электромонтажных работ.

Суеверия, связанные с молниями и грозами, как ни странно, не исчезли после того, как была полностью изучена природа этих явлений.

В результате встречаются случаи, когда владельцы частных домов пренебрегают молниезащитой, предполагая, что по «совершенно точным данным» удар молнии их владениям не опасен.

Молния и опасность, которую она представляет

На каждый квадратный километр пространства по данным российских исследователей в год приходится по 2-3 удара молний. Эти данные должны насторожить беспечных граждан, тем более что температура образующегося ионизированного канала составляет 30 тысяч градусов и выше. Напряжение разрядов способно достигать 150 миллионов вольт, а сила тока – 200 тысяч ампер!

Конечно, такой силой обладает далеко не каждый разряд, однако, даже в десять раз меньшие значения способны причинить значительный ущерб. Главная опасность при ударе молнии это угроза здоровью и жизни людей. Кроме того, мощные разряды способны стать причиной пожаров, вывести из строя электропроводку дома, дорогостоящую технику.

Пассивная молниезащита

В большинстве случаев в частных домах применяется пассивная молниезащита, получившая свое название от принципа действия. Такое устройство самостоятельно не производит никаких действий и функционирует лишь в тех случаях, когда в него попадает разряд.

Пассивная молниезащита может быть весьма эффективной, если речь идет о защите от разряда небольшого и компактного строения, не имеющего сложной пространственной геометрии.

Пассивная молниезащита состоит из следующих элементов:

Конструкция пассивной молниезащиты зависит от типа молниеприемника.

Стержневая молниезащита

Это наиболее привычный вид молниезащиты. Молниеприемником выступает металлический высокий вертикально установленный штырь. Он может быть как цельным, так и полым, в последнем случае трубка на конце запаивается.

Стержневой молниеприемник может устанавливаться непосредственно на крыше объекта, либо быть выносным и монтироваться рядом с домом.

• Технология гидроизоляции крыши с использованием кровельного битума приводится по этой ссылке.
• В данной публикации мы подробно рассказываем об особенностях тепло- и пароизоляции Изоспан.
• О том, какого цвета может быть сайдинг для отделки Вашего дома, можно узнать здесь.

Тросовая молниезащита

Иногда в качестве молниеприемника выступает закрепленный на опорах (двух или более, в зависимости от протяженности) трос.

Сеточная система

По сути сеточная система является усовершенствованным видом тросовой защиты. Токоприемником в такой системе выступает не один трос, а целая плоскость, состоящая из переплетения круглых в сечении или полосовых проводников. Специалисты отмечают, что сеточные системы способны эффективно защитить здание со скатной или плоской крышей, однако обязательным условием является соблюдение всех правил монтажа и применение высококачественных материалов.

К недостатком сеточной системы следует отнести сложность очистки от снега кровли, на которую уложены токоприемники.

Активная молниезащита

Этот тип молниезащиты пока можно отнести к категории новинок на российском рынке, тем не менее эффективность, с которой работают подобные устройства, делают его все более популярным.

Кроме того, активная молниезащита способна эффективно работать в тех случаях, когда архитектурное решение здания предполагает наличие шпилей и башен, дом декорирован флюгерами, или на крыше установлена антенна.
Активная молниезащита так же, как и пассивная, имеет токоотвод и заземление, однако, действие ее токоприемника принципиально отличается от традиционной схемы.

Действующим элементом является так называемая «головка» токоприемника, в которой размещается специальное устройство, искусственно создающее электрические разряды. В результате воздух вокруг устройства ионизируется и получает способность «притягивать» разряды.

Сравнивать стоимость установки пассивной и активной молниезащиты можно только с привязкой к конкретному объекту, поскольку разные конфигурации, высота и площадь зданий требуют значительно отличающихся друг от друга решений.

В то же время установка активной молниезащиты требует меньше времени и трудозатрат, а также она требует меньшего количества материалов. Для тех, кто заботится о внешнем виде своего дома и участка, важным окажется и то, что активная молниезащита выглядит эстетично и не нарушит гармонии созданного образа.

Проверка эффективности молниезащиты

Каждый домовладелец хотел бы знать, можно ли считать установленную систему молниезащиты надежной? Проверить ее эффективность можно опытным путем, однако подобные испытания проводятся специализированными организациями, имеющими соответствующие разрешительные документы. Итогом проверки работы системы молниезащиты становится выдача письменного заключения.

В идеале же молниезащита должна иметь паспорт, в котором содержится полная информация о системе:

• схема прокладки проводников и ее описание,
• схема расположения все молниеприемников, входящих в систему,
• данные о соединительных креплениях, применяемых при монтаже системы,
• информация о сопротивлении разрядников и заземлителей.

Такой паспорт не только является основанием для официального запуска в эксплуатацию молниезащиты частного дома, но и позволяет избежать осложнений при обслуживании системы, проведении ремонтных работ и замене неисправных участков. Наличие полной информации позволяет производить все эти действия без задержек и лишних хлопот.

При монтаже молниезащиты специализированными строительными организациями, на систему выдается исполнительная документация, в которой содержится более полная информация, включающая в себя описание выполненных работ, сертификаты качеств на используемые при монтаже материалы и копии разрешительных документов организации, подтверждающих ее право на подобную деятельность.