Укрощение молнии

Если подсчитать, сколько домов пострадало от молнии, це­лесообразность громоотвода можно поставить под сомне­ние. Но если сравнить стоимость системы и урон, который может нанести молния, сомнения исчезают.

Чтобы понять принцип рабо­ты молниеотвода, необхо­димо разобраться в природе молнии. В грозовых облаках ветер разбрызгивает крупные кап­ли на мелкие. Последние заряжаются отрицательно, в то время как боль­шая часть капли сохраняет положи­тельный заряд. Как известно, проти­воположные заряды притягиваются. Так начинается взаимодействие меж­ду разными частями облака и землей. Возникает электрическое поле, ко­торое направляет свободные элект­роны к земле. Электронные лавины создают электрический ток. Он на­гревает воздух и увеличивает его проводимость. Результат – образо­вание канала разряда молнии, соеди­няющего отрицательный заряд об­лака и положительный заряд земной поверхности.

Хотя молния называется линей­ной, ее путь зачастую проходит по кривой с наименьшим сопротив­лением. Предпочтительные зоны разряда – высокие объекты: трубы, деревья, дома. Однако бывает и так, что молния разряжается в глубоком и влажном овраге, не задевая близле­жащих деревьев.

Учитывая природу этого явления, создают системы с хорошей проводи­мостью, которые располагают выше других конструкций. Они «ловят» канал разрядки и по токоотводам на­правляют молнию к системе заземле­ния, передающей разряд земле.

Молниеприемники

Первый функциональный элемент системы молниезащиты – молниеприемник, предназначенный для приема прямого удара молнии. В за­висимости от конструктивных осо­бенностей молниеприемники делят на несколько типов.

Стержневые. Это наиболее рас­пространенный вариант. Как пра­вило, их изготавливают из прокат­ной стали различного профиля. Высокие нагрузки требуют соот­ветствующего качества и характе­ристик материала. При длине (от точки закрепления) не более 2 м сечение молниеприемника долж­но быть больше 100 мм2. В случае использования стальной трубы ее верхний конец необходимо зава­рить иди плотно закрыть металли­ческой пробкой.

Тросовые. Представляет со­бой стальной трос, закрепленный на несущих конструкциях и под­вешенный над крышей. Этот спо­соб защиты наиболее подходит для длинных сооружений. В качестве троса можно использовать оцинко­ванный стальной канат с сечением не менее 35 мм2. Если строение уже введено в эксплуатацию, тросовый молниеприемник можно разместить на опорах, установленных вблизи защищаемого объекта.

Сетчатые. Их укладывают на кровлю так, что они образуют подобие сетки с широкими ячейка­ми. Сетку изготавливают из круг­лой стали диаметром 6-8 мм или из плоских стальных полос с се­чением 4х20 мм. Размеры ячеек и принципы монтажа у разных про­ектных организаций могут отли­чаться. Самыми прогрессивными считаются нормативные разработки Международной электротехничес­кой комиссии (МЭК), которые дик­туют следующие условия:

- размер ячейки ограничивается 5 м;

- каждое пересечение оснащено стержневым молниеприемником высотой более 25 см;

- концы всех ветвей сетки имеют токоотводы;

- все токоотводы заземлены двумя вертикальными стержнями;

- токоотводы имеют контакт для замера сопротивления заземлителя.

Активные. Эти молниеприемники – яркие представители про­гресса в данной области. У них есть электронные устройства, ко­торые активизируются в предгро­зовой период и создают ионизи­рованный канал, притягивающий молнию. Такой канал увеличива­ет высоту приемника, но не зри­тельно, как в стержневых системах, а лишь функционально. Эта хара­ктеристика особенно важна для за­шиты готовых зданий, ведь она сде­лает вмешательство в архитектуру дома минимальным.

Кровельные. Это сами металли­ческие кровли (кроме металлочере­пицы), которые имеют надежный электрический контакт по всей сво­ей поверхности. Для такой кров­ли подходят оцинкованные листы, объединенные кровельным швом. Гофрированные оцинкованные ли­сты, скрепленные винтами, которые создают канал для прохода молнии, тоже можно использовать в каче­стве молниеприемника. Токоотводы прокладывают по углам постройки, при этом расстояние между ними не должно превышать 25 м. Чтобы обеспечить более надежное соеди­нение листов кровли и их контакт с заземлителем, специалисты реко­мендуют по всему периметру свеса кровли закатать в него горизонталь­ные токоотводы или объединить все гофрированные листы с помощью горизонтального токоотвода.

Все типы молниеприемников име­ют свои достоинства и недостатки, обусловленные конструктивными осо­бенностями, которые влияют на рабо­чие характеристики, и ценовыми по­казателями. Кроме того, для домов разных габаритов, построенных в раз­ных архитектурных стилях и из раз­ных материалов, можно посоветовать разные системы. При этом один и тот же вид приемника может отличаться материалом, высотой и сечением.

