В промышленных и жилых сооружениях согласно ГОСТу должна быть установлена грозозащита. В многоэтажных домах и промышленных зданиях этим занимаются строительные фирмы, но если дом частный, придется делать проект и устанавливать её самому. Зачем нужна молниезащита зданий сооружений и инженерных коммуникаций, читайте в статье.

Молниезащита – совокупность мероприятий и устройств, которые защищают жилые и промышленные сооружения от ударов молний и последствий. Грозы бывают каждый год, но даже не самые высокие дома могут стать целью разрядов.

Негативные последствия ударов молний бывают трех видов:

прямой удар молнии;
занос высоких потенциалов сквозь открытые и подземные коммуникации;
электростатическая, электромагнитная индукции.

Обычно прямой удар вызывает резкий нагрев предмета, плавление, испарение. В конструкциях нарастают электродинамические напряжения, что чревато разрушениями и взрывами. Также под металлической кровлей может располагаться легковоспламеняющийся материал. Высокие потенциалы заносятся в здания по трубам, проводам ЛЭП, металлоконструкциям. Такие заносы также сопровождаются электроразрядами, и могут вызывать пожары и взрывы.

Вторичное воздействие от удара молнии – возникновение в пространстве магнитного поля, индуцирующего в металлических контурах. В замкнутых контурах возникает наведенный ток, и если соединения их частей ненадежные, возможен сильный нагрев или искрение. Это особенно опасно в промышленных сооружениях, где есть большие концентрации взрывоопасных или горючих веществ.

Виды молниеотводов

Жилые, промышленные, офисные здания, исходя из их расположения, высоты, назначения и интенсивности гроз должны по ГОСТу снабжаться определенной грозозащитой, которая закладывается или в проекте сооружения. Молниезащита в здании, согласно инструкции и ТКП, должна быть просчитана по специальной формуле:

N = ((b+3h)(L+3h)n)/10 в шестой степени

В данной формуле: b – ширина дома, L – длина, h – высота по боковым сторонам, n – среднее количество поражений квадратного метра земли в год.

Все дома и сооружения по ГОСТу делятся на три категории, по которым должна устанавливаться молниезащита:

в зданиях 1 категории долгое время присутствуют или часто появляются взрывоопасные смеси газов. Взрыв такого здания будет разрушительным и приведет к жертвам;
в сооружениях 2 категории подобные смеси могут возникнуть только в результате аварий, а всё взрывоопасное хранится в надежной металлической упаковке. При взрыве разрушения будут средними, без жертв;
в зданиях 3 категории разряд может вызвать пожар, поражения людей, механические разрушении. Именно к ней относят общественные, жилые здания, дымовые трубы.

Согласно инструкциям здания 1 и 2 категорий должны быть с защитой от прямых ударов, высоких потенциалов, остальных воздействий. В проектах зданий 3 категории, согласно ГОСТу достаточно защиты от прямых ударов, а также заноса высоких потенциалов. Поэтому в частных домах устройство грозозащиты проще.

От прямых ударов молнии

Чтобы защититься от прямых попаданий молний, согласно ТКП, применяют молниеотводы. Защитная функция основана на свойстве атмосферных разрядов поражать самые высокие металлические заземленные объекты. Поэтому все, что расположено ниже, в зоне безопасности. Типичный молниеотвод – поднятое над зданием устройство, принимающее удар и отводящее ток в грунт.

Любой молниеотвод состоит, по проекту, из следующих элементов: молниеприемника (принимающего удар), несущей конструкции (чтобы устанавливать на нее молниеприемник), токоотвода (связывающего приемник с заземлением) и заземлителя (контактирующего с грунтом). Заметим, что по инструкциям и ТКП, железобетонные или металлические несущие элементы способны быть и токоотводами. Также металлическая кровля сама по себе может служить молниеприемником.

Конструктивно и согласно расположению молниеотводы бывают:

отдельно расположенные стержневые;
отдельно расположенные тросовые или антенные;
сетчатые, на кровле;
стержневые на кровле.

Сетка-молниеприемник, согласно ТКП, может быть с ячейками со сторонами не более 12х12 м, и площадью до 150 м. кв. Сопротивление молниеотвода по ГОСТу не должно быть больше 20 Ом. В устройстве грозозащиты должны максимально использоваться металлические элементы дома, вытяжные трубы, антенны. Неметаллические трубы выше 15 м защищают, устанавливая на них приемник.

Небольшие частые дома (высотой до 7 м и площадью до 150 кв. м.) допускается, согласно ТКП и нормативам оборудоваться упрощенной молниезащитой, по собственному проекту. Например, над коньком кровли натягивается стальная проволока 5 мм, на планках из дерева по торцам здания. На трубе и по торцам кровли ставят вертикальные приемники высотой полтора метра из стального уголка. Заземлителями могут выступать вертикальные стержни длиной 3 м. Вариантов исполнения для частного дома много, можно выбрать самый удобный, или скачать уже готовые в интернете.

Видео “Защита от молнии”

От заноса высоких потенциалов

В зданиях защита от высоких потенциалов, согласно ТКП, осуществляется двумя способами. Потенциалы наводятся на внешние металлические элементы и коммуникации, поэтому надо:

на ближней к зданию опоре необходимо подсоединить конструкции из металла к заземлителю сопротивлением меньше 20 Ом;
в здание на вводе подсоединить коммуникации и конструкции к заземлителю сопротивлением до 20 Ом. ТКП предполагает и их подсоединение их к основному заземлителю.

