Как работает молниеотвод. Что такое громоотвод Принцип работы стержневых молниеотводов
Сегодня мы погрузимся в мир теоретической физики, чтобы разобраться с тем, как работает . На самом деле, это неправильное название, так как гром является звуковым эффектом — отвести его от здания не только нельзя, но и не имеет никакого смысла. Правильное название конструкции « », и оно наиболее точно отражает суть данного устройства.
Громоотвод — как работает
Итак, молниеотвод – это устройство, предназначенное для защиты зданий и сооружений от удара молний . Представляет собой заостренный металлический штырь, который устанавливается в вертикальном положении на крыше зданий или на отдельно стоящей высокой мачте. От нижнего конца штыря идет проводник, который уходит в землю – заземление.
Большинство людей думают, что основная функция молниеотвода заключается в том, что при прямом попадании молнии во время грозы он отводит заряд по проводнику в землю, где тот рассеивается, не повреждая здание. Да, это утверждение верное, и при попадании молнии именно так и произойдет.
Однако так бывает только в случае прямого попадания, что случается крайне редко. В прочих ситуациях громоотвод работает по-другому. Удивлены? На самом деле, все не так сложно и объяснимо, и сейчас вы в этом убедитесь.
Немного физики
При образовании грозовых облаков происходит разделение зарядов. Мельчайшие капли воды приобретают отрицательные и положительные заряды, при этом отрицательные заряды скапливаются преимущественно в нижней части кучевого облака.
Наверное, всем известно, что молния поражает высокие объекты: деревья, вышки, мачты, дома. Но происходит так не всегда, так как многое зависит от электропроводности этих объектов. Например, ствол дерева содержит влагу, что позволяет образующимся в земле индуцированным зарядам перетекать на верхушку дерева, а значит, расстояние до нисходящего ступенчатого лидера сокращается. Ему нужно проделать меньший путь, поэтому удар с высокой долей вероятности придется в рассматриваемый объект. Так будет, если рассмотреть одиноко стоящее дерево.
Совет! Именно поэтому нельзя прятаться во время грозы под деревьями, которые стоят особняком. В относительной безопасности вы будете только в зарослях, да и то – не факт.
Справедливо перетекание зарядов также для высоких сооружений и зданий, однако если поблизости находится объект с более высокой электропроводностью, он накопит в себе больше индуцированных зарядов, и молния поразит именно его — несмотря на то, что оно может быть намного ниже.
Данный эффект полностью объясняет поведение молнии. Иногда люди недоумевают, почему заряд поражает не высокое строение, а какой-нибудь маленький сарай, находящийся поблизости. Причиной может быть то, что он стоял на водоносном слое почвы, а вода, как мы знаем, является прекрасным проводником и однозначно будет содержать большее количество индуцированных зарядов.
Можно часто наблюдать деревья, пораженные молнией, около рек. Как известно, в силу гравитации реки протекают в самых низких участках рельефа, но так как вода в реке – это хороший проводник, содержащий много зарядов, в этой области создаются самые оптимальные условия для попадания молнии.
Совет! По этой причине во время грозы стоит держаться подальше от рек и водоемов.
Цены на молниезащиту и заземление
Молниезащита и заземление
Итак, мы разобрались с поведением молнии, но до сих пор непонятно, как функционирует громоотвод. Сейчас мы объясним и этот вопрос.
Согласитесь, все очень просто и понятно, если понимаешь суть явления. Мы уже давно живем в информационном веке, поэтому быть невеждой современному человеку не к лицу.
Как правильно устроить молниеотвод на здании
Разобрав принцип работы громоотвода, будет неправильно оставить без внимания способ его устройства. Во второй части статьи мы расскажем, как своими руками смонтировать качественную защиту для вашего дома, чтобы уберечься от ударов молнии.
ГРОМООТВОДЫ. Фигура 1) Платиновый наконечник громоотводного стержня. 2) Проволочный кабель, зажатый наконечником. 3) Проволочный кабель с наконечником. 4) Соединение верхней части стержня а, который для сбережения места укорочен и обломан на чертеже. 5, 6) Пучки из стержней. 7, 8, 9 и 10) Скрепления основания стержня с деревянными частями крыши. 11 и 12) Муфты для соединения проводников. 13) Скрепление основания стержня с проводником, загибающимся вниз. 14) Конец подземного проводника, опущенный в воду колодца. 15, 16, 17) Подземные части проводника. 18) Якорь и корзина с углем - подземная оконечность проводника. 19) Защита порохового погреба, система Мельсана. 20) То же - по французской системе. 21) Защита высокого здания
Существует множество вариантов исполнения молниеотвода, начиная с самых простых самодельных вариантов и заканчивая профессиональными системами от именитых производителей. Мы настоятельно советуем использовать заводские решения, так как они гарантированно будут работать (при правильном монтаже) и, что немаловажно, выглядят намного привлекательнее с эстетической точки зрения.
В качестве примера мы разберем, как монтируется молниезащита от белорусского производителя «ТерраЦинк». Данная система включает в себя широкий ассортимент аксессуаров и комплектующих, позволяющих выполнять монтаж на строениях разной формы и сложности. Основу системы составляет молниеприемник, который в зависимости от габаритов может представлять собой молниеприемную мачту или молниеприемный стержень. Всего насчитывается более 20 видов элементов.
Молниезащита «ТерраЦинк»
В комплект будут входить основание, треноги и держатели токоотвода. Токоотводов компанией представлено 30 видов, что позволяет подобрать оптимальный вариант под любой фасад здания. Также система включает в себя 15 видов соединителей и зажимов токоотвода.
Интересно знать! В качестве токоотвода для частных домов чаще всего используют 8-миллиметровый оцинкованный прут.