Значение сопротивления

В процессе забивания измеряют со­противление системы – по ме­ре углубления оно уменьшается. Как только сопротивление достигает про­ектного значения (для частных домов обычно 4 Ом), монтаж подземной части можно считать законченным.

Время от времени работу систему необходимо проверять, ведь ее под­земные элементы могут прийти в не­годность, но об этом станет извест­но, лишь когда в дом попадет молния. Для проверки обратитесь в профиль­ные организации, имеющие специ­альное оборудование с минимальны­ми погрешностями.

Шаровая молния

Рассмотренные громоотводы могут справиться с линейной молнией, но бессильны перед шаровой. Веро­ятность встречи с ней довольно мала, хотя перестраховаться не помешает, особенно если в вашем регионе были зафиксированы подобные случаи.

Шаровые молнии появляются в месте разряда линейных и, как пра­вило, похожи на светящийся шар диа­метром 10-20 см. Некоторые мо­гут отличаться размером (1-100 см) и формой (груша, капля). Продолжи­тельность жизни шаровых молний – от нескольких секунд до пары минут. Цвета – белый, красный, оранжевый, желтый.

Шаровые молнии передвигают­ся под действием ветра или сквозня­ка по извилистой траектории. Путями их попадания в дом могут служить от­крытые окна, двери и даже трубы ды­моходов и вентиляции.

Специалисты рекомендуют на вре­мя грозы закрыть все пути доступа, а вентиляционные отверстия оборудовать заземленными металлическими сетками с диаметром проволоки 2-2,5 мм и отверстиями 3-4 см.

Токоотводы

Среднее звено системы молниезашиты, объединяющее молниеприемник с заземлением, – токоотвод. Обязательные требования к нему – малое сопротивление, механическая прочность и стойкость к коррозии, ведь ветер, дождь и температурные колебания повреждают материал.

Токоотводы делают из сталь­ной оцинкованной или черной ка­танки (проволоки, изготовленной методом горячей прокатки) диа­метром 6-8 мм. Минимальный диаметр подземной части токоотвода - 10 мм. Альтернатива стальным конструкциям – медь, которая осо­бенно подходит для крыш, покры­тых металлочерепицей.

Токоотвод соединяют с заземлителем сваркой. При этом длина сварного шва не должна быть меньше 6 диаметров соединяемых деталей.

Заземление

Последний элемент системы молниезашиты – заземление. Оно со­стоит из заземляющих проводников и заземлителя. Заземлитель пред­ставляет собой один или несколько соединенных между собой металли­ческих проводников (электродов), соприкасающихся с фунтом. Эта часть конструкции находится под землей. Заземляющие проводни­ки – металлические токопроводящие элементы, соединяющие зазем­литель с оборудованием. Обычно их делают из медной, алюминиевой, стальной оцинкованной или не­ржавеющей проволоки диаметром 8-10 мм.

В зависимости от конструкции заземлителя заземление может быть трех типов: глубинное, кольцевое и фундаментное.

К глубинным заземлителям от­носят устройства, которые уста­навливают в фунте вертикаль­но и на большой глубине. Такое техническое решение – одно из са­мых простых. Однако, используя его, нужно учитывать такие показатели, как сопротивление заземлителя и его коррозионная устойчивость. Это особенно важно при самостоятель­ном устройстве заземления, посколь­ку в этом случае обычно используют уголки, пруты или трубы из простой стали. Их просто забивают в зем­лю на глубину 2-3 м и соединяют в контур сваркой. Сопротивление полученной конструкции никто, ес­тественно, не проверяет. Выбор «не­защищенного» материала приве­дет к тому, что через несколько лет стальные элементы превратятся в ржавчину, а о том, что заземления уже нет, никто и не догадается.

Эту проблему помогают решить современные модульные системы глубинного заземления. Каждый мо­дуль представляет собой прут (или трубу) длиной 1,5 м, на обоих кон­цах которого предусмотрены сты­ковочные элементы. Первый мо­дуль забивают в землю, после чего на него надевают следующий и так до достижения необходимой глу­бины. Чтобы облегчить этот про­цесс, на нижний конец первого модуля надевают заостренный нако­нечник. Некоторые модули обору­дованы специальными стыковочны­ми узлами со свинцовым шариком. При забивании свинец заполняет пространство внутри узла, прочно скрепляя модули. Забивают моду­ли вручную (кувалдой) или электри­ческим отбойным молотком. Чтобы не повредить трубу, на нее надевают специальную насадку.

Модули чаше всего делают из оцинкованной или нержавеющей стали. Используют и более сложную конструкцию – стальной стержень, покрытый тонким слоем меди. В таком модуле функцию заземлите­ля выполняет медь, а стальной стер­жень нужен лишь для того, чтобы придать ему прочность и жесткость, достаточные для забивания в грунт. Модульные системы можно забивать на глубину нескольких десятков метров, что в некоторых случаях позволяет обойтись одной точкой заземления вместо нескольких.

Еще одна разновидность стан­дартных глубинных заземлителей – алюминиевый профиль крестооб­разного сечения длиной 3 м. Такие элементы забивают в фунт и соеди­няют в контур.

Кольцевое заземление относят к поверхностным. Оно представляет собой металлическую ленту, замкну­тую в кольцо по всему перимет­ру строения. Контур должен распо­лагаться ниже уровня промерзания грунта, установленного для данно­го региона (для России этот по­казатель составляет около 50 см). Кольцо должно отступать на 1 м от внешней стороны фундамента здания. Изготовить такое заземле­ние сложнее, чем глубинное, однако оно более эффективно.

Фундаментное заземление ус­траивают внутри бетонного фун­дамента на стадии строительства. Из фундамента выводят открытые участки заземлителя, чтобы подсо­единить заземляющие проводники.

Для заземлений двух последних ти­пов используют плоские проводники (ленты) из оцинкованной или нержа­веющей стали шириной 30-40 мм и толщиной 3-4 мм, а также круг­лые проводники из меди диаметром 8 мм, нержавеющей или оцинкован­ной стали диаметром 10 мм.

Соединение заземлителя и про­водников располагают на глубине 0,5 м от поверхности. Поэтому сна­чала роют котлован и забивают заземлители (или просто укладывают их, если речь идет о кольцевом за­землении). Верхний конец глубинно­го заземлителя должен возвышаться над поверхностью на высоту, доста­точную для того, чтобы к нему мож­но было прикрепить проводники.

Глубина забивания модульных за­землителей зависит от электропро­водности грунта и может составлять от 6 до 32 м. Лучшей элекфопроводностью отличаются влажные черно­земы и торфяники, худшей – пески.

Независимо от того, какой тип молниеприемника вам приглянул­ся, и какую систему заземления вы предпочли, как минимум предвари­тельные расчеты и разработку тех­нического плана системы необходи­мо доверить специалистам.

Существуют несколько типов материалов для системы молниезащиты: медь и омедненная сталь, оцинкованная сталь, алюминий, нержавеющая сталь. При выборе системы молние­защиты в основном руководствуются тремя факторами: внешний вид, срок службы и стоимость.

Внешний вид системы молние­защиты зависит от цветовой гаммы кровли и фасада коттеджа. В боль­шинстве случаев, кровля выполняется в темных тонах, а фасады – более светлые, поэтому чаще обращают внимание на материалы из меди.

Срок службы материалов зави­сит от их способности противосто­ять внешним факторам, таким как влажность, воздух, температура, коррозийная устойчивость. Самым долговечным материалом является нержавеющая сталь, срок службы которой практически неограничен. Медь используется более 30 лет, а оцинкованая сталь – около 10 лет.

Стоимость системы молниезащиты состоит из стоимости материалов и стоимости комплекса работ (проектно-исследовательские, монтажные и пусконаладочные работы). Самым дорогим материалом является нержавеющая сталь, затем – медь, и более экономичные варианты – алюминий и оцинкованная сталь. Но следует обратить внимание, что алюминий не используется в системе заземления. Поэтому в целях эконо­мии можно комбинировать матери­алы. Например, молниеприемная часть на кровле – из меди, токоотво­ды – из алюминия, а заземление – из оцинкованной стали.

Решающим фактором при формировании цены является тип грунтов, а вернее его удельное сопротивление.

Борьба с мошенниками

На отечественном рынке немало ком­паний, у которых нет лицензии МЧС на про­ектирование и монтаж систем молниезащиты. Более того, такие фир­мы не всегда соблюда­ют технологию работ.

Мошенники подку­пают низкой ценой и пользуются тем, что заказчик не знает всех тонкостей устройства молниезащиты и заземления. Монтаж выполняют без предварительных и последую­щих измерений, с нарушением правил и требований нормативных документов. Как правило, такие «специалисты» работают за наличный расчет или по безналу, но де­ньги просят перечислить не на счет фирмы.

Под видом дорогостоящих заказчику продают некачественные, а иногда недо­пустимые и несовместимые материалы и элементы соединений. Для прикрытия ис­пользуют фиктивные документы различных строительных организаций, ксероко­пии чужих лицензий и т. д. Соответственно, все подписанные договора и расписки не имеют юридической силы. Прежде чем подписать договор, убедитесь, что чело­век, представляющий организацию, имеет право подписи и вообще работает в ука­занной фирме. Не стесняйтесь снять копию паспорта, попросить копию статистики, в которой указано, кто директор. Требуйте оригинал лицензии МЧС. И помните, что строительная лицензия не дает права на проектирование и монтаж молниезащиты.

Неправильная молниезащита хуже, чем ее отсутствие. Ведь она увеличивает ве­роятность поражения молнией, что может повлечь за собой уничтожение имуще­ства и гибель людей. Современные защитные системы – это сложные инженерные сооружения, требующие предварительных расчетов, измерений, знаний и подго­товки персонала для профессионального монтажа.