Как выполнить молниезащиту загородного дома? Заземление жилого дома

В наше время, как и сто, и двести лет назад молния представляет опасность для людей и их жилья. Согласно статистике, 5% от всех пожаров возникает по причине прямого попадания молний в здание.

Устройство молниезащиты загородного дома

Вначале определимся с некоторыми основными понятиями:

Молния – это природное явление, которое связано с мгновенным электрическим разрядом высокой мощности, фото 1. Величина электрического разряда молнии может достигать мощностью 1 МВатт в минуту и может иметь силу тока до 200 000 А.

Молния

Фото 1. Молния

Молниеприемник – это устройство, которое предназначено для принятия и отвода разрядов молнии.

Токоотвод – это устройство, по которому передается ток от молнии в землю.

Заземлитель – это устройство, которое обеспечивает равномерное растекание тока от молнии в земле.

Электрический разряд молнии возникает в двух случаях:

  • вследствие разности потенциалов между облаками земной атмосферы и поверхностью земли;
  • вследствие разности потенциалов между самими облаками.

Молния может попасть в такие объекты, фото 2:

Объект

Последствия

Дерево

Возгорание и разрушение

Электрическая сеть жилого дома

Возможен взрыв, расплавление проводки, выхода из строя бытовой электротехники, возгорание

Кровля

Возгорание и разрушение

Как известно, поверхность Земли и зданий в большинстве случаев заряжена положительно, а облака в атмосфере отрицательно. Во время грозы, расстояние между разноимёнными зарядами сокращается, что приводит к электрическому пробою (разряду). В данном явлении часть силы тока стекает в землю.

Согласно нормативной документации (СНиП, ДБН), обычно частный дом относится к третьему классу огнестойкости, что подразумевает обязательную установку молниезащиты.

Последствия попадания молнии в дом без молниеотвода

Фото 2. Последствия попадания молнии в дом без молниеотвода

Обязательная установка молниеотвода на частном жилом доме выполняется в том случае, когда в данной местности число грозовых дней в год составляет более 20.

Выбор типа молниезащиты зависит от:

  • материала кровли;
  • расположения дома относительно других зданий и рельефа местности;
  • тип грунта и его электропроводимость.

Потенциально опасными по отношению к ударам молнии считаются здания, которые находятся в таких условиях эксплуатации:

  • дом, расположенный вблизи водоемов;
  • отдельно стоящий дом на открытой местности;
  • дом на возвышенности;
  • самый высокий дом на фоне других построек в радиусе 50…100 м.

Малую вероятность попадания молнии имеет такие дома:

  • дом расположен вблизи с высокой башней или домом, у которых есть своя молниезащита;
  • дом расположен вблизи с линией электропередач;
  • дом с металлической крышей, которая имеет заземление.

Многие специалисты сходятся во мнении, что оптимальным вариантом защиты от попадания молнии в дом является отдельно стоящий на мачте молниеотвод, расположенный недалеко от дома.

Существует два вида молниезащиты:

  • внутренняя;
  • наружная.

По принципу работы молниезащита разделяется на:

  • пассивную;
  • активную.

Пассивная молниезащита

Пассивная молниезащита – простая молниезащита, которая состоит из стандартных элементов, а именно:

  • молниеприемник;
  • токоотвод;
  • заземление.

Принцип работы заключается в попадании молнии в самое высокое металлическое место, которым является молниеприемник, а затем ток стекает по токоотводу в заземлитель и землю.

Наружный молниеотвод

Наружная молниезащита призвана защищать дом и людей в нем.

Наружная молниезащита состоит из таких основных деталей:

  • опора;
  • молниеприемник;
  • токоотвод;
  • контур заземления.

Рассмотрим более подробно каждый элемент в отдельности.

Молниеприемник (молниеотвод)

Как уже выше была написано, молниеприемник – это основной элемент в системе молниезащиты, который принимает на себя разряд молнии и устанавливается на самом высоком месте. Молниеприемник устанавливается в максимально опасном месте вероятного попадания молнии и им может быть:

  • верхушка дерева;
  • кровля, дымоход, антенна дома или другого сооружения, фото 3.
Места расположения элементов молниезащиты

Фото 3. Места расположения элементов молниезащиты

Вид и форма молниеотвода зависит от материала кровли:

  • стержень;
  • металлическая сетка;
  • металлические тросы.

Стержневой молниеприемник

В качестве стержневого молниеприемника можно использовать металлический стержень длиной 1,3…2 м, диаметром Ø12 мм (с сечением не менее 100 мм²).

Стержневой молниеприемник может быть такого сечения:

  • круглое;
  • прямоугольное или квадратное;
  • шестигранное.

Рекомендуется применять стержень из таких металлов:

  • медь;
  • оцинкованная сталь.

