Молниезащита зданий и сооружений

Надёжная молниезащита здания – гарантия безопасности людей и сохранности недвижимого имущества во время грозы. Удар молнии силой в 200 000 ампер и выше обычно поражает следующие части сооружения:

• Металлическая кровля;
• Водостоки;
• Выступающие элементы арматуры;
• Опоры рекламных конструкций;
• Антенны, соединённые с электронным оборудованием;
• Кондиционеры.

Восходящий заряд молнии может проложить себе дорогу по мокрой деревянной или бетонной стене. Это создаёт угрозу мгновенного пожара, повреждает электрические приборы и наносит смертельное поражение людям и животным. Жилой дом без молниезащиты в грозу для всех жильцов превращается в зону повышенного риска.

Принципы устройства системы молниезащиты

Защита здания от молнии должна обеспечивать безопасный отвод разряда по специальным каналам к заземлению. Прохождение тока большой силы по токоотводу сопровождается мощным и мгновенным разогревом проводника.

Система молниезащиты должна обеспечить надёжную изоляцию крыши и стен здания от высокой температуры молниеприемника и проводника, с которым он соединён и предусматривать изоляцию тока во время его движения к земле. Если часть заряда попадёт во внутреннюю проводку, распространится по металлическим элементам кровли, карнизов, или подоконников, дойдёт до системы отопления, состоящей из металлических труб и батарей - результат будет катастрофическим.

Основные конструктивные элементы защиты от молнии

Любая система молниезащиты имеет 3 основных компонента:

• Металлический молниеприемник, устанавливается на самой верхней точке здания и первым принимает на себя удар молнии;
• Проволочный токоотвод, который является безопасным каналом сброса высокого напряжения;
• Заземление, представляющее собой конструкцию из углублённых в землю проводников.

Если в здании находится электрооборудование, линии связи и телекоммуникаций, то молниезащита должна иметь дополнительную систему внутренней защиты.

Внутренняя молниезащита

Электрооборудование, электроника, электросети и линии связи защищаются при ударе молнии при помощи УЗИП. Это электронное устройство блокировки импульсных токов большой мощности, возникающих в проводниках вследствие индукционных и резистентных электромагнитных явлений.

Удар молнии порождает мощные электромагнитные поля. Если в зоне их влияния находятся электропроводящие материалы, то в них возникают индукционные токи, способные не только вывести из строя сложную технику, но и стать причиной возгорания.

Типы УЗИП

УЗИП выравнивает электрический потенциал заземлённых токопроводящих элементов (электросети, металлические трубы, отопление). Принцип действия - автоматический выключатель, срабатывающий при возникновении в цепи критических значений импульсных токов. Устройства внутренней молниезащиты подразделяются на типы в зависимости от расчётных параметров импульса.

• Тип №1 УЗИП, рассчитан на срабатывание при попадании в здание прямого удара молнии (волновая длина 10/350 мксек.), пропускает через себя всю энергию разряда без разрушения, является обязательным оборудованием для сооружений, защищённых внешним громоотводом, и для трансформаторных подстанций;
• УЗИП Тип №2, срабатывает при затухающей волне (8/20 мксек, непрямой удар), устанавливается после типа №1 и защищает отдельное помещение в здании (квартира, этаж, подвал, цех, и др.), имеет остаточный скачок напряжения после типа №1 не более 2 кВ;
• Тип №3 устанавливается в качестве защиты для отдельного потребителя в электроцепи (блоки питания, отопительные электрокотлы, стабилизаторы напряжения и проч.).

Задачи, решаемые внутренней молниезащитой

Устройство внутренней защиты от молний зависит от приоритетной задачи:

• Защита цепи питания от скачков, перепадов без отключения;
• Безопасное отключение при критических показателях тока.

При установке нескольких УЗИП разных типов учитываются вышеперечисленные задачи, расстояния между устройствами, их последовательность и конструктивные особенности потребителей. Проектирование и установку внутренней молниезащиты в Воронеже можно заказать в нашей компании.

Типы молниеприёмников в молниезащите

По конструкции молниеприёмники делятся на следующие категории:

• Штыревая система;
• Металлический трос;
• Молниеприёмная сетка.

Выбор конструкции определяется конфигурацией и типом кровли, высотностью здания, наличием находящихся рядом других сооружений, или природных объектов (деревьев, холмов), имеющих критически важные параметры высоты. Учитываться также могут архитектурные особенности дома.

Молниеприёмник в форме штыря

Молниезащита, оборудованная штыревыми громоотводами, является наиболее простым конструктивным решением. Стержни обычно устанавливаются на крышах с крутыми наклонными скатами, имеющими металлическую кровлю.Штырь монтируется на самой высокой точке крыши здания. Материалом для уловителя молний может служить железный, медный или латунный прут толщиной от 10 мм. Допускается использование металлических уголков, или пластин с толщиной не менее 4 мм и шириной от 25 мм. Уловитель должен возвышаться от верхней кромки крыши минимум на 2 м. Размер зоны безопасности под приёмником молний рассчитывается как окружность с диаметром, равным двойной высоте штыря.

Молниезащита с тросом

Если скаты крыши, покрытой металлопрофилем, имеют незначительный угол наклона, или её поверхность абсолютно плоская, то в качестве молниеприёмника применяется металлический трос из стальной проволоки толщиной не менее 8 мм. В качестве троса допускается использование железного прута такого же сечения и выше. Опоры тросовой защиты могут быть как деревянные, так и металлические. В последнем случае их необходимо изолировать от троса. Молниезащитас тросом предпочтительнее, если крыша дома имеет крутые скаты, деревянную основу и покрыта шифером, или черепицей. На плоской крыше высота натяжения тросового громоотвода должна составлять от 1,5 м. На двухскатной крыше трос натягивается на высоте 0,5 м вдоль конька.

Сетчатый громоотвод

Молниезащита с сетчатым громоотводом используется на зданиях с плоской крышей большой площади. Материалом уловителя молний служит стальная проволока толщиной 6 мм. Из неё монтируется сетка, свободные концы которой закрепляются на стойках. Высота сетки должна быть не меньше 0,5 метров. Максимальная длина стороны ячейки составляет 6 м. Сетчатая молниезащита устанавливается на крыши ангаров, ферм, цехов и гаражей.

Токоотвод

Для прокладки канала, по которому должен проходить заряд молнии, применяется проволока, или железный прут толщиной не менее 8 мм. Лучшим материалом считается медный кабель. Молниезащита будет надёжной, если соединение токопроводящего канала соштырём громоотвода будет сварным. Крепление токоотвода к стенам доманеобходимо производить при помощипластиковых скоб, или иных приспособлений, не проводящих ток. Система каналов токоотведения делается максимально короткой, без лишних изгибов. Места сильных перегибов при ударе молнии будут резко нагреваться, что может привести к разрушению проводника и возникновению мощной электрической дуги в непосредственной близости от стены здания.Для защиты токопроводящей линии от внешних повреждений проводник можно проложить по пластиковому водостоку. Токоотводящие каналы молниезащиты опускают к земле по углам дома. Минимально допустимое расстояние между разыми каналами составляет 20 метров, и их необходимо прокладывать на максимальном удалении от окон и дверей здания.

Система заземления

Токоотвод приваривается к проводнику, углублённому в землю. Простейшей конструкцией заземления является металлический стержень длиной 1,5 м, вбитый в грунт.

Сооружение более надёжного соединения электрических проводов молниезащиты с землёй делается следующим образом:

• Во дно траншеи глубиной от 80 см и длиной 3 м по концам вбиваются металлические прутья, тубы, или арматура с сечением от 20 мм;
• К выступающим частям стержней приваривается металлический прут такой же толщины, к нему приваривается электрический провод молниезащиты, после чего траншея закапывается.

Место для заземления выбирается на максимальном удалении от дверей, окон и дорожек. Минимально допустимое расстояние от входа – 5 м.

Молниезащита с активным уловителем

Современные варианты молниезащиты оснащаются активными уловителями атмосферных разрядов. Система включает генератор высоковольтного импульсного тока, соединённый с громоотводом и питаемый атмосферным электричеством. Напряжённость электрического поля во время грозы достигает 20 кВ/м и выше, что обеспечивает работу устройства. Генератор помогает сформировать восходящий поток заряда непосредственно от громоотвода, который притягивает нисходящие потоки.

Преимущества активной молниезащиты:

• Во время грозы активная система защиты обеспечивает полную гарантию безопасности дома и прилегающей территории от поражения атмосферными разрядами; пассивная молниезащита не может на 100% обезопасить здание, электрооборудование и людей;
• Площадь территории на порядок больше той, которую имеет обычный пассивный громоотвод;
• Молниезащита с генератором может иметь 1 мощный и малозаметный стержень в качестве уловителя, в то время как пассивная защита для обеспечения безопасности большой территории потребует установки нескольких громоотводов.

Недостатком активной молниезащиты является способность притягивать все разряды в радиусе своего действия, а также её более высокая стоимость.

Классы молниезащиты

При проектировании и строительстве жилых домов, промышленных сооружений и объектов инфраструктуры применяются следующие классы молниезащиты:

• Класс №1 – заводы по производству взрывоопасных и легко воспламеняющихся веществ, АЭС, предприятия промышленной химии и проч;
• Класс №2 – склады ГСМ и промышленных товаров, деревообрабатывающие предприятия, места хранения ядовитых соединений;
• Класс №3 - общественные здания, школы, объекты инфраструктуры, высотные сооружения более 30 м.

Присвоение любому объекту одного из вышеперечисленных классов делает установку специальной защиты от грозовых разрядов обязательной.

Все остальные объекты жилой застройки оборудуются молниезащитой по желанию собственников, на которых ложится вся ответственность за возникновение ЧП во время грозы.