Активные и пассивные системы защиты от молнии

Какая крыша безопаснее

Металлическая кровля при правильном заземлении может работать как большой молниеприемник. Главное, чтобы под ней не было горючих утеплителей: в месте попадания молнии металл может очень сильно разогреться и даже расплавиться. Кстати, по этой причине лучше все-таки пользоваться другими вариантами молниезащиты: ремонт поврежденной крыши может обойтись недешево.

Считается, что черепичные крыши безопаснее металлических. На самом деле вероятность попадания молнии не зависит от материала кровли. Сама по себе керамика — хороший изолятор, но любой металлический предмет (гвоздь, труба) под слоем черепицы сводит это преимущество на нет, потому что прямой удар молнии легко раскрошит даже самую толстую черепицу.

Основные показатели защиты загородного дома

Первым показателем молниезащиты выступает молниеотвод, он состоит из следующих элементов:

1. молниеприемник;
2. токоотвод;
3. заземляющий контур.

Молниеприемник — компонент молниезащиты, выполняющий функцию улавливания электрических разрядов.

Такой элемент выполняется из металла, и его установка идет непосредственно на крыше. При устройстве молниезащиты для большого частного дома, необходимо позаботиться об установке сразу нескольких приемников.

По своим конструктивным особенностям, молниеприемники можно разделить:

1) Приемники в виде металлического штыря длиной от 20 см до 160 см. Как правило, они монтируются в вертикальном положении, и возвышаются над всей площадью дома. Дымовую трубу используют в качестве места для молниеприемника. Диаметр такого молниеприемника равен как минимум 5 см. Молниеприемник данного типа обеспечивает молниезащиту дома с крышей из металлочерепицы.

2) Приемник в виде троса, выполняется из металла — устанавливается в натянутом положении между двумя деревянными опорами. Используется при проведении работ в устройстве защиты от молний деревянной кровли.

3) Приемники в виде молниезащитной сетки создают самую качественную защиту, потому что покрывают почти всю поверхность крыши. Хороший вариант для черепичной крыши. Любой из молниеприемников обязательно должен быть соединен с любым стальным предметом, находящимся на крыше.

Не менее важным показателем системы молниеотвода является отвод тока. Данная часть защиты отвечает за своевременную передачу электрического заряда на заземляющий контур. Этот элемент производится из металлической проволоки с толщиной 0,6 см.

Для качественного соединения молниеприемника с отводом тока применяется сварка. Швы, после сварки должны быть качественными, чтобы под действием атмосферных факторов не разорваться.

Токоотводный элемент располагается на крыше и по стенам переходит на землю.

Чтобы зафиксировать его на поверхности стен, рекомендуется применять скобы. Если есть несколько токоотводов, расстояние между ними должно быть минимум 20 м.

Такие элементы не должны быть изогнутыми, чтобы при передаче электрического заряда не наступило возгорание. Токоотвод должен быть максимально коротким.

Молниезащита в частном доме содержит контур заземления. Это механизм обеспечения качественного контакта между электрическим зарядом и поверхностью земли. В составе этого контура есть компоненты, состоящие из трех соединенных друг с другом электродов, находящихся в земле.

Заземление молниезащиты частного дома и электрических приборов идет с помощью одного контура. Для того, чтобы сделать заземление нужно использовать медный либо стальной предмет. Предварительно вырыть яму, длиной около 300 см, а глубиной около метра.

На противоположных участках ямы необходимо забить металлические прутья, и соединить их сваркой. На эту конструкцию приварить молниеотвод, направленный к крыше дома. Все стыковые участки закрасить при помощи краски, а заземлитель установить на дно ямы.

Интервал между заземлением и стенами дома должен составлять как минимум 100 см. Помимо этого, нужно располагать заземляющий контур вблизи проходных участков, и расстояние между ними должно быть не меньше 500 см.

Способы установки молниевой защиты дома

Можно различить два типа установки проводов для отвода электрического разряда и приема молнии:

1. натяжные детали;
2. конструкция по типу зажимного механизма.

В первом варианте применяют жесткие анкерные механизмы, которые устанавливаются на основные части, стенах и кровле дома, и между ними натягивают троса.

Для их жесткой фиксации устанавливают специальные зажимы. При плоской крыше для оборудования молниеприемников применяют пластиковый кронштейн, способный удерживать их на заданном расстоянии по отношению к крыше.

На плоскую кровлю и стены лучше устанавливать детали в виде самозабивных зажимов. Если кровля дома покрыта керамической черепицей, тогда могут возникнуть определенные сложности фиксации зажимов. Поэтому рекомендуют применять специальные механизмы, которые обеспечивают надежное крепление и простую установку конструкции.

Для чего нужно подключение УЗИП?

Для того чтобы защитить электрическую сеть и подключаемые к ней приборы от мощных импульсов тока и резких перепадов напряжения, устанавливается устройство для защиты линии и оборудования от импульсных напряжений (сокращенное обозначение – УЗИП). Оно включает в себя один или несколько нелинейных элементов. Подключение внутренних компонентов защитного устройства может производиться как в определенной комбинации, так и различными способами (фаза-фаза, фаза-земля, фаза-ноль, ноль-земля). В соответствии с требованиями ПУЭ установка УЗИП для защиты сети частного дома или другого отдельного здания производится только после вводного автомата.