Молниезащита обеспечивает объемную защиту всего здания в целом и распространяется в виде конуса (купола) от стержневого молниеприемника, фото 4, 5. Чтобы обеспечить надежную защиту здания, необходимо стержневой молниеприемник расположить на определенной высоте, которая рассчитывается по следующему правилу: высота молниеприемника ровняется примерно трём значением длины здания.

Зона действия молниезащиты

Фото 4. Зона действия молниезащиты

Стержневой молниеприемник

Фото 5. Стержневой молниеприемник

Если здание очень длинное, и нет возможности поднять на такую высоту стержневой молниеприемник, тогда прибегают к другим видам молниеприемника (тросовой или сеточный).

Место установки. Устанавливают молниеприемник на самом высоком месте, например:

  • крыша (в коньке);
  • дымоход;
  • телевизионная антенна.

Стержневая молниезащита наиболее эффективна на металлических крышах.

Металлическая кровля

Бытует мнение, что для металлической крыши не надо молниезащиты, однако на самом деле это не так. Электрический разряд, когда попадает на крышу, он сопровождается высокой температурой, способной тонкий металл прожечь и даже расплавить, что приводит к воспламенению подкровельных материалов и деревянной стропильной системы.

Металлическая кровля должна в каком-то одном месте иметь соединение с заземлением через токоотвод. В любом случае, если даже есть рядом высотные здания и сооружения со своей молниезащитой рекомендуется выполнить заземление самой металлической крыши, фото 6. Заземление металлической крыши позволяет предотвратить избыточного накопления зарядов на поверхности крыши, так как все потенциалы будут стекать в землю через заземлитель.

Заземление металлической кровли

Фото 6. Заземление металлической кровли

В качестве токоотводов в металлической кровли могут быть такие элементы:

  • металлические водосточные трубы;
  • наружные лестницы.

Также следует проследить, чтобы все выступающие над кровлей металлические элементы и конструкции имели хорошее соединение с металлической кровлей (соединение по металлу).

Молниеприемник-трос

В качестве молниеотвода используют металлический трос или проволока, которые устанавливаются на деревянных или стальных опорах (тросовый молниеприемник), фото 7. Трос должен находится на расстоянии не менее 0,25 м от уровня конька и быть изолированным от опор. Диаметр троса принимают не менее 6 мм.

Схема тросового молниеотвода

Фото 7. Схема тросового молниеотвода

Количество токоотводов зависит от длины конька:

  • более 10 м – 2 шт. (с двух сторон);
  • менее 10 м – 1 шт.

Второй конец токоотводов соединяется с заземлением. В качестве заземления может служить равнополочный уголок 50х5 мм длиной 2…2,5 м закопанный в землю в вертикальном положении.

Молниеприемник в виде натянутого троса применяется в основном на крышах из:

  • древесины;
  • шифера.

Сеточная молниезащита

В качестве молниеприемника используют специальную металлическую сетку по коньку крыши. Сетка должна быть изготовлена из проволоки диаметром не менее 6 мм с помощью точечной сварки с шагом ячеек 2…5 м. Сетка должна быть заземлена с помощью токоотвода в нескольких местах, фото 8.

Используют данный вид молниезащиты на крышах из черепицы.

Сеточная молниезащита

Фото 8. Сеточная молниезащита

Токоотвод

Токоотвод предназначен для соединения молниеприемника с заземлением, фото 9. В качестве токоотвода применяют:

  • металлическая полоса толщиной не менее 6 мм.
  • стальная проволока диаметра не менее 6 мм;
  • медная проволока сечением не менее 6 мм2.

Токоотвод должен быть проложен по максимально короткому пути, но при этом должен проходить на расстоянии не менее 0,3 м от таких конструкций:

  • стальные лестницы;
  • ливневые трубы и т.д.

Следует знать, что чем токоотвод большего сечения, тем лучше (надежнее). Если проектом предусмотрено 2 токоотвода, тогда расстояние между ними должно быть не менее 25 м.

Токоотвод и его крепление

Фото 9. Токоотвод и его крепление

Устройство заземления

Контур заземления располагают от стены здания на расстоянии 1,5…2 м в траншеи глубиной не менее 0,5 м, фото 10. На дне траншеи следует забить в землю в вертикальном положении стальные стержни (уголки 50×50 мм или трубы) на глубину 2…3 м. Количество стержней определяется по расчету в зависимости от электросопротивления и влажности грунта.

Устройство контура заземления. Крепление токоотвода и заземления

Фото 10. Устройство контура заземления. Крепление токоотвода и заземления

Стержни рекомендуется соединять такими материалами на выбор:

  • стальными полосами. Например, полоса 40×4 мм;
  • стальной арматурой с поперечным сечением не менее 80…150 мм². Например, стальная арматура диаметром 16 мм;
  • медный стержень с поперечным сечением не менее 50 мм².

Если грунт водонасыщенный или очень влажный (низкое электросопротивление), тогда достаточно уложить только горизонтальный контур.

Не рекомендуется совмещать контур заземления дома и молниезащиты.