Принципы монтажа системы молниеотвода

При монтаже металлические опоры молниеотводов надо защищать от коррозии, а деревянные – от гнили. Несущие опоры, согласно ТКП, могут делаться из железобетона, дерева или стали. Необходимо рассчитывать в проекте стержневые на прочность, а тросовые – на ветровую нагрузку. Расстояние от зданий до обособленных молниеприемников ГОСТом не нормируется. Можно, по ТКП, даже использовать деревь, как опору. Однако если крона дерева ближе 5 метров, надо напротив проложить токоотвод на стене.

Приемники стальные, с сечением больше 10 см. Длина – не меньше полутора метров. Допускается использовать как приемники детали конструкции здания. Как токоотводы допускается применять арматуру, трубы. Токоотвод прокладывается к заземляющему элементы по кратчайшему расстоянию. Соединяться элементы молниезащиты должны сваркой.

Проект и монтаж устройств грозозащиты в общественных и промышленных сооружениях делается строительными организациями, в частном доме – возможно силами владельца, при условии соблюдения в проекте всех нормативов, и последующей проверке. Сейчас можно скачать из интернета много эффективных вариантов грозозащиты для кровли. Важно заземлители устанавливать в мало посещаемых зонах, вдали от дорог.

Монтаж устройств грозозащиты, исходя из ТКП, ведется последовательно. Соблюдается техника безопасности при работе на высотах. Сначала на опоре или кровле закрепляют молниеприемник, к нему ведут токоотвод и сваривают соединение. Затем помещают в грунт заземлитель, ведут к нему токоотвод. Если защиту от прямых ударов можно выполнить и на кровле готового здания, то от потенциалов она устанавливается в процессе постройки.

На высоких сооружениях по проекту необходимо предусмотреть временные устройства грозозащиты, на время гроз. Это могут быть переносные молниеприемники на кровле, соединяющиеся спускаемыми у стен токоотводами с заземлителем. Для них допускаются болтовые крепления с переходным сопротивлением до 0,05 Ом.

Важно до сдачи молниезащитных устройств на каждом молниеотводе установить табличку, где указать год установки, предупреждение и порядковый номер. После монтажа вся грозозащита в здании должна быть проверена согласно ГОСТу.

Проверка устройств грозозащиты делается по требованиям ПУЭ:

проверяется доступность элементов заземлителя;
проверяется вся цепь молниезащиты, прочность проводников и соединений, надежность сварки (молотком в 1 кг);
необходимо проверить в устройствах до 1 кв предохранители;
в установках до 1 кв надо проверить фазу-ноль;
делается измерение заземляющего устройства.

Электромонтажная фирма при проверке должна выдать такие документы:

чертежи по проекту;
акт проверки заземляющих проводников;
акт наличия скрытых работ по монтажу заземлителей;
измерения сопротивления заземлителей.

Таким образом, молниезащита сооружений начинается на этапе проектирования здания. Во время строительства или сразу после завершения выполняется монтаж всех необходимых устройств, а затем проверка и измерения. Проверка необходима, чтобы здание было сдано в эксплуатацию.

В дальнейшем из-за погодных воздействий эффективность устройств грозозащиты может снижаться. Поэтому требуются периодические проверки, визуальные и измерительные. При необходимости, элементы молниезащиты заменяются на новые.

Здания с металлической кровлей являются едва ли не самыми распространенными, если касаться варианта покрытия. К ним относятся профнастил (профилированный лист), металлочерепица, фальцевая или плоская кровля из рулонной или листовой стали. Молниезащита таких крыш имеет свои особенности.

Нормы и правила устройства молниезащиты металлической кровли

Многие считают металлическую кровлю саму по себе достаточной молниезащитой и не понимают, почему нередко контролирующие органы требуют дополнительно использовать тросовые и штыревые молниеприемники. Но эти требования вполне обоснованы. Действительно, "Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений" (РД 34.21.122-87) требует использовать металлическую кровлю как молниеприемник:

"На зданиях и сооружениях с металлической кровлей в качестве молниеприемника должна использоваться сама кровля. При этом все выступающие неметаллические элементы должны быть оборудованы молниеприемниками, присоединенными к металлу кровли, а также соблюдены требования п.2.6" (п. 2.11).

Но нельзя считать, что эти меры обеспечивают полную защиту. Для того, чтобы быть эффективной в качестве молниеприемника, кровля должна действительно обеспечивать весьма надежный электроконтакт по всей своей поверхности. Обращаемся к инструкции:

"Соединения молниеприемников с токоотводами и токоотводов с заземлителями должны выполняться, как правило, сваркой, а при недопустимости огневых работ разрешается выполнение болтовых соединений с переходным сопротивлением не более 0,05 Ом при обязательном ежегодном контроле последнего перед началом грозового сезона" (п. 3.4).

Из этого следует, что при стыковке металлических или металлочерепичных листов необходимо обеспечивать электрическую связь определенной нормы (нормируемую).

Кроме того, следует постоянно контролировать переходное сопротивление креплений и не допускать, чтобы его величина превысила 0,05 Ом. На практике эта задача трудновыполнима, вследствие чего металлическая кровля нередко оказывается изолированной от земли. В результате даже в отсутствии грозы в материале кровли происходит накопление атмосферного электричества, способного вызвать искру и спровоцировать возгорание рубероида.

Это приводит нас к следующему аспекту обеспечения безопасности металлической кровли, служащей в качестве молниеприемника, - креплению к стропилам. РД 34.21.122-87 не содержит требований к безопасности прикрепления кровли из металла к стропилам из сгораемых материалов.

В нынешнее время по экономическим причинам популярной практикой является укладка металлических либо металлочерепичных листов на слой рубероида либо прямо на деревянную обрешетку. Но из накопленной статистики известно, что прямое попадание молнии в металлическую крышу может привести к возгоранию в случае, если использована деревянная система стропил, вследствие превышения температуры воспламенения древесины. При использовании же рубероида прямой удар молнии , как показывает опыт, приводят к сильному оплавлению и возгоранию изоляционного материала, что становится причиной пожаров.

На основе вышеизложенного можно сделать следующий вывод:

Металлическая кровля в самом деле может считаться достаточной в качестве молниеприемника только при соблюдении ряда требований:

надежное соединение стыкуемых листов
стабильная электрическая связь между листами
несгораемые материалы стропил

В случае отсутствия возможности выполнить данные требования рекомендуется заземление металлической кровли и оборудование зданий тросовыми либо стержневыми молниеприемниками.

Толщина металла кровли

Еще один важный параметр, который влияет на использование кровли в качестве естественного молниеприемника. В таблице ниже указана минимальная толщина в зависимости от материала металла.

Для защиты металической кровли из листов толщиной менее t от повреждения и прожога на крышу дополнительно накладывается сетка с дополнительными молниеприемниками небольшой высоты, которая выбирается в зависимости от шага ячеек сетки.

Эти молниеприемники малого превышени могут быть выполнены из того же проводника, который используется в качестве сетки.

Крепеж (элементы крепления и соединения)

В качестве крепежа на металлических кровлях используются такие элементы, как:

держатели проводника
компенсаторы удлинения и мостовые опоры
клеммы, зажимы и соединители

Для обустройства молниеприемной сетки могут быть, например, такие варианты держателей с клеящимся основанием, мостовых опор, компенсаторов и клемм.

У производителей очень большой выбор разнообразных фальцевых клемм для крепеления проводников на металлической кровле: для стоячего фальца в плоском и скругленном исполнении, для трапецеидальных кровельных листов, типа "бочонок" для продольного и поперечного монтажа, с возможностью подключения двух проводников и т.д.

Купить комплектующие РФ и зарубежных производителей для любого типа кровли можно в нашем Интернет-магазине: более 1.500 позиций молниеприемного оборудования, крепежей и соединительных элементов.

Расчет стоимости

Наши объекты

Солнечногорский завод "ЕВРОПЛАСТ"

Адрес объекта: Московская обл., Солнечногорский район, дер. Радумля.

Вид работ: Проектирование системы молниезащиты промышленного здания.

Комплектующие: производства фирмы OBO Bettermann.

Выбор системы молниезащиты: Молниезащиту всего здания выполнить по III категории в виде молниеприемной сетки из горячеоцинкованного проводника Rd8 с шагом ячейки 12х12 м. Молниеприемный проводник уложить поверх кровельного покрытия на держатели для мягкой кровли из пластика с бетонным утяжелением. Обеспечить дополнительную защиту оборудования на нижнем уровне кровли установкой многократного стержневого молниеотвода, состоящего из стержневых молниеприемников. В качестве молниеприемника использовать стальной горячеоцинкованный прут Rd16 длиной 2000 мм.

Здание Макдональдса

Адрес объекта: Московская обл., г. Домодедово, трасса М4-Дон

Вид работ: Изготовление и монтаж системы внешней молниезащиты.

Комплектующие: производство фирмы J.Propster.

Состав комплекта: молниепримная сетка из проводника Rd8, 50 кв.мм, СГЦ; алюминиевые молниеприемные стержни Rd16 L=2000 мм; универсальные соединители Rd8-10/Rd8-10, СГЦ; промежуточные соединители Rd8-10/Rd16, Al; стеновые держатели Rd8-10, СГЦ; клеммы конечные, СГЦ; пластиковые держатели на плоской кровле с крышкой (с бетоном) для оцинкованного проводника Rd8; изолированные штанги d=16 L=500 мм.

Частный коттедж, Новорижское шоссе

Адрес объекта: Московская обл., Новорижское шоссе, коттеджный поселок

Вид работ: изготовление и монтаж системы внешней молниезащиты.

Комплектующие производства фирмы Dehn.

Спецификация: проводники Rd8 из оцинкованной стали, медные проводники Rd8, медные держатели Rd8-10 (в т.ч. коньковые), соединители универсальные Rd8-10 из оцинкованной стали, клемма-держатели Rd8-10 из меди и нержавеющей стали, медные фальцевые клемма Rd8-10, биметаллические промежуточные соединители Rd8-10/Rd8-10, лента и хомуты крепления ленты на водосток из меди.

Давно устарели и не соответствуют мировым стандартам, которые приняты и используются специалистами в развитых странах. На сегодняшний день нормы, разработанные Международной электротехнической комиссией - сокращенно МЭК или IEC, наиболее полно отображают современные средства и технологии, которые позволяют организовать надежную молниезащиту на различных объектах.

Группа стандартов IEC и DIN

Стандарты, разработанные специалистами МЭК - 3 группы:

Молниезащита строительных конструкций (IEC-61024-1).
Выбор уровня защиты для молниезащитных систем (IEC-61024-1-1).
Защита от электромагнитного импульса молнии (IEC-61312-1).

Нормативно-техническая документация определяет требования к грозозащите построек, электроники и электрического оборудования.

С 2002 года в Германии вступили в силу четыре части международного стандарта DIN V VDE V 0185:

Принципы молниезащиты.
Анализ факторов риска, оценка степени риска поражения объектов.
Защита зданий и людей. Подразделы:
1. меры молниезащиты;
2. защита для особых объектов;
3. тестирование и сервис систем молниезащиты;
4. техобслуживание грозозащиты.
Грозозащита электрических и электронных систем в зданиях.

Сравнение норм IEC с действующей Инструкцией РД 34.21.122-87

При сравнении действующей в России Инструкции по устройству молниезащиты зданий и сооружений с международными нормативными документами очевиден ряд недочетов, которые касаются как внешней, так и внутренней грозозащиты.

