Какой длины должен быть металлический штыревой молниеприемник

Обновлено: 17.05.2024

В целях обеспечения безопасности людей, сохранности сооружений, оборудования и материалов от тепловых, механических и электрических воздействий молнии, разработана особая система защитных мер безопасности – молниезащита, представляющая собой комплекс технических решений и специальных приспособлений.

Нормативное регулирование

Требования к организации систем молниезащиты зданий и сооружений, расположенных на территории Российской Федерации, регламентируются следующими нормативными документами:

«Инструкцией по молниезащите зданий и сооружений» РД 34.21.122-87
«Инструкцией по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций» CO 153-34.21.122-2003.

Разрабатывая систему защитных мер объектов от ударов молнии, проектные организации могут руководствоваться положениями любой из указанных инструкций или использовать их комбинацию.

Элементы молниезащиты

Полный комплекс мер молниезащиты наземных объектов подразумевает сочетание систем внешней — защита от прямых ударов молнии и внутренней молниезащиты — устройства защиты от вторичных воздействий (наводок и импульсного перенапряжения). Внешняя молниезащита обеспечивает минимальный шанс прямого попадания молнии в сооружение, защищая тем самым его от повреждений. Она берёт на себя удар молнии, который затем отводится в грунт.

Комплекс мер внешней системы молниезащиты включает в себя три элемента:

Молниеприёмник (громоотвод, молниеотвод) – это устройство, предназначенное для перехвата молнии. Принцип действия молниеприемника состоит в том, что удар молнии приходится на наиболее высокие и хорошо заземленные металлические сооружения. Следовательно, если объект расположен в зоне защиты молниеотвода, то он не будет поражён молнией.

Токоотвод – устройство, выполняющее отвод тока молнии с молниеприёмника на заземление. Устанавливается на стену сооружения и водосточные трубы. Представляет собой омеднённую проволоку или полосу, которая тянется от молниеприёмника к заземлителю.

Заземлитель — устройство, выполняющее отвод 50% и более тока молнии, прошедшего по токоотводу в землю. Оставшийся ток распределяется по примыкающим к сооружению коммуникациям. Заземлитель - единственный элемент внешней молниезащиты, погруженный в грунт. Заземляющими электродами могут служить элементы разных размеров, материалов и форм, соответствующие требованиям нормативных документов.

Установить внешнюю молниезащитную систему можно как на самом защищаемом объекте, так и изолированно: в виде отдельно стоящих молниеприёмников и соседних сооружений, выполняющих функции естественных молниеотводов.

Внутренняя молниезащита включает в себя комплекс устройств, защищающих от импульсных перенапряжений (УЗИП) и выполняющих функции ограничения магнитного и электрического полей молнии, предотвращая тем самым искрения внутри объекта защиты.

2. Молниеприёмник как часть системы молниезащиты

Систему молниезащиты организуют по принципу максимального использования естественных молниеотводов. В случаях, когда обеспечиваемая ими защищённость недостаточна, то комбинируют со специально установленными элементами (искусственными молниеприёмниками).

Простота устройств, отсутствие необходимости в специальном техническом обслуживании и сравнительно надёжная защита объекта от поражения ударами молнии, обеспечили молниеприёмникам пассивной системы молниезащиты наиболее широкое распространение на практике.

Выделяют следующие типы пассивных молниеприёмников:

стержневые (мачта);
тросовые;
сетчатые.

Молниеприёмники изготавливают из различных материалов: алюминий, медь, нержавеющая или оцинкованная сталь, с учётом минимальных сечений для каждого из них согласно нормативным документам.

Стержневой молниеприёмник (мачта)

Стержневые молниеприёмники-мачты, установленные на вышках

Стержневой молниеприёмник (или молниеприёмная мачта) представляет собой вертикальное устройство высотой обычно от 1 до 20 метров на крыше сооружения или рядом с ним, установленное таким образом, чтобы зона защиты покрывала защищаемый объект. Специальные зажимы, используемые при установке мачт, позволяют крепить их как к вертикальным (стена), так и горизонтальным (земля, крыша) поверхностям. От каждой мачты монтируют два токоотвода. Если молниеприёмник располагают на кровле сооружения, то используемое заземляющее устройство представляет собой горизонтальный контур, который усиливают в точках опусков токоотводов вертикальными заземлителями. Заземляющее устройство отдельно стоящих мачт выполняют тремя вертикальными заземлителями, объединёнными между собой по типу «куриной лапы». Стержневые молниеприёмники (мачты) выбирают в основном для защиты небольших зданий, не сложной архитектуры.

Тросовый молниеприёмник

Конструкция тросового молниеприёмника состоит из двух мачт и натянутого между ними стального троса. К концам троса примыкают по одному токоотводу с заземлителем по типу «куриной лапы». При правильном расположении опорных мачт грозовые разряды уходят в землю за пределы защищаемого объекта. Тросовую молниезащиту широко применяют для невысоких строений. Стержневые и тросовые молниеприёмники подразделяются на одиночные, двойные и многократные, образуя общую зону защиты объекта. Многократные молниеприёмники используют для защиты крупных зданий или нескольких сооружений, занимающих значительную территорию.

Молниеприёмная сетка

Молниеприёмная сетка, установленная на крыше здания

Конструкция молниеприёмника изготавливается в виде сетки из металлического прутка на крыше защищаемого сооружения. Молниеприёмную сетку укладывают на кровлю здания с шагом (размером ячеек) от 5х5 м до 20х20 м в зависимости от категории молниезащиты объекта. Распространённый вопрос, который возникает при проектировании, — можно ли укладывать молниеприёмную сетку непосредственно на кровлю крыши. На самом деле, сетку можно укладывать прямо на кровлю или под утеплитель (см. пункт 2.11. в инструкции РД 34.21.122-87). По инструкции СО 153 3.2.2.4. если повышение температуры представляет для объекта опасность, то расстояние между токоотводом и горючей кровлей или стеной, должно быть больше 0,1 м. При этом металлический зажим может быть в контакте с горючей стеной. Если стена или кровля являются горючими, но повышение температуры для них не опасно, то разрешается крепление непосредственно к стене.

