Устройство и крепление молниезащиты
Молниезащита — обязательный элемент безопасности любого строения. Владельцы домов нередко считают, что в одно-, двухэтажный коттедж или хозяйственную постройку молния гарантированно не попадет. Особенно, если дом окружен высокими деревьями и расположен в низине. Однако единственное, что по-настоящему может дать гарантию защиты от удара молнии — система, улавливающая разряды, а затем отводящая их в землю. Частью ее является крепеж для молниезащиты, обеспечивающий размещение ее элементов на кровле и фасадах зданий.
Необходимость молниезащиты
Молния — это электрический разряд в миллионы Вольт. По пути ее прохождения создается канал с температурой до 30000ºС, мгновенно воспламеняющий даже плохо горючие материалы. Сила тока, превышающая 200 кА, выводит из строя электрические приборы, расплавляет проводку. Динамические воздействия, возникающие при этом, разрушают конструкции зданий.
Разрушения способно вызвать не только прямое попадание молнии. Разряд, возникший на расстоянии до 500 м от дома, создает импульс тока в десятки киловатт. При этом травмируются люди, необратимо выходят из строя электронные устройства, воспламеняются электропроводящие кабели.
Конструкция молниеприемников
Устройство любой системы защиты от атмосферных разрядов одинаковое. Они состоят из молниеприемника, токоотводящей проводки и заземляющего контура.
Изобретатель молниеотвода Б. Франклин в 1752 году описывал молниеприемник как заостренный стержень, возвышающийся над защищаемым объектом на 6-7 футов (около 2-х метров). На его конце он рекомендовал закрепить медную спицу длиной в 30 см. Противоположный конец стержня необходимо было погрузить в землю. Со временем игольчатый тип дополнили защитные сетки, натянутые над крышей тросы либо проволока.
Возможна установка одного типа молниеприемников либо нескольких различных.
Разновидности
Существует две основных разновидности системы защиты от попадания молнии. Первая — классическая или пассивная. Вторая – активная – появилась значительно позднее, в середине 80-х годов прошлого века. Они обеспечивают защиту по двум направлениям:
Пассивная молниезащита
Она состоит из молниеприемника, провода заземления и заземляющего контура. Молниеприемник устанавливается на крыше здания (сооружения), возвышающихся архитектурных элементах (выходы дымовых труб и вентканалов, парапеты, брандмауэры), может монтироваться также на установленную рядом мачту. Такое решение применяется, к примеру, для защиты сооружений АЗС.
Активная молниезащита
Технология активной молниезащиты призвана обеспечивать появление ответного стримера раньше, и большей длины. При этом молниезащита оказывается способной защитить объекты большей площади, чем пассивная.
Для получения нужного эффекта вначале использовали ионизацию воздуха радиоактивными материалами. Сейчас их использование запрещено. В качестве альтернативы используют специальные электронные устройства либо разрядники особой конструкции, срабатывающие при достижении электрическим полем объекта заданной напряженности.
Молниеприемники и компоненты
Разновидностей зданий и сооружений, требующих защиты от удара молнии, огромное количество. Соответственно, сами элементы защиты должны иметь высокую универсальность. Достигается это благодаря набору стандартных элементов, используя который выполняют монтаж молниезащиты зданий и сооружений различного типа. Помимо элементов молниеприемников (сеток, тросов, стержней, полос), в него входят:
Кроме основных деталей, необходимы различные вспомогательные изделия: саморезы, прокладки, изоляционные трубки, анкера и т.п.
Крепеж для элементов молниезащиты
Для установки используют два типа креплений:
Второй тип – это различного вида треноги. От падения они удерживаются винтовыми креплениями либо системой противовесов. В ряде случаев требуются растяжки и другое вспомогательное оборудование.
Кроме компонентов, обеспечивающих монтаж самих молниеприемников, необходимы также крепления для молниезащиты, которые фиксируют все остальные ее части.
Универсальные держатели для молниепроводника
Передачу электрического разряда от молниеприемника в землю обеспечивает токопроводящая проводка. Она проходит по кровле, фасадам зданий, сооружений, архитектурным элементам и конструкциям и крепится различными типами универсальных держателей. Материалом для них служит оцинкованная сталь, пластик. Наиболее часто встречаются следующие типы.
Угловые
Используются для крепления на коньках скатных кровель, к углам парапетов. Угловые держатели изготавливают из пластика, нержавеющих металлов и сплавов. Их крепят с помощью саморезов, пружинных зацепов.
