Как работает устройство молниезащиты

Содержание

Молниезащита своими руками

Технические требования к защитным элементам

Чтобы использование громоотвода приводило к качественной защите жилища от молний, его конструируют с учетом всех необходимых нормативов по отработанной схеме:

Молниеприемник первым сталкивается электрическим разрядом большой мощности, поэтому его надежность является одним из первых требований. Для стержневого типа наиболее приемлемым считается материал в виде проката (трубы, квадрат, металлическая арматура). Сечение в диаметре не должно быть меньше 100 квадратных миллиметров, а по высоте такая стойка делается более 2 метров.

Пруток сетки для защиты должен быть в сечении не меньше 8 миллиметров, сечение полосы 20 миллиметров. Для эффективной работы сетчатая конструкция соединяется с заземляющим контуром несколькими отдельными стержнями.

Токоотводный провод выбирают не меньше 6 миллиметров в диаметре по надземной части, а для укладки в землю берут провод диаметром не меньше 10 миллиметров в диаметре.

Хорошо в качестве заземления служит лист металла или труба и стержень, помещенный в землю на глубину 2 метров. Материалом для заземлителя берется нержавейка или медь, желательно почву вокруг заземлителя держать увлажненной для эффективного передвижения заряда, в таком случае отлично срабатывает глина, которая долгое время удерживает влагу внутри себя.

Устройство громоотвода своими руками

Для эффективной работы следует выполнить специальные расчеты, определить место установки и материалы для изготовления. С помощью расчетов определяют оптимальный размер молниеотвода для выбранного частного строения или его части. Правильные математические расчеты позволят почти на 100% защитить дом от грозового разряда.

Формулы для расчета собраны в справочниках, чтобы выбрать определенную для конкретного расчета, следует иметь такие данные как: тип громоотвода, материал, площадь строения, конструктив каркаса, высота постройки, радиус предполагаемой защиты. Правильно выбранная формула дает в результате размеры, достаточные для хорошей работы.

Материал громоотвода

Для молниеотвода берут сталь, алюминий и медь, при этом медные проводники отличаются лучшими защитными показателями, но для создания своими руками молниезащиты деревянного дома вполне пригодна сталь, как более дешевый материал. При этом оптимальным является выбор для всех элементов устройства одинакового материала.

Определение наиболее приемлемого места

При устройстве ориентируются на то, что высота молниеотвода должна быть выше всех остальных строений в близлежащем окружении, важно, чтобы весь жилой дом попадал в зону действия защиты (у стержневого типа такая область распространяется в пределах конуса, расширяющегося к земле). Говоря техническим языком, чем дальше от молниеотвода находится частное строение, тем выше делают монтаж защитного устройства по высоте. Оптимальным вариантом является расположение громоотвода по центру кровли

Оптимальным вариантом является расположение громоотвода по центру кровли.

Основные типовые схемы дачных громоотводов

Еще раз, уже подробнее, расскажем о трех известных типах устройств защиты, устанавливаемых на кровле зданий сооружений.

Вид выбранного для дачного громоотвода молниеприемника определяет тип и схему его защиты. К типовым схемам относят организацию:

  • молниезащитной сетки;
  • стержневые громоотводы;
  • тросовые молниеприемники.

Для плоских и двускатных крыш коттеджей независимо от материала кровли специалисты рекомендуют использовать молниприемную сетку. Для ее организации применяют стальные, медные или алюминиевые прутья диаметром до 8 мм. Сетка устанавливается непосредственно на крыше или под утеплителем, если основание кровли не горючее (Инструкция РД 34.21.122-87).

В зависимости от уровня защиты токоотводы монтируются непосредственно к сетке по всему периметру с шагом от 10 до 25 см.

Стержневая схема молниезащиты представляет собой металлический штырь, прикрепленный к дымоходу или другим конструкциям кровли как минимум на 2 м выше самой высокой ее точки.

Установка стержня выполнена правильно, если в основание конуса с вершиной в крайней точке молниеприемника полностью попадает защищаемый объект. Увеличение высоты стержня расширяет защищаемую зону. Такой вид громоотвода подходит и для частных и для промышленных объектов со сложными крышами.