Токоотводы монтируют по всему периметру молниеприёмника с шагом от 10 до 25 м (зависит от уровня защиты). Тип кровли защищаемого сооружения (мягкая или жёсткая) определяет способ крепления «сетки» к поверхности крыши. При соблюдении условия не горючего основания, молниеприёмная сетка может быть уложена в «кровельном пироге». Заземлитель для данного типа молниеприёмника представляет собой замкнутый горизонтальный контур, усиленный в точках опусков токоотводов.

3. Категории молниезащиты

Выбор типа молниеприёмника зависит от того, к какой категории по устройству молниезащиты относится строение.

Нормами установлены три категории устройств молниезащиты в зависимости от взрывной и пожарной опасности, вместимости, огнестойкости и назначения защищаемых объектов, а также с учётом среднегодовой продолжительности гроз в географическом районе расположения объекта, см. категории молниезащиты в таблице № 1 из пункта 1.1. в РД 34.21.122-87:

Категории молниезащиты по РД 34.21.122-87

I категория молниезащиты

Для молниезащиты строений, относящихся к I категории, используются молниеприёмные мачты или тросовые молниеприёмники, см. пункт 2.1. в РД 34.21.122-87. Обязательным условием является обеспечение зоны защиты типа А в соответствии с требованиями приложения 3.

II категория молниезащиты

Для молниезащиты строений II категории, имеющих неметаллическую кровлю, применяются молниеприёмные мачты или тросовые молниеприёмники, устанавливаемые изолированно или на самом защищаемом объекте см. пункт 2.11 в РД 34.21.122-87. При этом обязательным условием является обеспечение зоны защиты в соответствии с требованиями приведённой в статье таблицы и приложения 3 в РД 34.21.122-87. Если устройства молниезащиты расположены на объекте, то для каждой молниеприёмной мачты или стойки тросового молниеприёмника необходимо не менее двух токоотводов. Для обеспечения молниезащиты сооружений, уклон кровли которых не превышает 1:8, может использоваться молниеприёмная сетка.

В качестве материала для изготовления молниеприёмной сетки применяют стальную проволоку диаметром не менее 6 мм. Конструкцию с шагом ячеек не более 6х6 м укладывают на кровлю здания поверх или под огнеупорные материалы. Металлические конструкции, возвышающиеся над крышей строения, необходимо присоединять к молниеприёмной сетке, а не металлические - оборудовать дополнительными устройствами защиты от удара молнии, так же закрепляя их с «сеткой».

Сооружения с металлическими фермами, кровли которых построены с использованием огнеупорных материалов, не требуют установки устройств молниезащиты. Металлическая кровля строений сама выступает в качестве молниеприёмника. При этом устройствами молниезащиты необходимо оборудовать все возвышающиеся над крышей неметаллические элементы объекта защиты. Токоотводы монтируют от металлической кровли или молниеприёмной сетки с шагом 25 м по периметру здания. Для всех типов молниеотводов, используемых для защиты строений II категории, обязательно выполнение требования пункта 2.6 в РД 34.21.122-87.

III категория молниезащиты

Для молниезащиты строений, относящихся III категории, применяют один из указанных выше способов (молниеприемные мачты, тросовые молниеотводы или сетку) с соблюдением действующих требований.

По возможности, в качестве токоотвода применяют металлические конструкции самого защищаемого объекта. Обязательным условием при этом является непрерывная электрическая связь в соединениях конструкций с остальными элементами системы внешней молниезащиты (молниеприёмниками и заземлителями). Расположенные снаружи здания токоотводы необходимо монтировать на расстоянии не более 3 м от входов или в местах, не доступных для прикосновения людей.

Нормативными документами по организации молниезащиты наземных объектов не предусмотрено никак требований к расстоянию между отдельно стоящим молниеотводом и объектом защиты, его подземными коммуникациями. Применяя молниеприёмную сетку для строений III категории, необходимо предусмотреть шаг её ячеек не более 12 х 12м.

4. Зоны защиты стержневых и тросовых молниеприёмников

Выбор количества и высоты стержневых и тросовых молниеотводов должен производиться с помощью расчёта их зон защиты.

Под зоной защиты понимают площадь заданной геометрии в окрестности молниеприёмника, на которой вероятность прямого удара молнии в размещённый там объект не превысит заданной величины.

Для обеспечения молниезащиты строения на уровне требуемой надёжности, весь объём защищаемого объекта должен располагаться в зоне защиты молниеприёмника.

Одиночная молниеприёмная мачта обеспечивает зону защиты строения в виде кругового конуса высотой h₀

Зона защиты одиночного стержневого молниеприёмника

Одиночный тросовый молниеприёмник обеспечивает зону защиты в виде равнобедренного треугольника, вершина которого находится на высоте h₀

Зона защиты тросового молниеприёмника

Расчёт зон защиты стержневых и тросовых молниеприёмников производится согласно CO 153—343.21.122-2003.

5. Выбор типа молниеприёмника

На основании всего вышеизложенного, делаем вывод, что выбор типа молниеприёмника необходимо производить исходя из конструкций зданий и сооружений и материалов их кровли, с обязательным учётом категории молниезащиты и соблюдением всех необходимых требований РД 34.21.122-87 и CO 153—343.21.122-2003.

Осуществляя молниезащиту строений при помощи стержневых и тросовых молниеприёмников, их располагают таким образом, что бы объект целиком находился в их зонах защиты, рассчитываемых для каждого типа молниеотвода согласно CO 153—343.21.122-2003.

При выборе молниеприёмной сетки важно учитывать, что шаг сетки (размеры ячеек) определяется категориями молниезащиты см. РД 34.21.122-87.

Для комплексной молниезащиты объектов могут применяться комбинированные типы, например тросостержневые. Нередко «сетку» комбинируют со стержневыми молниеприёмниками, что обеспечивает довольно надёжную защиту.

Широкое применение стержневых молниеприёмников обусловлено простотой и относительной дешевизной их изготовления. В основном молниеприёмные мачты выбирают для защиты небольших строений, не сложной архитектуры. Для молниезащиты крупных зданий или нескольких сооружений, занимающих значительную территорию, используют многократные стержневые молниеприёмники.

Тросовые молниеприёмники выбирают для защиты весьма протяжённых объектов. По экономическим параметрам обустройство ими сооружений сопоставимо со стержневыми устройствами молниезащиты, однако в процессе эксплуатации они показали себя менее надёжными.

На сегодняшний день, пожалуй, самым распространенным устройством молниезащиты кровли строений, относимых ко II и III категориям, является молниеприёмная сетка.

Однако, современная научная общественность не подтверждает эффективность её использования в защите от прямых ударов молнии, ввиду недостаточного повышения высоты данного молниеприёмника (2-3 см) над объектом, обеспечивая при этом недостаточную надёжность защиты сооружения (подробнее в вебинаре «Вопросы и проблемы нормативной документации»).

Наличие установленной системы внешней молниезащиты не является гарантией полной защиты от всех воздействий молнии. Для защиты от вторичных последствий необходимо обязательно защищать объект комплексно: элементы внешней молниезащиты, а также внутренняя молниезащита, которая представляет из себя совокупность устройств защиты от импульсного перенапряжения (УЗИП).

Как соорудить громоотвод своими руками — подготовка и монтаж

Молниеотвод представляет собой защитное устройство, в котором система проводников отводит электрический разряд в землю. Молниезащита — важнейший элемент обеспечения безопасности жильцов и имущества, находящихся в здании. При желании и наличии определенных знаний, вполне реально соорудить громоотвод своими руками.

Принцип действия и устройство

Система защиты от молнии состоит из трех компонентов:

молниеприемник;
токоотвод;
заземлитель.

Схема устройства представлена на рисунке ниже.

Функция приема разряда молнии возлагается на молниеприемник. По токоотводам электричество поступает в заземлительный контур, который передает разряд в грунт.

Молниеприемник

Существует три разновидности молниеприемников:

стержневой;
штыревой;
сетчатый.

Также в качестве приемника может выступать сама крыша.

Стержневой приемник представляет собой металлический штырь, установленный на станине (на кровле, рядом со зданием, на высоком дереве). С помощью токоотвода (проводника) штырь соединяется с заземлительным контуром. Для изготовления громоотводов применяют медь, алюминий или сталь. Причем первая— оптимальный вариант с точки зрения качества защиты, а самые дешевые приемники производятся из стали.

Сечение молниеприемника стержневого типа должно составлять не менее 35 кв. мм, если речь идет о меди, и 70 кв. мм — для стальных устройств. Длина штыря колеблется от 50 до 200 см.

Стержневые приемники обычно выглядят эстетично, однако площадь их покрытия не слишком большая. Для расчета покрываемой территории от наивысшей точки штыря прочерчивают мысленную линию к уровню земли под углом 45 градусов. Защищенным является все пространство, оказавшееся в треугольнике по периметру. Ввиду маленькой зоны действия, стержневые громоотводы используют для защиты небольших домов, банных построек, гаражей и т.п.

Обратите внимание! Молниезащиту можно как сделать своими руками, так и приобрести готовую.

Сеточные молниеприемники выполняются в виде металлических сеток и представляют собой арматурный каркас с ячейками размером от 3 до 12 м. Толщина арматуры — в среднем 6 мм. Сетку размещают на определенной высоте над материалом кровли, оставляя зазор не менее 15 см. Наиболее подходящие объекты для применения сеточных систем — большие кровли (многоквартирные дома, торговые центры, промышленные и складские здания и т.п.).

Тросовый приемник располагается на двух или четырех мачтах, связанных друг с другом проволокой из стали или алюминия. Трос протягивают по коньку крыши, используя деревянные бруски, которые выступают в качестве опор. Наименьший рекомендуемый диаметр троса — 5 мм.

По сравнению со стержневыми описываемые устройства покрывают гораздо большую площадь. С точки зрения эффективности тросовые системы лучше, чем стержневые или сеточные приемники справляются с задачей защиты от молнии. Особенно распространены такие системы на шиферных кровлях.

Иногда в качестве молниеприемника используют саму крышу. Это возможно, когда кровля изготовлена из профнастила, металлической черепицы и любых других материалов, в основе которых есть металл. Существуют требования, которые дисквалифицируют конструкционный материал кровли, если его толщина меньше 4 мм (иначе возможно его прожигание молнией). Также не допускаются какие-либо горючие материалы, способные легко воспламениться.

Токоотвод

Для изготовления проводников применяют шестимиллиметровую медную, стальную или алюминиевую проволоку. Соединения с другими элементами системы — молниеприемником и заземлительным контуром — выполняют посредством болтов или сварных швов. Токоотвод нуждается в качественном изолировании от окружающей среды (подойдут кабель-каналы). Еще одно требование — выбор для токоотвода самого краткого пути от молниеприемника к заземлительному устройству.

Заземлитель

Заземлительный контур располагают неподалеку от здания. При этом выбирают место, находящееся вне прогулочной территории и поближе к какому-либо ограждению. Электрический заряд, поступающий к заземлительному контуру через токоотвод, через металлические стержни отводится в грунт. Стержни вкапывают в землю на глубину примерно 80-100 см. Их размещают таким образом, чтобы они при соединении формировали треугольник.

Подготовительные мероприятия

Перед тем как сделать громоотвод необходимо провести подготовку. Причем по важности этот этап ничем не отличается от собственно процесса установки молниезащитной системы. Понадобится произвести расчеты согласно формуле, подобрать материалы и найти правильное место для установки молниезащиты.

Формула расчета

Молниезащита — достаточно сложная и ответственная в силу выполняемых задач система. При ее планировании необходимы точные расчеты и оценка потенциальных рисков. В то же время необходимости в чрезмерно сложных математических вычислениях нет. Нужно лишь определить зону действия системы, исходя из формул. Для стержневого молниеотвода существуют коэффициенты, применяемые для расчета нужной высоты устройства. Используется такая формула:

Она подходит для громоотводов высотой до полутора метров, что вполне достаточно для обеспечения защиты частного дома от ударов молнии.

Материал для громоотвода

Для создания защитной системы понадобятся конструкционные материалы. Придется сделать выбор из стали, меди или алюминия. При этом площадь необходимого поперечного сечения будет отличаться, что продиктовано разным сопротивлением каждого вида из перечисленных металлов. Чтобы объяснить сказанное более наглядно, внизу приведена таблица, в которой указаны минимальные требования к компонентам молниезащиты, исходя из вида металла:

Материал	Молниеприемник		Токоотвод		Заземлитель
Материал	Площадь сечения, мм	Диаметр, мм	Площадь сечения, мм	Диаметр, мм	Площадь сечения, мм	Диаметр, мм
Медь	35	7	16	5	50	8
Сталь	50	8	50	8	100	11,5
Алюминий	70	9,5	25	6	Не применяется

Исходя из данных, представленных в таблице, оптимальный выбор материала — медь. Однако наиболее дешевым вариантом громоотвода, изготовленного своими руками, является сталь.

Токоотвод отличается меньшим сечением в сравнении с другими компонентами защитной системы. Рекомендуется постепенно увеличивать его толщину от приемника к заземлительному контуру.

Совет! При создании молниезащиты желательно применять один и тот же вид металла для всех элементов конструкции.

Для изготовления молниезащиты необходимы такие материалы и инструменты:

Молниеприемник. В случае со стержневой системой понадобится металлический заостренный штырь. Также подойдет ТВ-мачта или антенна для приема радиосигналов. В продаже имеются готовые приемники, например, GALMAR или SCHIRTEC.
Металлическая проволока нужного сечения.
Устройства для заземления (металлические штыри, трубы или лента).
Пластиковые фиксаторы, скобы, болты.
Инструменты для выполнения работы (сварочный аппарат, электродрель, молоток, лопата).

Место установки

Громоотвод следует располагать на наиболее высокой точке из имеющихся на участке. При этом нужно помнить про защитную конусообразную зону. Громоотвод должен находиться в таком месте, чтобы здание полностью было покрыто защитой. Получается, что, чем более отдален громоотвод от дома, тем выше он должен быть.

По финансовым соображениям предпочтительнее разместить молниеприемник на кровле здания. В этом случае не понадобится сооружение высокой опоры, которая к тому же вряд ли будет эстетически привлекательной.

Совет! Не рекомендуется установка громоотвода в центральной части крыши. Лучше поставить приемник с краю кровли и зафиксировать его к стене. При таком подходе уменьшается риск попадания молнии в какую-либо часть кровли.

Отдельный вопрос — правильное размещение заземлительного устройства. При ударе молнии высокомощный разряд проходит в землю и в этот момент рядом с заземлителем не должны находиться живые существа. Поэтому разработаны требования к минимальным расстояниям от заземления к стене дома — 1 м и до пешеходных дорожек — 5 м. Заземляющее устройство должно быть установлено в таком месте, где нет вероятности нахождения людей. К тому же, вокруг заземлителя следует установить ограждение и поставить рядом предупреждающий знак.

Обратите внимание! Эффективная работа заземления возможна только во влажном грунте. Это нужно учитывать при выборе места для заземлительного контура. Если постоянно мокрый участок отсутствует, следует задуматься об искусственном орошении.

Установка тросового молниеотвода

Прежде всего нужно протянуть проволоку по коньку кровли. Она будет выступать в качестве приемника для молнии. Если крыша изготовлена из пожароопасных материалов (древесина, пластиковая черепица и т.п.), проволоку следует расположить на высоте не менее 15 сантиметров от материала. При этом поддерживающую для нее функцию будут выполнять пластиковые фиксаторы. Концы проволоки закрепляют на металлических мачтах (их называют горизонтальными приемниками).

Токоотвод фиксируют к приемнику с помощью сварочного аппарата болтовыми соединениями или заклепками. На смежные участки наносят изоляцию. На кровле токоотвод закрепляют скобами, а на стенах — пластиковыми фиксаторами. Проводник лучше разместить в кабельном канале, чтобы избежать пагубного воздействия на него влажности.

Заземление создают так:

Копают траншею глубиной от 80 см.
Забивают в дно ямы металлические штыри.
Соединяют их стальной трубой или лентой. Для этого используют сварочный аппарат.
Отводят ленту к участку соединения с токоотводом.
Состыковывают токоотвод с заземлителем.

Установка стержневого молниеотвода

Для монтажа стержневой системы понадобится высокая станина. Ее функции сможет выполнять, например, мачта ТВ-антенны. Приемник фиксируют к ней сварным или болтовым соединением.

Установка токоотвода и заземлителя осуществляется так же, как описано выше, когда речь шла о тросовой молниезащите. После завершения установки следует протестировать сопротивление системы. Максимально допустимый показатель — 10 Ом.

Дерево в качестве громоотвода

Для создания молниеотвода своими руками подойдет обычное дерево. При этом его высота должна превышать уровень крыши здания примерно в 2,5 раза. Расстояние до дома не должно быть меньше 3 м.

Один конец пятимиллиметровой проволоки приваривают к заземляющему устройству и закапывают соединение в землю. Оставшийся конец будет приемником. Его подводят к верхушке дерева.

Уход за конструкцией

Металлические устройства чувствительны к отрицательным воздействиям окружающей среды. Чтобы избежать развития коррозийных процессов и сохранить рабочие свойства металлов, необходимо регулярно проводить осмотры системы защиты от молнии.

С наступление весны — перед началом грозового сезона — необходимо провести визуальное исследование всех компонентов системы. В процессе эксплуатации металл бывает настолько поврежден, что не обойтись без замены деталей.

Особое внимание следует уделять контактам. Некачественный контакт приводит к размыканию системы и возгоранию. Если нужно, их прочищают от окиси.

Подземную часть молниезащиты также нужно проверять. Однако ввиду трудоемкости процесса, разрешается делать это не каждый год, а один раз в трехлетний период.

Молниезащита – настолько важный элемент обеспечения безопасности жильцов и здания, что браться за ее создания стоит только при полной уверенности в своих знаниях и опыте. Если этого чувства недостаточно, лучше поручить выполнение работы профессионалам.

Активные и пассивные системы защиты от молнии

Молния — опасное природное явление, способное повлечь разрушительные последствия в случае попадания в какой-либо объект. В результате поражения предмета или человека молния создает мощную тепловую энергию, которая становится причиной пожаров, а при попадании в человека вызвать серьезные увечья или летальный исход.

Защита от молнии — важнейшая задача, которую необходимо решить, чтобы обезопасить здоровье проживающих в доме жильцов и сохранность имущества.

Разновидности защитных систем

Существует два основных типа молниезащиты — внутренняя и внешняя. Внутренняя защита подразумевает комплекс мероприятий, направленных на предотвращение перенапряжений в электрических системах здания.

Внешняя защита нацелена на непосредственную нейтрализацию заряда молнии. В свою очередь внешнюю защиту принято подразделять еще на два вида — активную и пассивную. Активная защита основывается на ионизации воздуха молниеприемником в окружающей среде, в результате происходит перехват заряда молнии и его нейтрализация. Пассивная молниезащита отводит заряд молнии в другую среду (в землю).

Активная внешняя защита

Основной компонент активной защиты — активный молниеприемник. Устройство откликается на возрастание напряженности электромагнитного поля, появляющегося вследствие приближения грозы. В составе системы есть конденсаторы, которые заряжаются от напряжения, наведенного грозовым фронтом на антенны прибора. Как только показатель достигает 12 – 14 кВт, разрядники пробиваются, в результате чего формируется короткий высоковольтный импульс (свыше 200 кВт). Полярность импульса обратно пропорциональна полярности грозового фронта. Импульс многократно увеличивает защитную зону молниеприемника.

Активные системы актуальны, когда использование традиционных молниезащитных приспособлений нецелесообразно в силу каких-либо причин. Особенно часто активную защиту применяют в морских портах, на строительных объектах, в местах скопления значительного количества людей.

Достоинства активных систем защиты:

Увеличенный радиус действия в сравнении с пассивными защитными комплексами.
Высокий уровень защищенности.
Автономность работы. Нет необходимости в сторонних источниках питания.
Активация системы только при наличии реальной угрозы приближения грозового фронта.

Главный недостаток активных систем — высокая стоимость в сравнении с традиционным способом организации защиты от ударов молнии.

Пассивная внешняя защита

Это наиболее распространенный способ защиты, который состоит в отводе разряда молнии в землю. Система отличается конструктивной простотой и при правильном подходе может быть сконструирована своими руками, без помощи специалистов.

Однако при возведении придется принять во внимание некоторые нюансы, включающие особенности материала кровли, тип крыши, разновидность грунта. Система потребует затрат на ежегодную профилактическую проверку. Пассивная защита включает три компонента — молниеприемник, токоотводы и заземлитель.

Молниеприемник

Устройство грозозащиты представляет собой стержень из металла, изготовленный из стали, меди или алюминия. На молниеприемник приходится разряд молнии. Исходя из этого факта, приемник располагают на максимально высоком участке кровли.

Существует три типа молниеприемников:

Стержневой — наиболее простой тип приемников. В качестве стандарта признан металлический штырь диаметром от 10 до 20 миллиметров и длиной более 2,5 метра. Подойдет металлическая труба с заваренными торцами. Количество штырей зависит от размеров защищаемого здания: для домов площадью до 200 квадратных метров достаточно пары стержней, установленных в 10 метрах друг от друга. Чтобы разряд не перекинулся на здание, громоотводы устанавливают на кровле с помощью деревянных брусков или особых фиксаторов. Возможен вариант монтажа приемников на выделенной опоре около здания или даже на дереве. В любом случае молниеприемник должен находиться выше уровня крыши здания.
Тросовый приемник, где в качестве отвода применяется трос, протянутый между парой подпорок. Трос идет к токоотводу и заземлителю. Тросовый молниеприемник актуален для временных строений и для шиферных крыш. Важное условие: трос не должен соприкасаться с кровлей.
Сеточный приемник — самая сложная защита от грозы в плане установки. Применяется на кровлях из металлочерепицы. Представляет собой сетку, сотканную из алюминиевой или стальной проволоки. Сечение проволоки — от 6 миллиметров и более. Сетку растягивают по всей площади кровли таким образом, чтобы ячейки сформировали квадрат размером приблизительно 6 на 6 метров. Сетка не должна соприкасаться с крышей, поэтому ее фиксируют на специальных опорах из древесины или другого токонепроводящего материала на высоте 6 – 10 сантиметров.

Токоотводы

Устройство представляет собой проводник из металла, призванный соединять молниеприемник с заземлителем. Задача токоотвода — передача электрического разряда от приемника к заземляющему устройству. Количество отводов зависит от количества молниеприемников.

В качестве отвода обычно используют стальную проволоку диаметром 6 и более миллиметров. Подойдет металлическая лента толщиной от 2 миллиметров и шириной от 30 миллиметров. Токоотвод соединяют с приемником болтами, пайкой или сваркой.

При наличии стен из кирпича или пеноблока (т. е. стен из негорючего материала) токоотвод фиксируют вдоль стены. Токоотвод обычно стараются проложить в неприметном месте, чтобы устройство не портило внешний вид стены. При выборе места следует избегать участков в непосредственной близости от окон и дверей.

Заземлитель

Заземление включает закопанные в грунт металлические заземлители. Все заземляющие устройства объединяют металлическими шинами в едином контуре. Наиболее простым заземлителем считаются пара прутов, вкопанных в землю на глубину 2 – 3 метра. Расстояние между прутами — от 3 метров и более. Соединение прутов осуществляется на глубине 50 – 80 сантиметров под землей. Токоотвод присоединяют к этой перемычке.

В случае с высоким уровнем грунтовых вод рекомендуется располагать заземляющее устройство горизонтально на глубине от 80 сантиметров. В качестве заземлителя лучше использовать металлический уголок или полосу.

Обратите внимание! Затраты на создание молниезащиты можно уменьшить, если использовать железобетонный фундамент как часть защитной системы. Для этого арматуру фундамента соединяют с молниеприемниками. В результате получается естественное заземляющее устройство.

Сечения проводников

Для каждого из элементов системы используют проводники разных сечений. Наименьшие допустимые сечения указаны в таблице:

Материал	Рекомендованное сечение
Материал	Токоотвод	Заземлитель
Сталь	50 квадратных мм/RD8	50 квадратных мм/RD8	80 квадратных мм/RD10
Алюминий	70 квадратных мм/RD10	25 квадратных мм/RD6	Не применяется
Медь	35 квадратных мм/RD6	16 квадратных мм/RD6	50 квадратных мм/RD8

Внутренняя защита

Данный вид защиты состоит в использовании устройства защиты от импульсных перенапряжений (сокращенно УЗИП). Перенапряжение возникает в результате воздействия электрического поля, созданного грозовым зарядом.

Токи, появляющиеся вследствие удара молнии, проходят по индуктивным и резисторным связям, что создает перенапряжение. В результате этого физического явления выходят из строя микросхемы, просто расплавляясь. Величина перенапряжения определяется от места удара молнии. Различают два типа перенапряжений:

Первый тип связан с прямым ударом молнии. Это самый опасный тип перенапряжения.
Второй тип характеризует последствия непрямого удара. В этом случае негативные воздействия возможны, однако сила удара меньше в 10 – 20 раз по сравнению с прямым ударом.

В целях защиты от перенапряжений на подстанциях и воздушных линиях используют разрядники и ограничители. В частных домах применяют упомянутый выше УЗИП. Данные устройства подразделяют на однофазные однополюсные и двухполюсные. Первые рассчитаны на 220 Вольт, к их верхнему контакту присоединяют фазу, а к нижнему — заземление. В двухполюсных моделях к верхнему дополнительному контакту присоединяется еще и ноль. Для 380-вольтных щитов применяют трехфазные УЗИП с тремя верхними контактами на три фазы.

Эффект действия УЗИП основан на снижении сопротивления в случае перенапряжении и отводе энергии импульсов в землю. При обычном уровне напряжения сопротивление значительно выше.

УЗИП подключают к домовому электрическому щиту. Счетчик электроэнергии и автоматы подключают после УЗИП. При подключении с заземлительным контактом соединяют заземлительный провод, а с фазным контактом — фазный проводник. Далее осуществляют соединение со счетчиком или вводным автоматом.

Методы крепления элементов

Тросы и провода приемников монтируют по одной из двух схем:

с применением натяжной системы (натягивают на молниеприемную мачту);
с помощью дистанционных фиксаторов.

Натяжной способ сопряжен с монтажом жестких анкеров у основания здания, на его стенах или кровле. Между анкерами протягивают трос, фиксируемый специальными зажимами. Между анкерами соблюдают расстояние 20 – 30 м. На плоских кровлях приемники оснащают дистанционными устройствами (например, кронштейнами) для поддержания определенной дистанции между тросом и крышей.

На плоских крышах и стенах применяют угловые самозабивные фиксаторы, закрепляемые дюбелями. На крутых склонах кровли задача фиксации затрудняется, поэтому предпочтение отдается более приспособленным для этих целей коньковым зажимам. Такие зажимы специально выпускаются под цвет черепицы, что позволяет соблюсти внешнюю привлекательность кровли.

Молниеприемники и токоотводы соединяют между собой винтовыми зажимами. Детали бывают стальными (оцинковка), медными или латунными.

Проверка работоспособности системы

Для проверки системы на эффективность работы проводят испытания заземлительного контура, что позволяет выяснить уровень переходного сопротивления молниеотводов. Проверке подлежат все установленные системы защиты от ударов молнии.

Существуют нормативные документы, где устанавливаются сроки, с соблюдением которых проводятся проверки. Регулируется периодичность проверок: для первой и второй категорий — ежегодно, для третьей категории — один раз в три года. Однако и для третьей категории предусмотрена ежегодная проверка болтовых соединений на переходное сопротивление. Контуры заземления проходят внешний осмотр каждые полгода. На ежегодной основе осуществляется частичное вскрытие грунта для осмотра системы.

Суть испытательного процесса состоит в проведении внешнего осмотра и замерах показателя сопротивления. Внешний осмотр касается контактов между токоотводами и приемниками. Места сварных соединений простукивают молотком, чтобы проверить их прочность.

Согласно нормативам, допускается значительное превышение показателя сопротивления, но не более чем в пять раз от данных приемо-сдаточного тестирования. Замеры производятся с помощью специализированной техники, сертифицированной для таких работ.

Советы по эксплуатации системы

Чтобы молниезащита находилась в исправном состоянии, рекомендуется придерживаться ряда правил:

После окончания зимы проверять все компоненты системы на способность выполнения своих функций.
Отслеживать появление следов коррозии на металле. В случае потребности менять детали на новые.
Один раз в два-три года прокрашивать элементы молниезащиты, прочищать контакты. При необходимости подтягивать проволоку, чтобы не допускать ее провисания.
Каждые пять лет вскрывать заземление с целью проведения профилактического осмотра и обслуживания.

Изготовление защиты своими руками

При желании защитную систему реально сделать самостоятельно. Понадобится стальная проволока диаметром от 6 миллиметров. Необходимо наличие сварочного аппарата и умение работать с ним, поскольку все стыки должны быть надежными.

В примере рассмотрим схему защиты для неметаллической кровли. Подготовленную сетку укладывают на крыше и соединяют токоотводом и заземлителем. Понадобится установить два изолятора, надетых на металлический трос. Готовую конструкцию размещают выше уровня крыши: примерно в 25 – 30 сантиметрах от конька.

После закрепления проволоки вокруг одной из труб следует подготовить петлю, которая в дальнейшем послужит для выполнения соединения с молниеприемником. Соединение выполняется путем пайки или сварки. Допустимы болтовые соединения.

Устройство грозозащиты для металлической крыши представляет собой штырь любой формы (круглой, прямоугольной, квадратной и т. п.). Штырь должен обладать достаточной прочностью, так как в будущем на него придутся серьезные нагрузки при ударах молнии. Важно отслеживать, чтобы штырь не окислялся (изделия из меди или оцинковки). Нельзя красить молниеприемник. Наименьшее допустимое сечение штыря — 1,2 сантиметра. Если применяется полая труба, один ее конец следует заварить.

При создании защитной системы рекомендуется соблюдать следующие рекомендации:

Выбирать только качественные материалы. Медь, алюминий или латунь лучше стали подходят для выполнения задачи, так как последняя склонна к коррозии.
Стальное заземление необходимо регулярно проверять на предмет ржавления.
Вместо одного металлического стержневого молниеприемника лучше поставить несколько — это усилит защитные характеристики системы. Для частного дома средних размеров достаточно двух-трех стержней.
При выборе длины стержней рекомендуется исходить из глубины промерзания грунта в регионе. Стержень должен уходить в землю глубже уровня промерзания на 20 – 30 сантиметров.
Соединять стержни нужно исключительно токопроводящими материалами.
Нельзя просто прикрутить проволоку к стержню с расчетом, что это и есть правильное соединение. Понадобятся обжимные гильзы и сварочные работы.
Токоотводы нужно располагать в местах, недоступных для детей или домашних животных.
Чем больше площадь контакта заземляющего устройства с грунтом, тем выше качество заземления.
Заземление лучше устраивать в месте, где регулярно накапливается влага. При необходимости к участку, где произведена установка заземляющего контура, можно подвести сток.

Создание системы защиты от ударов молнии требует определенных знаний и навыков. Если уверенность в собственных возможностях недостаточная, лучше поручить выполнение работ специалистам.

Устройство и требования к молниезащите зданий и сооружений

Молниезащита зданий и сооружений — редкая система на крышах новых и современных домов. Это связано с уверенностью человека, что разряд молнии ударит куда угодно, только не рядом.

При попадании молнии в крышу, трубы и другие возвышающиеся конструкции придомовых территорий возникает грозовое перенапряжение и электромагнитные импульсы, которые создают угрозу любым электрическим приборам, включенным в электрическую сеть переменного тока.

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.

Важно! Самые страшные последствия — разрушение или возгорание кровли в результате прямых ударов молнии.

Виды молниезащиты

По исполнению системы защиты бывают:

У каждой системы свое предназначение, и применять их нужно в комплексе, чтобы исключить все три фактора поражения молнией.

Внешнее устройство молниезащиты зданий и сооружений монтируется на крышах, близлежащих пристройках, сооружениях и состоит из молниеприемника, токоотвода и заземлителя. Основная их функция — отвести разряд тока в землю, не дав ему попасть на поверхность крыши. Разряд через токоотвод попадает в заземлитель и дальше растекается в земле.

Внутренний тип системы защиты от молний заключается в установке устройства внутри здания и служит для защиты от импульсных перенапряжений.

Бывают следующие виды внутренних устройств:

Реле контроля напряжения с возможностью ручной регулировки минимальных и максимальных показателей напряжения в сети. В случае нарушения показателей критических точек прибор выполняет отключение напряжения. Может быть установлен на весь дом или отдельно на каждый прибор. Самый простой и дешевый вариант.
Стабилизатор напряжения.
Реле контроля фаз (при трехфазном напряжении). Относится к микропроцессорным приборам.