Система «ТерраЦинк» хороша еще и тем, что для установки вам не потребуется специальных инструментов. Монтаж выполняется за очень короткое время при том, что его можно осуществлять на эксплуатируемые здания. Комплектующие имеют небольшие размеры, что делает их незаметными на фоне строения.
Таблица. Как происходит установка такой молниезащиты?
| Шаги, фото | Описание работ |
|---|---|
| Работа начинается с того, что на конёк кровли монтируются регулируемые держатели с металлическим стержнем. Фиксируются они очень просто - за счет затягивания крепежного винта. |
| Токопровод у нас пройдет по всей крыше, поэтому держатели устанавливаются по всему коньку с шагом 1 м. |
| Фиксируем в держателях токопровод диаметром 8 мм при помощи пластиковой защелки на верхушке держателя. Комментарий. Некоторые держатели имеют иное крепление токопровода, поэтому обязательно изучите перед монтажом прилагаемую инструкцию. |
| Чтобы увеличить площадь покрытия молниезащиты, свободный конец токопровода, выступающий за край конька, рекомендуется загнуть вверх под углом 45 градусов. Делаем это с двух сторон. |
| На следующем этапе необходимо закрепить держатель под токоотвод. Монтируется он под черепицу или иные кровельные материалы, поэтому в месте установки придется произвести небольшой демонтаж, чтобы добраться до деревянной стропильной системы и обрешетки. Держатель фиксируется при помощи саморезов, после чего элементы кровли возвращаются на место. Образовавшееся отверстие дополнительно герметизируется, чтобы не допустить попадания внутрь воды во время дождя. |
| Далее аналогичным образом крепятся держатели прямо по кровле до самой нижней части. Шаг установки также составляет 1 м. |
| В держатели 42202, идущие по кровле, устанавливается токопровод. Фиксация элемента аналогична той, что выполнялась ранее с коньковыми держателями. |
| Подведенные с боков токопроводы необходимо соединить с центральным. Делается это при помощи зажимов №51515 при затягивании болтов. |
| Далее начинается процесс монтажа молниеприемника. Первым делом устанавливаем держатель. Проще всего его закрепить к вертикальной поверхности, например, стенке дымохода. 1. Для этого в ней просверливаются отверстия, в которые вставляются пластиковые дюбеля. 2. В них вкручиваются кронштейны до надежной фиксации. 3. Ставится стержень (молниеприемник), который фиксируется скобами, прикручиваемыми к кронштейну на болтовые соединения. |
| С нижнего конца у стержня имеется резьба, на которую накручивается зажим прута №55422. Высоту расположения этого элемента стоит отрегулировать так, чтобы он находился на одном уровне с коньковым токопроводом. Далее происходит соединение по уже рассмотренному принципу. |
| По фасаду, снизу-вверх, устанавливаются пластиковые держатели. Их монтаж аналогичен тому, как мы ранее крепили держатель молниеотвода. Шаг установки также составляет 1 м. |
| Далее соединяем токопровод со стеновыми держателями. Свес кровли при этом необходимо обогнуть так, чтобы нигде не было контакта с кровлей и прочими элементами, особенно металлическими. Если при прокладке необходимо обойти водоотлив коттеджа, то используйте держатели для водостока. Токопровод при этом можно пропустить по водосточной трубе, используя специальные крепежные элементы. |
| Токопровод должен заканчиваться на высоте 70 см от земли. На его конец крепится контрольный зажим |
| Далее необходимо выкопать траншею, по которой будут проложены металлические шины заземления. Длина траншеи составляет 1 м, а глубина – 50 см. |
| Под контрольным зажимом устанавливаем держатель полосы. |
| Затем прикрепляем полосу заземления. Она погружается в траншею с загибом и проходит по ее дну. |
| Устанавливаем контрольно измерительный колодец на край траншеи. |
| Осуществляем сборку комплекта штырей для заземлителя. Тут все просто – на резьбу накручивается переходная муфта, через которую элементы легко соединяются друг с другом. Внимание! Количество штырей, а соответственно, и глубина их погружения в почву, рассчитываются при составлении проекта. |
| По мере наращивания штыри забиваются в землю. Для этого вам понадобится специальная насадка на перфоратор и ответный ударный винт, который вкручивается в муфту, после чего удаляется и на его место становится следующий элемент штыря. |
| Забиваем штырь перфоратором на расчетную глубину. Обязательно при соединении его частей пользуемся антикоррозионной токопроводящей смазкой. Также используем антикоррозионную ленту, которой обматываются все соединения, находящиеся под землей. |
| Далее устанавливаем на конец штыря зажим для прута, после чего выполняем стыковку с полосой заземления. При этом зажим разворачивается перпендикулярно, как показано на картинке. |
Цены на держатели для токоотвода
Держатели для токоотвода
На этом работа заканчивается. Вам останется лишь засыпать траншею и красиво все замаскировать. Если монтаж выполнен правильно, то система образует вокруг дома зону, при попадании в которую, молния уйдет в землю.
Видео — Громоотвод в действии
Доброго времени суток, уважаемые посетители проекта «Добро ЕСТЬ! », раздела « »!
В сегодняшней статье мы будем говорить с Вами на тему молниезащиты .
Гроза, которая сопровождается громом и молниями – атмосферное явление, которое представляет для людей большую опасность. Свидетельствует об этом статистика – по всему миру, за 1 год от удара молнии гибнет более 3000 человек! Материальный ущерб же составляет миллиарды долларов, т.к. напряжение молнии настолько велико, что при попадании ее в электросеть сгорают горы различной техники и электроники.
Конечно же, современные дома строятся сразу с молниезащитой, и беспокоится здесь нечему, а вот как быть в селах, где этому вопросу мало кто уделял должное внимание? Давайте же рассмотрим вопрос о Вашей и Вашего дома безопасности, и если у Вас до сих пор нет молниезащиты, установим ее. Но для начала, немножко теории о грозе и молниях.
Теория о грозе
Итак, во время грозы, облака очень сильно электризуются относительно друг друга и земли. Фактически, облака и земля при грозе – разные полюса, которые можно считать разными обкладками гигантского, постоянно заряжающегося конденсатора. И когда разность потенциалов (напряжение) достигает своего пика, т.е. напряжения пробоя между этими «обкладками» (а это миллиарды вольт), то происходит разряд молнии. Гром – это акустическое производное от удара молнии.
Что такое молниезащита?
Молниезащита (грозозащита, громозащита) – комплекс мер и специальных приспособлений для обеспечения безопасности здания, а также имущества и людей, находящихся в нём.
Самым простым решением молниезащиты является – молниеотвод, или как его еще называют в народе – громоотвод.
Молниезащита бывает 2х видов — внешняя и внутренняя системы молниезащиты.
Внешняя система молниезащиты
Внешняя молниезащита представляет собой систему, обеспечивающую перехват молнии и отвод её в землю, тем самым, защищая здание (сооружение) от повреждения и пожара. В момент прямого удара молнии в строительный объект правильно спроектированное и сооруженное молниезащитное устройство должно принять на себя ток молнии и отвести его по токоотводам в систему заземления, где энергия разряда должна безопасно рассеяться. Прохождение тока молнии должно произойти без ущерба для защищаемого объекта и быть безопасным для людей, находящихся как внутри, так и снаружи этого объекта.
Существуют следующие типы внешней молниезащиты:
— Конструкция, когда молниеотвод выполняет роль проводника между обкладками этого конденсатора (т.е. конденсатор как бы замкнут накоротко). Поэтому заряд на его обкладках не накапливается, а конденсатор постоянно разряжается. И напряженность в районе молниеотвода практически нулевая. Иными словами, молниеотвод не «ловит» на себя молнию, а создает условия, когда молния не может возникнуть. Он просто «отводит» молнию от себя.
— Конструкция, когда молниеотвод принимает на себя удар молнии, и спускает все напряжение в землю.
Эти 2 типа подразделяются на следующие виды:
— молниеприемная сеть;
— натянутый молниеприемный трос;
— молниеприемный стержень;
— активная молниезащита.
В большинстве случаев, внешняя молниезащита состоит из следующих элементов:
— Молниеотвод (молниеприёмник, громоотвод) - устройство, перехватывающее разряд молнии. Выполняется из металла (нержавеющая либо оцинкованная сталь, алюминий, медь)
— Токоотводы (спуски) - часть молниеотвода, предназначенная для отвода тока молнии от молниеприемника к заземлителю.
— Заземлитель - проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через проводящую среду.
Внутренняя система молниезащиты
Внутренняя молниезащита представляет собой совокупность устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП). Назначение УЗИП защитить электрическое и электронное оборудование от перенапряжений в сети, вызванных резистивными и индуктивными связями, возникающих под воздействием тока молнии.
Общепринято выделяют перенапряжения, вызванные:
— Прямыми ударами молнии . Такие перенапряжения происходят в случае попадания молнии в здание (сооружение) или в подведенные к зданию (сооружению) линии коммуникаций (линии электропередачи, коммуникационные линии). Перенапряжения, вызванные прямым ударом, именуются «Тип 1» и характеризуются формой волны 10/350 мкс. Они наиболее опасны, так как несут большую запасенную энергию.
— Непрямыми ударами молнии . Эти перенапряжения происходят вследствие ударов вблизи здания (сооружения) или удара молнии вблизи линий коммуникаций. В зависимости от типа попадания различаются и параметры перенапряжений. Перенапряжения, вызванные непрямым ударом, именуются «Тип 2» и характеризуются формой волны 8/20 мкс. Они менее опасны: запасенная энергия примерно в семнадцать раз меньше, чем у «Тип 1».
История молниезащиты
Считается, что молниеотвод был изобретён Бенджамином Франклином в 1752 году, хотя есть свидетельства о существовании конструкций с молниеотводами и до этой даты (например, Невьянская башня, бумажные змеи Жака Рома).
Описание первого способа защиты от молний появляется в ежегоднике «Альманах Бедного Ричарда». «Способ этот таков, - писал Франклин. - Возьмите тонкий железный стержень (каким, например, пользуются гвоздильщики) длиною достаточною для того, чтобы три-четыре фута одного конца опустить во влажную землю, а шесть-семь другого поднять над самой высокою частью здания. К верхнему концу стержня прикрепите медную проволоку длиной в фут и толщиной с вязальную спицу, заостренную как игла. Стержень можно прикрепить к стене дома бечевой (шнуром). На высоком доме или амбаре можно поставить два стержня, по одному на каждом конце, и соединить их протянутой под коньками крыши проволокой. Дому, защищенному таким устройством, молния не страшна, так как острие будет притягивать ее к себе и отводить по металлическому стержню в землю, и она уже никому не причинит вреда. Точно так же и суда, на верхушке мачты которых будет прикреплено острие с проволокой, спускающейся вниз на палубу, а затем по одному из вантов и обшивке в воду, будут предохранены от молнии».
Частный дом и загородные дачи нередко расположены на открытом пространстве, где единственным возвышением выступают сами постройки. Из-за чего во время грозового периода возникает существенная угроза попадания молний в здания. Такая ситуация угрожает не только поражением электротоком всем находящимся в нем людям, но и возможностью возгорания, которая приведет к пожару и существенной порче имущества. Так как никто не может предвидеть место попадания разряда, наиболее эффективным способом предотвращения его негативных последствий является громоотвод.
Именно поэтому для большинства владельцев частных домов и дачных участков актуально устанавливать громоотвод своими руками. Исключением могут быть постройки расположенные в низине, крыша которых находится ниже верхней точки грунта или попадающие в зону защиты соседней постройки и ее молниеотвода.
Устройство и принцип работы типового громоотвода
Рисунок 1: устройство громоотводаВся конструкция громоотвода представлена тремя элементами: молниеприемником, токоотводом и заземлителем. В зависимости от местных условий и ваших предпочтений каждый из них может иметь различное исполнение. Теперь разберем, зачем каждый из них нужен, и какой вариант выбрать в той или иной ситуации.
Молниеприемник
Из самого названия данного элемента происходит его назначение, по факту он выполняет роль электрода, принимающего электрический разряд молнии. Основной критерий для него – хорошая проводимость и термическая устойчивость, так как величина тока может достигать 100 – 200 кА, которая запросто пережжет тонкие проводники. В качестве молниеприемника могут устанавливаться:
- стержневые конструкции;
- решетка;
- трос;
- сама поверхность крыши.
Стержневые молниеприемники могут устанавливаться как непосредственно на самой крыше, так и на специальной металлической мачте. При этом их высота должна обеспечивать необходимую зону защиты для всех конструкций постройки. Поэтому такой молниеприемник актуален для зданий с небольшой площадью и высотой.
Рис. 2: стержневой молниеприемник
Такие стержневые устройства могут быть медными, алюминиевыми или стальными. Первые два обладают хорошей устойчивостью к коррозионному разрушению, благодаря чему такой громоотвод практически не теряет проводимости и сечения даже при длительной эксплуатации. Металлический штырь из стали, в отличии от двух предыдущих, куда менее подвержен оплавлению от протекания больших токов, из-за чего он куда лучше подходит для местности с частыми ударами молнии.
Рис. 3: сетчатый молниеприемник
Решетка в качестве молниеприемника используется для большой площади, к примеру, многоэтажных домов или торговых центров. В отличии от предыдущего варианта, она не влияет на дизайн постройки, поэтому может применяться в любых современных экстерьерах. Такой громоотвод должен иметь заданное сечение и размер ячеек, как правило, выбирается арматура не менее 6 мм 2 . Ее монтаж выполняется на безопасном расстоянии от крыши (не менее 15 см) через термоизолирующие несущие конструкции.
Рис 4: тросовый молниеприемник
Тросовый громоотвод представляет собой гибкий провод, который растягивается над защищаемой территорией или постройкой. Позволяет защитить длинный участок при меньших затратах материалов на громоотвод. Выполняется как на отдельно стоящих опорах, так и на крыше дачной постройки. В первом случае опоры устанавливаются в начале и конце участка, а во втором, в начале и конце крыши.
Если в качестве кровельного материала применяются токопроводящие варианты (профнастил, металлочерепица и прочие), их можно использовать в качестве молниеприемника для громоотвода. Но при этом должны соблюдаться такие условия:
- толщина металлического слоя не менее 4 мм для стали, 5 мм для меди или 7 мм для алюминия;
- под кровельным материалом отсутствуют легко воспламеняющиеся материалы (утеплители, стропила и т.д.);
- снаружи металл не покрыт диэлектрическим материалом.
Изготовление громоотвода из металлической кровли позволяет сэкономить средства на молниеприемнике.
Токоотвод
Представляет собой проводник, отводящий электрический ток от молниеприемника к заземлителю. Может выполняться из металлической проволоки или шины. Должен иметь сечение не менее 16 мм 2 , если изготовлен из меди, 25 мм 2 из алюминия, 50 мм 2 из стали. К токоотводу предъявляются такие требования:
- Должен изолироваться от стен и других конструкций дома;
- Для него выбирается наикратчайший путь протекания тока;
- Отсутствие изгибов и витков, на которых может произойти пробой воздушного промежутка;
- Достаточная проводимость в местах электрических соединений.
При необходимости токоотвод изолируется от поверхности дома при помощи кабельного канала или любым другим способом. Особенно актуальна такая процедура для зданий с токопроводящей отделкой или горючей поверхностью.
Заземлитель
Изготавливается в виде , который закапывается в грунт. В качестве материала применяются стальные или медные элементы, которые закапываются в землю. Формируется из арматуры или шины, требования к которым устанавливаются п.1.7.111 ПУЭ и приведены в Таблице 1
Таблица 1
| Материал | Профиль сечения | Диаметр, мм |
Площадь поперечного сечения, мм | Толщина стенки, мм |
| Сталь | Круглый: | |||
| черная | 16 | — | — | |
| 10 | — | — | ||
| Прямоугольный | — | 100 | 4 | |
| Угловой | — | 100 | 4 | |
| Трубный | 32 | — | 3,5 | |
| Сталь | Круглый: | |||
| оцинкованная | для вертикальных заземлителей; | 12 | — | — |
| для горизонтальных заземлителей | 10 | — | — | |
| Прямоугольный | — | 75 | 3 | |
| Трубный | 25 | — | 2 | |
| Медь | Круглый: | 12 | — | — |
| Прямоугольный | — | 50 | 2 | |
| Трубный | 20 | — | 2 | |
| Канат многопроволочный | 1,8* | 35 |
Все детали заземляющего контура могут как закольцовываться и формировать замкнутую цепь, так и выстраиваться в сплошную линию. Разумеется, что замкнутый вариант считается более надежным. Размеры контура подбираются в зависимости от местных условий.
Рис. 5: пример установки заземлителя
Основное требование к заземляющему контуру – обеспечение установленной величины переходного сопротивления металл – земля, поэтому его лучше располагать в влажном слое, периодически поливать водой или обрабатывать материалами, уменьшающими переходное сопротивление и увеличивающими площадь тока растекания (древесный уголь и соль). Согласно п.1.7.103 ПУЭ сопротивление должно быть не более 5, 10 и 20 Ом для сетей с фазным напряжением 380, 220 и 127 В соответственно.
Расположение заземлителя делается не ближе 1 м от стен и 8 м от пешеходных дорожек. Так как в этой точке возникает шаговое напряжение, способное нанести удар током любому, кто находится в радиусе зоны поражения, поэтому приближаться к контуру во время грозы категорически запрещено, как и прикасаться к его токоведущим элементам.
Подготовка
На подготовительном этапе перед монтажом молниезащиты необходимо произвести расчет параметров будущего громоотвода и подобрать все элементы. Это позволит определить, попадут ли постройки в защитную зону и какие параметры необходимо изменить в случае возникновения недочетов.
Расчет защитной зоны
Если устройство молниезащиты предусматривает в качестве приемника решетку или поверхность крыши, то зона защиты будет полностью закрывать постройку. Но для тросовых и стержневых молниеотводов необходимо рассчитывать защитную зону.
Рис. 6: зона защиты стержневого молниеотвода
Посмотрите на рисунок, зона защиты представляет собой конус в пространстве, где вероятность попадания молнии значительно сокращается. Для определения параметров этого конуса по отношению к самому громоотводу и зданию производится расчет. Способы расчета зоны громоотвода для каждого типа выполняются на основании СО 153-34.21.122-2003.
Рис. 7: параметры зоны защиты стержневого молниеотвода
Посмотрите на рисунок, здесь изображены следующие параметры:
- x и y — расстояние от места установки молниеприемника до контура границы здания.
В зависимости от высоты установки громоотвода и требуемой надежности подбирается формула определения зоны, которую он защищает. Для этого используются данные из таблицы 2
Таблица 2
| Надежность защиты | Высота молниеотвода h , м | Высота конуса h 0 , м | Радиус конуса r 0 , м |
| 0.9 | От 0 до 100 | 0,85h | 1,2h |
| От 100 до 150 | 0,85h | (1,2-10 -3 (h -100))h | |
| 0,99 | От 0 до 30 | 0,8h | 0,8h |
| От 30 до 100 | 0,8h | (0,8-1,43·10 -3 (h -30))h | |
| От 100 до 150 | (0,8-10 -3 (h -100))h | 0,7h | |
| 0,999 | От 0 до 30 | 0,7h | 0,6h |
| От 30 до 100 | (0,7-7,14·10 -4 (h -30))h | (0,6-1,43·10 -3 (h -30))h | |
| От 100 до 150 | (0,65-10 -3 (h -100))h | (0,5-2·10 -3 (h -100))h |
Для определения радиуса зоны громоотвода на определенной высоте используется формула:r x =r 0 ×(h 0 -h x)/h 0
Рис. 8: зона защиты тросового громоотвода
На рисунке показана принципиальная схема зоны защиты для тросового громоотвода при его небольшой протяженности. При больших расстояниях из-за плохого натяжения в средней точке может возникать провисание, которое немного исказит границы защищаемой громоотводом области.
Рис. 9: Параметры зоны защиты тросового молниеотвода
Посмотрите на рисунок, здесь зона громоотвода характеризуется такими параметрами:
- h – высота самого громоотвода;
- h 0 – высота зоны защиты громоотвода;
- h x – высота в определенной точке (устанавливается на уровне крыши здания);
- r 0 – радиус зоны защиты громоотвода на земле;
- r x – радиус зоны защиты громоотвода в выбранной точке;
- L – длина троса громоотвода.
По величине необходимой надежности, в зависимости от высоты громоотвода, параметры зоны защиты вычисляются по формулам из таблицы 3.
Таблица 3
| Надежность защиты | Высота молниеотвода h , м | Высота конуса h 0 , м | Радиус конуса r 0 , м |
| 0.9 | От 0 до 150 | 0,87h | 1,5h |
| 0,99 | От 0 до 30 | 0,8h | 0,95h |
| От 30 до 100 | 0,8h | (0,95-7,14·10 -4 (h -30))h | |
| От 100 до 150 | 0,8h | (0,9-10 -3 (h -100))h | |
| 0,999 | От 0 до 30 | 0,75h | 0,7h |
| От 30 до 100 | (0,75-4,28·10 -4 (h -30))h | (0,7-1,43·10 -3 (h -30))h | |
| От 100 до 150 | (0,72-10 -3 (h -100))h | (0,6-10 -3 (h -100))h |
Радиус зоны громоотвода на высоте здания вычисляется по формуле: r x =r 0 ×(h 0 -h x)/h 0
Выбор материала для громоотвода
В качестве материала для громоотвода принято использовать три варианта: медь, алюминий и сталь. Медные громоотводы характеризуются длительным сроком эксплуатации и отличаются способностью сохранять свои параметры в течении всего периода установки даже на подземных участках. Но главным недостатком медного громоотвода является его высокая стоимость.
Алюминиевый характеризуется куда меньшим весом, поэтому создает незначительную нагрузку на несущие конструкции постройки. Также имеет хорошую проводимость электрического тока. Но, со временем, подвергается разрушению от атмосферных факторов и легко поддается механической деформации.
Стальные наиболее прочные, они легко выдерживают ветровые нагрузки а элементы такого громоотвода можно соединить сваркой, в отличии от медных и алюминиевых. Также он характеризуется низкой себестоимостью. К недостаткам стального громоотвода является высокое удельное сопротивление и подверженность коррозии.
Место установки
Для установки громоотвода должна выбираться самая высокая точка. Поэтому его размещают на крыше здания, если ее высоты недостаточно для попадания всей постройки в зону защиты, могут применяться специальные опоры или находящиеся поблизости деревья. Для определения актуального места установки громоотвода на план участка необходимо нанести зону защиты, полученную при расчете.
Рис. 10: зона защиты на плане постройки
Крыша является наиболее выгодным вариантом, так как пик зоны защиты будет расположен над зданием. Отдельно стоящая опора или несколько позволяют смещать защищаемую громоотводом область в нужную точку участка, и отлично подходит для ситуаций, когда строения рассредоточены на участке. Использование дерева в качестве опоры позволяет сэкономить на приобретении и установке металлической или железобетонной конструкции, но обуславливает ряд сложностей в процессе эксплуатации поэтому считается нежелательным вариантом.
Пошаговая инструкция изготовления громоотвода
Наиболее простыми вариантами для дачного громоотвода является стержневой и тросовый, их вы сможете реализовать своими руками. Чтобы не допустить ошибок и лишних затрат при монтаже молниеотвода, соблюдайте следующую последовательность.
Стержневого
Для сооружения громоотвода стержневого типа выполните следующие манипуляции:
Расстояние между ними и их высота подбирается таким образом, чтобы проводник не провисал к поверхности крыши и стен.
Тросового
Монтаж тросового громоотвода выполняется идентично. В зависимости от конкретной ситуации трос может натягиваться гибким тросом между опорами или устанавливаться на кронштейнах. В первом случае молниеприемник будет провисать при изменении натяжения, поэтому крепление на кронштейне жесткой медной или стальной проволоки куда выгоднее. Такая процедура выполняется в следующей последовательности:
Окончив установку любого из предложенных типов, обязательно проверьте сопротивление всей конструкции. В идеале проверка выполняется при помощи моста, но в домашних условиях подойдет и обычный мультиметр или контрольная лампочка.
Видео инструкции
Если рассматривать статистику погибших людей от ударов молнии, то это количество больше, чем жертв в авиационных катастрофах. Молния каждый год уносит несколько тысяч жизней, а также наносит многомиллионный материальный ущерб. Каждый владелец дачи или собственного дома знает, что защитить свое имущество и родственников можно только самому. Поэтому молниеотводы лучше изготавливать самостоятельно.
Самодельные молниеотводы нормально работают, что подтверждается на практике. Такие устройства имеют и другое название – громоотводы. Гром никакого вреда не наносит, кроме громкого звука. А для защиты от молнии необходимо сооружать некоторую конструкцию.
Удар молнии обычно приходится в конструкцию с максимальной высотой, которая встречается на ее пути. Опасным местом во время грозы является жилой дом или другая постройка из-за наличия в них металлических элементов – крыша, телевизионная антенна и т.д. Жильцы городских квартир могут не беспокоиться, так как большинство многоэтажных домов уже имеют молниеотводы.
Если рядом с домом имеется вышка сотовой связи, то в устройстве молниеотвода нет необходимости. Во всех других случаях целесообразно все-таки обезопасить свой дом. Если вызывать для таких работ специалистов, то это обойдется вам недешево. Но если разобраться с устройством системы молниеотвода, то можно все сделать самостоятельно.
Виды и особенности устройства
На рисунке изображено устройство системы молниеотведения.
Существует несколько видов молниеотвода, но основные их части одни и те же:
- Молниеприемник.
- Токоотводящее устройство.
- Заземление.
Виды молниеприемников
Верхняя часть этой защитной системы называется молниеприемником.
- Стержневой приемник молнии заострен на конце. В него ударяет молния во время грозы. Оптимальным вариантом изготовления приемника молнии является медный штырь диаметром 15 мм. Он должен быть расположен достаточно высоко, однако слишком высокий приемник будет притягивать к себе электрические разряды молнии.Стержневые молниеотводы наиболее эстетичны, в отличие от тросового, но обеспечивают меньший защитный радиус на участке. От высоты металлического штыря зависит величина защищаемого пространства.
- Тросовый приемник способен защитить большую площадь участка, в отличие от стержневого молниеприемника. Тросовые конструкции используются в устройствах линий электропередач. В них вместо металлических штырей применяют трос, который соединяется с другими элементами болтовым соединением.
- Сетчатый приемник молнии изготавливается в виде металлической сетки на крыше дома.
Токоотводы
Следующей частью системы отведения молнии является токоотвод, состоящий из толстых , закрепленных специальными муфтами к приемнику молнии и заземляющему контуру. Для крепления его на стене применяются пластиковые крепежные элементы. Токоотвод необходимо изолировать от воздействия внешней среды. Для этого обычно используют пластиковый .
Заземление
Основные элементы заземления находятся в грунте. Заземлитель состоит из металлических стержней, сваренных между собой, либо скрепленных болтами.
Заземление системы отведения молнии является важной частью всей конструкции. Этот заземляющий контур аналогичен устройству заземления дома. Важным требованием при этом является то, что эти два разных контура заземления ни в коем случае не должны соединяться. Иначе во время грозы бытовые электрические устройства могут выйти из строя, либо возникнет возгорание деревянного дома от разряда молнии.
Требования к заземлению системы отведения молнии:
- Металлические штыри, вставленные в грунт, должны быть длиной не меньше трех метров.
- Сечение металлических штырей – не менее 25 мм 2 .
- Штыри соединяются между собой треугольником, что является отличием от обычного заземления дома.
- Между вершинами треугольника должно быть расстояние не менее 3 метров.
- В качестве соединительных шин допускается применять металлический пруток диаметром не меньше 12 мм или полосу сечением 50 х 6 мм.
- Длина сварных швов не должна быть меньше 20 см.
- Для заземления молниеотводов устанавливается минимальная глубина над поверхностью земли 50 см.
Место для заземления
К этому вопросу следует подходить с наибольшим вниманием и аккуратностью. Заземляющие электроды не должны устанавливаться в местах нахождения животных, или возле детских площадок. Также нельзя располагать эти элементы возле скамеек или дорожек.
Лучше заземление будет работать во влажном грунте. Чтобы поддерживать работу заземления, можно самостоятельно создавать для этого условия, периодически поливая место заземления водой. Если нет возможности полива этого места, а почва в вашей местности слишком сухая, то рекомендуется при установке в почву электродов заземления посыпать их смесью соли и древесного угля.
Как работают молниеотводы
Чтобы разобраться в принципе действия системы отведения молнии, следует представить большой конденсатор, который постоянно заряжается. Его обкладками будут облака и земля. При наступлении грозы обкладки этого большого конденсатора начинают электризоваться между собой, и накапливать заряд. При достижении разницы напряжения между обкладками, равному напряжению пробоя молнии, возникает сильный разряд молнии, достигающий нескольких миллиардов вольт.
Чтобы заряд не накапливался, необходимо замкнуть этот конденсатор на землю. Таким замыкающим проводником и являются молниеотводы. Поэтому при грозе происходит разряжение конденсатора и обкладки не могут накопить заряд, а напряжение в молниеотводе уменьшается до нуля. Другими словами, система отведения молнии создает условия, в которых не способен возникнуть электрический разряд молнии, так как накапливаемый заряд отводится в землю.
Особенности самостоятельной установки молниеотвода
- Молниеотводы рекомендуется изготавливать из материалов, не подверженных коррозии. Для этого применяется оцинкованный уголок, луженая жесть, профиль из дюралюминия, или сетка из неизолированной медной проволоки. Соединяющие проводники должны иметь необходимое сечение. Молниеприемник нельзя покрывать лакокрасочными материалами или другой изоляцией.
- Для удобного расположения молниеотвода можно использовать высокое дерево, находящееся вблизи дома. Чтобы не причинять вред дереву, приемник молнии можно закрепить на длинном деревянном шесте, который фиксируют на дереве с помощью , и располагают на максимальной высоте.
- Если дерева нет, то можно использовать для крепления молниеприемника телевизионную антенну, которая закреплена на крыше дома.
- Другим способом установки является печная труба, к которой можно закрепить металлический штырь и соединить его с заземлением.
Техническое обслуживание
Чтобы система молниеотвода работала без нареканий, необходимо обслуживать его конструкцию для поддержания в рабочем состоянии. Металлический штырь, играющий роль приемника молнии, необходимо чистить обычными чистящими средствами в виде наждачной бумаги или других аналогичных средств, чтобы предотвратить образование окиси и удалить загрязнения.
В засушливые времена необходимо периодически увлажнять почву в месте закладки контура заземления.
Что может быть выше безопасности своей семьи? Это скорее риторический вопрос, который наталкивает на мысль о том, что необходимо сделать все зависящее от хозяина, чтобы максимально предотвратить вероятность возникновения несчастного случая дома. Одной из процедур, которая для этого может потребоваться, является установка громоотвода. Что это за конструкция и как ее правильно монтировать своими руками? Статья посвящена этим вопросам.
Зачем нужна конструкция
Предсказать место удара молнией можно, но это довольно сложно, т. к. одновременно существует несколько точек, куда она может ударить. Желательно создать для нее приспособление, которое будет брать на себя основной удар. Такой конструкцией является громоотвод. Его задачей является прием высоковольтного электрического разряда и его рассеивание. При отсутствии громоотвода в частном доме может произойти непоправимое. Если разряд дойдет до сети питания дома, то выйдет из строя практически вся техника, которая подключена к электричеству. Кроме того, молния может привести к пожару.
Конструкция громоотвода не является слишком сложной, поэтому ее можно соорудить самостоятельно, затратив немного времени. Ниже будут описаны материалы, которые необходимы для всей конструкции. Их стоимость невысока, а некоторые из них уже могут быть в наличии на даче или в загородном доме.
Компоненты конструкции
Всю систему можно разделить на три основных компонента, без одного из которых она не будет функционировать:
- молниеприемник;
- модуль-проводник;
- заземление.
Для каждого из этих элементов применяются свои материалы.
Токоприемник
Этот элемент в громоотводе принимает на себя первый и основной удар. Его задачей является привлечь удар молнией, чтобы она не попала в другие строения, находящиеся в радиусе действия системы громоотвода. Чем выше находится токоприемник, тем выше его эффективность. Он может быть реализован несколькими способами:
- штырь;
- сетка;
- трос;
- крыша.
В специализированных магазинах можно найти готовую конструкция штыря громоотвода, которая устанавливается на крышу. Производитель предусматривает устойчивость конструкции к сильному ветру, а также элемент для простого крепления конструкции к поверхности. В качестве материала для токоприемника может использоваться медь, сталь или алюминий. Хорошей проводимостью и меньшим сопротивлением обладает медь, но и стоимость такого изделия будет значительной. ГОСТ предусматривает определенные параметры, которым должен соответствовать этот модуль громоотвода. Например, его высота должна быть не меньше 50 см от уровня кровли. Кроме того, сечение проводника громоотвода зависит от материала и для меди составляет 35 квадратных миллиметров, а для стали - 70. Для каждого строения может быть смонтирован отдельный громоотвод.
На высоких зданиях также могут устанавливаться штыри в качестве приемника громоотвода, но в некоторых случаях также применяется металлическая сетка. Она изготавливается из арматуры. При этом ее размеры также стандартизированы. Минимальный диаметр арматуры составляет 6 мм. Ячейки внутри конструкции громоотвода не должны быть больше 12 метров в размере. Для частных домов, кроме штыря, может быть также использован и трос. Установка такого громоотвода выполняется вдоль конька. Он должен покрывать всю протяженность крыши. Трос может быть закреплен на деревянных или металлических опорах. Для последнего варианта потребуется изолировать стойки от плоскости кровли резиной или другим материалом. Диаметр троса должен быть не меньше 5 мм.
Обратите внимание! В некоторых случаях в качестве молниеприемника в громоотводе может использоваться металлическая крыша.
При этом толщина облицовки должна быть не меньше 0,4 мм. Кроме того, кровельный настил должен быть изолирован от стропильной системы, а последняя не должна быть легковоспламеняемой. Это касается и утеплителя под кровлей.
Промежуточный модуль
Промежуточным модулем в громоотводе является токоотводная часть. Ее задачей является передача импульса от приемника к контуру рассеивания. При изготовлении этой части громоотвода следует соблюдать все стандарты. Причина заключается в том, что импульс может пойти в ненужном направлении, если будет допущена ошибка. В качестве проводника используется проволока с диаметром не меньше 6 мм. При этом с приемником и контуром проводник должен иметь болтовое и сварное соединение. Промежуточный модуль громоотвода должен быть изолированным, чтобы жильцы не могли с ним взаимодействовать. Путь, который должен проходить импульс от приемника до контура заземления должен быть кратчайшим, что влияет на выбор пути прокладки элемента.
Контур заземления
Заключительный модуль громоотвода. Сразу стоит сказать, что для громоотвода должен быть свой контур. Его нельзя объединять с общим заземлением в частном доме. Это связано с тем, что импульс без особых усилий может пойти в домашнюю сеть питания, что сведет эффективность всей конструкции к нулю. Конечный модуль громоотвода представляет собой прямую или треугольную конструкцию, которая вкапывается в землю. Глубина погружения будет зависеть от качества грунта и близости грунтовых вод. В стандартной ситуации отрезки арматуры с длиной в 2 метра забиваются на глубине в 80 см и после этого соединяются металлическим уголком. В случае близости грунтовых вод штыри в контуре могут отсутствовать, а используется только сварной треугольник.
Обратите внимание! Требуемое сечение проводника, который будет использован в контуре заземления должно быть не меньше 100 мм2.
Проведение расчетов
Перед тем как приступить к выводу цифр громоотвода, необходимо понимать, что при установке громоотвода допускается две зоны, которые имеют различную эффективность защиты. Первая обеспечивает отвод до 99,5% импульса. Во втором случае этот процент уменьшается до 95%. На практике это означает, что во втором случае окружность громоотвода, которая покрывает здание является меньшей. Защитное действие всей системы можно сравнить с колпаком в виде конуса. Его вершина находится на крайней точке приемника. От нее под углом формируется окружность, которая и является зоной защиты. Одна из окружностей проходит на уровне крыши, а вторая - на уровне земли. Первая должна полностью покрывать всю площадь дома.
Чаще всего требуется выяснить необходимую высоту конуса громоотвода, чтобы нижняя часть конуса покрывала требуемую территорию. Высота в этом случае обозначается как h1 и является также высотой воображаемого конуса. В расчетах также используются переменный коэффициент R1, который обозначает радиус окружности на уровне земли. Потребуется знать высоту здания, которая вводится в формулу как h0, соответственно радиус на уровне здания обозначается как R0. Если требуется получить данные для первой зоны защиты, тогда расчеты проводятся по таким формулам:
- h1 = 0,85×hx (hx - высота токоприемника);
- R1 = (1,1-0,02) × hx;
- R0 = (1,1-0,02) × (hx — h0/0,85).
Для второй зоны защиты расчеты будут выглядеть таким образом:
- h1 = 0,92×hx (hx - высота токоприемника);
- R1 = 1,5 × hx;
- R0 = 1,5 × (hx — h0/0,092).
Благодаря таким подсчетам можно получить требуемые параметры для конкретного здания.
Монтажные работы
Закупку материала для громоотвода следует производить уже после того, как были получены требуемые цифры. Начинать работы проще всего снизу, поэтому необходимо заранее выбрать место, где будет находиться контур заземления громоотвода. Он должен быть удален от входа, а также от прогулочных площадок. Выкапывается приямок на требуемую глубину и кувалдой забивается арматура до требуемого уровня. После этого делается обварка арматуры металлическим уголком. На этом контур громоотвода можно считать завершенным, но закапывать его еще не стоит. Делается небольшой вывод под токопровод громоотвода.
Следующим шагом выполняется монтаж молниеприемника. Его необходимо закрепить на самой высокой точке кровли. У основания должно быть несколько точек крепления к кровле. Между основанием и кровлей должен быть установлен изолятор. Если токоприемник громоотвода имеет большую высоту, то его можно выполнить в форме конуса, сварив между собой арматуру различных диаметров. В некоторых случаях для повышения прочности конструкции используются растяжки в виде троса. После фиксации молниеприемника громоотвода можно приступать к промежуточному звену, которым выступает токоотвод.
О материале, из которого он должен быть изготовлен, сказано выше. Лучше понести большие расходы, но подготовить его из меди. Под токоотвод на кровле монтируются специальные держатели, которые также должны быть изолированы от поверхности. Для металлочерепицы и профнастила есть готовые модули, которые просто фиксировать к настилу. Укладку проводника лучше производить по коньку кровли или по ендовым, чтобы он сочетался с общим внешним видом. Место, где токоотвод громоотвода будет спускаться к земле должно быть хорошо изолировано. Для этих целей можно использовать кабель-канал или гофру. Когда токоотвод соединен с контуром заземления, последний можно закопать. Описание процесса монтажа громоотвода также есть в видео ниже.
Резюме
Как видно, громоотвод можно рассчитать и смонтировать самостоятельно. При выполнении работ на высоте необходимо соблюдать все правила техники безопасности для таких работ. Лучшим решением будет работа с напарником, который сможет подавать весь необходимый инструмент, а также расходные материалы. Страховочный пояс должен быть надежно зафиксирован веревкой к прочной опоре.
