Как устроена защита от молнии
Из вышеизложенного следует стратегия устройства молниезащиты: направить вероятный электрический разряд по безопасному для нас пути и застраховаться, таким образом, от неприятностей. С этой целью на достаточной высоте устанавливается молниеприемник, который предназначен для захвата грозового разряда.
Схема устройства молниеотвода
Далее электрический ток величиной порядка 100000А проходит по токоотводу к заземлителю. Последний обеспечивает связь защитной системы с грунтом. Таким образом, удар молнии минует защищаемые объекты и поглощается землей.
Данная система защиты повсеместно распространена и носит название пассивной. Существует активные молниеотводы, которые имеют ионизатор, провоцирующий удар молнии. Это увеличивает вероятность защиты объекта от поражения. Стоит такого вида молниеотвод немало, и его монтаж сложно сделать своими руками.
Это интересно: Как сделать монолитный фундамент дома своими руками — разбираемся вместе
Принцип громоотвода
Правильнее было бы называть это сооружение молниеотводом, но с точки зрения благозвучности громоотвод приемлемее. В каком-то смысле это название связано с давним страхом человека перед силами природы, древние считали гром – признаком гнева богов.
На самом деле во время грозы в атмосфере накапливается большое количество электрической энергии, что создает сильное электрическое поле возле поверхности земли, наиболее мощные напряжение возникает возле всевозможных острых проводников.
Мы в таких случаях можем увидеть на остриях светящиеся разряды, которые совсем не вредны для здания. Удар попадает на приемник, проходит по проводнику и уходит в землю через заземление. Нужен или ненужен громоотвод на даче и как его сделать своими руками, об этом будет статья.
Чем же опасно попадание молнии в дом?
Молния имеет определенную, достаточно сильную разрушительную силу и просто может повредить здание. Кроме того молния, попадая в крышу, заденет электропроводку, произойдет замыкание. Если стоит специальная защита на электропроводке, то электричество отключится, если её нет – сгорит ряд включенных приборов, например холодильник. Но самое плохое из того что может быть – это пожар, возникший от замыкания.
Принципы обустройства защиты от молнии своими руками: коротко о главном
контур заземления
Если не вдаваться в технические подробности, молниезащитное устройство представляет собой проводник, который установлен над зданием. В его задачи входит прием удара молнии и отведение его разряда в землю, где он распределяется по площади через заземляющий контур.
Стержневая молниезащита дома и заземление защищают не только саму постройку, но и образует, так называемый конус безопасности, т.е. защищает еще и определенную территорию вокруг. Размеры безопасной зоны зависят от высоты установки молниеприемника. Если он расположен на уровне не выше 15 метров, то радиус основания конуса образуется углом в 45° от стержня.
Подобным образом рассчитывается защитный конус тросового горизонтального молниеотвода. Но здесь безопасный участок формируется треугольником, высотой в 85% расстояния от нижней точки провисания троса до грунта. Ширина площадки относится к высоте тросовой подвески как 1:1,67.
Требования к материалам
При монтаже системы молниезащиты высотой более 50 метров сечение стержня и токоотводов должно быть не менее 80 мм2. Для сборки конструкции наиболее приемлемыми материалами в плане экономичности считаются:
- Гладкая арматура сечением от 12 мм.
- Труба оцинкованная диаметром не менее 25 мм.
- Полоса стальная с параметрами 40х4 мм.
- Трос стальной сечением от 14 мм.
Параметры проводимости еще не все, проводники должны обладать высокой устойчивостью к ветровым нагрузкам. Для этих целей шпиль молниеотвода делают посекционным, с последовательными расширениями стержня в нижних ярусах. Тросовые растяжки нужно обеспечить промежуточными креплениями.
Особенности монтажа
Монтаж молниезащиты на частном доме выполняется по заранее составленному проекту. В процессе проектирования следует:
- выбрать конструкцию молниеприемника (обычно это стержневой или тросовый вариант);
- определить высоту установки стержневого элемента, чтобы дом был полностью защищен либо выбрать, исходя из размера крыши, подходящее количество мачт для тросового элемента;
- выбрать место установки заземляющего контура (расстояние до стен дома – не менее 1 метра, до входной группы и дорожек – не менее 5 метров, поблизости не должна располагаться детская игровая площадка, место для отдыха и т.д.);
- рассчитать длину токопровода от молниеприемника до дальнего конца заземляющего контура;
- подобрать материалы для сборки конструкции.
