Делаем молниезащиту в частном доме своими руками? Обзор и Советы

Устройство защиты от молнии позволяет обезопасить дом и людей, проживающих в нем от удара молнией.

Абсолютно каждому дому необходима индивидуальная защита от молний, которая будет зависеть от его вида, строительного материала и прочих показателей.

Чем опасна молния для здания

Молния традиционно причисляется к негативным факторам окружающей среды, так как ее удар способен причинить ощутимый вред любому объекту, расположенному в радиусе действия. В группу особого риска попадают отдельно расположенные строения. Если невысокий жилой дом построен рядом с высоткой, то его шансы на безопасность значительно поднимаются, так как чаще всего молния поражает самый высокий объект.

Опасность молнии связана с первичным разрядом и вторичными явлениями, возникающими после прямого поражения. Так называемый первичный фактор – это прямой электрический удар по дому. Его последствиями являются физические разрушения здания, пожар, травмы жильцов, выход из строя домашней техники. Для деревянных частных коттеджей и дач эти проблемы особо опасны.

Вторичное воздействие молнии считается менее трагичным, хотя его последствия также неприятны. Разрядившаяся в дом или электролинию молния формирует сильное индукционное поле. Оно в свою очередь провоцирует резкое изменение напряжения в сети и приводит к проблемам с включенными в электросеть бытовыми агрегатами.

Откуда появляются молнии

Упрощенно физику процесса можно описать так: источником молнии являются кучево-дождевые облака.

Во время грозы они превращаются в своеобразные гигантские конденсаторы. На верхней плюсовой части в виде кристаллов льда скапливается огромный положительно заряженный потенциал ионов, а в нижней минусовой области собираются отрицательные электроны в виде водяных капель.

Во время разряда (пробоя) этого природного аккумулятора между землей и грозовым облаком появляется молния — громадный электрический искровой разряд:

Протекать этот разряд всегда будет по цепи наименьшего локального сопротивления электрическому току. Факт общеизвестный и проверенный. Такое сопротивление бывает обычно у высотных построек и деревьев. Чаще всего именно в них и ударяет молния.

Устройство и разновидности конструкций внешней защиты

Система молниезащиты, сконструированная на наружной стороне здания, классифицируется на несколько групп в зависимости от взятого за основу критерия. Приемники молнии отличаются по способу защиты, строению. Выбирая для частного дома подходящую молниезащиту, рекомендуется взвесить все особенности их конструкции.

По методу защиты

По этому критерию устройства молниезащиты подразделяются на две группы: активные и пассивные. Последние применяются давно и являются более распространенными. Пассивная защита включает обычный приемник разряда молнии, токоотвод и заземлитель без какого-либо специального оборудования. Такой громоотвод надежно защищает дом от прямого попадания молнии, но не исключает вторичного повреждающего фактора.

Активная защита действует не только в границах строения, но и за его пределами: в радиусе 100-120 метров. Такой эффект возможен благодаря встроенному в молниеприемник ионизатору. Его работа притягивает молнию, благодаря чему исключается прямое попадание электроразряда в дом.

По типу конструкции

В зависимости от конструктивных особенностей все молниеотводы делятся на три вида: стержневые, сетчатые, тросовые. Отличия заключаются в строении молниеприемника, а также стоимости всей системы.

Стержневой

Данная разновидность молниезащиты является наиболее популярной для частных жилищ. Приемник электроразряда, идущего от молнии, выглядит в виде вытянутой металлической трубки или штыря. Стандартная высота такого изделия равна 2,5-3,5 метра, а диаметр – 10-22 миллиметров. Количество мачт зависит от площади кровли. Для молниезащиты дома большой площади устанавливают несколько стержневых приемников. Расстояние между «пунктами приема молний» составляет около 10 метров.

Стержневой громоотвод должен возвышаться над зданием. Его устанавливают на крыше, дополнительной опоре или дереве около фасада.

Сетчатый

Молнееприемник представляет собой металлическую решетку, ячейки которой не превышают 6х6 м. Чаще всего расстояние между проволокой составляет 1-1,6 м. При монтаже соблюдают два условия. Во-первых, сетка должна быть зафиксирована на кровле дома крепежом, который не проводит ток. Во-вторых, конструкция не должна касаться кровельного покрытия. Защиту частного дома от молнии с помощью сетки используют редко. Такой тип молниезащиты больше подходит для крупных объектов с плоской крышей.

Тросовый

Такой вид молниезащиты часто монтируют на крышах из металлочерепицы. Это объясняется тем, что материал кровли отличается хорошей электропроводимостью, поэтому требуется надежная защита всего периметра. По эффективности тросовая система защиты выигрывает у стержневых устройств, но ее монтаж более сложен. Внешне данный молниеприемник выглядит в виде металлической проволоки или троса диаметром не менее 6 мм, который фиксируется на диэлектрических креплениях вдоль конька крыши дома, ендовы, стыков между скатами.

Токоотвод

Этот элемент конструкции предназначен для проведения электрического заряда от стержня или троса, принимающего удар молнии на крыше дома к устройству заземления. Материалом для токоотвода может служить:

• Медная проволока.

• Алюминиевый кабель.

• Стальная лента.

Толщина кабеля или проволоки должна быть не менее 7-8 мм, ленту выбирают шириной 30 мм и толщиной минимум 2-3 мм. Один конец токоотвода присоединяют к громоотводу с помощью резьбового крепления или путем приваривания. В частных строениях проводящую проволоку закрепляют вдали от окон и дверей, протягивая ее по незаметным для глаза участкам. Расстояние от стен дома до токоотвода составляет не менее 10 см. Этот момент особенно важен для деревянных строений, так как во время передачи импульса от молнии кабель разогревается до высокой температуры и может быть причиной возгорания дома.

К стержневому приемнику молний присоединяют, как правило, один проводящий кабель. При тросовой системе необходимо минимум два токоотвода. Общее число зависит от количества концов приемника молнии, площади и конфигурации крыши частного строения.

Заземлительный контур

В самом простом виде заземление для дома представляет собой два прута, соединенных перемычкой длиной около 3 метров. Всю конструкцию делают из металла. Диаметр стержней должен быть не менее 30 мм. Их забивают в почву на 2-3 метра. К системе заземления приваривают токоотводящий кабель. Другие способы присоединения кабеля в защите не предусматриваются.

Заземлительную конструкцию устанавливают в землю не ближе одного метра к периметру дома и не ближе, чем на 5 метров к входной двери.

Токоотводящие кабели рекомендуется соединять с контуром заземления минимум в двух местах, желательно по диагонали дома. В случае прямого попадания молнии в дом, велика вероятность отгорания одного из токоотводов, так как сила тока может достигать сотни и тысячи ампер. Вторая конструкция в случае выхода из строя первой берет всю нагрузку на себя и защищает строение от удара молнии. Два контура делают еще и по той причине, что их общее сопротивление всегда меньше, чем у одного.

Как избежать коррозии молниезащиты

Так как все основные элементы системы делают из металла, встает вопрос о дополнительной антикоррозионной защите. Чтобы эта проблема не возникала в процессе эксплуатации молниезащиты, необходимо при выборе оборудования обращать внимание на материал изготовления и качество антикоррозионной обработки.

Так, стрежневые приемники молнии, устанавливаемые на любые, в том числе частные объекты, могут быть сделаны из стали любой марки. При этом для защиты от появления окислов применяют лужение, оцинковку, омеднение или окраску. В качестве краски можно использовать специальные грунт-эмали «3 в 1», совмещающие в себе функции преобразователя ржавчины, грунтовки и декоративной краски.

Особо уязвимой частью молниезащиты частного дома является система заземления. Так как в условиях грунта металлическая конструкция часто подвергается коррозии, для заземляющего приспособления рекомендуется выбирать легированную сталь или медь.

Необходимость заземления

К сожалению, электричество имеет и обратную сторону. У всего оборудования есть срок службы, в каждый прибор заложена определенная надёжность, поэтому работать они будут не вечно. Кроме того, при проектировании или монтаже самого дома, электрики, коммуникаций или оборудования также могут быть допущены ошибки, которые способны сказаться на электробезопасности. В силу этих причин часть электрической сети может оказаться повреждённой. Характер аварий бывает разный: могут произойти короткие замыкания, которые отключаются автоматическими выключатели, а могут случиться пробои на корпус. Сложность в том, что проблема пробоя носит скрытый характер. Произошло повреждение проводки, поэтому корпус электрической плиты оказался под напряжением. При неправильных мерах заземления, повреждение никак себя не проявит, пока человек не прикоснется к плите и не получит удар током. Поражение электричеством случится из-за того, что ток ищет путь в землю, а единственным подходящим проводником послужит тело человека. Допускать этого нельзя.

Такие повреждения представляют наибольшую угрозу для безопасности людей, потому что для их раннего обнаружения, а, следовательно, чтобы защититься от них, обязательно нужно иметь заземление. В рамках данной статьи рассматривается, какие действия нужно предпринять по организации заземления для частного дома или дачи.

Необходимость установки заземления в частном доме определяется системой заземления, т.е. режимом нейтрали источника питания и способом прокладки нулевого защитного (PE) и нулевого рабочего (N) проводников. Также может быть важен тип питающей сети — воздушная линия или кабельная. Конструктивные различия систем заземления позволяют выделить три варианта электроснабжения частного дома:

Система TN-S

Основная система уравнивания потенциалов (ОСУП) объединяет все крупные токопроводящие части здания, в обычном состоянии не имеющие электрического потенциала, в единый контур с главной заземляющей шиной. Рассмотрим графический пример выполнения СУП в электроустановке жилого дома.

Вначале рассмотрим самый прогрессивный подход к электрическому питанию дома – систему TN-S. В этой системе PE и N проводники разделены на всем протяжении, и необходимости в установке заземления у потребителя нет. Нужно только завести PE-проводник на главную шину заземления, и далее развести с нее проводники заземления к электроприборам. Реализуется такая система как кабельной, так воздушной линией, в случае последней прокладывается ВЛИ (воздушная линия изолированная) с помощью самонесущих проводов (СИП).

Но такое счастье выпадает далеко не всем потому, что старые воздушные линии передачи используют старую систему заземления – TN-C. В чём же её особенность? В данном случае PE и N на всём протяжении линии прокладываются одним проводником, в котором совмещены функции и нулевого защитного и нулевого рабочего проводников — так называемый PEN-проводник. Если раньше использовать такую систему разрешалось, то с введением в 2002 году ПУЭ 7 изд., а именно пункта 1.7.80 применение УЗО в системе TN-C оказалось под запретом. Без использования УЗО ни о какой электробезопасности не может быть речи. Именно УЗО отключает питание при повреждении изоляции, как только оно произошло, а не в тот момент, когда человек прикоснется к аварийному прибору. Чтобы соблюсти все необходимые требования, систему TN-C необходимо модернизировать до TN-C-S.

Система TN-C-S

В системе TN-C-S по линии так же прокладывается PEN-проводник. Но, теперь уже, пункт 1.7.102 ПУЭ 7 изд. говорит, что на вводах ВЛ к электроустановкам должны быть выполнены повторные заземления PEN-проводника. Выполняются они, как правило, у электрического столба, с которого выполняется ввод. При повторном заземлении производится разделение PEN-проводника на отдельные PE и N, которые и заводятся в дом. Норма повторного заземления содержится в пункте 1.7.103 ПУЭ 7 изд. и составляет 30 Ом, либо 10 Ом (при наличии в доме газового котла). Если заземление у столба не выполнено, необходимо обратиться в Энергосбыт, в чьём ведомстве находится электрический столб, распределительный щит и ввод в дом потребителя, и указать на нарушение, которое должно быть исправлено. Если распределительный щит находится в доме, разделение PEN нужно выполнить в этом щите, а повторное заземление сделать возле дома.

В таком виде TN-C-S успешно эксплуатируется, но с некоторыми оговорками:

• если состояние ВЛ вызывает серьезные опасения: старые провода находятся не в лучшем состоянии, из-за чего возникает риск обрыва или перегорания PEN-проводника. Это чревато тем, что на заземленных корпусах электроприборов окажется повышенное напряжение, т.к. путь тока в линию через рабочий ноль прервется, и ток вернется с шины, на которой выполнялось разделение, через нулевой защитный проводник на корпус прибора;
• если на линии не выполнены повторные заземления, то есть опасность, что ток повреждения перетечёт в единственное повторное заземление, что также приведёт к повышению напряжения на корпусе.

В обоих случаях электробезопасность оставляет желать лучшего. Решением этих проблем является система ТТ.

Система ТТ

В системе ТТ PEN-проводник линии используется в качестве рабочего нуля, а отдельно выполняется индивидуальное заземление, которое можно установить возле дома. Пункт 1.7.59 ПУЭ 7 изд. оговаривает такой случай, когда невозможно обеспечить электробезопасность, и разрешает использовать систему ТТ. Обязательно должно быть установлено УЗО, а его правильная работа должна обеспечиваться условием Rа*Iа<=50 В (где Iа — ток срабатывания защитного устройства; Ra — суммарное сопротивление заземлителя). «Инструкция по устройству защитного заземления» 1.03-08 уточняет, что для соблюдения этого условия сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 30 Ом, а в грунтах с высоким удельным сопротивлением – не более 300 Ом.

Что такое молния?

Многие владельцы частных домов стараются сделать свое жилище максимально комфортабельным и безопасным, но при этом забывают об возможности поражения дома молнией.

Молния – одно из самых неприятных явлений, которое может нанести колоссальный ущерб жилищу.

Как известно, она представляет собой электрический разряд большой мощности, поэтому даже при непрямом попадании в дом, она может повредить электрическую технику в помещениях.

Хорошо, если возле дома имеется высокое здание, оснащенное молниезащитой.

В таком случае можно не переживать о возможности попадания молнии в дом, поскольку зачастую такие дома имеют молниеотводы с большой зоной защиты, которая и будет покрывать территорию с рядом стоящими зданиями.

Особенностью молнии является выполнение разряда на самую высокую точку. Поэтому если дом стоит на отшибе, он является наивысшей точкой, если, конечно, рядом с ним не растет дерево, которое выше дома.

Но дерево тоже не гарантия защиты. Опасность поражения жилища молнией во много раз возрастает, если рядом с домом имеются водоемы, сильные ручьи, болотистая местность.

Итак, если частный дом не окружен высотными постройками, лучше обезопаситься, обеспечив жилище молниезащитой.

Молниезащита частного дома своими руками

Обеспечить безопасность жилого строения можно при помощи молниезащиты, сделанной своими руками. Схема молниеотвода достаточно проста, её легко сделать самостоятельно. Любая подобная система безопасности частного дома базируется на изготовлении молниеотвода из доступных строительных материалов.

Любой молниеотвод имеет три главных составляющих, как показано схеме:

• Молниеприемник.
• Токоотвод.
• Контур заземления.

Молниеприемники

Проводник из металла, задача которого принять на себя электрический разряд молнии, называют молниеприемником. Установка его производится на самом высоком месте кровли, при этом на крыше, имеющей сложную конструкцию, устанавливают несколько таких молниеприемников.

По своим конструктивным особенностям молниеприемники могут быть нескольких видов:

• штырь из металла;
• металлический трос;
• металлическая сетка.

Металлический штырь

При этом способе молниезащиты дома изготавливается металлический штырь, длиной от 20 сантиметров до полутора метров. Его следует монтировать на самой высокой точке крыши частного дома.

Используемый материал – медь или оцинкованная сталь, ввиду большой устойчивости к окислению. Такой штырь может иметь любую форму. Площадь сечения не должна быть меньше 100 м2. Если штырь имеет круглую форму, то его диаметр должен быть не менее 12 миллиметров. Допускается использование полой трубы, но в таком случае её диаметр должен быть немного больше, а торец, обращённый вверх, нужно заварить. Такой способ защиты дома от молнии подойдёт для любого типа металлической кровли, в том числе и для металлочерепицы.

Металлический трос

Устройство с металлическим тросом тоже достаточно просто сделать своими руками. Вся конструкция состоит из троса и пары опор, которые можно сделать из металла. Однако в этом случае их придётся изолировать.

Вдоль конька крыши натягивают стальной трос, диаметром не менее 12 мм, и закрепляют его по краям. Трос должен находиться на высоте 1–2 метров от конька крыши.

Металлическая сетка

Молниеотвод с приёмником из металлической сетки является самым лучшим вариантом защиты для крыши из черепицы.

При монтаже сетки её крепят вдоль конька крыши с ответвлениями из токоотводов, имеющих надёжное заземление по всей площади кровли.

Все молниеприемники на крыше следует обязательно соединить с лестницами, водостоками и любыми другими металлическими предметами.

Когда рядом с частным домом в непосредственной близости от него растут большие и высокие деревья, то можно использовать одно из них в качестве молниеприемника. Для этого металлический штырь следует установить так, чтобы он был выше кроны дерева на полтора метра, а затем соединить его с токоотводом. Важным условием является высота дерева — оно должно быть выше дома на 10–20 см.

Создание токоотвода

Токоотвод — одна из составляющих молниеотвода, отвечающая за провод электрического разряда от молниеприемника до контура заземления. Его делают из стальной проволоки, имеющий диаметр не менее 6 мм. Один её конец приваривается к основанию молниеприемника, а второй к контуру заземления. Качеству сварки нужно уделять особое внимание, во избежание поломки в месте крепления. Сила тока, который проходит через токоотвод, может достигать 200 000 ампер.

Крепить токоотвод нужно по контуру крыши и дома при помощи изоляторов на расстоянии 2–3 см от кровли и стен. Если токоотводов несколько, то расстояние между ними должно быть не менее 25 метров.

Нельзя закреплять проволоку вблизи дверей и дверных проёмов. При монтаже следует избегать резких изгибов и мест, где она может быть повреждена снегом или мусором. Токоотвод должен быть максимально коротким, а располагать его нужно в местах наибольшего риска попадания молнии: на острых выступах, краях фронтонов и т. д.

Заземление молниеотвода

Завершает любую конструкцию устройства для защиты от молнии — контур заземления. Его задача — обеспечить надёжный контакт всего устройства с землёй. Внешне конструкция выглядит как три больших электрода, которые соединены между собой и утоплены в землю.

Для сборки устройства, отвечающего за заземление, понадобится сталь сечением 80 м2 или медь сечением 50 м2. В заранее выкопанной траншее, глубиной около одного метра и шириной 3 метра, нужно вбить по краям два металлических прута из меди или стали. Затем они соединяются между собой при помощи сварки и к ним приваривается токоотвод от дома. Вся конструкция забивается до основания в землю.

При сборке устройства заземления нужно помнить, что располагать его нужно не ближе пяти метров от дверей или окон, проходов, крыльца и дорожек. Расстояние от стен дома должно быть не менее одного метра.

Поражающие факторы молнии

Но перед тем как разобраться со способами защиты дома от возможного поражения молнии, следует рассмотреть поражающие факторы этого явления.

Всего этих факторов два.

Первичный.

Это прямое попадание молнии в дом, в результате чего он может получить повреждение конструкции, существует возможность возникновения пожара. Данный фактор является самым опасным.

Вторичный.

Для дома и жильцов менее опасен. Данный фактор сводится к появлению электромагнитной индукции в проводке дома при разряде молнии рядом с домом.

Из-за индукции в проводке происходит значительный скачок напряжения, который способен повредить все электроприборы в доме, подключенные к сети.

И если от вторичного фактора можно обезопаситься без дополнительного оснащения путем отключения всех приборов от сети во время грозы, то первичного фактора защитится таким способом невозможно, нужно оснащение дома молниезащитой.

Штат Огайо, дом в который попала молния.

Поскольку молния – это всего лишь электрический разряд хоть и большой силы, но он действует как любой другой разряд, то есть движется по пути наименьшего сопротивления.

Обеспечение этого пути и является задачей молниезащиты.

Если молния попадет в дом, оснащенный таким типом защиты, то электрический разряд по нему уйдет в землю, не нанося ущерба зданию.

ПОПУЛЯРНОЕ У ЧИТАТЕЛЕЙ: Системы заземлений преимущества и недостати

В народе такая зашита называется заземлением дома, молниеотводами, громоотводами.

Что касается последних, то определение не совсем верно, ведь гром – это всего лишь звуковое сопровождение, возникающее при разряде молнии.

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 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.

Токоотвод размещают так, чтобы он соединял молниеприемник и заземлитель по кратчайшему пути.

При этом не допускается выполнение острых изгибов, что может привести к искровому разряду и воспламенению на данном участке. С этой же целью проводник размещают на расстоянии не менее 100мм от поверхностей горючих материалов стен и других элементов постройки.

Критерии и виды молниезащиты

Теперь разберем типы молниезащиты.

Здесь данное оборудование имеет несколько критериев, которые и делят его на типы.

Первый критерий – метод защиты.

По нему молниеотводы делятся на:

• Активные;
• Пассивные.

Активные появились сравнительно недавно. В них молниеприемник, о нем речь — чуть ниже, оснащен специальным ионизатором, который своими импульсами «провоцирует» молнию.

По сути, данный прибор специально притягивает молнию на себя, что полностью исключает возможность появления вторичного фактора поражения молнией.

Пассивные же не оснащены ничем таким, молния может разрядиться на нее, а может и нет. Данный тип защиты используется повсеместно.

Дальше рассматривать будем только такую защиту, поскольку ею можно оборудовать дом самостоятельно, а вот оборудование для активной защиты устанавливается только специалистами.

Второй критерий – виды защиты.

По нему громоотводы тоже делятся на два типа – внешний и внутренний.

Здесь все просто – внешний защищает дом от первичного фактора воздействия молнии, а внутренний – от вторичного.

И третий критерий – конструктивные особенности.

Но здесь разделение на типы больше относиться к молниеприемникам. По ним молниеотвод делится на штыревой, тросовый и сетчатый.

Защитная зона громоотвода

Не следует питать иллюзии, что громоотвод на соседнем доме или расположенная недалеко металлическая вышка полностью обезопасят Ваше жилище от удара молнии. Защитная зона громоотвода имеет вполне конкретные границы. В любом случае на даче придется устроить собственную молниезащиту.

Конус безопасности, создаваемый стержневым молниеприемником, имеет угол 45-50°. Указанное правило действует при высоте размещения молниезащиты до 15м. Вышеприведенный эскиз демонстрирует, что при угле 45° радиус защитной зоны равен высоте верхней точки стержня над уровнем земли. При значении 50° зона защиты будет чуть больше.

Таким образом, чем выше мы разместим молниеприемник, тем больше получится площадь защищаемой поверхности.

В любом случае, частный дом должен попадать полностью в зону конуса защиты. Очень желательно, чтобы все постройки во дворе были защищены по тому же правилу. Таким образом, удобно разместить молниеприемник на крыше дома. Закрепить штырь бывает проще на одной из сторон здания чем по центру, при этом вероятность попадания молнии в кровлю снижается.

В случае большого участка может возникнуть необходимость установки еще одного громоотвода. Его можно смонтировать на специальной мачте.

Внутренняя молниезащита

Внешние конструкции защиты дома от молнии не способны погасить негативное воздействие индукционного поля, которое возникает за пределами частного строения. Чтобы предотвратить перенапряжение в электросети здания, необходимо установить в электрощитке на входе в дом УЗИП. Аббревиатура означает «устройство защиты от импульсного перенапряжения».

УЗИП выравнивает потенциалы между проводниками электрического тока и тем самым защищает приборы с низким потенциалом (телевизор, холодильник, систему видеонаблюдения и т.д.) от поломки. Производители предлагают частным лицам УЗИП с разными возможностями и степенями защиты. Чтобы выбрать прибор, необходимо учесть несколько моментов:

• показатели защищаемой электросети (напряжение, электрический ток и другие);

• тип сети (электричество, кабельное телевидение, сигнализация, телефонная связь);

• значимость защищаемого объекта (сейф, телевизор, компьютер);

• температуру эксплуатации (УЗИП рекомендуется размещать в помещении).

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...