Для двухскатных крыш невысоких зданий можно применять и тросовую схему дачного громоотвода. Для этого между опорами, установленными на коньках, натягивается стальной трос. К его концам обычно примыкают по одному токоотводу, передающему ток к заземлению в грунте, внешне похожему на «куриную лапку». Если схема дачного громоотвода исполнена грамотно, разряды молнии уходят в почву за пределами защищаемого дома

При обустройстве молниезащиты данного типа важно учитывать провисание троса

На выбор схемы организации дачного громоотвода влияет множество факторов, параметров и условий. Поэтому это достаточно сложное и ответственное мероприятие требующее определенных профессиональных знаний и опыта. Наша компания поможет выполнить проектирование, а также установку наиболее эффективной молниезащиты для вашего дома. Кроме того, мы предоставляем услуги по обустройству громоотвода под ключ. В разделе «Наши объекты» представлены фото громоотводов и описание наших реализованных проектов.

Самостоятельный монтаж молниезащиты

Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что монтаж защиты от молний можно осуществить своими руками без привлечения наемных работников. Конечно, если вы обладаете элементарными навыками монтажных работ. В противном случае следует пригласить специалиста. Если вы все же решили осуществить монтаж громоотвода собственными руками, то сначала следует выполнить проектирование и расчет молниезащиты. Этот процесс не вызовет затруднений. Мы коротко расскажем о проектировании молниезащиты и ее самостоятельном монтаже на примере установки громоотвода со стержневым молниеприемником. Это самый популярный вариант защиты от грозы загородной недвижимости.

Громоотвод со стержневым приемником молний обеспечивает защиту в виде воображаемого конуса, c вершиной на конце молниеприемника. Во внутреннюю зону этого конуса, для обеспечения надежной защиты строения от молний, должен попадать весь объект.

На приведенном рисунке мы видим, что часть дома не попала в зону защиты, поэтому необходимо перенести молниеприемник на середину дома или увеличить его высоту. Лучшим местом для монтажа штыря молниеприемника является конек крыши или печная труба. Расчет высоты стержневого приемника рассчитывается по следующей формуле.

  • Rx — нижний радиус защиты воображаемого конуса, который необходимо замерить рулеткой на поверхности земли;
  • Ha — высота активной зоны защиты от молний, которая замеряется от земли до наивысшей точки воображаемого конуса;
  • Hx — самая высокая точка частного дома, которая может находиться на коньке кровли, печной трубе или на других элементах конструкции;
  • H — высота стержня молниеприемника.

После расчета длинны стержня молниеприемника следует определиться с его местоположением и проложить воображаемую трассу монтажа токоотвода от стержня до места установки заземлителя. На этом проектирование и расчет молниезащиты закончен и можно приступить непосредственно к монтажу громоотвода.

Монтаж заземлителя

В первую очередь следует смонтировать заземляющий контур. Для выполнения работ вам понадобится следующий инструмент и материалы:

  • болгарка с отрезными кругами, сварочный аппарат, кувалда, молоток и лопата;
  • стальной уголок 40×40 для вертикальных штырей и полоса 40×5 для перемычек.

Заземлитель следует монтировать недалеко от стены дома. Выбираем место и выкапываем равностороннюю треугольную траншею глубиной 70 см со сторонами 1.2 метра. До стены дома также необходимо прокопать траншею для укладки токоотвода. В углах треугольника забиваем отрезки стального уголка на глубину 2 метра.

К концам штырей приваривается полоса. К одному углу контура приваривается стальная полоса и выводиться на стену дома, где к ней будет присоединен токоотвод от молниеприемника. Траншея закапывается и утрамбовывается. Заземлитель готов к подключению токоотвода.

Монтаж приемника молний

Лучшим местом для крепления стержня молниеприемника является печная труба, расположенная вблизи конька кровли. Крепить мачту удобнее всего кронштейнами с хомутами на концах.

Альтернативным вариантом крепежа штыря молниеприемника является его установка на специальную опору на коньке дома.

На заключительном этапе монтажа к нижнему концу стержня крепится токоотвод при помощи хомута с резьбовым соединением.

Монтаж токоотводов

Токоотвод, металлический провод диаметром не менее 6 мм прокладывается непосредственно по кровле и стене дома, к месту выхода соединительной стальной полосы от контура заземления. Вся конструкция крепится к кровле и стенам дома пластиковыми или металлическими хомутами с опорой.

Нижний конец провода токоотвода закрепляется на металлической полосе заземлителя с помощью резьбового соединения.

На этом монтаж внешней грозозащиты закончен, но если не установить блок внутренней защиты от перенапряжений, то ваша система защиты от молний будет неполной.

Установка УЗИП

Устройство защиты от импульсных перенапряжений полностью обесточивает электрическую сеть дома при возникновении мощного индукционного поля, то есть вторичного поражающего фактора молнии. Модуль устанавливается в распределительный щиток по следующей схеме.