Контур заземления необходимо располагать не ближе 1 м от стен дома и не менее 5 м от дорожек, выходных дверей или крыльца.

Некоторые решения по молниезащиты для жилого дома

Вариант 1. Дом находится возле высоких деревьев. Высота деревьев в 2 и более раза больше высоты дома вместе с его выступающими элементами (антенна, дымоход). Деревья расположены на расстоянии 3…10 м от дома.

В таком случае рекомендуется установить молниезащиту на самом близком к дому дереве. В качестве молниезащиты будет служить стальная проволока диаметром 5…6 мм, которая прокладывается вдоль ствола дерева, таким образом, чтобы верхний конец был выше на 0,2…0,3 м над верхушкой кроны дерева, а нижний конец соединялся с заземлением. В качестве заземления может служить равнополочный уголок 50х5 мм (ширина полки 50 мм), длиной 2…2,5 м закопанный в землю в вертикальном положении.

Альтернативой вертикального стержня-заземлителя из уголка №50 можно использовать арматуру диаметром не менее 10 мм, которую укладывают в горизонтальной траншеи на глубине не менее 0,5 м. Длина стержня принимается 2,5…3 м.

Вариант 2. Если верх дымохода расположен выше конька крыши.

В данном случае устанавливают в качестве молниеотвода служит металлический стержень, который должен возвышаться над трубой на 0,2 м и более. От данного молниеотвода прокладывается токоотвод по кровле и стене к заземлителю.

 Активная молниезащита

Активная молниезащита – более усовершенствованный вариант пассивной защиты.

Молниеприемник в данной системе принимает активную работу по поиску молнии, он ионизирует воздух вокруг себя и посылает мощный электрический разряд, что способствует попаданию именно в него молнии, а затем по аналогичной схеме ток стекает в землю, фото 11.

Данная система более эффективна, но дороже стоит – радиус ее действия до 100 м.

Примеры активной молниезащиты

Фото 11. Примеры активной молниезащиты

Внутренний молниеотвод

Даже отдаленное действие грозы, в частности молнии, приводит к возникновению резких скачков напряжения, влияющие на работу электроприборов и их исправность. При прямом попадании молнии в дом проводка может выйти из строя.

Внутренний молниеотвод рекомендуется устанавливать в случае, когда электросеть к дому подключена по воздуху (воздушная линия).

Внутренний молниеотвод состоит из таких устройств:

  • разрядник;
  • ограничитель напряжения.

Для предотвращения влияния молнии на внутреннее оборудование применяют ограничители перенапряжения (ОПН), фото 12.

В зависимости от назначения они разделяются на 3 группы:

  • группа В – предназначены для защиты от удара молнии, устанавливается на входе в щит;
  • группа С – предназначены для защиты от наведенных токов;
  • группа D – предназначены для защиты от перенапряжения особо чувствительной аппаратуры.

Ограничители перенапряжения (ОПН) выпускаются для одно- и трехфазной сети.

Ограничители перенапряжения (ОПН)

Фото 12. Ограничители перенапряжения (ОПН)

Некоторые рекомендации по устройству молниезащиты загородного дома

  1. Соединение всех элементов молниезащиты должно быть надежным, обеспечивающим нормальное протекания электрического тока от молниеприемника к заземлителю. Обычно основные соединения стараются выполнять с помощью сварки, при невозможности обеспечивают надежное резьбовое соединение. Места непосредственного соединения сварки должны быть покрашены краской. На фото 13 приведены возможные соединения между элементами.
  2. На крышах домов, сделанных из керамочерепицы очень сложно закрепить детали молниезащиты стандартным креплением, для этого применяют специальные коньковые зажимы.
  3. Специальное винтовое соединения (зажимы) между элементами молниезащиты должны быть изготовлены из оцинкованной стали, латуни или меди.
  4. На кровли молниеприемник должен быть в одной цепи со всеми металлическими элементами кровли.
Варианты соединения между элементами молниезащиты

Фото 13. Варианты соединения между элементами молниезащиты

  1. График проведения робот по текущему содержанию приведен в табл. 1

 Таблица 1

График проведения робот по текущему содержанию молниезащиты жилого дома

Периодичность

Наименование работ

1

1…2 раза в год

Осмотр состояние всех элементов молниезащиты, их узлов соединений.

2

1 раз в 3 года

Ремонт молниезащитной системы:

  • покраска поржавевших частей;
  • зачистка всех контактов и соединений;
  • замена непригодных для эксплуатации деталей.

3

1 раз в 5 лет

Вскрытие контура заземления, проверка состояния элементов. При уменьшении сечения стержней на 1/3 и более вследствие коррозии производят замену на новые.

Автор публикации – эксперт GIDproekt

Конев Александр Анатольевич

Конев_А


Если у вас нет времени почитать наши публикации прямо сейчас, подпишитесь на обновления, и мы будем высылать извещения о новых заметках вам на почту

Введите ваш почтовый адрес: