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.
Содержание
- Устройство и принцип работы типового громоотвода
- Молниеприемник
- Токоотвод
- Заземлитель
- Подготовка
- Расчет защитной зоны
- Выбор материала для громоотвода
- Место установки
- Пошаговая инструкция изготовления громоотвода
- Стержневого
- Тросового
- Видео инструкции
Устройство и принцип работы типового громоотвода
Вся 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.
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.
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 мм2. Ее монтаж выполняется на безопасном расстоянии от крыши (не менее 15 см) через термоизолирующие несущие конструкции.
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 мм2, если изготовлен из меди, 25 мм2 из алюминия, 50 мм2 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 заземляющего контура, 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 | для вертикальных заземлителей; | 16 | — | — |
| для горизонтальных заземлителей | 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.
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.
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.
Как рассчитать стержневой громотвод?
Посмотрите на рисунок, здесь изображены следующие параметры:
- h – высота самого громоотвода;
- h0 – высота зоны защиты громоотвода;
- hx – высота в определенной точке (устанавливается на уровне крыши здания);
- r0 – радиус зоны защиты громоотвода на земле;
- rx – радиус зоны защиты громоотвода в выбранной точке;
- 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 h0, м | Радиус конуса r0, 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:rx=r0×(h0-hx)/h0
Как рассчитать тросовый громоотвод?
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.
Посмотрите на рисунок, здесь зона громоотвода характеризуется такими параметрами:
- h – высота самого громоотвода;
- h0 – высота зоны защиты громоотвода;
- hx – высота в определенной точке (устанавливается на уровне крыши здания);
- r0 – радиус зоны защиты громоотвода на земле;
- rx – 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 h0, м | Радиус конуса r0, 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: rx=r0×(h0-hx)/h0
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.
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:
- Подготовьте место для установки громоотвода – уберите все лишние предметы и обеспечьте ровную поверхность для фиксации.
- Установите металлический стержень в узел крепления, который придаст достаточную устойчивость при ветровых нагрузках, и зафиксируйте его болтовым соединением или сваркой.
Рис. 11: узел крепления - Закрепите узел с молниеприемником на крыше. Если конструктивные особенности крыши не позволяют сделать это непосредственно на самой поверхности, зафиксируйте узел крепления на фронтоне.
- Установите на крыше и поверхности стен кронштейны или стальные стержни для фиксации токоотвода.
Рис. 12: узлы фиксации токоотвода
Расстояние между ними и их высота подбирается таким образом, чтобы проводник не провисал к поверхности крыши и стен.
- Закрепите токоотвод – в местах крепления он не должен выскальзывать или выпадать из гнезда.
- Обеспечьте надежный электрический контакт металлических соединений в местах подключения молниеприемника, токоотвода и заземлителя.
Рис. 13: болтовое соединение проводников
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:
- Установите кронштейны по коньку крыши, способ их крепления выбирается в зависимости от местных условий.
Рис. 14: установите кронштейны - Закрепите проволоку в кронштейнах, фиксируется при помощи болтовых соединений или зажимов.
Рис. 15: закрепите проволоку в кронштейнах - Длину молниеприемника отрезайте с запасом, а лишние отрезки загибаются вверх по краям крыши.
Рисунок 16: концы молниеприемника - Установите токоотвод от троса к заземлителю;
- Соедините все три элемента при помощи сварки (для стальных конструкций) или болтовых соединений для других металлов.
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