Виды молниеприемников

Молниеприемники по конструкции и материалу бывают:

стержневые — отдельно расположенные и на крыше;
тросовые;
сетчатые — на крыше.

Наиболее распространенные и часто встречаемые — стержневые и тросовые, которые применяются на простых и сложных двускатных крышах. Если строение крыши многоуровневое, рекомендуется использовать комбинированную систему с использованием двух разных видов приемников.

Стержневые молниеприемники

Главная особенность — длинный вертикальный штырь, основная функция которого — принять удар молнии. Прибор должен отличаться высокой прочностью, устойчивостью к осадкам и агрессивной среде, но быть легким и простым в монтаже.

В зависимости от площади крыши можно устанавливать несколько таких мачт. Такие конструкции нужно устанавливать на самую высокую точку крыши или стену. Необходимо, чтобы штырь возвышался не менее чем на 1,5 м.

Можно устанавливать такую систему и отдельно от жилья. Во втором случае мачта может достигать нескольких десятков метров. Стержневая конструкция образует вокруг жилья воображаемый конус — зону защищенного пространства. Размер мачты можно определить из диаметра конуса и его высоты.

Тросовые молниеприемники

Система горизонтального монтажа представляет натянутый стальной трос по всей длине конька. Удар молнии принимает на себя трос. Можно на разных концах крыши установить штыри и натянуть между ними трос, в результате чего получается комбинированный тип защиты. Это подходит крышам, у которых длина во много раз превышает ширину. Диаметр троса должен быть не менее 12 мм. Толщина троса определяется длиной монтажного пролета.

В системе есть особые требования к прочности натяжного элемента, что связано с ветровыми нагрузками и обледенением. Чтобы избежать повреждений системы, рекомендуется по всей длине крыши установить натяжение нескольких промежуточных креплений.

Экономичный и простой вариант получается с использованием вместо троса стальной катанки, которая легка в монтаже (можно приваривать к конструкциям и между собой) и достаточно прочна. Для крепления проволоки можно применять специальные болтовые зажимы — клеммы.

Сетчатые молниеприемники

Система горизонтальная, монтируется на плоских крышах. Сетка изготавливается из проволоки-катанки диаметром 10 мм или стальной полосы любого диаметра. Такие приемники монтируются с помощью сварки и требуют большого расхода материала, поэтому система считается очень трудоемкой в монтаже.

Ее можно устанавливать и на скатных крышах. В таком случае сетку монтируют по периметру плоскости. Это основная причина, по которой на скатных крышах устанавливают более дешевые, простые и безопасные при выполнении работ системы. Такой тип защиты подходит для монтажа на крышах школ и детских садов, институтов и государственных учреждений. Считается самым надежным.

Токоотводы

Этот элемент соединяет молниеприемник с заземлителем. Для изготовления применяют стальную проволоку диаметром 6 – 10 мм, подойдут и стальная полоса или полудюймовая водопроводная труба.

Очень важно сделать крепкое и надежное соединение между токоотводами и молниеприемниками с заземлителями. Самым крепким считается сварное или болтовое соединение. Чтобы токоотвод был незаметен на фасаде, его можно покрасить в цвет обшивки или отделки дома. По всей длине спуска необходимо на расстоянии 1,5 – 2 метра сделать промежуточные крепления.

Заземление

Устройство — металлическая конструкция, закопанная или забитая в землю и обеспечивающая хороший контакт системы с землей. При влажных почвах нет смысла оборудовать заземлитель глубже 80 см. Как правило, используют стальной пруток 18 – 20 мм либо уголок 40 – 50 мм, стальную полосу шириной 40 мм. Длина заземлителя должна быть не менее 3 метров.

Конструкция может иметь форму треугольника либо напоминать перевернутую букву «Ш». Соединение элементов заземлителя проводится с помощью сварки либо болтовым скручиванием. Конструкция должна быть надежна на протяжении многих лет, не ослабевать и не иметь люфтов.

Важно! Если возле дома есть готовый контур заземления, грозозащита зданий может быть подключена к нему.

Монтаж молниезащиты

Монтаж стоит начать с обустройства молниеприемников. При выполнении работы на высоте соблюдайте правила безопасности. Если установку планируется выполнять самостоятельно, начните с примитивного проекта. Когда собираетесь подключаться к готовому контуру заземления, планируйте монтаж с учетом данного места подключения.

Всегда соблюдайте правило: токоотводы должны быть максимально короткими и прямыми. Выбираться самое кратчайшее расстояние от молниеприемника до заземлителя.

Обратите внимание! Если не уверены в своих силах, доверьте выполнение работ по монтажу молниезащиты объектов профессионалам. Специалисты выполнят проект и проведут предэксплуатационные испытания.

Испытание и проверка

Перед использованием молниезащиты необходимо проверить следующие элементы системы:

Сварочные соединения на прочность. Проводится визуально или простукиванием молотком.
Болтовые соединения и стяжки. Необходимо законтрогаить все соединения, особенно те, которые будут в земле или на крыше.
Сопротивление заземлителя. Измеряется специальным прибором — измеритель сопротивления изоляции.
Измеряются переходные сопротивления контактов и стыков измерителем сопротивления изоляции или омметром.
Измерение сопротивления растекания тока измерителем сопротивления изоляции.
Проверить на соответствие проектной документации.
Надежность закрепления молниеприемника и промежуточных фиксаторов.

Рекомендуется перед весенне-летним периодом ежегодно проводить визуальную проверку системы на наличие повреждений и обрывов после зимних обледенений и ветров.

На защите от поражения электрическим током человека и безопасности жилья и электроприборов не стоит экономить средства. Лучший вариант — комплекс мер по предотвращению последствий и разрушений от попадания молний.

Читайте также: