Строительный каталог

Защита от грозы и импульсного перенапряжения. Часть 1

Статистика говорит, что гроза является одним из самых опасных для человека природных явлений. В городе о нашей защите думают жилищно-коммунальные службы. А вот в загородном доме вся ответственность ложится на нас. О том, как правильно защититься, мы и поговорим в этой статье.

Защита от грозы и импульсного перенапряжения

Лучшей защитой человека от грозы является сам загородный дом, конечно, если такой дом правильно защищен. А без защиты он может стать источником дополнительной опасности. Все риски, которые представляет гроза для загородного дома, можно разделить на две группы: внешние и внутренние. К внешним относится все, что связано с непосредственным попаданием молнии в дом. Внутренние же риски связаны с последствиями воздействия молнии на внутридомовые сети. К сожалению, универсального средства защиты не существует. Для каждой группы рисков придется разрабатывать свою собственную систему. И только одновременное наличие таких систем может обеспечить настоящую защиту от той опасности, которую несет гроза.

Внешняя защита от грозы

Часто изобретение громоотвода приписывают американскому президенту Франклину. На самом деле, президент ничего не изобретал, а по его указанию был проведен очень значимый физический эксперимент. Во время грозы в небо был запущен воздушный змей, к которому был привязан металлический ключ. Молния попала в ключ и канат, на котором был закреплен воздушный змей, сгорел. Таким образом была установлена физическая природа молнии. А раз это электрический разряд, то стало понятно, как бороться с такой опасностью. И вот тогда были разработаны первые громоотводы. Правда, цель была не защита частных домов. Все-таки перед президентом стояли государственные задачи. И большой ущерб казна несла от пожаров и взрывов на складах с боеприпасами, которые часто случались после попадания в них молний.

Электрическая природа молний сейчас хорошо известна любому школьнику. Поэтому для нас больший интерес имеет еще один результат эксперимента президента. Канат ведь сгорел, а это значит, что сила тока велика. Поэтому, чтобы отвести ту электрическую энергию, которая попала в молниеотвод (громоотвод), потребуется надежный токоотвод, который не загорится, подобно канату.

Защита от грозы и импульсного перенапряжения

С детства мы привыкли, что для защиты от молнии на крышу ставится громоотвод. Нужно сказать, что термин этот устаревший, и не соответствует возлагаемым на него функциям. Действительно, гром — это акустический сигнал. Поэтому устройство, которое называют громоотвод, не имеет к нему никакого отношения. Цель таких устройств одна — принять на себя электрический разряд. Поэтому правильнее было бы называть такие устройства молниеотвод или молниеприемник. Впрочем, можно и более обобщенно — грозоуловитель. Все эти термины являются синонимами и описывают устройства, на которые возложены одни и те же функции. Самые популярные виды молниеотводов мы рассмотрим ниже.

Стержневой молниеотвод

Это, пожалуй, самая старая и привычная конструкция молниеотвода. Просто стержень некоторой длины и толщины. Параметры стержня определяются строением, которое он защищает. Впрочем, могут быть и достаточно вычурные конструкции. Но это только украшательство, на функциональные возможности влияния они не оказывают. Точнее, не должны оказывать. В реальности такие украшения могут нарушить прочность конструкции или иметь другие нежелательные последствия. Например, там может копиться влага, которая ускоряет коррозию, а значит, уменьшает срок службы молниеотвода.

Защита от грозы и импульсного перенапряжения

Каждый стержневой молниеотвод имеет параметры, которые определяются защищаемой территорией. Устанавливается он таким образом, чтобы быть выше защищаемого объекта. Понятно, что один стержневой молниеотвод, устновленный в произвольном месте, эффективную защиту всего дома может и не обеспечить, особенно, когда дом большой и имеет сложную форму. Методика расчета изложена в замечательном документе РД 34.21.122–87 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений». В нем учитывается все, и частота гроз в данном регионе, и назначение здания, его физические параметры и прочее.

Для среднего загородного дома в наших средних широтах можно сделать простую прикидку. От верхней части стержневого молниеотвода построить конус. Образующий угол принимается обычно в 45 градусов. Если рассчитать точно, по вышеприведенной инструкции, то он может отличаться на 1–5 градусов в ту или иную сторону.

Может возникнуть вопрос, а что делать, если отстроенный конус не покрывает все строение? Тут очень просто — нужно поставить дополнительные стержневые молниеотводы таким образом, чтобы все вместе они покрыли защищаемое строение. Все их можно свести на одно заземление. Но нужно помнить, что такое соединение должно быть надежным и соответствовать требованиям к токоотводу.

Тросовый молниеотвод

Для удлиненных объектов можно использовать другой вид молниеотводов, которые называют тросовыми. Они состоят из крепкого металлического троса, который крепится к двум или более опорам. Если вокруг двух оконечных опор построить конусы по правилам, аналогичным стержневым молниеотводам, а потом наложить на них две плоскости вдоль троса, то мы получим зону защиты, которая обеспечивается тросовым молниеотводом. Если мы имеем сложное строение дома, то опор может быть больше, а трос будет размещаться в соответствии с его геометрией. Например, вдоль козырька крыши.

Защита от грозы и импульсного перенапряжения

В принципе, таким молниеотводом можно защитить не только загородный дом, но и всю придомовую территорию. Это может потребоваться, например, если используется продвинутая система полива или освещения, которая содержит достаточное количество дорогих электронных компонентов. Устанавливаются две крепкие мачты повыше, а между ними натягивается трос, который с одной из сторон соединен токоотводом с заземлением.

Сетчатый молниеотвод

У многих загородных домов металлическая крыша. Возникает искушение, почему бы не использовать ее в качестве молниеотвода? На самом деле такое вполне возможно, только нужно учитывать некоторые особенности. Если вспомнить опыт Франклина, то канат у него сгорел. Поэтому, при малой толщине металла и плохом соединении между листами с металлической крышей может произойти то же самое. Если же используется, например, надежный профнастил, то все будет замечательно. Конечно, такую металлическую крышу нужно соединить токоотводом с заземлением.

В том случае, если материалом крыши является диэлектрик, то существует другое решение, которое называется сетчатым молниеотводом. Мы поверх кровли размещаем металлическую сетку, которая и будет являться молниеотводом. Точно так же можно поступить, когда уверенности в надежности металлической крыши нет.

Защита от грозы и импульсного перенапряжения

Для организации таких молниеотводов обычно используется стальная сетка. Размер ячеек берется не очень частый, но есть ограничение — не более 6х6 м. Толщина проволоки должна быть не менее 5 мм.

Важным является и способ крепления сетки. Вне зависимости от материала кровли, такую сетку лучше крепить на специальных изоляторах. И, конечно, необходимо обеспечить надежное соединение с токоотводом.

Активная грозозащита

Конструкции молниеотводов, которые рассмотрены выше, эксплуатируются многие десятки, а то и сотни лет. Их плюсы и минусы хорошо известны, конструкции отработаны. Тем не менее, мы же живем во времена всевозможных технических новинок. И они не могли не появиться и в области защиты от грозы. Первые удачные разработки относятся еще к восьмидесятым годам прошлого века. Тогда группе энтузиастов пришла идея сделать принципиально новый прибор. Обычно молниеотводы ловят случайные молнии. Защита могла бы стать эффективнее, если научиться притягивать молнии, то есть сделать грозозащиту активной.

Защита от грозы и импульсного перенапряжения

Принцип работы описывается просто. Первое, что должен уметь делать такой прибор, это выявить предгрозовую ситуацию. Она определяется напряженностью электрического поля между облаком и землей. Самое важное, что напряженность электрического поля можно измерить, а это значит, что можно определить критическое значение. Второе, когда опасность выявлена, то есть достигнуто критическое значение напряженности электрического поля, устройство должно предпринять необходимое действия, то есть просто спровоцировать молнию.

Конструктивно такое устройство, а его принято называть молниеприемник, выглядит очень просто. По сути это стержневой молниеотвод, к которому добавлен еще один контакт, который изолирован от стержня. Между контактом и стержнем устанавливается зазор, который и соответствует критическому значению напряженности. Когда критическое значение достигнуто, наступает пробой или дуговой разряд между контактом и стержнем. Это и есть канал, в который молния должна разрядиться. После разряда напряженность поля спадает.

Главным преимуществом такой системы считается площадь, которую она защищает. Обычно такая система рассчитана на защиту площади радиусом около ста метров вокруг молниеприемника, что значительно больше, чем при использовании стандартного стержневого молниеотвода.

Защита от грозы и импульсного перенапряжения

Есть и еще одно преимущество таких систем, которые часто сравнивают с надежностью. Молнии сами по себе не очень предсказуемы, как и большинство природных явлений. А время попадания молнии в грозозащитную систему предсказать тем более невозможно. Поэтому, такое событие можно ждать месяцами или даже годами. Понятно, что уверенности в исправности такой системы быть не может, и в самый ответственный момент она может просто не сработать. Систему необходимо регулярно обслуживать и проверять. И если ничего не происходит, то к таким работам относятся без должного внимания.

Другое дело — системы активной грозозащиты. Во-первых, в них встроена функция тестирования. Если есть сомнения в работоспособности системы, достаточно нажать кнопку и убедиться, что все работает нормально. Во-вторых, система имеет счетчик разрядов. Всегда приятно знать, сколько раз система защитила дом, особенно учитывая стоимость активных систем грозозащиты, которая начинается от 120 тысяч рублей.

Защита домов и площадей

Загородный дом обычно не строится в чистом поле. Так или иначе, вокруг него формируется целое приусадебное хозяйство. Это может быть гараж, сарай для инвентаря, а, возможно, теплицы или даже небольшой курятник. Кроме того, на участке могут быть посажены кусты и плодовые деревья. Если в таком случае защитить от грозы только сам загородный дом, то для полной безопасности этого недостаточно. Попадание молнии в дерево или сарай создает опасность и для дома. Расстояния небольшие, и огонь может перекинуться на другие строения, в том числе на сам дом.

Можно, конечно, защищать от грозы каждое строение в отдельности. Но рациональным решением будет комплексный подход. Для этого необходимо определить площадь, которая требует защиты от грозы, а уже потом подбирать системы грозовой защиты. Рациональное решение всегда индивидуально. В одних случаях будет уместна установка дорогой активной системы грозозащиты, в других вполне достаточно установить несколько более дешевых молниеотводов. Причем, одновременно допускается использование различных видов молниеотводов, которые будут учитывать и геометрические размеры объекта, и материалы, из которых они изготовлены.

Защита от грозы и импульсного перенапряжения

Может оказаться, что на самом загородном доме молниеотводов вообще не будет. Установленный на высоком дереве или на специальной мачте молниеотвод защитит и дом, и все дворовые постройки.

В этой части статьи мы обсудили защиту в ситуации, когда молния попала непосредственно в дом. Но если молния попадет в линии электропередач где-нибудь в километре от дома, без последствий это тоже не останется. Как защитить дом от этой опасности, мы рассмотрим в следующей части.

Вадим Жигулевский, рмнт.ру

23.06.14

Яндекс Дзен Присоединяйтесь к нам на канале Яндекс.Дзен

Обсудить  /  13

Материалы из сети:

Закрыть

Строительный каталог