Кровельные
Применяются для прокладки проводников по кровлям различного типа. Для скатных кровель обычны крепления в виде кронштейнов, с креплением кровельными саморезами. Как правило, применяются для фиксации круглых проводников.
Для плоских крыш используют приспособления, не повреждающие кровельный слой. Они удерживаются за счет собственного веса. Обычно это пластиковые или стальные захваты с бетонными утяжелителями.
Фальцевые
Их ставят на металлических фальцевых кровлях с покрытием из кровельной стали или меди. Чтобы сохранить целостность покрытия, держатели прикрепляют с помощью болтовых зажимов к вертикальным фальцам.
Держатели для полосы
Помимо круглых молниепроводов, не менее популярны плоские, в виде полосы толщиной 4 и шириной 40 мм. Для их крепления используют держатели с плоскими пазами. Полоса в них удерживается с помощью пружины либо зажимается болтом. На кровле устройства удерживаются саморезами или за счет собственного веса.
Фасадные держатели
Этот вид приспособлений служит для крепления токопроводов к стенам домов и сооружений.
Модели для крепления к каменным конструкциям представляют собой пруток из оцинкованной стали. С одной стороны на нем нарезана резьба для завинчивания в пластиковый дюбель, с другой установлен болтовой зажим для провода.
Для монтажа по сэндвич панелям крепление молниезащиты ставят на саморезы.
Держатели на трубу водостока
Как правило, держатель токоотвода молниезащиты на водосточной трубе – это простой хомут в виде полосы из меди или оцинкованной стали с пазами для зажима проводника. В некоторых случаях конструкция хомута дополняется кронштейном с зажимом для провода.
Держатели молниеприемника
Крепление молниеприемника рекомендуется выполнять с помощью стальных кронштейнов. Это гарантирует, что в случае попадания молнии, они не расплавятся, не воспламенятся от сильного нагрева.
Для фиксации к мачтам используют хомуты с болтовым зажимом. К строительным конструкциям стержни крепят анкерами различного устройства.
Этапы установки молниезащиты
Начинать работы по молниезащите следует с составления проекта. Его разработка ведется применительно к конкретному объекту. Основной нормативной документацией является инструкция РД 34.21.122-87.
После того как проект разработан, переходят непосредственно к монтажным работам по следующему плану:
Готовый комплекс проверяют на соответствие ГОСТ, при необходимости дорабатывают и настраивают.
Подготовка деталей конструкции
Перед началом работ приобретают и завозят комплектующие, указанные спецификацией проекта. Сюда входят:
Стержневые конструкции поставляются отдельными деталями. Их соединяют резьбовым методом либо болтами. Проводка диаметром до 8 мм обычно поставляется на объект в бухтах. До начала монтажа кабель распрямляют, нарезают по нужным размерам.
Монтаж молниезащиты
Установку кровельных элементов молниезащиты на кровле выполняют в зависимости от ее типа.
Монтаж контура заземления
Заземляющая система представляет собой стальные, но лучше омедненные стержни, которые заглубляют в землю не менее чем на 3 м, с максимальным шагом не более 5 м.
Контур обвязки заглубляют на 50 см. Для его устройства используют стальную полосу 4×50 мм либо круг диаметром не менее 8 мм.
Сопротивление готового контура не должно превышать 10 Ом. В случае необходимости используют различные засыпки и электролиты, снижающие сопротивление грунта.
Где купить комплектующие для молниезащиты
Приобретение элементов конструкций защиты от поражения молнией не составляет проблемы. Все необходимое продается в специализированных магазинах, ближайшие из которых находят через Интернет.
Стальные круглые стержни для заземления и молниепроводов можно купить также на любой базе, торгующей металлопрокатом. Как правило, тут они обходятся дешевле. Оборудование держателей проводников на кровле приобретают типовое. Если оно не комплектуется бетонными утяжелителями, их покупают отдельно, заказывают или заливают самостоятельно.
Как сделать молниезащиту своими руками
Для самостоятельного монтажа используют типовой проект или разрабатывают его самостоятельно на основе нормативной документации. До начала работ следует просчитать расход материалов, определиться с типом заземления. Для сверления отверстий под фасадные крепления потребуется перфоратор.
Главное, в процессе работ точно следовать проекту и нормативным требованиям. В остальном монтаж конструкции сложности не представляет. В конце концов, первый молниеотвод был сделан Франклином еще в XVIII веке, причем буквально «на коленке».
Полезное видео по устройству молниезащиты в завершение:
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:
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:
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 | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 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:
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:
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.
