Во время грозы большинство людей вздрагивают при раскатах грома. На самом же деле опасность несет в себе не этот звук, а разряд молнии. Он представляет собой чрезвычайно сильную искру, которая за очень короткий промежуток времени проходит в небе по несколько километров. Поскольку скорость света значительно превышает скорость распространения звука, человек вначале видит яркую вспышку, а только потом до него доходят раскаты грома.
Техническое приспособление, которое предназначено для защиты от ударов молнии, правильнее называть не громоотводом, а молниеотводом, но первое название благозвучней. По сути своей громоотвод представляет длинный и заостренный металлический стержень, который устанавливают на крышах строений. Нижний конец стержня соединяют с поверхностью земли. Принцип действия такого устройства основан на том, что разряд молнии стремится отыскать путь. Молния бьет в стержень и без всякого вреда для других предметов по проводу уходит в землю.
Молния представляет особую опасность для тех, кто во время грозы стоит на открытом и ровном месте. Большой ошибкой будет прятаться от грозы под одиноко стоящим высоким деревом. Оно как раз и может сыграть роль того самого молниеотвода, в который непременно постарается ударить молния. Опасно во время грозы также пользоваться на открытой местности мобильным телефоном, поскольку это электротехническое устройство вполне способно принять на себя разряд молнии.
Как работает громоотвод
Принято считать, что громоотвод был изобретен в 1752 году Бенджамином Франклином. Но имеются также свидетельства того, что сходные по виду и назначению конструкции для отвода молнии существовали задолго до этого. Вероятнее всего, идея такого приспособления была найдена случайно, как это часто бывает со многими полезными изобретениями.
Принцип действия молниеотвода уяснить довольно просто. Нужно только понимать, что при грозе на поверхности планеты возникают большие электрические заряды, ведущие к образованию сильного электрического поля. Его напряженность наиболее велика у заостренных проводников, где способен возникать так называемый коронный разряд.
Если на строении установлен металлический штырь, заряды не имеют возможности накапливаться, а потому разряд молнии обычно здесь не возникает. В тех редких случаях, когда молния все же развивается, она бьет в металлический стержень, а заряд при этом уходит в землю. Чтобы молниеотвод был наиболее эффективен, его стараются расположить как можно выше. Вероятность поражения объекта молнией увеличивается с подъемом вверх. Поднятый на достаточно большую высоту стержень увеличивает зону, находящуюся под его защитой.
Громоотвод или же – молниеотвод, это небольшая конструкция, необходимая для того, чтобы молния во время грозы, «столкнувшись» с домом, изменила свое направление и ударила не по зданию, а «ушла» рядом, в землю.
Что это такое
По сути, громоотвод для дома — это своего рода система безопасности, действие которой состоит из трех этапов:
- «встреча»;
- перенаправление;
- заземление.
Соответственно и сам громоотвод конструктивно состоит из трех частей:
- приемника;
- токоотвода;
- заземлителя.
То есть, при ударе молнии в крышу дома происходит следующее – приемник громоотвода принимает заряд электричества, токоотвод его перенаправляет в сторону, а заземлитель «успокаивает» в грунте участка рядом с домом.
Громоотвод в частном доме
Конструкция довольно-таки проста, поэтому ее не так уж и сложно сделать самостоятельно, но есть один нюанс, который необходимо учитывать – вид кровельного материала, которым покрыта крыша.
Самый простой тип громоотвода представляет из себя стальной стержень, установленный в самом высоком месте крыши дома. К стержню приварена металлическая проволока, которая спускается по стене вниз. Второй конец проволоки приварен к металлическому листу, вкопанному в землю.
Такой громоотвод для дачного дома сделать легко и весьма недорого, ведь можно использовать подручные материалы, к примеру остаток трубы или арматуры. Конечно, нужно учитывать тип крыши, а точнее, нюансы в устройстве системы безопасности от удара молнии, которые зависят от кровельного материала:
- металлические – для таких крыш длина приемника громоотвода должна быть больше одного метра;
- шифер и родственные ему материалы – более эффективен «лежачий» громоотвод – то есть вдоль «конька» нужно расположить толстый металлический трос, к которому припаивается отвод, так же, как к вертикальному столбику;
- черепица – можно использовать и простой классический тип конструкции, а можно и разместить сетчатый громоотвод – это квадрат или прямоугольник из металла с такой же металлической сеткой, расположенный над кровлей на высоте около метра на деревянных столбиках, к нему припаивается отводка.
Какой бы не был предпочтен громоотвод , в частном доме нужно учесть и такой момент, как расположение заземлителя. Лист металла иди брусок должен быть как можно дальше от входа и других частей участка.
Заземление приемника молнии
По которым часто ходят. Так же он не должен располагаться близко к фундаменту, расстояние от стены должно составить не менее, чем метр. Глубина, на которую закапывают заземлитель в идеале составляет 3-4 метра, минимальная глубина – 2 метра.
Зачем нужен
Громоотвод на фото часто выглядит довольно-таки непривлекательно и многие «активно строящиеся» горожане полагают, что без него вполне можно обойтись. Если строительством загородного дома занимается серьезная строительная организация. То громоотвод все же появляется на крыше, но при самостоятельной постройке им пренебрегают очень часто.
При этом, говорить, что люди не понимают, зачем нужен дачный громоотвод – неправильно, просто многие полагают, что такая система защиты необходима в местности с частыми грозами, где-то ближе к югу и так далее. Отчасти это верно, чем севернее местность, тем менее активна молния во время грозы, и, соответственно, тем меньше шансов, что она ударит в дом.
Схема громоотвода дома
Так же очень распространено мнение о том, что громоотводы как раз и притягивают удары молнии, как магнит железо. И в этом тоже есть часть истины – данные конструкции на самом деле «привлекают» молнию, без этого качества они просто не смогли бы функционировать. Однако «привлекают» ее они исключительно в тех случаях, когда разряд электричества с мощностью минимум в 200 ампер уже летит к постройке.
Что же касается редких гроз, то даже в Подмосковье удары молнии в дома происходят очень часто. Дело в том, что, экономя на установке громоотвода или же попросту считая его ненужным, большинство строящихся самостоятельно горожан не забывают устанавливать на крыше антенны.
То есть, при «близкой» грозе и отсутствии громоотвода, эту роль берет на себя антенна, а последствия удара молнии в спутниковую тарелку представить не так уж и сложно.
Хотя бы по этой причине, исходя из поговорки «береженого бог бережет» пренебрегать громоотводом нельзя, не зависимо от того, в какой климатической зоне находится здание, как часто бывают грозы и насколько велики статистические показатели МЧС ударов молнии в постройки в этой местности. Громоотвод нужен и для безопасности, и в качестве своеобразной «страховки» вложенных в обустройство дома денег.
Как сделать своими руками
Сейчас очень модно делать самостоятельно все, что только возможно и невозможно, поэтому задумываясь о безопасности во время грозы, первое, что приходит в голову многим людям, это вопрос о том, как соорудить громоотвод своими руками .
Хотя самостоятельные действия в строительстве далеко не всегда оправданны, допустимы и в принципе не всегда экономичны, в отношении громоотводов такой подход полностью верен.
В том, как сделать громоотвод , нет совершенно ничего сложного, для сооружения этой конструкции потребуются:
- железный прут с сечением не менее, чем 15-20 мм, или же обрезок трубы, минимальная длина вертикального стержня – 25 см, но длина «приемника» должна быть выше, чем все антенны или какие-либо другие объекты на крыше;
- деревянные подпорки, которыми прут будет закреплен;
- металлическая проволока, очень толстая, с сечением не менее 5-6 мм, достаточной длины;
- заземляющий металлический лист, брусок, труба – все что угодно, но наиболее подходящим является все же плоская металлическая пластина;
- сварочный аппарат и все, что может понадобиться для сварки;
- строительные металлические скобы и молоток;
- лопата.
Из вышеизложенного принцип монтажа конструкции ясен – на крыше крепится вертикальный стержень-приемник, к нему приваривается проволока, которую спускают по стене, закрепляя скобами, далее ее конец приваривают к заземляющей пластине, которую зарывают в землю.
Внимание следует уделить двум моментам – приемник и все другие элементы не должны быть ржавыми «до дыр» или совсем ветхими, кроме этого, сварка должна быть очень качественной, такой, чтобы при ударе молнии проволока не отлетела в сторону от стержня-приемника.
Роль заземлителя тоже нельзя недооценивать. Эта часть конструкции должна обладать наименьшим возможным сопротивлением, то есть говоря проще – принять поток электричества и «отдать» его земле. В сухих, песчаных почвах более целесообразно устанавливать для заземления вертикальные трубы или бруски, а во влажных суглинках – плоские горизонтальные пластины.
Цены готовых
Купить сейчас можно абсолютно все, в том числе и громоотвод , цена на системы грозозащиты, а именно так называются эти конструкции в каталогах магазинов, зависит от сложности изделия и от производителя.
Многие магазины предлагают не только целые комплекты, но и отдельные элементы, нужные для конструкции – мачты, кронштейны-крепители, заземлители и так далее.
Тросовая молниезащита
Цены на принимающие разряд стержни, которые на ценниках названы мачтами, варьируется от 400 до 1300 рублей. Цены на держатели для проводящей ток проволоки колеблются от 78 до 120 рублей. Стоимость медных держателей-креплений для проволоки в среднем составляет 200-300 рублей.
Стоимость мачты начинается от 4000 и может доходить до 109 000 рублей. В среднем, стоимость полного комплекта системы защиты от ударов молнии составляет от 12000 до 168000 рублей, без стоимости монтажных работ.
Дорогие системы не отличаются тем, что они «как-то более надежно» принимают удары молнии, они отличаются более дорогими металлическими сплавами деталей, более устойчивыми к внешней среде, принцип же работы и составляющие элементы такие же, как и в дешевых устройствах.
Элемент заземления в земле для громоотвода
Ввиду единства принципа действия и простоты конструкции самого устройства, громоотводы действительно есть смысл собирать самостоятельно, к тому же, в качестве приемника совсем не обязательно устанавливать металлический прут или другую стандартную конструкцию, выполнить его функции может флюгер.
При чем практика совмещения флюгера и громоотвода была принята еще в начале 20 века, но подзабылась ввиду массовой типовой многоквартирной застройки при почти полном отсутствии индивидуального малоэтажного частного строительства.