Для выполнения монтажных работ потребуется использовать лопату штыковую, сварочный аппарат, пластиковые крепления для токопровода, а также молоток и электродрель вместе с крепежом.
На первом этапе готовят траншею под заземление – она представляет собой прямую линию длиной в три метра или контур в виде треугольника. В первом случае электроды вбивают в землю по концам траншеи, соединяют их лентой, профилем или прутом из того же металла при помощи сварки. Во втором случае три электрода располагаются в вершинах треугольника, их также соединяют перемычками.
Контур заземления в виде треугольника
Заземляющий контур должен быть расположен на глубине от 0,8 метра
Важно установить его на таком уровне, где грунт всегда остается влажным. Если почва пересыхает на большую глубину, ее требуется постоянно увлажнять
Песчаный грунт пропитывают раствором соли, чтобы повысить электропроводность.
Ленту или провод токоотвода приваривают одним концом к молниеприемнику, другим – к заземлителю, причем токоотвод должен пролегать по всей длине перемычки между электродами и крепиться к ней сваркой в нескольких точках. Места сварки окрашивают антикоррозийной краской.
Токоотвод не должен касаться стен дома, его крепят при помощи специальных элементов из материала, не проводящего ток. Если стены и кровельное покрытие выполнены из материала, неустойчивого к возгоранию, промежуток между конструкциями и токоотводом должен составлять не менее 10 см.
Различия в технологии монтажа стержневой и тросовой установки касаются только обустройства молниеприемника.
Монтаж тросового молниеотвода
Молниеприемником служит металлический трос, натянутый горизонтально над коньком, где устанавливается две или четыре металлические мачты (в соответствии с размером крыши), закрепленные на деревянных брусьях, чтобы исключить контакт металла с кровлей. К этим мачтам крепят концы натянутого троса, он не должен провисать. К одному концу троса при помощи сварки или болтового соединения прикрепляют токоотвод.
Расположение тросового молниеотвода над коньком
Если на крыше имеется дымоходная труба, вокруг нее следует выполнить несколько витков троса и прикрепить его концы к уже смонтированному горизонтальному молниеприемнику.
Монтаж стержневого молниеотвода
Стержневой молниеприемник представляет собой металлический штырь длиной 30-160 см. Вместо штыря допускается использовать трубу, но в этом случае ее верхний торец необходимо заварить, установив заглушку.
В качестве опоры для стержневого молниеприемника можно использовать:
- установленную на земле высокую мачту;
- телевизионную антенну;
- дерево, высота которого сравнима или превышает высоту дома;
- станину для кровли.
Антенна в качестве опоры для молниеприемника
К мачте штырь молниеприемника крепят болтами либо сваркой (если станина металлическая). Затем монтируется токоотвод.
По завершении работ проверяют сопротивление готового громоотвода. Необходимо удостовериться, что оно не превышает 10 Ом.
Зона защиты
Громоотвод способен защитить не только дом, но и территорию вокруг него. Чем выше громоотвод, тем больше территория, которая находится под его защитой. Действует он как конус, где верхней точкой будет край штыря, а основанием территория, защищенная от молнии.
Радиус высчитывается по формуле: R=1,732 x h, здесь h – высота громоотвода. Исходя из сказанного есть две причины устанавливать устройство так, чтобы это была самая высокая точка здания.
- при наличии более высокой точки на здании, удар молнии придется на неё и устройство не будет выполнят отведенную ему функцию;
- чем выше расположен приёмник разряда, тем больше площадь защищенная им.
Устройство и принцип работы
Молниеотвод предназначен для приёма и передачи в землю электростатического разряда, возникающего между грозовым облаком и приёмником на крыше дома. Устройство состоит из трёх частей:
- Молниеприемник.
- Токоотводящий проводник.
- Заземляющий контур.
Возникающий во время грозы разряд молнии сразу же передаётся на молниеприемник. Затем посредством токопроводящего проводника электрический ток передаётся на заземляющий контур. После этого он уходит в грунт. По такой схеме электростатический молниевый заряд полностью передаётся в землю, нисколько не повреждая конструкцию здания.
При этом существует несколько вариантов, как сделать громоотвод в частном доме. Это может быть классический вариант – в виде металлического штыря, возвышающегося над крышей, или в форме специальной сетки поверх кровельного материала, а также в качестве отдельно стоящей конструкции рядом с сооружением.
Молниезащита на трубе дома Источник izion.pro
Громоотвод своими руками
Сделать громоотвод-молниеотвод своими руками не составит особого труда. Для этого не нужно каких-либо особенных навыков. Достаточно просто уметь пользоваться бытовой сваркой, или уметь прочно прикручивать болты и не бояться высоты. Необходимо:
- сделать схему громоотвода;
- запастись материалами: проволокой, стержнями, инструментами и сварочным аппаратом, а также краской для прокрашивания соединений. Более надежно делать громоотвод с помощью сварки, но можно использовать болты и гайки;
- выбрать погожий день, работать на крыше даже дачного дома необходимо в сухую и погожую, безветренную погоду;
- продумать модель громоотвода, а лучше его нарисовать;
- решить какую часть работы можно сделать на земле, а что нужно будет делать на крыше;
- и приступить к работе.
Примечание: детали можно не спаивать, а просто скрутить очень плотно с помощью болтов и гаек. Тут главное, чтобы при прохождении электрического разряда не получилось замыкание, которое способно вызвать пожар.
Наша цель уберечь дом от пожара, а не вызвать его. Все спаянные или скрученные места желательно покрасить, чтобы уберечь от коррозии
И самое важное, если Вы в своих силах не уверены – лучше пусть эту работу сделают профессионалы
Установка громоотвода
Установка молниеприемника самая сложная часть задания. Выбрав наивысшую точку здания на ней необходимо установить металлический штырь, который в свою очередь прикреплен к деревянному основанию.
В качестве самой высокой точки могут подойти:
- дымоход, они, как правило, располагаются достаточно высоко;
- конек дома, часто это выглядит как флюгер – будет полезно и красиво;
- выступ на крыше – это практически всегда декоративные элементы;
- антенна, которая сама по себе может служить молниеприемником, если изготовлена из алюминия или другого металла и не крашена.
В качестве громоотвода иногда используют металлическую крышу, устроенную как единое целое с достаточной толщиной железа и снабженную соответствующей защитой или часть крыши с такими же характеристиками, а также водостоки при условии изготовления их из металла нужного диаметра, или же металлические ограждения на крыше.
Заземление
Заземление – это устройство, которое отводит заряд, нередко очень высоких значений в землю, фактически устраняет его разрушительную силу.
Учитывая специфику устраиваемого компонента, необходимо, чтобы оно располагалось на расстоянии не ближе 1 метра от стены здания и как минимум на 5 м от крыльца и дорожек, это если в ваши планы устраивать несчастные случаи никак не входит.
Дерево в качестве громоотвода
Одним из вариантов устройства громоотвода с минимальными затратами можно считать молниеотвод устроенный на дереве возле дома.
Для этого нужно всего несколько вещей:
- это возможно только тогда, если рядом с домом растет большое, а точнее высокое дерево, которое может служить молниеотводом;
- громоотвод, после устройства должен быть выше самой высокой точки дома, чтобы он смог выполнят свое предназначение;
- расположение дерева таково, что дом попадает в «зону конуса» (о нем писалось раньше), это значит, дерево растет достаточно близко от стен дома;
- штырь и проволоку необходимо крепить к стволу с помощью пластиковых хомутов, чтобы не повредить кору и древесину растения. Мы же не хотим, чтобы дерево засохло;
- помним, что заземление располагается вдали от дорожек и стен дома. Это правило должно быть соблюдено неукоснительно.
Внутренняя молниезащита
Бытовую технику и электроприборы в частном доме следует защищать от воздействия мощного индукционного поля, которое возникает в результате атмосферного разряда. Внешняя молниезащита не способна справиться с этой задачей. Для защиты от грозовых перенапряжений необходимо использовать специальные электротехнические устройства. Они называются устройствами защиты от импульсного перенапряжения (УЗИП) и устанавливаются в распределительные щиты на входе электрических линий в частный дом. В настоящее время на рынке присутствует большой ассортимент таких приборов, с разными возможностями и уровнем защиты от импульсных скачков напряжения.
Только после установки УЗИП в распределительный щиток и монтажа внешней молниезащиты вы с уверенностью сможете сказать, что ваш дом надежно защищен от всех поражающих факторов молнии. Мы рассмотрели конструкцию защиты от молний для частного дома как внешней, так и внутренней. В следующей части статьи будет дан ответ на вопрос: как сделать громоотвод на даче, в коттедже или частном доме своими руками.
Монтажные работы
Закупку материала для громоотвода следует производить уже после того, как были получены требуемые цифры. Начинать работы проще всего снизу, поэтому необходимо заранее выбрать место, где будет находиться контур заземления громоотвода. Он должен быть удален от входа, а также от прогулочных площадок. Выкапывается приямок на требуемую глубину и кувалдой забивается арматура до требуемого уровня. После этого делается обварка арматуры металлическим уголком. На этом контур громоотвода можно считать завершенным, но закапывать его еще не стоит. Делается небольшой вывод под токопровод громоотвода.
Следующим шагом выполняется монтаж молниеприемника. Его необходимо закрепить на самой высокой точке кровли. У основания должно быть несколько точек крепления к кровле. Между основанием и кровлей должен быть установлен изолятор. Если токоприемник громоотвода имеет большую высоту, то его можно выполнить в форме конуса, сварив между собой арматуру различных диаметров. В некоторых случаях для повышения прочности конструкции используются растяжки в виде троса. После фиксации молниеприемника громоотвода можно приступать к промежуточному звену, которым выступает токоотвод.
О материале, из которого он должен быть изготовлен, сказано выше. Лучше понести большие расходы, но подготовить его из меди. Под токоотвод на кровле монтируются специальные держатели, которые также должны быть изолированы от поверхности. Для металлочерепицы и профнастила есть готовые модули, которые просто фиксировать к настилу. Укладку проводника лучше производить по коньку кровли или по ендовым, чтобы он сочетался с общим внешним видом. Место, где токоотвод громоотвода будет спускаться к земле должно быть хорошо изолировано. Для этих целей можно использовать кабель-канал или гофру. Когда токоотвод соединен с контуром заземления, последний можно закопать. Описание процесса монтажа громоотвода также есть в видео ниже.
Внутренняя молниезащита
Бытовую технику и электроприборы в частном доме следует защищать от воздействия мощного индукционного поля, которое возникает в результате атмосферного разряда. Внешняя молниезащита не способна справиться с этой задачей. Для защиты от грозовых перенапряжений необходимо использовать специальные электротехнические устройства. Они называются устройствами защиты от импульсного перенапряжения (УЗИП) и устанавливаются в распределительные щиты на входе электрических линий в частный дом. В настоящее время на рынке присутствует большой ассортимент таких приборов, с разными возможностями и уровнем защиты от импульсных скачков напряжения.
Только после установки УЗИП в распределительный щиток и монтажа внешней молниезащиты вы с уверенностью сможете сказать, что ваш дом надежно защищен от всех поражающих факторов молнии. Мы рассмотрели конструкцию защиты от молний для частного дома как внешней, так и внутренней. В следующей части статьи будет дан ответ на вопрос: как сделать громоотвод на даче, в коттедже или частном доме своими руками.
Разновидности защиты строения
По своему принципу работы молниезащиту можно разделить на две основные
- Активную.
- Пассивную.
Если первоначально популярностью пользовались пассивные молниеотводы, то сегодня в продаже можно найти активные варианты, принцип действия которых чрезвычайно прост. Они оснащаются специальным ионизатором, способным при помощи небольших импульсов провоцировать молнии, которые ударяют точно в молниеотвод. В то же время отметим, что преимуществом использования пассивных молниеотводов является простота их конструкции, соответственно, каждый домовладелец сможет оборудовать свой дом такой защитой, причём выполнить всю работу можно самостоятельно, не прибегая к услугам специалистов.
По своему виду защиты молниеотводы разделяются на внутренние и внешние. Соответственно, внешние конструкции защищают дом от первого фактора поражения, а внутренние способны защитить лишь работающие в доме электроприборы от короткого замыкания в сети, вызванного ударом молнии.
Это интересно: Молниезащита деревянного дома — устройство и монтаж
Особенности монтажа молниезащиты
Исходя из описанного можно понять, что сделать молниезащиту вполне можно и самому, имея только необходимые материалы.
ПОПУЛЯРНОЕ У ЧИТАТЕЛЕЙ: Как перевести киловатты в амперы и наоборот
Чтобы сделать защиту дома от молнии, нужно вначале произвести замеры.
Необходимо выяснить высоту, на которой должен располагаться приемник, а также определить метод его крепления.
Затем нужно высчитать длину токоотвода
Здесь важно учитывать, что путь заряда молнии к заземлителю должен быть максимально коротким. Поэтому не стоит делать какие-то обводы, изгибы и т.д
И уж тем более нельзя из отвода формировать кольца.
Что касается заземлителя, то он должен располагаться не менее чем 1 м от ближайшей стены дома. После всех расчетов можно приступать к монтажу.
Начинать нужно с заземлителя.
Если он будет сделан из прутов, достаточно вырыть траншею глубиной 0,5 м и длиной 3 м.
По краям этой траншеи забить в землю пруты длиной не менее 2 м.
Затем при помощи сварочного аппарата к этим прутам приварить перемычку.
Если же заземлитель будет горизонтальным, то придется копать траншею значительно глубже.
Далее можно переходить к установке приемника.
Здесь нужно соблюдать важное условие – он не должен контактировать с крышей дома, поэтому для закрепления его использовать только деревянные опоры. Или крепить его нужно непосредственно к токонепроводящим конструкциям дома
Или крепить его нужно непосредственно к токонепроводящим конструкциям дома.
Затем к приемнику и заземлителю крепится токоотвод, который после можно прикрепить к крыше специальными приспособлениями, а затем и к стене дома.
К приемнику токоотвод можно закрепить и при помощи болтов, а вот к заземлителю – только при помощи пайки или сварки.
Останется только закопать вырытую заранее траншею.
Что касается монтажа защиты на дом с деревянными стенами, то принцип идентичен, но есть одно условие – прикреплять токоотводы непосредственно к стене нельзя.
Они должны располагаться на удалении от стены не менее чем на 150 мм.
Основные компоненты
Чтобы узнать, как сделать молниеотвод в частном доме, прежде всего необходимо изучить его устройство и назначение основных узлов. Громоотвод включает приёмник, токоотвод и заземлитель. Рассмотрим особенного каждого из них более подробно.
Молниеприемник
Первым элементом системы защиты дома от молнии, куда непосредственно попадает грозовой разряд, является молниеприемник. Как правило, он выполнен в форме металлического стержня, возвышающегося на 2 метра над самой высокой точкой кровли (коньком). Он также может иметь линейную конструкцию – в виде троса или сетки, расположенной на кровельном материале.
Молниезащита кровли Источник buildup.ru
Основная задача молниеприёмника – это приём и передача электрического тока следующему по цепи элементу защиты. Напряжение в грозовом разряде может достигать 1 ГВ. Чтобы обеспечить сохранность материала и, главное, безопасность для всего окружения, к устройству предъявляются повышенные требования:
- Стальной стержень должен иметь сечение не менее 70 мм², алюминиевый – от 50 мм², а медный – от 35 мм².
- Возвышение стержня над самой высокой точкой крыши – от 0,5 до 2 метров.
- При использовании троса на коньке, его толщина не должна быть меньше 5 мм.
- Для приёмника в виде сетки должны использоваться стальные проводники диаметром от 6 мм.
- Сеточный молниеотвод должен возвышаться над кровлей минимум на 15 см.
Токоотвод
Часть молниеотвода, соединяющая приёмник с заземляющим контуром, называется токоотводом. Как и к выше рассмотренному элементу системы, к проводнику предъявляются не менее строгие требования:
- Путь от приёмника до заземлителя должен быть минимальным.
- Не допускается монтировать проводник с поворотами, острыми углами и прочими искривлениями – во избежание пробоя разряда на данных участках.
- Площадь сечения провода должна быть не менее 16 мм² для меди, 25 мм² – алюминия, 50 мм² – стали.
Токоотвод рядом с водостоком Источник buildup.ru
Заземлитель
Пойманный разряд молнии передаётся через токоотвод на заземляющий контур. К его конструкции также предъявляются особые требования:
- Минимальная площадь сечения для стали – не менее 80 мм², для меди – от 50мм².
- Заземляющий стержень вбивается в грунт минимум на 0,8 м.
- Расстояние от стены дома не менее 1 метра, а проходных зон – от 5 метров.
Заземляющий контур изготавливается либо в линейном виде – двух вбитых стержнях на расстоянии 3 метров и соединённых между собой шиной, либо в виде равностороннего треугольника – из трёх заглублённых проводников. Все соединения выполняются с помощью сварки. При этом всю конструкцию рекомендуется погружать на глубину около 0,5 метра от поверхности грунта.
Контур заземления Источник hotel-a.ru
Токовод
Токовод по сути представляет собой линию, по которой электрический заряд передается от приемника к заземлителю. Сделать его можно своими руками из имеющейся в хозяйстве (или купленной по случаю) толстой металлической проволоки с сечением 0,5 см. Не забудьте про изоляцию. Для этой цели можно использовать гладкую металлопластиковую трубу.
Провод присоединяют к мачте молниеприемника при помощи металлических хомутов либо сварки. Если громоотвод закреплен посредством хомутов, то они должны крепиться на болты и гайки. Токовод пускается по крыше, затем по стене здания и заглубляется в землю.
Кстати, не всегда молниеприемник монтируют на крышу дома. Его можно установить и рядом с ним на прочный шест, который следует выкрасить для защиты от коррозии. По этому шесту опускается токовод к заземлению.
Уход за молниезащитой
Каждый год перед началом сезона гроз следует уделять особенное внимание профилактической проверке молниезащиты дома. Все составляющие молниеотвода и места крепления нужно осмотреть, в случае необходимости произвести окраску или ремонт
Каждые три года нужно проводить капитальный осмотр всей системы. Проверить места соединений токоотвода и контура заземления, контакты зачистить и подтянуть там. Неисправные зажимы — заменить.
Каждые пять лет производится осмотр электродов контура заземления. Для этого их нужно извлечь из земли и внимательно проверить на наличие коррозии. Если по её причине сечение электродов уменьшилось более чем на треть, то их следует заменить.
Виды молниезащиты
Если говорить о таком непростом деле, как молниезащита многоквартирного дома, то стоит отметить, что защита может быть как внешней, так и внутренней. У каждой из них имеется определенное назначение, и обе очень важны для обеспечения безопасности ваших близких и вашего имущества.
Внешняя молниезащита довольно проста – она состоит всего из нескольких деталей: молниеприемника, токоотвода и заземления. Ее задача – перехватывать молнию непосредственно над крышей дома, после чего пропускать весь разряд через безопасное русло и уводить его в землю, где он не доставит никому ни малейшего вреда.
Схема монтажа молниезащиты
Простота и эффективность приятно удивят каждого человека. Провести монтаж такой системы на крыше жилого дома сможет любой человек, даже если он не имеет богатого опыта работы в строительстве и специальных навыков. К этому мы вернемся чуть позже.
А вот устройство молниезащиты внутренней значительно сложнее. Внутренняя молниезащита представляет собой целый комплекс мероприятий, позволяющих обеспечить высокую степень охраны не только электрического оборудования, но и проводки, расположенной в здании. Лучше всего доверить эту работу специалистам. Они смогут быстро подобрать оборудование, которое лучше всего подходит для использования именно в вашей квартире, и надежно обезопасят ваше имущество от повреждения.
Пример разновидностей молниезащиты
