Молниезащита частного дома: виды и принцип действия

Молниезащита частного дома: виды и принцип действия

Молнии имеют большую разрушительную силу и об этом знают все, поэтому молниезащита в частном доме станет его надежным защитником.

Когда на небе образуются большие тучи, тогда его пронизывают молнии. Умные люди не боятся молний, потому что при постройке дома они заранее побеспокоились о его защите. Молниезащита частного дома обеспечит надежную защиту от молний.

Внешняя защита частного дома от молнии

Система бывает пассивной и активной. Принцип действия первой – простой, как все гениальное. Металлический молниеприемник на крыше ловит (притягивает, перехватывает) разряд молнии и посредством токовода направляет его в землю, на заземлитель.

Активная защита от молнии

Такая молниезащита более эффективна, действует в радиусе 100 метров от «хитрого» молниеприемника, который ионизируя окружающий воздух, перехватывает разряд молнии. Дальше работает как и пассивная защита. Главным преимуществом устройства является «покрытие» молниезащитой соседних жилых домов и хозпостроек на довольно большой территории.

Типы внешней молниезащиты дома

По типу конструкции, различают модульно-штыревую, тросовую и сетчатую молниезащиту.

Штыревая

Штыревой система называется из-за молниеприемника, который устанавливается в самой высокой части крыши, и представляет собой металлический стержень (штырь). Эта конструкция подходит для молниезащиты частного дома с крышей из металлочерепицы или любого другого материала.

Тросовая

Установка такого вида защитного устройства допускается, если крыша шиферная, черепичная, но не металлическая.

Молниеприемником служит трос (толстая проволока, катанка) натянутая на высоте 0,3-0,5 м по коньку дома.

Сетчатая

Система считается наиболее сложной в плане монтажа. Выполняется она из катанки диаметром 6-8 мм, которая в виде сетки с ячейками 6х6 метров, укладывается по всей площади кровли. В местах пересечения горизонтальных и вертикальных прутьев – сваривается. К кровле крепится скобами.

Сетчатая молнезащита дома устанавливается, как и тросовая, на кровлю шиферную или черепичную.

Токоотвод

Для этого элемента системы применяется круглая сталь (медь, алюминий) диаметром не менее 6 мм. По кровле и стенам токоотвод крепится скобами. Обычно при монтаже стараются «маршрут» проложить подальше от оконных и дверных проемов, как того требуют нормативные документы, и чтобы не портить экстерьер здания.

При прокладке токопровода нужно соблюдать некоторые простые правила:

  • На деревянных поверхностях токопровод должен крепиться на расстоянии 15-20см от стены;
  • Если тросовый приемник большой длины, сетчатый большой площади или штыревой состоит из нескольких элементов, то и токоотводов должно быть несколько (СО 153-34.21. 122-2003)

При строительстве нового сооружения, молниезащита коттеджа или дома уже «заложена» в проектной документации. Но если загородный дом или дачный домик только что куплен и на нем нет «громоотвода», то наиболее разумным решением будет самостоятельно, или с помощью нанятых специалистов обезопасить себя и своих близких от грозовых разрядов.

Если у вас имеются навыки выполнения строительных работ, молниезащита частного дома своими руками не станет проблемным вопросом, но позволит сэкономить средства.

Контур заземления

Принцип устройства заземлителя предельно прост. Три стальных штыря-модуля длиной 1,5-2 метра, диаметром 16-20 мм с цинковым покрытием, забиваются в землю и последовательно соединяются между собой.

Такая конструкция имеет ряд преимуществ:

  • Возможность монтажа на любую глубину без применения спецтехники;
  • Малая трудоемкость. Работу может выполнить один человек;
  • Большая глубина погружения штыря-электрода увеличивает эффективность заземления;
  • Соединение элементов не требует сварки (на специальных зажимах);
  • Вся система скрыта под землей.

Контур забивается в землю не ближе 1 м к фундаменту дома, и не ближе 5 м к входной двери.

Правила организации токоотвода

Конструктивно этот узел защиты не представляет ничего сложного, но он решает непростую задачу – отвод заряда от молниеприемника до заземления. Поэтому он должен быть безопасным и надежным, а для этого есть несколько правил:

  • При монтаже своими руками токоотвода допускается использование круглого прута или проволоки из стали, алюминия и меди. Оцинкованная сталь – оптимальный вариант. Сечение для стали не менее 50 мм, для алюминия – 25 мм, для меди – 16 мм.
  • Линия прокладки токоотвода должна проходить по кратчайшему пути между контуром заземления и молниеприемником. Количество соединений стоит минимизировать, а если без них не обойтись, то допускается пайка или болтовое крепление.
  • Отвод крепят непосредственно на стены, если они из негорючего материала, то возможна прокладка на стене или внутри нее. Когда стена сделана из горючего материала, то токоотвод должен находиться на расстоянии не менее 100 мм от стены. Монтаж отвода недопустим в водосточных трубах, не имеет значения, пластиковый ли это водосток, или же металлический. Также линию стоит размещать подальше от оконных или дверных проемов.

  • В качестве токоотвода ПУЭ допускают использование строительных конструкций, будь-то каркас здания или какие-либо другие элементы из металла. Арматура или металлическое фасадное покрытие толщиной не менее 0,5 мм также годятся для этих целей. Основное условие – непрерывная электрическая связь между элементами.
  • Количество токоотводных линий громоотвода зависит от необходимой степени защиты, а также формы и размеров дома. Первая степень защиты (высшая) определяет среднее расстояние между отводами в 10 м, при четвертой степени защиты этот показатель составляет 25 м. Токоотводы соединяются параллельно, а это значит, что сила тока в каждом проводнике будет меньше. В результате при прохождении в нем заряда нагрев будет существенно ниже, соответственно снижается и пожарная опасность.

Как работает токоотвод

В идеале, для конструкции, изготовленной своими руками, материал молниеприемника, токоотвода и заземлителя должен быть один и соединен с помощью сварки, то есть — сталь. Такое решение обеспечивает надежность и долговечность защиты. На практике возможно использование оцинкованных и омедненных элементов, а также различных материалов. Их соединение обеспечивают применением зажимов с болтами и гайками.

Токоотвод на крыше, на стене и цоколе дома

Токоотвод из стали в виде прута или полосы должен иметь сечение не менее 50мм2, проводник из алюминии допускает размер 25мм2, а медный провод можно применять с площадью сечения 16мм2, что примерно соответствует диаметру 8,6 и 5мм соответственно.

Задачи и функции внешней и внутренней молниезащиты

Существует различная молниезащита жилого дома, отличающаяся по виду конструкции:

  1. Внешняя — привычный всем громоотвод, представляющий собой металлический стержень, устанавливаемый выше уровня крыши дома. Структура механизма — молниеприемник из стали, меди или алюминия, токоотвод, в качестве которого используется проводник из металла, объединяющий молниеприемник с заземлением, и само заземление, чем служит заглубленные в почву заземлителей из стали, соединенных в общий контур с помощью металлических шин.
  2. Внутренняя — УЗИП. Инструмент должен обезопасить приборы от токов, попадающих в резисторныеи индуктивные связи.

Внутренняя и внешняя молниезащита и заземление дома — гарантия безопасности. Для выбора и монтажа комплекта молниезащиты для дома следует привлекать специалистов, чтобы она полностью решала возложенные на нее задачи.

Пример системы молниезащиты для плоской кровли

Для сооружения с плоской крышей следует применять «метод молниеприемной сетки». Его реализация происходит в несколько этапов:

  1. Прокладка на участках с максимальной вероятностью удара молнии проводника-молниеприемника, являющимся базовым контуром.
  2. Нахождение угла защиты.
  3. Построение ячеек сетки размером из расчета для домов III класса — до 1500х1500 мм метров.
  4. Прокладка молниеприемников для выступающих элементов здания.
Читайте также  Дома из серого кирпича

Сетка будет надежным решением при правильных расчетах, строгом соблюдении технологии монтажа и прочном соединении контактов.

Разновидности молниезащиты

Не стоит, наверное, напоминать о том, что молния – это электрический разряд высокой мощности. А значит, это большая опасность для людей и их имущества. Чтобы вы поняли, о чем идет речь, посмотрите на фото ниже, где показано, что стало с незащищенным домом после попадания молнии.