Частный дом и загородные дачи нередко расположены на открытом пространстве, где единственным возвышением выступают сами постройки. Из-за чего во время грозового периода возникает существенная угроза попадания молний в здания. Такая ситуация угрожает не только поражением электротоком всем находящимся в нем людям, но и возможностью возгорания, которая приведет к пожару и существенной порче имущества. Так как никто не может предвидеть место попадания разряда, наиболее эффективным способом предотвращения его негативных последствий является громоотвод.
Именно поэтому для большинства владельцев частных домов и дачных участков актуально устанавливать громоотвод своими руками. Исключением могут быть постройки расположенные в низине, крыша которых находится ниже верхней точки грунта или попадающие в зону защиты соседней постройки и ее молниеотвода.
Устройство и принцип работы типового громоотвода
Рисунок 1: устройство громоотводаВся конструкция громоотвода представлена тремя элементами: молниеприемником, токоотводом и заземлителем. В зависимости от местных условий и ваших предпочтений каждый из них может иметь различное исполнение. Теперь разберем, зачем каждый из них нужен, и какой вариант выбрать в той или иной ситуации.
Молниеприемник
Из самого названия данного элемента происходит его назначение, по факту он выполняет роль электрода, принимающего электрический разряд молнии. Основной критерий для него – хорошая проводимость и термическая устойчивость, так как величина тока может достигать 100 – 200 кА, которая запросто пережжет тонкие проводники. В качестве молниеприемника могут устанавливаться:
- стержневые конструкции;
- решетка;
- трос;
- сама поверхность крыши.
Стержневые молниеприемники могут устанавливаться как непосредственно на самой крыше, так и на специальной металлической мачте. При этом их высота должна обеспечивать необходимую зону защиты для всех конструкций постройки. Поэтому такой молниеприемник актуален для зданий с небольшой площадью и высотой.
Рис. 2: стержневой молниеприемник
Такие стержневые устройства могут быть медными, алюминиевыми или стальными. Первые два обладают хорошей устойчивостью к коррозионному разрушению, благодаря чему такой громоотвод практически не теряет проводимости и сечения даже при длительной эксплуатации. Металлический штырь из стали, в отличии от двух предыдущих, куда менее подвержен оплавлению от протекания больших токов, из-за чего он куда лучше подходит для местности с частыми ударами молнии.
Рис. 3: сетчатый молниеприемник
Решетка в качестве молниеприемника используется для большой площади, к примеру, многоэтажных домов или торговых центров. В отличии от предыдущего варианта, она не влияет на дизайн постройки, поэтому может применяться в любых современных экстерьерах. Такой громоотвод должен иметь заданное сечение и размер ячеек, как правило, выбирается арматура не менее 6 мм 2 . Ее монтаж выполняется на безопасном расстоянии от крыши (не менее 15 см) через термоизолирующие несущие конструкции.
Рис 4: тросовый молниеприемник
Тросовый громоотвод представляет собой гибкий провод, который растягивается над защищаемой территорией или постройкой. Позволяет защитить длинный участок при меньших затратах материалов на громоотвод. Выполняется как на отдельно стоящих опорах, так и на крыше дачной постройки. В первом случае опоры устанавливаются в начале и конце участка, а во втором, в начале и конце крыши.
Если в качестве кровельного материала применяются токопроводящие варианты (профнастил, металлочерепица и прочие), их можно использовать в качестве молниеприемника для громоотвода. Но при этом должны соблюдаться такие условия:
- толщина металлического слоя не менее 4 мм для стали, 5 мм для меди или 7 мм для алюминия;
- под кровельным материалом отсутствуют легко воспламеняющиеся материалы (утеплители, стропила и т.д.);
- снаружи металл не покрыт диэлектрическим материалом.
Изготовление громоотвода из металлической кровли позволяет сэкономить средства на молниеприемнике.
Токоотвод
Представляет собой проводник, отводящий электрический ток от молниеприемника к заземлителю. Может выполняться из металлической проволоки или шины. Должен иметь сечение не менее 16 мм 2 , если изготовлен из меди, 25 мм 2 из алюминия, 50 мм 2 из стали. К токоотводу предъявляются такие требования:
- Должен изолироваться от стен и других конструкций дома;
- Для него выбирается наикратчайший путь протекания тока;
- Отсутствие изгибов и витков, на которых может произойти пробой воздушного промежутка;
- Достаточная проводимость в местах электрических соединений.
При необходимости токоотвод изолируется от поверхности дома при помощи кабельного канала или любым другим способом. Особенно актуальна такая процедура для зданий с токопроводящей отделкой или горючей поверхностью.
Заземлитель
Изготавливается в виде , который закапывается в грунт. В качестве материала применяются стальные или медные элементы, которые закапываются в землю. Формируется из арматуры или шины, требования к которым устанавливаются п.1.7.111 ПУЭ и приведены в Таблице 1
Таблица 1
| Материал | Профиль сечения | Диаметр, мм |
Площадь поперечного сечения, мм | Толщина стенки, мм |
| Сталь | Круглый: | |||
| черная | 16 | — | — | |
| 10 | — | — | ||
| Прямоугольный | — | 100 | 4 | |
| Угловой | — | 100 | 4 | |
| Трубный | 32 | — | 3,5 | |
| Сталь | Круглый: | |||
| оцинкованная | для вертикальных заземлителей; | 12 | — | — |
| для горизонтальных заземлителей | 10 | — | — | |
| Прямоугольный | — | 75 | 3 | |
| Трубный | 25 | — | 2 | |
| Медь | Круглый: | 12 | — | — |
| Прямоугольный | — | 50 | 2 | |
| Трубный | 20 | — | 2 | |
| Канат многопроволочный | 1,8* | 35 |
Все детали заземляющего контура могут как закольцовываться и формировать замкнутую цепь, так и выстраиваться в сплошную линию. Разумеется, что замкнутый вариант считается более надежным. Размеры контура подбираются в зависимости от местных условий.
Рис. 5: пример установки заземлителя
Основное требование к заземляющему контуру – обеспечение установленной величины переходного сопротивления металл – земля, поэтому его лучше располагать в влажном слое, периодически поливать водой или обрабатывать материалами, уменьшающими переходное сопротивление и увеличивающими площадь тока растекания (древесный уголь и соль). Согласно п.1.7.103 ПУЭ сопротивление должно быть не более 5, 10 и 20 Ом для сетей с фазным напряжением 380, 220 и 127 В соответственно.
Расположение заземлителя делается не ближе 1 м от стен и 8 м от пешеходных дорожек. Так как в этой точке возникает шаговое напряжение, способное нанести удар током любому, кто находится в радиусе зоны поражения, поэтому приближаться к контуру во время грозы категорически запрещено, как и прикасаться к его токоведущим элементам.
Подготовка
На подготовительном этапе перед монтажом молниезащиты необходимо произвести расчет параметров будущего громоотвода и подобрать все элементы. Это позволит определить, попадут ли постройки в защитную зону и какие параметры необходимо изменить в случае возникновения недочетов.
Расчет защитной зоны
Если устройство молниезащиты предусматривает в качестве приемника решетку или поверхность крыши, то зона защиты будет полностью закрывать постройку. Но для тросовых и стержневых молниеотводов необходимо рассчитывать защитную зону.
Рис. 6: зона защиты стержневого молниеотвода
Посмотрите на рисунок, зона защиты представляет собой конус в пространстве, где вероятность попадания молнии значительно сокращается. Для определения параметров этого конуса по отношению к самому громоотводу и зданию производится расчет. Способы расчета зоны громоотвода для каждого типа выполняются на основании СО 153-34.21.122-2003.
Рис. 7: параметры зоны защиты стержневого молниеотвода
Посмотрите на рисунок, здесь изображены следующие параметры:
- x и y — расстояние от места установки молниеприемника до контура границы здания.
В зависимости от высоты установки громоотвода и требуемой надежности подбирается формула определения зоны, которую он защищает. Для этого используются данные из таблицы 2
Таблица 2
| Надежность защиты | Высота молниеотвода h , м | Высота конуса h 0 , м | Радиус конуса r 0 , м |
| 0.9 | От 0 до 100 | 0,85h | 1,2h |
| От 100 до 150 | 0,85h | (1,2-10 -3 (h -100))h | |
| 0,99 | От 0 до 30 | 0,8h | 0,8h |
| От 30 до 100 | 0,8h | (0,8-1,43·10 -3 (h -30))h | |
| От 100 до 150 | (0,8-10 -3 (h -100))h | 0,7h | |
| 0,999 | От 0 до 30 | 0,7h | 0,6h |
| От 30 до 100 | (0,7-7,14·10 -4 (h -30))h | (0,6-1,43·10 -3 (h -30))h | |
| От 100 до 150 | (0,65-10 -3 (h -100))h | (0,5-2·10 -3 (h -100))h |
Для определения радиуса зоны громоотвода на определенной высоте используется формула:r x =r 0 ×(h 0 -h x)/h 0
Рис. 8: зона защиты тросового громоотвода
На рисунке показана принципиальная схема зоны защиты для тросового громоотвода при его небольшой протяженности. При больших расстояниях из-за плохого натяжения в средней точке может возникать провисание, которое немного исказит границы защищаемой громоотводом области.
Рис. 9: Параметры зоны защиты тросового молниеотвода
Посмотрите на рисунок, здесь зона громоотвода характеризуется такими параметрами:
- h – высота самого громоотвода;
- h 0 – высота зоны защиты громоотвода;
- h x – высота в определенной точке (устанавливается на уровне крыши здания);
- r 0 – радиус зоны защиты громоотвода на земле;
- r x – радиус зоны защиты громоотвода в выбранной точке;
- L – длина троса громоотвода.
По величине необходимой надежности, в зависимости от высоты громоотвода, параметры зоны защиты вычисляются по формулам из таблицы 3.
Таблица 3
| Надежность защиты | Высота молниеотвода h , м | Высота конуса h 0 , м | Радиус конуса r 0 , м |
| 0.9 | От 0 до 150 | 0,87h | 1,5h |
| 0,99 | От 0 до 30 | 0,8h | 0,95h |
| От 30 до 100 | 0,8h | (0,95-7,14·10 -4 (h -30))h | |
| От 100 до 150 | 0,8h | (0,9-10 -3 (h -100))h | |
| 0,999 | От 0 до 30 | 0,75h | 0,7h |
| От 30 до 100 | (0,75-4,28·10 -4 (h -30))h | (0,7-1,43·10 -3 (h -30))h | |
| От 100 до 150 | (0,72-10 -3 (h -100))h | (0,6-10 -3 (h -100))h |
Радиус зоны громоотвода на высоте здания вычисляется по формуле: r x =r 0 ×(h 0 -h x)/h 0
Выбор материала для громоотвода
В качестве материала для громоотвода принято использовать три варианта: медь, алюминий и сталь. Медные громоотводы характеризуются длительным сроком эксплуатации и отличаются способностью сохранять свои параметры в течении всего периода установки даже на подземных участках. Но главным недостатком медного громоотвода является его высокая стоимость.
Алюминиевый характеризуется куда меньшим весом, поэтому создает незначительную нагрузку на несущие конструкции постройки. Также имеет хорошую проводимость электрического тока. Но, со временем, подвергается разрушению от атмосферных факторов и легко поддается механической деформации.
Стальные наиболее прочные, они легко выдерживают ветровые нагрузки а элементы такого громоотвода можно соединить сваркой, в отличии от медных и алюминиевых. Также он характеризуется низкой себестоимостью. К недостаткам стального громоотвода является высокое удельное сопротивление и подверженность коррозии.
Место установки
Для установки громоотвода должна выбираться самая высокая точка. Поэтому его размещают на крыше здания, если ее высоты недостаточно для попадания всей постройки в зону защиты, могут применяться специальные опоры или находящиеся поблизости деревья. Для определения актуального места установки громоотвода на план участка необходимо нанести зону защиты, полученную при расчете.
Рис. 10: зона защиты на плане постройки
Крыша является наиболее выгодным вариантом, так как пик зоны защиты будет расположен над зданием. Отдельно стоящая опора или несколько позволяют смещать защищаемую громоотводом область в нужную точку участка, и отлично подходит для ситуаций, когда строения рассредоточены на участке. Использование дерева в качестве опоры позволяет сэкономить на приобретении и установке металлической или железобетонной конструкции, но обуславливает ряд сложностей в процессе эксплуатации поэтому считается нежелательным вариантом.
Пошаговая инструкция изготовления громоотвода
Наиболее простыми вариантами для дачного громоотвода является стержневой и тросовый, их вы сможете реализовать своими руками. Чтобы не допустить ошибок и лишних затрат при монтаже молниеотвода, соблюдайте следующую последовательность.
Стержневого
Для сооружения громоотвода стержневого типа выполните следующие манипуляции:
Расстояние между ними и их высота подбирается таким образом, чтобы проводник не провисал к поверхности крыши и стен.
Тросового
Монтаж тросового громоотвода выполняется идентично. В зависимости от конкретной ситуации трос может натягиваться гибким тросом между опорами или устанавливаться на кронштейнах. В первом случае молниеприемник будет провисать при изменении натяжения, поэтому крепление на кронштейне жесткой медной или стальной проволоки куда выгоднее. Такая процедура выполняется в следующей последовательности:
Окончив установку любого из предложенных типов, обязательно проверьте сопротивление всей конструкции. В идеале проверка выполняется при помощи моста, но в домашних условиях подойдет и обычный мультиметр или контрольная лампочка.
Видео инструкции
Природа атмосферы нашей страны благосклонна к богатым урожаям и произрастанию добротной древесины по причине большого количества выпадающих осадков каждый год. Дождевые осадки, к сожалению, обладают непременным атрибутом в виде грозы и молний. Гроза, как природное явление, не опасна сама по себе, это всего лишь звуковое проявление, но сопровождающая ее световая вспышка несет в себе угрозу.
Опасность зарницы заключается в силе электрического разряда, мощность возникновения которого всего за наносекунды, сравнима с энергией ядерной электростанции. Даже при непрямом попадании, а при проходящей волне разряда поблизости могут гибнуть люди, а материальные потери исчисляются сотнями рублей. Число жертв попадания разряженной поднебесной в нашей стране превышает количество погибших в авиакатастрофах. Конечно же, при прямом заряженном ударе в электрическую сеть, в частном доме не просто перегорают электроприборы, а взрываются провода и техника.
Публикация, предоставленная ниже, довольно важна, особо для любителей проводить свободное время на даче, потому что в многоквартирных строениях молниезащитой занимается государственная организация, обслуживающая электросеть. В частном домостроении о безопасности электрооборудования и домочадцев, можете побеспокоиться только вы сами, поэтому ниже мы не только расскажем, как сделать громоотвод, но и будет предоставлена схема устройства.
Физика процесса работы молниеотводов
Система громоотводов и грозозащиты не сложна для самостоятельного обустройства в частном жилище, поскольку подобная защитная конструкция уже отработана и зарекомендована временем. Кстати, название «громоотвод» является сугубо народным, поскольку отвести гром, можно только заткнув уши, потому что это лишь акустическое метеоявление. А вот отвести электрический удар природы от строения еще надо будет постараться.
Сначала нужно бы разобраться в физике работы громоотвода. При грозе возникает электрическое напряжение между дождевыми тучами и землей. Облака и землю условно можно охарактеризовать обкладками конденсатора, довольно гигантского размера. «Конденсатор» в подобном случае постоянно поддается заряду, и при достижении разности потенциалов (напряжения) точки пробоя между «обкладками», соответственно, возникает разряд в виде световой вспышки. В данном случае, громоотвод работает проводником между рассматриваемыми обкладками нашего «конденсатора». Другими словами, конденсатор, как бы накоротко замкнут, и поэтому на обкладках не накапливается заряд, благодаря чему он постоянно разряжается. В районе молниеотвода фактически нулевая напряженность.
Вообще то, название молниеотвод, отвечает практике своего назначения, поскольку устройство не ловит сам разряд, а работает над созданием условий, которые просто не дают ей возникать. То есть отводит от себя напряжение.
Оборона от разрядов молнии должна быть обустроена крайне ответственно, не стоит запускать систему. Конструкция рассматриваемой защиты включает в себя внешнее и внутреннее устройства. То есть работает тандем двух охранных контуров. Нередко разряд поднебесной попадает, казалось бы, в молниеотводы и мачты, где электрический ток все же отыскивает путь наименьшего сопротивления. Поэтому обустройство конструкции защиты от подобных разрядов стоит затевать с заземления.
Внешняя защита: два вида молниеприемников и заземление
К внешней защите относится, прежде всего, громоотвод, который устанавливают в наиболее высокой точке основного строения. Молниеотвод заземляется системой заземлителя, воссоединяются приспособления проводником.
Приемники разрядов напряжения, которые воздвигают на крышах сооружений, подразделяют на два вида: металлический штырь и металлическая сетка. Металлический штырь (сечением 12-16 мм 2) в вертикальном положении устанавливают с помощью стоек сделанных, например, из бруса, на коньке дома (рис.). Это может быть и трос, который натягивают вдоль протяженности всего конька, между деревянными стойками, расположенными на вершинах обоих фронтонов (рис.). Ко всему трос считается более надежным приспособлением, поскольку способен охватить большую площадь. Главное помнить, что оба типа защиты должны возвышаться над самой высокой точкой над строением не менее чем на 25 см.
При возвышении громоотвода над землей примерно около 6 метров, способность его защиты распределяется на окружность в радиусе шести метров. То есть зона защиты равна примерно высоте конструкции. Довольно не плохим решением будет, если закрепить громоотвод на вершине самого высокого дерева, которое находится поблизости от дома. В подобном варианте, дом (если он не выше дерева) попадает в радиус конуса (помним, радиус рассчитываем от высоты расположения), где громоотвод в действии. Металлический штырь прежде крепят к шесту, а шест прикручивают к наивысшей и основательной точке растения с помощью хомутов, сделанных из синтетического плетеного фала. Такие хомуты применяют для свободного процесса произрастания древесины.
При неимении приемлемо высокого дерева используют, например, телевизионную мачту. Если мачта не окрашена и сделана из металла (не пораженного коррозией), то она сама может играть роль молниеотвода. Если же мачта деревянная, то ее по всей протяженности можно охватить двумя-тремя оголенными кабелями либо проволокой, которые воссоединить с заземлителем. И приемник разрядов готов.
Металлическая сетка, уложенная на плоскость крыши, по принципу своей работы ничем не разнится с тросом и штырем, просто менее приметна и не обезображивает эстетичность внешнего вида здания (рис.). Сетку можно собственноручно сварить из арматуры сечением от 8 до 10 мм 2 , соблюдая шаг ячеек около 0,6-2 метра.
Проводник, который отводит энергию к заземлителю, лучше подбирать из стали сечением от 10 мм 2 , или же из меди сечением от 6 мм 2 . Данные показатели приблизительны, потому что в данном случае, чем большим сечением используется проводник, тем безопаснее защита. Приемник с проводником воссоединяется при помощи сварки либо болтового соединения, где конец обжимается специальным наконечником. С крыши кабель спускают по , к поверхности которой его и крепят пластиковыми специальными хомутами. Хомуты на вертикали фиксируются дюбель-гвоздями. Обратим внимание на факт того, что кабель должен проходить вдали (на расстоянии не меньше 30 см) от металлических конструкций, типа водосточных или же водопроводных труб, лестниц и т.д.
Молниеотвод в виде примеров, рассмотренных выше, должен представлять собой оголенный проводник, то есть изолировать его, а тем более окрашивать ну никак нельзя. Приемник молнии можно соорудить не исключительно из меди, но и из оцинкованной стали, дюраля или же алюминия. Различные формы изолирования можно использовать на проводнике, который соединяет молниеприемник и заземлитель.
До недавнего времени практиковали воссоединение громоотвода с заземлителем, выполняющим двойную функцию: как заземление для электрической сети в доме, так и работающим заземлением для молниеотвода (рис.). На практике несколько позже выяснилось, что применяемой защиты недостаточно, поскольку разряды могут пробивать подобное заземление. Заземляющая система для громоотвода должна располагать теми же характерными свойствами, что и контур заземления для электросети в доме. Это автономное устройство, которое не должно совмещать две функции.
Понятие основных характеристик контура заземления нам известно с предыдущей нашей публикации. Если коротко анонсировать подобное устройство, то заземлитель можно сделать из металлических уголков в количестве пары-тройки штук либо из толстой трубы. Забивается металл ниже глубины промерзания грунта. Часто упрощают подбор необходимого материала и останавливаются на металлической спинке старой кровати, бочке из металла и много чем другом, главное, закопать как можно глубже.
Особого внимания заземлитель требует в период засухи либо на песчаных грунтах. По сухой почве ток трудно одолевает путь, поэтому потребуется ваша поддержка. Грунт в месте расположения заземлителя нужно стараться сохранять во влажном состоянии, это будет проще, если к тому месту подвести водосток с крыши, смыв с уличного душа либо умывальника, в крайнем случае, периодически выливать на площадь расположения конструкции ведро-два воды. Увеличения показателя электропроводности можно добиться следующим образом: один раз в течение нескольких лет в грунте проделывать небольшие отверстия, например, колышком и засыпать их селитрой или же солью. Такая процедура озеленению не повредит, поскольку сыпучие уходят в грунты и рассасываются в водах, а показатель электропроводности заметно увеличивается.
Внутренняя защита от ударов молнии: электрическая сеть в частном доме
Функцию внутренней защиты выполняют устройства специализированного направления, которые в качестве дополнения пристраиваются в домовую схему щитка и ВУ. Суть работы подобных устройств заключается в том, что даже при разряде вспышки неподалеку от строения, неминуемы скачки напряжения в сети и разнообразные помехи в радио и телетрансляции, что они и гасят. Природа возникновения подобных помех при непрямом воздействии поясняется электромагнитным полем, возникающим при ударе молнии, которое создает импульсные токи. Зарница в таком случае может возникнуть на расстоянии нескольких метров, даже километров.
При попадании разряда в жилое строение, молниеотвод может сбросить возникшее напряжение в контур заземлителя, в крайнем случае, вся мощь разряда ударит по электросети. Даже если энергия сойдет по громоотводу, то возникший излишек тока в проводке, все же подпортит имущество. Чаще всего из строя первой выходит наиболее чувствительная аппаратура: телевизоры, компьютерная техника, холодильники. Именно для таких случаев используют устройства ограничителей.
Ограничители перенапряжения (ОПН) имеют вид обычных автоматов (ВА), без наличия отключающего рычага. Активная составная устройства произведена из легированного металла, при впуске напряжения который ведет себя, как группа последовательно воссоединенных варисторов. Принцип работы рассматриваемого защитного элемента основывается на том, что проводность варисторов нелинейно находится в зависимости от приложенной интенсивности возникшего напряжения.
Рассматриваемые ограничители монтируются внутри вводно-распределительного устройства строения, между нолевым кабелем и заземлителем или же между тем же заземлителем и фазой. ОПН допустимо использовать как внутри помещений, так и в условиях открытого доступа воздуха при температурных показателях окружающей атмосферы в диапазоне -60 до +50 градусов. 
Различаются ограничители перенапряжения по уровню чувствительности восприимчивости к показателям тока перенапряжения, выпускаются и классифицируются по трем классам:
- ОПН класса «В» устанавливают в щитовой на входе. Предназначаются такие установки для сверхвысокого показателя напряжения, то есть от прямых попаданий ударных разрядов;
- устройство класса «С» монтируют относительно схемы после ОПН класса «В» , работает на защиту от наведенных напряжений;
- ограничители класса «D» монтируются для защиты особо чувствительной аппаратуры.
Опытные специалисты советуют применять в домашнем обиходе все три класса устройств и монтировать по схеме один за одним. Поясняется такая рекомендация тем, что ОПН разных классов имеют разные уровни чувствительности. Например, при прямом воздействии наведенных напряжений в щитке сработает ОПН класса «С», а при разряде молнии в непосредственной близости от жилого строения, работать будет только ограничитель типа «В». Поэтому и советуют не ограничиваться ОПН типа «D», думая, что жилище защищено. Приспособления, ограничивающие возникающие перенапряжения в сети, рассчитываются, как на однофазные, так и на трехфазные сети.
Несколько ниже приведем несколько схем, где на одной из них показано, как подключены ОПН в трехфазной сетке, при расположении их между проводником заземлителя и входным автоматом. Также можно рассмотреть однофазную сеть с подключенными устройствами ОПН между автоматом входа и проводом заземления.
Неэффективность магических заклинаний и колокольного звона в защите строений от ударов молнии заставила человечество задуматься о более действенных мерах по предохранению от электрических разрядов. Первым громоотвод в виде соединенного с землей металлического стержня использовал американец Бенджамин Франклин. Ученый установил мачту на крыше Капитолия в Мэриленде, и даже отказался патентовать изобретение, благородно подарив потомкам возможность безопасно находиться в доме во время грозы.
Загадочную природу молнии исследователи пытались понять на протяжении всех прошедших столетий, но до сих пор не существует однозначного мнения о причине возникновении мощного электрического разряда в газовой среде. Наука пока не в состоянии предельно точно объяснить, как именно возникает напряжение в сотни миллионов вольт в точках, располагающихся на расстоянии нескольких километров друг от друга.
Не существует даже общемировой статистики несчастных случаев, произошедших вследствие ударов молний. Если опираться на американские данные, то воздействие атмосферного электричества приводит к гибели 20% людей, пострадавших от разряда молнии во время грозы . Примерный ежегодный ущерб от этого природного явления, последствием которого обычно становятся пожары и повреждение электрооборудования, для планеты составляет более 5 миллиардов долларов.
Насчитывается около десяти разновидностей атмосферного электричества. Наиболее известны линейная и шаровая молнии, не так часто наблюдаются бисерное, ленточное и спрайтовое явления. Классификация молний по направлению разряда напоминает название ракетных комплексов. Из всех видов линейных молний основную опасность для зданий представляет удар «туча-земля» или «воздух-земля».
Особенно опасным прямой разряд бывает для деревянных строений . Оставшаяся в древесине влага мгновенно испаряется под влиянием высокой температуры, и происходит быстрое возгорание деревянной постройки. Разряд в сотни тысяч ампер обладает огромной электродинамической силой, и даже на некотором отдалении от дома может привести к неприятным последствиям, став причиной повреждения и телефонной связи.
Как работает молниеотвод
Волшебную красоту молний лучше наблюдать из дома, оборудованного полным комплексом молниезащиты. Принцип работы молниеотводов основан на свойстве электрического разряда находить кратчайший путь от места образования к земле или любому объекту на местности. Самой высокой точкой здания является крыша, которая при отсутствии громоотвода подвергается максимальному риску поражения атмосферным электричеством.
Металлический проводник, установленный на самой высокой точке кровли, перехватывает разряд, и по токоотводу направляет в контур заземления, уходящий в почву. При большой площади крыши для увеличения безопасности целесообразно устройство нескольких молниеотводов . Независимо от конструкции основными элементами любого молниеотвода являются:
- приемник разряда
- проводник тока
- заземление
Разряд молнии первой принимает верхняя заостренная часть металлического штыря, к низу которого приварена стальная проволока, соединяющая молниеотвод с заземлением.
Рекомендованная толщина проводника тока составляет 6 мм , и прочность конструкции должна выдерживать удары молний в 200 тысяч ампер. Контур заземления может быть отдельным или образовывать общую схему с имеющейся защитой электроприборов.
Виды молниеотводов для защиты частного дома
Метод Бенджамина Франклина дошел до наших дней, и функция металлического штыря в качестве принимающего устройства чаще всего применяется для защиты сооружений небольшого размера. Традиционный штыревой громоотвод используется при установке системы, основанной на комплексе приемников, и более известной под названием «клетка Фарадея».
По типу молниезащита может быть:
- штыревой
- тросовой
- сеточной
Для оборудования деревянных и шиферных крыш часто применяют металлический трос, натянутый по коньку кровли. При монтаже конструкции обычно используют деревянные опоры , а в случае применения металлических изделий тщательно изолируют концы троса. Для защиты черепичных крыш оптимально подходит металлическая сетка, закрепленная на кровле и оснащенная необходимым количеством токоотводов.
Рассмотренные выше методы относятся к пассивной форме молниезащиты. Более функциональным является использование активного токоприемника . Устройство производит высоковольтные импульсы, намного увеличивающие шанс попадания разряда именно в токоприемник. Автономная система автоматически подзаряжается от приближающегося грозового поля и по эффективности может заменить несколько пассивных молниеотводов.
Кроме наружных средств борьбы с молниями, существуют системы безопасности для внутренних помещений здания. Специальная электроника защищает электрические и информационные сети от перенапряжения в момент электрических импульсов.
Изготавливаем молниезащиту своими руками
Статистические данные показывают, что мужчины погибают от удара молнии в 5 раз чаще женщин
. Факт может послужить хорошей мотивацией для предстоящей работы, а умение обращаться с минимальным набором инструментов ускорит устройство молниезащиты н крыше собственного дома.
Для работы понадобится:
- Металлический штырь высотой 0,2−1,5 м и сечением от 60 кв. мм
- Алюминиевая или медная проволока Ø 6 мм
- Металлическая полоса или арматура для заземления
В качестве материала для изготовления металлоприемника лучше всего подходит прут из меди или оцинкованной стали с диаметром не менее 12 мм, который устанавливают на самой высокой точке кровли. При необходимости устраивают несколько токоприемников по периметру крыши и 1 в центре, соединяя штыри в единую схему, подключаемую к проводящему кабелю.
Для монтажа конструкции лучше применять электросварку, но при отсутствии аппарата смонтировать элементы системы можно при помощи хомутов, жестко закрепленных болтами и гайками. Оптимальным вариантом соединения проводника с токоприемником являются обжимные гильзы, позволяющие закрепить элементы с наибольшей площадью контакта и обеспечить полное отсутствие подвижек. При устройстве заземления необходимо учитывать, что без контакта металла с грунтовыми водами эффект заземления получится очень слабым . Заглубление должно быть проведено до достижения уровня влажной и не промерзающей почвы.
Обеспечить долговечность заземления может только медь или нержавеющая сталь. Обычное железо, даже имеющее оцинкованное покрытие, быстро разрушит коррозия.
Обслуживание молниезащитной системы
Молниезащитная система нуждается в регулярном профилактическом осмотре , который проводят не реже 1 раза в год. При обследовании выявляются детали, подлежащие замене, и места, которые требуется очистить от ржавчины и покрыть слоем краски. Ослабевшие точки соединений подтягивают, а окислившиеся контакты тщательно зачищают.
Уменьшение диаметра токоприемников в результате длительной эксплуатации приводит к снижению технических характеристик устройств. Своевременная замена металлических штырей обеспечивает полную эффективность молниезащиты. Не реже 1 раза в 5 лет производят вскрытие заземления для проверки на наличие коррозии .
При уменьшении сечения металла более чем на 30% производят установку новой конструкции.
- Все металлические предметы, расположенные на поверхности кровли должны соединяться с молниезащитной системой.
- Токоприемники, подверженные действию коррозии, следует покрыть несколькими слоями краски или изготовить кожухи для защиты от влажности и атмосферных осадков.
- При наличии в непосредственной близости от строения дерева, высота которого намного превышает вертикальный размер дома, молниеприемник можно укрепить на стволе, подняв над кроной на 0,5 м.
- Металлические виды кровли позволяют производить прямое заземление крыши.
Что такое молниеотвод, историю его изобретения и как подобная молниезащита используется в современном мире смотрите в следующем ролике.