После установки УЗИП ваша молниезащита частного дома получает полностью законченный функциональный вид. С этой системой ваша недвижимость и бытовая техника надежно защищены от атмосферных электрических разрядов.

Откуда берется молния?

Всему причиной веселые облачка, которые при приближении грозы постепенно нарастают и превращаются в темные громады кучевого типа. Верхние слои влаги в воздухе превращаются в мелкие кристаллики льда, а нижние остаются в виде капель воды. Так и получились две пластины гигантского конденсатора.

Громадные структуры движутся в воздухе и заряжаются в результате трения: верхние слои накапливают положительные ионы, нижние – отрицательные электроны. Всему есть предел, и накопленный потенциал превращается в электрический разряд. В итоге, «пробивает» там, где наименьшее сопротивление: высокие деревья, крыши домов и … громоотводы!

Заземлитель

Заземление молниеотводов – это металлический проводник, контактирующий с почвой. Чаще всего в качестве заземлителя пользуются изделиями из металлопроката – угловым профилем, трубой или полосой. Когда создается молниеотвод своими руками, действующие нормативы допускают использование бывших в употреблении ли некондиционных труб для водо- и газопроводов. При этом заземлитель необходимо очистить от коррозии, самый оптимальный вариант – оцинковка. Сопротивление заземляющего устройства молниезащиты, если во время грозы вблизи него могут находиться люди, не может превышать 10 Ом.

Как измерять параметры заземляющих устройств, смотрите на видео:

Чтобы спроектировать максимально эффективную систему молниезащиты собственного дома, его владельцу потребуется учесть множество параметров. 

Соединяем заземление и молниеприемник

Соединяющим элементом молниеотвода является токоотводящая или токопередающая часть. Без нее молниеотвод для дома будет бесполезным. К токоотводящей части тоже предъявляются особые требования. Ведь можно только представить, что будет если жила или прут попросту не выдержит нагрузки и перегорит. Тогда разряд молнии попадет в дом и беды не избежать

Вот почему так важно ответственно подойти к вопросу установки молниеотвода


Ниже приводятся два важных нюанса, которые требуют беспрекословного выполнения при установке молниеотвода:

  1. Первый момент – это сечение провода. Его должно хватать на передачу электричества от молнии. Если говорить о цельном медном проводе, то минимальное сечение – 6 мм. А если в качестве токоотвода используется стальной прут, то сечение выбирается 10 мм и больше.
  2. Второй момент – процесс соединения провода с заземлением и молниеприемником. Задача упрощается, если все элементы молниеотвода сделаны из стали. Тогда соединение каждого элемента выполняется посредством сварочного аппарата. Что касается длины сварного шва, то она должна составлять не меньше 600 мм. Если же это медная жила, то для соединения потребуются специальные клеммы, которые выглядят как пластины. Они имеют ложбинки для кабеля и соединяются друг с другом винтами.

Еще стоит обратить внимание на фиксацию токоотвода к стене дома. В таком случае идеальный вариант – клипсы из пластика

А чтобы продлить эксплуатационный срок молниепровода, лучше изолировать его от внешней среды, используя кабель канал. Это своего рода оплетка на провод.

Конструкция молниезащиты

Теперь по конструкции молниезащиты, поговорим пока только о внешней.

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

Молниеприемник.

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

Простейшим является стержневой тип приемника.

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

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

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

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

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

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

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

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

Еще один тип молниеприемника – тросовый.

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

Третий тип приемника – сетка.

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

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

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

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

Токоотводы.

Далее о втором элементе данной защиты – токоотводах.

Основной задачей их является передача разряда от приемника к заземлителю.

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

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

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

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

От количества концов молниеприемников зависит количество токоотводов.

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

Также два токоотвода применяется при сеточном приемнике.

Заземлитель.


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

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

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

Соединяется заземлитель с токоотводом только сварным соединением.

Читайте по теме — защита электроприбов с помощью специальных устройств.

Почему стоит обратиться к профессионалам?

Монтаж такой системы требует тщательного и ответственного подхода. Любые неточности или ошибки могут привести к плачевным последствиям. Молниезащита 1, 2, 3 категории, выполненная квалифицированными специалистами, – это гарантия:

  • длительного и бесперебойного функционирования;
  • максимального уровня безопасности;
  • надежности;
  • доступной стоимости;
  • выполнения поставленной задачи за короткое время;
  • профессионального определения уровня молниезащиты;
  • оперативного и грамотного монтажа системы.

Поиск альтернативного решения и максимальное качество – основные преимущества обращения к специалистам.

Категории

Существует 3 категории молниезащиты, рассчитанные на применение в различных условиях. Они соответствуют классам пожаро- и взрывобезопасности.

Первая категория

Так, I категория — наивысшая, она применяется для защиты от молний взрывоопасных и легко воспламеняющихся объектов. Соответствует классу пожаро- и взрывобезопасности B-I и B-II. Она защищает объект от прямого удара молнии, от воспламенения и взрыва в результате искрения, вызванного явлением индукции (электромагнитной и электростатической), а также от переноса потенциалов на металлические части здания, то есть появления на металлоконструкциях опасного напряжения.

К ней предъявляются особо жесткие требования. Нормируются все расстояния — от молниеотводов до защищаемого объекта, глубина расположения заземлителя, расстояние между перемычками индукционной защиты и так далее.

Молниеприемник, как правило, стержневой либо тросовый. Внутренняя защита осуществляется присоединением металлоконструкций — станков, балок, троллея, любых других элементов — непосредственно к заземлителю, либо через заземляющий контакт электрооборудования. Общее сопротивление заземлителя не может быть больше 10 Ом.

Вторая категория

II категория молниеотводов предназначена для обеспечения защиты такого же уровня в местностях с меньшим количеством гроз в год, либо для зданий с меньшей взрыво- и пожароопасностью, например, для объектов класса B-Ia, B-I6, B-IIa, В-Iг (электроустановки).

Этот вид молниеотводов монтируется подобно молниезащите I категории с тем отличием, что в качестве приемника может применяться уложенная непосредственно на крышу стальная сеть из прутьев определенного сечения (не менее 6 мм) и с определенным шагом сетки.

Укладка производится на негорючую поверхность. Требования к соблюдению рабочих расстояний менее жесткие, так, дистанция от молниеотвода до здания может быть любой. Спуски монтируются аналогично более высокому классу.

Третья категория

III категория видов молниеотводов применяется, если в местности общая продолжительность гроз более 20 ч в год, а также для объектов, соответствующих классу П-III по электробезопасности и III-V классу огнестойкости. К примеру, это детские сады, ясли, школы, кинотеатры, больницы, другие социально значимые учреждения, в которых, тем не менее, нет легко воспламеняющихся или способных взрываться устройств или материалов.

Этот вид молниеотвода отличается тем, что не обеспечивает защиты от электромагнитной и электрической индукции — только от возгорания вследствие прямого поражения молнией и от возникновения на металлических частях и других проводящих элементах опасного напряжения.

Технологически выполненный по этой категории молниеотвод отличается от системы по II категории только большим шагом сетки — он может составлять 12*12 м — и порогом импульсного сопротивления — оно может составлять 20 Ом. Отдельно стоящие емкости с ГСМ, кроме бензина, а также трубы и некоторые другие элементы можно защищать с применением заземлителя импульсным сопротивлением до 50 Ом.

В молниеотводе, выполненном в соответствии с III категорией, допустимо использовать соединение с помощью скрутки, если соединяемые элементы это позволяют.

Во всех случаях расчет системы молниеотвода должен быть основан на количестве ожидаемых ударов молнии в год. Чем он выше, тем выше и категория. Допустимо не подключать к громоотводу помещения из несгораемых материалов, считающиеся невзрывоопасными.

Если в здании есть помещения, относящиеся к разным классам пожаро- и электробезопасности, то категория молниеотвода выбирается максимальная из необходимых. Отдельных громоотводов II и III, например, категории в одном и том же здании не делают.

Особенности системы молниезащиты

Молниезащита объекта — комплекс мероприятий и устройств, которые способны защитить отдельно стоящие здания и сооружения от ударов молний.

Существует три основных фактора воздействия молнии:

  • непосредственное попадание молнии в крышу здания;
  • удар в близлежащие коммуникационные и технические объекты;
  • удар в землю вблизи дома либо в рядом расположенный объект с дальнейшим попаданием разряда в землю.

В первом случае прямой удар может привести к серьезным разрушениям — резкое нагнетание температуры и запекание материалов кровли, а в редких случаях — даже к возгоранию деревянных конструкций и перекрытий крыш. Главный разрушающий фактор скрыт в ударной волне, которую порождает молния.

При ударе в коммуникационные объекты или в линии электропередач создается ток грозового импульса, который попадает в жилье по электрическим проводам и трубам. Это может привести к поражению человека электрическим током, повреждению оболочек и жил кабелей, поломке оборудования и сбою в работе внутренних систем.

В третьем варианте разряд попадает в землю. При большом сопротивлении земли либо из-за других факторов напряжение может пойти через заземлитель в нулевой провод обратно в дом. В частных домах ноль заземляется в поселковых трансформаторных подстанциях. Может возникнуть случай, когда напряжение будет и на фазе, и на ноле, что также приведет к поломке приборов и техники. Но это редкий случай: как правило, ток, попадая в землю, равномерно растекается.

Основные показатели защиты загородного дома

Первым показателем молниезащиты выступает молниеотвод, он состоит из следующих элементов:

  1. молниеприемник;
  2. токоотвод;
  3. заземляющий контур.

Молниеприемник — компонент молниезащиты, выполняющий функцию улавливания электрических разрядов.

Такой элемент выполняется из металла, и его установка идет непосредственно на крыше. При устройстве молниезащиты для большого частного дома, необходимо позаботиться об установке сразу нескольких приемников.

По своим конструктивным особенностям, молниеприемники можно разделить:

1) Приемники в виде металлического штыря длиной от 20 см до 160 см. Как правило, они монтируются в вертикальном положении, и возвышаются над всей площадью дома. Дымовую трубу используют в качестве места для молниеприемника. Диаметр такого молниеприемника равен как минимум 5 см. Молниеприемник данного типа обеспечивает молниезащиту дома с крышей из металлочерепицы.

2) Приемник в виде троса, выполняется из металла — устанавливается в натянутом положении между двумя деревянными опорами. Используется при проведении работ в устройстве защиты от молний деревянной кровли.

3) Приемники в виде молниезащитной сетки создают самую качественную защиту, потому что покрывают почти всю поверхность крыши. Хороший вариант для черепичной крыши. Любой из молниеприемников обязательно должен быть соединен с любым стальным предметом, находящимся на крыше.

Не менее важным показателем системы молниеотвода является отвод тока. Данная часть защиты отвечает за своевременную передачу электрического заряда на заземляющий контур. Этот элемент производится из металлической проволоки с толщиной 0,6 см.

Для качественного соединения молниеприемника с отводом тока применяется сварка. Швы, после сварки должны быть качественными, чтобы под действием атмосферных факторов не разорваться.

Токоотводный элемент располагается на крыше и по стенам переходит на землю.

Чтобы зафиксировать его на поверхности стен, рекомендуется применять скобы. Если есть несколько токоотводов, расстояние между ними должно быть минимум 20 м.

Такие элементы не должны быть изогнутыми, чтобы при передаче электрического заряда не наступило возгорание. Токоотвод должен быть максимально коротким.

Молниезащита в частном доме содержит контур заземления. Это механизм обеспечения качественного контакта между электрическим зарядом и поверхностью земли. В составе этого контура есть компоненты, состоящие из трех соединенных друг с другом электродов, находящихся в земле.

Заземление молниезащиты частного дома и электрических приборов идет с помощью одного контура. Для того, чтобы сделать заземление нужно использовать медный либо стальной предмет. Предварительно вырыть яму, длиной около 300 см, а глубиной около метра.

На противоположных участках ямы необходимо забить металлические прутья, и соединить их сваркой. На эту конструкцию приварить молниеотвод, направленный к крыше дома. Все стыковые участки закрасить при помощи краски, а заземлитель установить на дно ямы.

Интервал между заземлением и стенами дома должен составлять как минимум 100 см. Помимо этого, нужно располагать заземляющий контур вблизи проходных участков, и расстояние между ними должно быть не меньше 500 см.

Способы установки молниевой защиты дома

Можно различить два типа установки проводов для отвода электрического разряда и приема молнии:

  1. натяжные детали;
  2. конструкция по типу зажимного механизма.

В первом варианте применяют жесткие анкерные механизмы, которые устанавливаются на основные части, стенах и кровле дома, и между ними натягивают троса.

Для их жесткой фиксации устанавливают специальные зажимы. При плоской крыше для оборудования молниеприемников применяют пластиковый кронштейн, способный удерживать их на заданном расстоянии по отношению к крыше.

На плоскую кровлю и стены лучше устанавливать детали в виде самозабивных зажимов. Если кровля дома покрыта керамической черепицей, тогда могут возникнуть определенные сложности фиксации зажимов. Поэтому рекомендуют применять специальные механизмы, которые обеспечивают надежное крепление и простую установку конструкции.