Молния попала в дом Источник skopelitissa.com

Поэтому молниезащита дома – обязательный элемент, который спасет его и живущих в нем людей от беды. Если рассматривать эту конструкцию в чисто техническом плане, то это обычная антенна, которая на себя принимает электрический разряд, и отводит его по проводу в землю. При этом антенна не обязательно изготавливается в виде штыря, направленного к небу. Это может быть уложенная на скатах крыши сетка или натянутый провод по коньку.

Именно такую молниезащиту всегда использовали, и сегодня используют, как простой вариант отведения молний. Называют ее пассивной. Сегодня предлагается улучшенный вариант молниезащиты, называемый активным.

Главное отличие активной защиты в наличии специального устройства – молниеприемника. По сути, это ионизатор, который притягивает молнии. То есть его установка гарантирует, что молния никуда кроме молниеприемника не попадет. Это важный момент, потому что удар природного электричества может произойти не только в крышу дома, но и в проводку питания бытовых приборов и освещения. С системой, в которой установлен молниеприемник, это не произойдет.

Молниеприемник ионизатор Источник docplayer.fr

Впрочем, правильно сделанная пассивная защита также обеспечивает должный уровень безопасности и пока еще остается традиционной и часто используемой.

Внутренняя защита дома

При попадании молнии в линию электропередач стационарная сеть испытывает мощный скачок напряжения. Он несет в себе огромную разрушительную силу — как и сам грозовой разряд. В частности, стандартное напряжение 220 В может достигнуть 10 Кв. Такой скачок обычно бывает крайне непродолжительным — всего несколько миллисекунд, но этого времени достаточно, чтобы вывести из строя бытовую технику и прочее электрооборудование, подключенное к сети.

Особая опасность заключается в том, что стандартное защитное оборудование в подобных ситуациях не успевает срабатывать. Изоляция бытовых приборов обычно рассчитана на скачки до 1000 В. Соответственно, при более мощных импульсах она перегорает, что может привести к короткому замыканию и последующему пожару.

Проблемы могут возникнуть, даже если в момент удара молнии бытовая техника и прочее оборудование отключены от электросети. В любом случае под воздействие импульса попадают розетки, электропроводка, распределительные коробки и прочие элементы сети, не рассчитанные на подобные скачки напряжения.

Для внутренней молниезащиты дома предназначены специальные устройства защиты от импульсных напряжений. Сокращенно они называются УЗИП и надежно закрывают систему электроснабжения от попаданий молнии. В зависимости от варианта исполнения они обеспечивают разный уровень защиты, и предназначены для установки в соответствующих местах (на входных распределительных щитах, непосредственно возле потребителей и пр.).

Установлено, что атмосферное электричество может иметь потенциал до 10 млн кВ с током разряда 200 тыс.А. Это в тысячи раз превосходит показатели искусственно созданного электричества, которым пользуются люди. Разряд молнии, ударяющий в здание, несет большие разрушения. Он разбивает крыши, стены, кроме этого страдает имущество, которое находится внутри строения. Использование системы молниезащиты позволяет ей принимать разряд молнии на себя и безопасно отводить их разряды в землю, предотвращая разрушения и опасность для человека, животных, имущества.

Появление в домах большого количества электротехники, в частности приборов беспроводной связи способствует увеличению вероятности притягивания молнии. Все этого объясняется физической особенностью электрических сил. Согласно мировой статистики каждый 5-й удар молнии в строения вызывает пожар. С целью предотвращения подобного итога многоэтажные дома согласно действующим правилам имеют в обязательном порядке молниезащиту. Она также не лишняя и в малоэтажных частных домах, для которых однако является необязательной. Хотя вероятность поражения строения молнией не так высока, но последствия от нее в разы превосходят затраты на установку и обслуживание молниезащиты.

Классификации сооружений по степени молниезащиты

Существуют определенные правила монтаж и выбора типа молниезащиты. Подобные системы разделяются на 4 класса по уровню надежности и обеспечиваемой безопасности.

Каждый из них имеет свое назначение:

  • 1 класс – надежность 99% в основном используется на АЗС, складах боеприпасов, горючих химикатов и т.п.
  • 2 класс – надежность 95-99%, применяется на промышленных объектах занятых опасным для окружающей среды производством.
  • 3 класс – 90-95% жилые и торговые помещения.
  • 4 класс – защита от 85% и выше, предназначены для установки на здания без электропроводки.

Для дома в первую очередь используется система 3 класса, но более предпочтительными являются 1 и 2-й класс защиты. Однако их установка не всегда является рентабельной.

Виды молниезащиты в зависимости от способа установки
Молниезащита дома в зависимости от того где устанавливается, может быть 2-х видов:
  • Внешней.
  • Внутренней.

Обе системы работают на защиту имущества и здоровья людей, но как понятно из названия их компоненты базируются на улице или непосредственно внутри дома. Уличная предотвращает прямое воздействие на здание, а внутренняя оберегает электросеть от разрядов, передаваемых по ЛЭП.

Внешняя система

Система состоит из 3-х компонентов. Это молниеприемник, токоотвод и заземление. В качестве молниеприемника обычно служит металлический стержень. Он изготавливается из стали, реже алюминия и меди. Токоотвод представляет собой проводник, позволяющий провести через себя весь ток заряда до заземления. Токоотвод рассчитан на большие токи, что позволяет ему сохранить целостность после отвода молнии. Заземление – это контур в виде шин погруженных в землю. По ним разряд рассеивается безопасно для людей и животных.

В зависимости от металла, используемого в контуре, сечение молниеприемника, токоотвода и заземления отличаются. В изделиях из стали сечение составляет соответственно 50, 50 и 80 мм². У меди 35, 15, 50 мм². В алюминиевых системах применяется молниеприемник 70 мм² и токоотвод 25 мм², отдельное заземления не используется, достаточно просто ввести в грунт токоотвод.

Для улавливания молнии в системах внешней молниезащиты могут применяться 3 типа молниеприемников:
  1. Стержневые.
  2. Тросовые.
  3. Сетчатые.

Стержневой выглядит как высокий шпиль. В зависимости от высоты дома, особенностей рельефа местности и атмосферной активности в регионе его высота может составлять 1-20 м. Он устанавливается на крышу здания или рядом с ним. Стержень может использоваться для улавливания молнии на небольшой площади, но в большинстве случаев его охвата достаточно для защиты частного дома. Стержень может украшаться различными фигурами, поэтому внешне часто походит на архитектурное решение, а не молниеприемник.

Тросовый молниеприемник представляет собой трос натянутый поверх крыши на коротких кронштейнах. В отличие от стержневого, он обеспечивает большую площадь защиты. Им можно охватить вытянутые в длину здания. К каждому тросу системы присоединяется токоотвод, уходящий на общее или отдельное заземление. Такая молниезащита дома смотрится достаточно аккуратно, однако при неправильном проектировании она может способствовать задержке снега зимой. На тросах часто нависают ледяные сталактиты.

Читайте также  Теплица на крыше

Молниеприемная сетка представляет собой сетку из металлических прутьев. Ее ячейка в зависимости от проекта может составить от 5х5 м до 20х20 м. Такое решение преимущественно выбирают для плоских крыш. Вариант рассчитан на дома с большой площадью кровли. Это, как правило, многоэтажные строения. К сетке подсоединяется молниеотвод, а к нему подключается заземление. Сама сетка крепится к крыше кронштейнами обычно на расстоянии 10 см.

Выбор в пользу того или иного молниеприемника зависит от типа кровли здания, его высоты. К примеру, сетка больше подходит для строений II и III категориям молниезащиты. Это строения, которые располагаются в местности со средней годовой продолжительностью гроз от 10 часов. Тросовые системы предназначены для защиты вытянутых построек. Стержневые, больше подходят для малых архитектурных сооружений.

Внутренняя система

Молниезащита дома данного типа предназначена для сохранения целостности имеющегося электрооборудования. Известно, что в большинстве случаев молния опасна не прямым попаданием в дом, а поражением линий электропередач. В таком случае ее токи передаются по линии и проникают в домашнюю сеть. Параметры напряжения в ней возрастают настолько, что перегорает все оборудование, подключенное к розеткам.

Для предотвращения подобного исхода используются специализированные защитные приборы УЗИП. Устройство защиты от импульсных перенапряжений устанавливается в электрощит дома перед остальными приборами. Его задача заключается в автоматическом срабатывании при увеличении переходных перенапряжений. УЗИП срабатывает, отсекает домашнюю сеть и отводит разряд на заземление.

Прибор является достаточно компактным, что позволяет устанавливать его в электрическом щите на DIN-рейку. Он располагается сразу после вводного автомата и электросчетчика. В зависимости от функционала и возможностей УЗИП распределяются на 3 класса. Устройства не являются взаимозаменяемыми. Обычно они применяются вместе. УЗИП первого класса устанавливается на вводе и обеспечивает защиту от рисков ущерба имуществу и вреда здоровью людей. Второй класс применяется для дополнительной защиты с целью предотвращения передачи на оборудование импульсов, которые не были убраны УЗИП 1. Устройство третьего класса используется исключительно для защиты сверхчувствительного оборудования, к примеру медицинских приборов. Оно устанавливается непосредственно перед потребителем.

Что такое активная молниезащита

Кроме традиционных молниеприемников также могут использоваться более прогрессивные современные устройства. Активная молниезащита дома представляет собой шпиль, оборудованный специальной головкой ионизатором, которая способна генерировать встречный поток электронов. Это способствует притягиванию молнии к молниеприемнику. Он принимает удары на себя и передает ток на гашение по молниеотводу.

На первый взгляд умышленное притягивание молнии неприемлемо, но использование такого молниеприемника дает более высокие гарантии. Устройство этого типа обеспечивает в 8 раз большую защиту, чем обычный пассивный шпиль такой же высоты.

Монтаж данной системы осуществляется проще и быстрее чем троса или сетки, которые обеспечивают защиту такой же площади. Однако, такая молниезащита дома служит сравнительно мало. Со временем она перестает справляться. Как следствие эффективная площадь защиты начинает снижаться. Это подтверждается рядом судебных исков к компаниям производителям активных молниеприемников.

Проблемы и обслуживание системы

Молниезащита дома изготавливается из металла. Все металлы подвержены коррозии. Последняя снижает эффективность передачи электрического тока. В частности, она создает на поверхности налет и окись, что препятствует контакту между соединяемыми элементами. Для долгосрочной защиты от молнии оптимально использовать для изготовления элементов молниезащиты алюминий, медь и нержавеющую сталь. Обычные черные металлы достаточно быстро теряют свои свойства.

Слабым элементом молниезащиты является контакт между соединяемыми элементами. Это связка молниеприемник и молниеотвод, а также молниеотвод и заземление. Для их соединения используются болты. Для предотвращения их коррозии применяются специальные защитные замазки. Они консервируют резьбовые соединения, предотвращая попадание воздуха и влаги. Это препятствует развитию коррозии. Эти соединения нуждаются в периодическом обслуживании. При появлении коррозии болты подлежат замене. При этом металл в месте затяжки требуется зачищать.

Специфика монтажа молниезащиты

Установка молниеприемной конструкции в частном доме осуществляется по раннее созданному проекту. Процесс проектирования проводится поэтапно:

  1. Выбор вида молниеприемника (стержень или трос).
  2. Определение высоты стержневой установки для полной безопасности здания. При выборе тросовой конструкции проводится замер крыши, чтобы рассчитать точное количество мачт.
  3. Подбор места для расположения установки заземляющей линии. Необходимо учитывать установленные нормы (1 метр до стены сооружения, 5 метров до дорожек). Вблизи запрещено размещать детские площадки и зоны отдыха.
  4. Расчет параметров длины токопроводящего элемента от приемника молнии до заземляющего контура.
  5. Выбор оптимальных материалов для сборки системы.

Монтажные работы выполняются при помощи штыковой лопаты, сварочного аппарата, пластиковых крепежей, молотка и электродрели.

Для установки молниезащиты дома подготавливается траншея для прокладки заземления:

  • прямая линия (длина 3 метра) – электроды монтируются в почву по траншейным концам, после чего соединяются лентой или металлическим прутом в процессе сварки;
  • треугольный контур – электроды размещаются в верхней части траншеи, подсоединяя перемычками.

Контур заземления размещается на глубине более 0,8 метра. Его важно расположить на оптимальном уровне, чтобы грунт оставался влажным, иначе при высыхании почвы ее следует увлажняться с частой периодичностью. Элементы токоотвода привариваются к молниеприемнику и заземлителю. Сварочные места покрываются антикоррозийной краской.

Монтаж внутренней системы должен осуществляться профильным специалистом, чтобы не допустить ошибок.

Молниезащита частного дома выполняется по установленной технологии, чтобы обеспечить максимальную безопасность для здания и жильцов.