Внешняя защита от ударов молнии

Принципиальные различия раздела внешней молниезащиты РД и IEC:

В стандартах IEC подробно изложена технология монтажа защитной системы с применением молниеприемной сети для сложных кровель с рельефными участками - в отличие от документа РД.
Инструкция РД 34.21.122 87 не содержит рекомендаций и требований по применению материалов, устойчивых к развитию коррозии, для заземляющих приспособлений. Также не описывается использование элементов заводской готовности, в том числе заземлителей и болтовых соединителей.
Документ РД предусматривает повсеместное использование крыш с покрытием из металла в качестве молниеприемника, тогда как IEC стандарты в редких случаях допускают подобную практику - только если не требуется обеспечить целостность кровли.

Внутренняя грозозащита от занесенного и наведенного грозового потенциала

Стандарты МЭК содержат требования и правила, а также исчерпывающие рекомендации по использованию разрядников без искровых промежутков для предотвращения возгораний, выхода из строя оборудования и внутренних систем в здании. При этом последняя редакция ПУЭ содержит лишь поверхностное упоминание о необходимости монтажа разрядников при устройстве электролинии воздушным путем. Кроме того, в Правилах устройства электроустановок отсутствуют действенные указания по предотвращению грозовых перегрузок.

Осложнения при устройстве надежной молниезащиты

Частные домовладельцы, индивидуальные и коммерческие застройщики, а также электромонтажники и профильные специалисты в России регулярно оказываются перед трудноразрешимыми проблемами из-за несовершенства нормативной базы в сфере защиты от атмосферных разрядов.

Проблемы с внешней молниезащитой

Монтаж отдельно стоящих громоотводов стержневого типа обеспечивает достаточно надежную защиту от прямых попаданий молнии. Из-за неполноты инструкций и нормативных документов, а также отсутствия практического использования элементов разной степени заводской готовности, это единственный способ для организации грозозащиты в частных домах и аналогичных постройках. Однако устройство отдельно стоящей конструкции зачастую не приветствуется застройщиком: нарушается архитектурный ансамбль, возникают дополнительные расходы на оборудование и монтаж.

Именно поэтому так затруднена организация молниезащиты зданий, на которых молниеприемные элементы и токоотводы необходимо устанавливать автономно. Элементы системы изготавливаются кустарно, используя общеизвестный принцип молниеприемник-токоотвод-заземление. Естественно, подобные устройства и близко не соответствуют установленным нормам, недолговечны, практически не защищают от атмосферных разрядов и совершенно не дают внутреннюю защиту от перенапряжений.

Распространенная практика - использование металлической кровли в качестве молниеприемника. Однако подобные решения влекут за собой неприятные последствия: разрушение листового кровельного материала, особенно металлочерепицы, риск возгорания утеплительных материалов и горючих элементов крыши.

Отсутствие в свободном доступе элементов заводской готовности также затрудняет устройство молниезащиты при реконструкции масштабных зданий различного назначения. Экономически целесообразней разработать внешнюю систему молниеприемников и надежное заземление, чем тестировать и восстанавливать токоведущие элементы.

Проблемы с защитой внутренних систем и оборудования от перегрузок

В бытовом и промышленном обращении ежегодно появляется все большее количество дорогостоящего оборудования, особо восприимчивого к импульсным перегрузкам. Чтобы системы работали бесперебойно и долго, необходимо применение устройств, ограничивающих грозовое и коммутационное перенапряжение, а также разработка четких инструкций для специалистов по монтажу и эксплуатации. Однако сегодня даже здания с неплохой защитой от прямых атмосферных разрядов, крайне редко оборудованы полноценной внутренней грозозащитой.

Обновление отечественных стандартов и требований к защищенности зданий

Угроза безопасности для жизни человека, а также колоссальные убытки из-за выхода из строя оборудования и разрушения зданий провоцируют повышенный интерес к проблемам молниезащиты со стороны отечественных специалистов.

Опираясь на стандарты IEC, эксперты Минэнерго РФ разработали новые положения по устройству молниезащиты, утвержденные приказом №280 от 30.06.2003. Однако и обновленный документ недотягивает до международных норм: отсутствуют требования к грозозащите на взрывоопасных зданиях и сооружениях, а также не описывается защита электроники и электрооборудования от перенапряжений.

Именно поэтому Ростехнадзор оставил в силе Инструкцию РД 34.21.122 87. Благодаря этому российские специалисты могут пользоваться в работе обоими документами, которые кое-как дополняют друг друга.

Комплектующие Бренды

Грозозащита здания

Что же это такое – грозозащита ? Системы грозозащиты предназначены для защиты людей, оборудования и установок, расположенных на зданиях или внутри него, от воздействия грозы. Их задача состоит в целенаправленном улавливании молний и безопасном отведении электрического заряда в землю. Требования к проектированию, устройству, проверке и содержанию в исправном состоянии различных систем молниезащиты содержатся в соответствующих нормативных документах. В зависимости от назначения здания требуется различное по сложности грозозащитное оборудование. При этом тип молниезащиты должен учитываться уже на стадии проектных работ. При сооружении молниеотвода исходят из необходимости внутренней или внешней защиты. Здесь мы поделимся информацией о конструкциях и монтаже наиболее важной для жестянщиков и кровельщиков внешней грозозащиты.

Из чего состоит грозозащита?

Состоит из молниеприемника, токоотводов и заземляющих устройств. Молниеприемники необходимы для улавливания молнии. Так как металлические кровли являются электрически проводимыми, то их относят к составным частям молниеприемных систем. При этом соединения отдельных конструкций должны быть выполнены надежными и долговечными с помощью высокотемпературной пайки, сварки, болтов, заклепок или обжимом (в случае металлической кровли – также фальцеванием и кляммерами).

