В средних широтах европейского континента сильные грозы бывают
часто, и случаи, когда люди или сооружения страдают от попадания молний, не
настолько редкие, как хотело бы. По статистике в Украине в год около 30 человек
погибает от удара молнии. Предотвратить же трагические последствия попадания
молний не только возможно, но и достаточно несложно. Тут поможет молниезащита
дома.
Последствия попадания молнии
Из всего количества молний к земле идут только 25—30%. При
этом во время накопления потенциала образуется так называемый разряд-лидер.
Между облаком и землей он движется хаотично, как бы намечая траекторию будущей
молнии. Любопытно, что молния состоит, как правило, из трех разрядов, но из-за
большой скорости мы воспринимаем его как один. Основным поражающим фактором
молнии являются кратковременные электрические импульсы колоссальной энергии.
Длительность их составляет 1–10 микросекунд. При этом мощность заряда до
нескольких сотен, а то и тысяч киловатт, а сила тока до 500–1000 ампер.
Если защита дома от молний не выполнена, то в случае попадания
молнии могут случиться такие бедствия:
— пожар;
— физические разрушения строений и конструкций;
— поражение электрическим током;
— возникновение наведенного электрического потенциала. Это
означает появление во внутренней сети питания электростатической и
электромагнитной индукции. Чаще всего наведенная индукция возникает при
попадании молнии в металлические части здания. Наведенная индукция сохраняется
несколько минут и сама может стать поражающим фактором, например, привести к
пожару, вызвать удары током, короткие замыкания, выход из строя бытовой техники.
Попадание молнии в человека, к сожалению, в большинстве
случаев оканчивается летальным исходом. Тем же, кому повезет больше, в лучшем
случае отделаются сильными ожогами.
От чего зависит вероятность попадания молнии?
Вероятность поражения молнией того или иного строения не
всегда одинакова. Она зависит от:
— высоты постройки;
— местности, в которой она находится;
— климатического пояса;
— наличия поблизости высоких деревьев или поле высоких домов;
— влажности воздуха.
Согласно инструкции ПУЭ (Правила устройства электроустановок)
оборудование постройки молниеотводом следует выполнить в обязательном порядке, в
случае если годовое число гроз в данной местность не менее 20. Но есть районы, в
которых оснащение молниезащитой не является обязательной.
Важно помнить, что молния вполне может попасть несколько раз в
одно и то же место, причем не только в течении года, а даже в течении одной
грозы. В предгрозовом ионизированном воздухе статический заряд часто
накапливается на верхушке высотного сооружения, создается разность потенциалов.
Поэтому такие объекты и «притягивают» молнию.
Любая мачта, например, радиоантена или мачта сотовой связи,
способна притягивать в зону своего расположения значительное число молний.
Поэтому соседство с такой вышкой совершенно нежелательно. Важно знать, что
вероятность попадания молнии в конкретный объект поддается расчету. Для этого
существуют специальные методики и программы. Вместе с тем, никакие документы и
нормы не запрещают сделать молниеотвод своими руками.
Устройство молниезащиты дома
Защита дома от молний выполнялась людьми еще испокон веков.
Так, например, в старину на Руси в грозу было принято бить в колокола, дабы
отвести кару небесную. Реально работающая молниезащита дома была изобретена
около 200 лет назад, президентом Америки Бенджамином Франклином.
На сегодняшний день действия, направленные на защиту
сооружений от молний, регламентируются нормативом ДСТУ Б В.2.5-38:2008. Он
определяет требования к молниеотводам.
Любая система молниезащиты дома состоит из трех основных
частей:
1 — молниеприемника (принимает на себя удар молнии);
2 — токоотвода (проводит ток к заземлению);
3 — заземления (разряжает электрический потенциал на землю).
При этом молниеприемник может быть трех типов:
1 — стержневой;
2 — линейный;
3 — сетчатый.
1. Стержневой молниеприемник — это
металлический стержень (трубка, уголок, прямоугольник) достаточной площади
сечения от 1—2 см2 и более. Длинна его не менее 0,25 м, но, как правило, от 0,5
м до 2 м. Стержневой молниеприемник идеальный вариант для всех видов
металлических крыш.
Устройство защиты дома от молнии
Молниеприемник надо устанавливать на такую высоту, чтобы в
зону защиты (как бы условный конус) попадал полностью защищаемый объект. Для
этого диаметр основания конуса должен быть не более тройного значения высоты.
Для молниеотводов такого типа используют специально устанавливаемые мачты,
верхушки высоких деревьев. Верхний конец молниеотвода выступает над кроной
дерева не менее чем на 0,5 м. Дерево же должно находится от постройки не далее
чем на 10 м. Молниеотвод может быть установлен на мачту, которая крепится на
верхней точке крыши здания. Наименьшей надежностью обладает, условно говоря,
поверхность зоны защиты. В глубине конуса она выше, при этом чем острее конус
тем выше степень защиты.
Расчета высота молниетвода проще всего выполнять таким
образом: высота приподнимания молниеотвода равна защитному расстоянию по
горизонтали от него (3 м молниеотвод защищает 3 м, 7 м — 7м и т.д.). Вместе с
тем, рассчитать радиус защиты громоотвода для дома можно с помощью такой формулы
(h — расстояние от пика молниеотвода до самой высокой точки дома):
R=1,732*h.
Верхний конец молниеотвода а, б. стальная проволока; в.
прутка; г. водопроводная труба; д, е. стальная полоса и уголок; 1. пропаянный
бандаж; 2. сварка; 3. заклепки
Громоотвод устанавливают на жерди, толщина которой должна быть
10—15 см, пишет iBud.ua. Жердь крепится к крыше дома. Верхний конец молниеотвода
делают такого же диаметра, как и остальные его части. Можно использовать
проволоку большего диаметра (максимальная толщина — 14 мм). Для верхнего конца
громоотвода используйте стальной уголок, полосы, трубы (рекомендуемое сечение
50—60 мм2). Из проволоки вверху лучше всего сделать закрепленную петлю, трубу
заварить или сплющить.
Закрепить монлиеприемник, как отмечалось, можно на крыше дома,
телевизионной мачте, флюгере или рядом растущем дереве. Если установка
молинеотвода выполняется на дерево, то крепление проводиться с помощью
синтетического материала. При этом дом должен попадать в защитный конус. Если
молниеотвод устанавливается на дымовую трубу, то надо позаботиться о надежном
креплении. Ветер может сорвать громоотвод с трубы.
Установка защиты от молнии на дерево
Стержневой молниеотвод
2. Линейный молниеотвод — натянутый вдоль
конька крыши трос сечением не менее 0,5 см. Используется такая защита от молний
для домов с шиферной или деревянной крышей.
Трос протягивается вдоль конька крыши и закрепленный на
деревянных стержнях. При этом каждый конец троса соединен с заземлением.
Токоотводы укладывают с каждой стороны троса вдоль стен дома в защитные трубы и
присоединяют к электродам заземления. Высота троса над коньком крыши должна быть
не менее 0,5 м.
Линейный молниеотвод
Сетчатый молниеотвод
Способы соединения деталей молниеотвода
3. Сетчатый молниеотвод — это сетка из
проволоки или арматуры с шагом ячейки 6–12 м (минимальный шаг ячейки — 3м,
согласно ДСТУ Б В.2.5-38:2008 «Инженерное оборудование зданий и сооружений.
Устройство молниезащиты зданий и сооружений»). Для сетки используется, как
правило, проволока или трос диаметром 6 мм. Сетка также устанавливается на
высоте от 0,5 м над кровлей. При этом соединяется она с несколькими заземлениями
по периметру здания. Расстояние между точками заземления не должно превышать 12
м. Если на крыше дома есть выступающие архитектурные элементы, например, башни
или трубы, то на них так же могут монтироваться молниеприемники. Они должны
выступать над верхним краем на 0,5 м и надежно заземляться.
Токоотвод — это толстый провод сечением не менее 0,5 см.
Заземление — металлический стержень любого профиля и сечения,
соединенный с токоотводом и уходящий в землю не менее чем на 50 см.
Во всех типах защиты дома от молнии применяют токоотводы и
молниеприемники диаметром не менее 6 мм. В качестве заземления применяется
электрод, который может быть как вертикальным, так и горизонтальным. Длина
заземлителя 2—3 м, глубина закапывания не менее 1 м. Для соединения частей
молниеотвода применяют сварные или же болтовые соединения. Качество последних
периодически необходимо проверять.
Устройство заземления для молниеотвода
Допускается заземлять молниеотвод на арматуру фундамента, если
он не полностью укрыт слоем гидроизоляции, и если влажность грунта больше 3%.
Электроды должны быть вкопаны так глубоко, чтобы достигать влажных слоев почвы.
А удельное сопротивление почвы не должно быть слишком высоким, желательно, не
более 200 Ом.
Защита электродов от коррозии реализуется путем применения
оцинкованной стали или меди. Не допускается покрытие электродов токонепроводящей
эмалью или битумом.
Часто приходится слышать мнение, что металлическая кровля,
например, листовая медь или металлочерепица в достаточной степени защищает от
удара молнии и не требует обустройства дополнительной защиты. К сожалению, это
не совсем так:
1 — любой молниеприемник нужно заземлять, а при укладке
металочерепицы — это, как правило, не делается;
2 — толщина металла в этого покрытия менее миллиметра, и от
серьезной молнии такая защита не спасает. Молния большой мощности просто
прожигает металл.
Новые технологии молниезащиты дома
Разряды молний тяготеют к линиям ЛЭП
Перечисленные конструкции молниеотводов являются, образно
говоря, механическими, хотя и основанными на законах физики. Однако существуют
более продвинутые технологии защиты дома от молнии, распространение которых
сдерживается высокой стоимостью. Речь идет о так называемых ионизаторах. Суть
действия устройства в том, чтобы создать противонаправленный разряд-лидер.
Первые приборы такого типа действовали на основании
ионизированного излучения радиоактивного изотопа. Более поздние модификации
стали чисто электронными и изотопы уже не используют.
При подаче на такой прибор напряжения возникает столб
ионизированного воздуха, на который замыкается разряд молнии. Таким образом, это
уже не молниеотвод, а своего рода ловушка, которая притягивает к себе молнии с
достаточно большой территории. Однако и стоимость их более 1000 долларов, что в
десятки раз дороже простого молниеотвода, который можно собрать своими руками,
затратив лишь 2—3 сотни гривен.
В мире вся внутренняя электрическая сеть жилого объекта,
включая защиту от молний и защиту от всевозможных внешних воздействий,
закладываются на этапе проекта дома. То есть система молниезащиты представляет
собой часть интегрированной сети объекта, а не отдельную структуру, не имеющую
отношение к электропитанию.
В современных многоквартирных монолитных домах все участки
цепи от источников электроснабжения заземляются на внутреннюю арматуру несущих
стен, а через нее — на арматуру фундамента.
Профилактика и уход за молниезащитой
Все соединения молниеотвода необходимо периодически
проверять
Чтобы молниеотвод выполнял свою функцию, его надо не только
правильно собрать, но и периодически выполнять профилактические работы. Свойства
молниеотвода зависят не только от конструкции, но и от условий эксплуатации,
например, от свойств грунта в месте предполагаемого заземления. Чрезмерно сухой,
песчаный или каменистый грунт плохо проводит электрический ток. В этом случае
грунт стоит увлажнить, например, соляным раствором, либо просто добавить соль в
состав грунта. Соль – хороший проводник, особенно при намокании во время дождя.
Можно так же добавить в грунт древесный уголь, который тоже хорошо проводит ток.
Важно помнить, что заземление не стоит делать, где попало. Электрод должен быть
заглублен в землю не ближе 5 метров от дорожек, проходов и самого здания.
Необходимо следить, чтобы в местах собранных контактов не
образовывалась ржавчина. Они были не испачканы маслом, краской или грязью. Места
несварных соединений надо перемотать изолентой и покрыть слоем гидроизолирующего
материала.
Профилактических осмотр молниеотводов производят ежегодно
весной перед началом периода гроз. Раз в 2—3 года места соединений рекомендуется
разобрать, проверить контакты, очистить их от окиси или ржавчины, и соединить
по-новому. Желательно, не реже раза в три года проверять состояние находящегося
в земле электрода. Если через коррозию его сечение заметно уменьшилось, электрод
заземлителя следует заменить.