Чтобы можно было включать металлическое покрытие в систему грозозащиты, требуется толщина листов для оцинкованной стали -минимум 0,5 мм, для нержавеющей стали -0,4 мм, для меди – 0,3 мм, для алюминия и цинка -0,7 мм, для свинца – 2 мм. В случае удара молнии, однако, нельзя исключать расплавления материала при упомянутых толщинах., так как грозозащита не дает 100%-ной защиты кровельного покрытия. К определенным кровельным конструкциям и зданиям предъявляются повышенные требования в отношении герметичности при дожде и пожарной защиты. К ним относятся, например, школы, больницы, мукомольные предприятия и склады горючего. Во избежание расплавления и связанных с ним опасностей требуется использование материалов значительно большей толщины: для оцинкованной стали – 4 мм, для меди – 5 мм, а для алюминия – даже 7 мм. Поскольку материалы такой толщины невозможно применять для кровельных покрытий по техническим и экономическим причинам, то на кровле защищаемых зданий устанавливают дополнительные молниеулавливатели. Они состоят из петлеобразной электрической проводки с улавливающим стержнем. Эффективные высоты этих стержней и соответствующие разным объектам сечения проводов указываются, как правило, профессиональными проектировщиками. Во избежание контактной коррозии материалы грозозащитного оборудования и кровли не должны сочетаться друг с другом.

Как крепить грозозащиту?

Во избежание повреждений в результате температурных деформаций покрытий шины не должны связываться с нижележащими конструкциями, в частности, с несущими элементами. При установке держателей проводов необходимо предусматривать возможность термического изменения их длины. Дополнительные молниезащитные устройства также должны монтироваться таким образом, чтобы не возникало препятствий термическим деформациям конструкций. В дальнейшем соединяются такие конструкции металлических кровель, как глубоко проложенные ендовы, фартуки вентиляционного оборудования, дымовых труб и слуховых окон, желоба и их нижние части, водосточные трубы, если они соединены с кровлей способом с применением непроводящего материала. Для их соединения используют специальные клеммы и провода, эти конструкции замыкают на металлическую кровлю или на отводящую проводку. При монтаже переходных шин, к сожалению, часто пренебрегают температурными деформациями конструкций, что во многих случаях приводит к повреждениям металлического покрытия.

Задача отводящих частей грозозащиты состоит в отведении энергии электрического заряда кратчайшим путем к устройствам заземления. Для этого нужно укладывать проводку от улавливающего устройства к устройствам заземления прямо, вертикально, без каких-либо неровностей. В местах спуска молниезащиты с кровли к отводящему оборудованию необходимо подключать защиту к кровельным желобам. Металлические водосточные трубы также затем соединяются с заземляющим устройством или с системой выравнивания потенциалов, если они не являются составной частью отводящей системы. Эти мероприятия должны предотвращать возможное искрообразование при ударе молнии. Размещение электроотводящих устройств внутри водосточных труб не допустимо, так как возможно искрообразование. Другие нежелательные эффекты – закупорка труб посторонними материалами и возникновение коррозионных повреждений.

В качестве составной части отводящих устройств могут служить связанные друг с другом элементы металлических фасадов или их внутренние конструкции, при этом должно быть обеспечено надежное примыкание к заземляющим и улавливающим устройствам. Промежуточные расстояния между отводящими устройствами и их количество для одного здания зависят от рассчитываемого проектировщиками класса грозозащитной системы. Диапазон распространяется от I до IV классов. Типовые расстояния между отводящими устройствами составляют 10, 15,20 и 25 м. Отводящие системы должны быть по возможности равномерно распределены по периметру здания. Однако на одно заземляющее устройство требуется минимум два отводящих. Только тогда грозозащита сработает максимально эффективно.

Задача заземляющего оборудования заключается в безопасном отведении возникающего тока в землю. Для этого в зависимости от условий строительства и свойств грунта применяют различные заземлители. При новом строительстве распространены фундаментные заземляющие устройства из защищенной от коррозии полосовой стали. Они сливаются с фундаментом и имеют отводящую часть в виде так называемого внешнего вывода. Кольцевые заземляющие устройства укладываются, по возможности, как замкнутое кольцо на глубину минимум 0,5 м и на расстоянии 1 м от внешней стороны фундамента. Чтобы быть уверенным в эффективности заземляющего устройства и всей системы молниезащиты, необходимо проводить измерения. С этой целью требуется предусматривать на каждом примыкании к отводящему устройству точки замеров. Только безупречная совместная работа таких компонентов, как улавливающие, отводящие и заземляющие устройства, может обеспечить надежную защиту от повреждений при ударе молнии. Поэтому необходимы внимательное проектирование и тщательное выполнение систем грозозащиты.

Молниезащитой называют совокупность мероприятий, направленных на снижение материального ущерба и травматизма людей от ударов молний.

Устройство молниезащиты на крыше

Опасности от удара молнии:

полное или частичное разрушение сооружений и зданий, инженерных сетей;
выход из строя электроприборов, находящихся в зоне поражения молнии;
травматизм и гибель живых организмов, оказавшихся внутри или поблизости с сооружением, в которое ударила молния.

Что такое молния?

Молнии представляют большую опасность как для человека, так и для зданий и сооружений. Молнии – электрические разряды большой мощности, которые при попадании могут разрушить конструкции, вывести из строя электроприборы и линии электропередачи. При возведении качественно выполненных молниеотводов, сокращается количество травматизма и разрушений сооружений и инженерных сетей. Природа молнии такова, что по достижении нижних слоев атмосферы удар приходится на самую высокую точку в радиусе опасной зоны.

Главным условием образования грозовых облаков является быстрое изменение температуры и высокая влажность. При таких условиях в атмосфере появляются отрицательно заряженные скопления облаков. Вследствие электростатической индукции на движущееся заряженное облако в атмосфере образуются разряды. Т.е. условно оно является конденсатором, а расстояние между облаком и поверхностью земли является промежутком между пластинами. С течением времени увеличивается напряженность электрического поля, а высокие сооружения (деревья), ионизируя воздух, уменьшают удельное сопротивление и провоцируют удары молнии на землю.

Благодаря этому свойству разработаны конструкции, которые способны принять удар на себя и отвести опасный потенциал в землю без повреждений и пожаров. Нормативы для проектирования и монтажа грозозащиты: ПУЭ, инструкция РД 34.21.122-87, ГОСТ Р МЭК 62561.2-2014, СНиП 3.05.06-85. Молниеотводы – обязательная мера защиты от ударов молнии, если здание расположено не в городской высотной застройке, если рядом имеется водоем и др.

Поражающие факторы молнии

Первичный. Характеризуется тепловым и механическим воздействием. Прямое попадание молнии в здание или линию электропередачи, вследствие чего возникает вероятность возникновения пожара. Без дополнительного оснащения защититься от первичного фактора невозможно. Необходимо устройство молниезащиты.

Действие молний: расплавление металлических сооружений (толщиной менее 4 мм), частичное или полное разрушение строений из бетона, кирпича и камня (вследствие механического воздействия). Быстрый нагрев конструкций вызывает в них напряжения, провоцируя взрывы (инструкция РД 34.21.122-87).

Вторичный. При попадании разряда в близко расположенные сооружения в электросети появляется электромагнитная индукция, способная вывести из строя электроприборы. Для защиты от вторичного фактора достаточно отсоединить от сети все электронные устройства. Данный фактор невозможен без проявления первичного влияния (инструкция РД 21.122-87).

Проявляется в виде:

электростатической индукции, выраженной искрениями между металлическими поверхностями конструкций, электроприборов. Вызывается статическими зарядами облаков на наземные сооружения;
электромагнитной индукции. Возникает при разряде молнии из-за изменяющегося магнитного поля. Индукция вызывает нагрев замкнутых контуров, сопровождается неопасным для оборудования и людей нагревом.

Т.к. молния – электрический заряд, движение его происходит по пути наименьшего сопротивления. Защита от ударов молнии должна эффективно отводить заряды в землю. При попадании молнии в молниеотводы, ток уходит в землю, не причиняя урон зданиям внутри и вне зоны действия защиты.

Тип молниезащиты зависит от типа здания, электроприборов, типа заземления электросети, частоты гроз в выбранном климатическом районе.

Тросовая молниезащита здания

Здания и сооружения по необходимости возведения грозозащиты разделяют на категории:

Категория 1. В зданиях взрыво,- и пожароопасные вещества не хранятся постоянно, Происходит процесс переработки и хранение опасных веществ открыто или в неупакованных емкостях. Возникновение взрывов в таких сооружениях сопровождается значительными разрушениями и человеческими жертвами (РД).
Категория 2. В зданиях опасные вещества хранятся в запакованных емкостях. Взрывоопасные смеси образуются только в случае производственных аварий. Взрыв сопровождается незначительными разрушениями, без человеческих жертв (РД).
Категория 3. Прямое попадание молнии вызывает пожары, разрушения большой степени строений и инженерных сетей, поражения людей и животных. Такие здания должны иметь эффективную защиту от прямых ударов молнии (РД).

Варианты защиты

Активная. Новый вид защиты от ударов молнии. Искусственно притягивает разряды к себе при помощи встроенного ионизатора (РД).

Активная защита от ударов молнии

Преимущества:

100% работоспособность;
исключение появления вторичного фактора поражения молнией.

Недостатки:

Стоимость.

Пассивные молниеотводы. Особенность работы состоит в том, что попадание молнии в нее происходит не во всех случаях.

Недостатки:

срабатывает не во всех случаях.

Преимущества:

высокая надежность;
низкая стоимость работ;
возможность сооружения вручную.

Вид защиты (РД и ГОСТ Р МЭК 62561.2-2014)

Внешний тип

Защищает строения от первичного фактора воздействия молнии – от разрушений и пожаров. Позволяет перехватить разряды, и отвести удар в землю.

Во время удара молнии молниеотводы принимают на себя ток и по системе отводят его в землю, где энергия полностью рассеивается.

Внешняя молниезащита строения

Требования к молниезащите – при правильном проектировании и монтаже системы обеспечивается полная безопасность снаружи и внутри здания.

Виды внешней защиты (инструкция РД 34.21.122-87):

сетчатый молниеприемник;
молниеприемный стержень;
натянутый молниеприемный трос.

Тросовая конструкция для защиты от ударов молнии

Составные части грозозащиты (РД и ГОСТ Р МЭК 62561.2-2014):

Молниеотводы – сооружения, которые перехватывают разряд. Изготавливаются из металла, как правило, нержавеющей стали, меди или алюминия.
Спуски (токоотводы) – металлические выпуски, по которым разряд отводится от молниеприемника к заземлителю.
Заземлитель – защитное устройство заземления, состоящее из токопроводящих материалов, которые находятся в контакте с землей. Имеет наружную и подземную часть (контур заземления).

Внутренний тип

Предохраняет дома от вторичного фактора воздействия электротока. Состоит из ряда устройств (УЗИП). Целью приборов является предотвратить выход из строя бытовых электроприборов от перенапряжений в электросети, которые вызваны ударами молний.

Перенапряжения могут быть вызваны прямыми (при попадании молнии в здание или питающую линию электропередачи) и непрямыми (ударами в непосредственной близости сооружений или ЛЭП) разрядами молнии.

По типу попадания различают несколько видов перенапряжений:

1 тип. Вызваны прямыми ударами, представляют собой наибольшую опасность.
2 тип. Вызваны непрямыми ударами тока, запасенная энергия в 20 раз ниже, чем в перенапряжениях 1 типа.

Типы УЗИП по ГОСТ Р 50571.26-2002

1 тип. Способен выдержать токовые нагрузки полностью от полученного разряда молнии. УЗИП 1 типа рекомендованы к установке в сельской местности с воздушными линиями электропередачи в зданиях с громоотводами, в отдельно стоящих строениях, расположенных в непосредственной близости к высоким объектам.

2 тип. Применяется совместно с 1 типом. Аппараты не способны выдержать удары молнии. Допустимый бросок напряжения составляет 1,5..1,7кВ.
3 тип. УЗИП 3 типа применяется после защиты 1 и 2 ступени. Предназначены для установки у потребителя: сетевые фильтры, устройства автоматики на бытовых электроприборах (котлах и др.).

УЗИП устанавливаются совместно с автоматическими выключателями для предотвращения прогорания и возникновения пожара в электрощитке. Длительные перенапряжения могут вывести УЗИП из строя.

Вводные автоматы с номинальным рабочим током меньше 25А могут выступать в качестве защиты УЗИП (ГОСТ Р 50571.26-2002).

Подключение молниезащиты выполняется по двум схемам:

С приоритетом безопасности. УЗИП не разрушается, молниезащита работает бесперебойно. При ударе молнии полностью отключает потребителей.
С приоритетом бесперебойности. В этом случае отключение потребителей недопустимо, при ударе молнии отключается молниезащита.

При установке устройств следует выдерживать минимально допустимое расстояние 10м, что обеспечивает необходимую индуктивность для срабатывания автомата большей ступени.

Устройство защиты от импульсных перенапряжений 1 типа

Возможна совместная установка УЗИП 1 и 2 ступени в одном корпусе (ГОСТ Р 50571.26-2002). Для каждой системы заземления УЗИП разработаны соответствующего исполнения.

Молниеприемник стержневой

Устанавливается на крыше зданий так, чтобы конструкции была выше всех остальных точек. Для поддержания эстетики внешнего вида дома, молниеприемник следует установить на отдельно стоящей опоре (дереве).

В качестве молниеприемника (согласно ПУЭ) используют: угловую сталь 50х50, сталь круглую сечением более 25мм 2 .

В качестве громоотвода также допустимо использовать металлическую трубу диаметром 40..50 мм с заваренными с двух концов срезами.

Количество грозоотводов выбирают по расчету в зависимости от размера сооружения. Для домов площадью менее 200 м 2 достаточно одной конструкции. Для зданий площадью более 200 м 2 необходима установка двух стержней, расстояние между которыми не должно превышать 10 м. Во избежание протекания тока в дом стержень закрепляют на крыше изолирующими материалами, например, деревянными брусками и др.

Земляные работы при устройстве молниезащиты

Тросовые молниеприемники

Применяются для защиты зданий и сооружений большой длины и высоковольтных ЛЭП, т.е. для узких, длинных сооружений.

Основным элементом является металлический трос, который подвешивается по всей длине крыши. Закрепляется на деревянных опорах так, чтобы не было соприкосновений с поверхностью крыши. Со всех сторон здания сооружаются токоотводы в количестве не менее 2.

Для молниеотводов используют оцинкованный стальной канат ТК с необходимым расчетным сечением, но не менее 35 мм 2 . Проектирование молниеотводов из троса выполняется с учетом района по гололеду и требованиям ПУЭ. Зона действия этого типа молниеотвода имеет вид трехгранной призмы, верхней гранью которой будет натянутый трос на крыше зданий. Ели крыша имеет большой укос или несколько сооружений разной высоты, необходима установка стержневых молниеотводов ввиду уменьшения финансовых затрат.

В случае стержневых и тросовых молниеотводов расстояние от ближайших сооружений должно быть не менее 15 м либо установка предполагается на разных сторонах здания.

Сетчатые громоотводы

Изготавливают из стальной (алюминиевой) проволоки сечением 6мм в виде ячеек площадью не более 150 мм 2 так, чтобы сетка не имела точек соприкосновения с крышей (6..8 см от поверхности). Сетка натягивается по всей площади крыши по изолированным опорам, с суммарным размером не менее 6х6м. Токоотводы прокладываются по углам здания на каждые 25 м периметра.

В защитную площадь молниеотводов должны попадать все выступающие части сооружения. Все вентиляционные и газоотводящие трубы должны входить в зону действия грозозащиты, при условии их обязательной защиты специальными конструкциями.

Отдельно стоящие молниеотводы применяют в следующих случаях:

необходимо защитить одной конструкцией несколько зданий;
невозможно обустроить молниеотводы на крыше.

Металлические громоотводы применяются для защиты зданий высотой более 30 м.

Токоотводы

Задачей токоотводов является эффективное отведение заряда от молниеотвода к конструкции заземления.

В качестве токоотводов применяют стальную проволоку диаметром 6мм, металлическую ленту со стенкой не менее 2мм и шириной 30мм.

При условии, что стены не содержат токопроводящие элементы, токоотводы закрепляют вдоль стены в любом месте, при соблюдении габарита сближения с дверями и окнами. Для закрепления конструкции используют болтовое соединение и сварку.

Количество токоприемников принимают, исходя из количества молниеотводов. Для стержневых принимают равным количеству стержней, для сеточных и тросовых минимальное количество составляет не менее 2.

Заземление

Сооружается один контур с общим заземлителем электросети. Простейшей конструкцией является треугольный контур заземления. Вершины – вертикальные электроды, забитые в землю на глубину 3м. Оптимальное расстояние между вершинами составляет 3м.

Горизонтальный заземлитель (соединение вершин треугольника в единую конструкцию) закладывается на глубину не менее 0,5м. Соединение выполняется исключительно сваркой.

Монтаж молниезащиты

Для частных домов чаще всего сооружают пассивную стержневую молниезащиту.

Подготовительные работы:

В первую очередь необходимо провести все замеры: ширина, высота дома, предполагаемый радиус защиты (для стержневых молниеприемников).
После этого необходимо определиться с высотой молниеприемника, методом его закрепления.
Длина токоотвода рассчитывается после определения точки установки молниеотвода. Путь от точки приема удара до заземления должен быть наикратчайшим, поэтому проектирование сложных конструкций не рекомендовано, соединения в виде кольца запрещены.
Элемент заземления, согласно ПУЭ и СНиП, должен быть расположен на расстоянии не менее 1м от стены здания, не должен пересекать пешеходные дорожки и крыльцо.

После проведения точных расчетов длины и конструкции заземления необходимо приступать непосредственно к строительно-монтажным работам.

Устройство заземлителя:

Для заземления используют сталь угловую 50х50 (ГОСТ 8509-93) или полосовую сталь 40х4 (ГОСТ 103-76). Также может применяться круглая сталь.
Контур заземления выполняется в виде многоугольника, в вершины которого забиваются вертикальные электроды длиной не менее 2м. Полосовой сталью сваркой соединяют вершины треугольника в единую металлоконструкцию.

Установка молниеприемника:

На крыше здания устанавливаются деревянные опоры, установка на которые полностью исключает контакт стержня с крышей здания.

Монтаж токоотвода:

Последним этапом является установка токоотвода и соединение всех элементов молниезащиты. Токоотводы крепят на специальные конструкции – коньки, которые также исключают контакт с поверхностью дома.
После завершения земляных и строительно-монтажных работ необходимо произвести замеры сопротивления молниеотвода и соответствия полученных значений расчетным.
Для деревянных домов процесс сооружения системы молниеотвода аналогичен. Все элементы конструкции грозозащиты должны быть удалены от плоскости стены на 150мм.

Молниезащита для деревянных домов

Внутренняя защита зданий и сооружений

УЗИП обеспечивают защиту электрооборудования от импульсных перенапряжений и больших индуктивных нагрузок.

Источники импульсных перенапряжений при грозе:

ПУМ (прямые удары молнии) в устройство грозозащиты, удары в рядом устроенные линии электропередачи;
удары молнии вблизи объектов.

УЗИП устанавливаются в жилых и административных зданиях, объектах промышленности. Обязательным является включение УЗИП в схему электроснабжения в загородных домах, при одно,- и двухэтажной застройке местности (ГОСТ Р 50571.26-2002).

Преимущества использования УЗИП:

надежная защита от импульсных перенапряжений;
низкая стоимость устройств.

Принцип работы устройств основан на нелинейности вольтамперной характеристики. При значительном увеличении напряжения варистор сохраняет возможность пропускать электроток.

Приборы выходят из строя после нескольких срабатываний защиты. Необходимо проверять УЗИП после каждого рабочего цикла.

В схему перед УЗИП включают предохранители для защиты от сверхмощных токов.

В сетях до 1кВ предусматривают три ступени защиты от перенапряжений :

УЗИП 1 ступени. Класс B. Рассчитаны на токовые броски до 100кА. Устанавливаются в подготовленных металлических шкафах в вводно-распределительном устройстве или на главном электрощите.
УЗИП 2 ступени. Класс C. Амплитуда импульсных токов составляет 15..20кА. Применяются в зонах, полностью защищенных от прямых попаданий молний. Установка предусмотрена в распределительных щитках на вводах в здания и помещения.
УЗИП 3 ступени. Класс D. Предназначены для защиты оборудования от остаточных токов перенапряжения. Установка предусмотрена непосредственно перед электроприборами, минимально допустимое расстояние – 5м.

Параметры выбора УЗИП по ГОСТ Р 50571.26-2002:

номинальное напряжение сети;
длительно допустимое рабочее напряжение защитного аппарата – наибольшее напряжение, которое может быть приложено до времени срабатывания защиты;
ток утечки варистора;
время срабатывания защиты;
ток импульса;
максимальное значение напряжения при протекании тока через УЗИП;
классификационное напряжение;
максимальный импульсный разрядный ток – максимальная токовая нагрузка, при прохождении которой устройство остается рабочим.

Выдержка расстояний между устройствами необходима для гарантии временной задержки и обеспечения импульса для срабатывания следующей ступени защиты:

между УЗИП 1 и 2 степени – не менее 10м;
между УЗИП 2 и 3 ступени – не менее 5м;
между УЗИП 3 класса (между собой) – не менее 1м.

Каждое УЗИП должно быть присоединено к заземляющему устройству отдельным проводником.

УЗИП 3 ступени защищает приборы на расстоянии до 10 м. При необходимости защитить сеть далее, требуется установка следующего аппарата.

Для надежной защиты зданий и сооружений необходимо использовать внутреннюю и внешнюю защиту от молний. Устройства защиты от импульсных перенапряжений не будут выполнять свои функции, если отсутствуют эффективно действующие молниеотводы.

Видео про молниезащиту

Для загородных домов качественная система молниезащиты крайне важна, т.к. позволяет предотвратить разрушение домов и порчу имущества. Возведение пассивных систем молниезащиты может быть выполнено своими руками, в соответствии с требованиями ПУЭ. Активные защиты требуют высокой квалификации и не могут быть устроены без помощи специалистов.

Правила молниезащиты зданий и сооружений. Уровни защиты от ПУМ для обычных объектов