Наглядно про УЗИП на видео:

Что такое молниезащита и почему она так важна ↑

Перед тем как начинать разработку молниезащиты для своего дома или дачи, нужно разобраться, что такое громоотвод в принципе и как организовать его установку. Молниеотвод – система проводников, которые отводят электрический разряд в землю так, чтобы он не причинил вреда защищаемому объекту. Задача любого громоотвода – оградить здание от попадания в него молнии. На этом видео с громоотводом в действии можно прочувствовать всю мощь стихии.

Металлическая кровля наиболее опасна

Молниезащита частного дома – достаточно широкое понятие. Прежде всего, она подразделяется на два подвида: внешнюю и внутреннюю. Только комплексный подход и правильное устройство как внешней, так и внутренней защиты гарантирует безопасность дома.

Внешней составляющей молниезащиты является громоотвод. В зависимости от конструкции молниеприемника различают несколько разновидностей:

• стержневой;
• тросовый;
• сетчатый.

Самым популярным видом громоотводов для частного дома является стержневой. Это обусловлено простой конструкцией и легкостью изготовления своими руками. Тросовый молниеотвод представляет собой один или несколько металлических канатов, натянутых на опорах над крышей дома. Не менее эффективным типом молниеотвода является сетчатая конструкция. Это металлическая сетка с заземлением, которая порывает крышу по всей поверхности.

Устройство молниезащиты

Внутренняя молниезащита должна обезопасить дом, его жильцов и все, что в нем находится от последствий удара молнии. Разряд такой мощности не может пройти бесследно, даже если на его пути встанет хороший громоотвод. Образуется сверхмощное электромагнитное поле, в зону действия которого попадают все проводники, чаще всего – инженерные коммуникации: газопровод, водопровод, отопительная система. Возникает сильное перенапряжение.

Для внутренней защиты здания и электроприборов устанавливают специальный аппарат – ограничитель перенапряжений или УЗИП – устройство защиты от импульсных перенапряжений. Это оборудование в комплексе с качественной наружной молниезащитой сделают дом защищенным от удара молнии.

Внутренняя молниезащита также важна

Для того чтобы собственноручно спроектировать, изготовить и установить защиту от грозы в своем доме, нужно разобраться, из каких элементов она состоит. Молниеотвод в частном доме состоит из нескольких составляющих:

• молниеприемник;
• токоотвод;
• заземлитель.

Простым языком принцип действия молниезащиты можно описать так: молниеприемник «собирает» все молнии в зоне своего действия и направляет их по токоотводу в землю.

Молниеприемник – та часть громоотвода, которая первая принимает на себя удар молнии. Самым распространенным вариантом самодельных громоотводов является стержневой тип. В зависимости от размеров и конфигурации дома, он может быть установлен на крыше или на отдельно стоящей опоре.

Стержневой молниеприемник на крыше

Токоотвод – проводник, который направляет молнию в землю. Он представляет собой медный, стальной или алюминиевый провод. Главное условие – токоотвод не должен соприкасаться с другими металлическими частями дома.

Заземлитель – металлические прутья, которые отводят ток в землю. Чаще всего заземлитель имеет вид трех длинных отрезков профиля, вкопанных в почву. Между собой они соединяются треугольником. Все элементы молниезащиты в частном доме соединяются между собой при помощи сварки. Если такой возможности нет, используют болтовое соединение.

Как сделать громоотвод в доме

Если вы умеете работать со сварочным аппаратом, то вы легко сможете сделать громоотвод своими руками. Провести токоотвод и сделать заземление также несложно. Единственное, где лучше прибегнуть к помощи специалиста — это установка УЗИП в щитки дома.

Простейший молниеотвод можно сделать из куска арматуры диаметром 10 мм и более и длиной 2-6 м. Штырь нужно заострить сверху болгаркой и прикрепить к трубе или фронтону хомутами либо анкерными болтами. Второй вариант громоотвода — это заваренная по краям стальная труба 3/4˝. Главное, чтобы сварка была качественной. Самостоятельное изготовление молниеотвода позволяет сэкономить на устройстве молниезащиты 60-100$ — именно по такой цене можно купить громоотвод промышленного производства.

Токоотвод делают из стального прута диаметром 10 мм. Понятно, что такую трассу придется делать из отдельных частей, сваривая их между собой или скрепляя специальными переходниками. Это неизбежно, но необходимо продумать путь токоотвода так, чтобы соединений прутков было как можно меньше. Прут лучше заказать уже согнутый, чтобы не сгибать его подручными средствами.

При монтаже токоотвода используют держатели, можно металлические, но лучше их композитного непроводящего материала. Чтобы не было пробоя, токоотвод прокладывают не менее чем в 30 см от любых металлических элементов: водостоков, оконных решеток, отливов.

Последний этап — это устройство заземляющего контура. Делается он по такому же принципу, что и заземление в частном доме:

• вдали от дорожек и крыльца выкапывается траншея глубиной 2 м;
• в дно траншеи вбиваются вертикально три стальных уголка 40×40 мм на расстоянии 1,5-2 м друг от друга;
• поверх уголков приваривают стальную полосу толщиной 5 мм и более;
• к стальной полосе приваривают токоотвод;
• контур заземления для молниезащиты закапывают, при этом он должен быть не менее чем в метре от поверхности.

Так как сделать заземление в доме линейного типа не всегда возможно, контур часто замыкают в форме равностороннего треугольника. Независимо от формы контура токоотвод к нему приваривают так, чтобы соединение возвышалось над уровнем земли минимум на 25 см.

При монтаже молниезащиты здания важно помнить четыре правила:

1. Нельзя красить ни молниеприемник, ни токоотвод, ни заземляющие стержни, иначе молниезащита просто не будет работать.
2. Тщательно проверяйте все соединения и не один раз — через них будет проходить заряд в миллионы вольт.
3. Старайтесь не использовать разнородные материалы: в месте соединения стали с медью со временем начнется электрохимическая коррозия, которая сильно увеличит сопротивление на этом участке.
4. Контролируйте влажность грунта около заземляющего контура. В засушливые дни песчаные и супесчаные грунты нужно периодически проливать водой, поскольку в сухом песке заземление теряет эффективность.

Кроме того, не забывайте о правилах работы на высоте: всегда используйте страховку, никогда не ходите по кровле непривязанные и не работайте на крыше в очень жаркие дни.

Наружный контур

Внешняя защита включает в себя молниеотвод, монтируемый в самой верхней точке дома и соединенный с ним проводник, уходящий в землю как минимум на 3 м.

Молниеотводы бывают четырех разновидностей:

• трос крепится на торцевых стойках кровельной системы и натягивается горизонтально вдоль конька;
• металлический штырь наподобие телевизионной антенны старого образца, который располагается вертикально и крепится при помощи растяжек или спецкрепления;
• металлическая сетка из арматурных прутьев, которая укладывается на крышу;
• заземление кровли при помощи проводника.

Последний вариант применим только на металлических кровлях на примере профнастила или металлочерепицы.

Условия установки проводника:

1. Для проводника лучше выбирать стальной или медный прут сечением от 1 до 1,6 см. Чем толще будет проводник, тем больше гарантий безопасности даст такой агрегат.
2. Проводник с молниеотводом соединяется при помощи сварки или болтов. Трос опускается вдоль стены, крепится на нее хомутами.
3. Место крепления данного элемента должно находиться вдали от технологических проемов (дверей и окон) – на глухой стене при ее наличии.
4. Проводной прут не должен прикасаться к металлическим элементам конструкции дома (перилам лестницы, трубам и др.). Оптимальное расстояние – 30 см.

4. Как человеку защититься от молнии?

Чтобы не быть поражённым ударом молнии, нужно избегать во время грозы подходить к молниеотводам или высоким одиночным предметам (столбам, деревьям) на расстояние меньшее 8–10 метров. Если человек застигнут грозой вдали от помещений, то он ни в коем случае не должен прятаться под деревьями, прислоняясь к их стволу.

Очень опасно быть в течение грозы на возвышенных местах (холмах или горах) или на открытых равнинах. Рекомендуется укрываться в небольших углублениях на склоне холмов, вблизи больших камней или деревьев на расстоянии не менее чем на 8–10 метров от одиночных предметов, выбирая, если имеется возможность, место посередине между двумя деревьями, растущими на расстоянии 15–25 метров.

Следует обратить внимание на одну очень распространённую и совершенно неправильную меру, применяемую иногда при поражении людей электрическим током или молнией. Мера эта заключается в том, что поражённого током человека для «оживления» временно закапывают в землю

Но эта мера может лишь повредить человеку. В то время как человек нуждается в искусственном дыхании и усиленном притоке к телу воздуха, засыпание землёй препятствует этому. А если есть открытые ранения от удара молнии, то земля загрязняет их. Поэтому закапывание в землю вредно. Пострадавшему, находящемуся в бессознательном состоянии, до прихода врача необходимо делать искусственное дыхание.

Как сделать эффективную защиту от молний

С точки зрения безопасности, больший риск и урон от попадания молнии, у деревянных домов с кровлей из шифера. Именно в таком доме нужно обязательно установить громоотвод. Сделать своими руками это можно по следующему алгоритму:

1. Наметьте точки на противоположных фронтонах крыши.
2. Закрепите на них брус так, чтобы он был выше конька на 30 сантиметров.
3. Возьмите оцинкованный трос или толстую медную проволоку и натяните ее от одного фронтона к другому. Закрепите этот проводник на брусках, но оставьте свободный конец, который будет вести к заземлению.
4. К верхней части бруса, расположенного на противоположном от отвода к заземлению конца троса, прикрепите при помощи стального уголка металлическую оцинкованную трубу. Если вы возьмете трубу не из оцинкованного металла, то ее придется ежегодно красить, чтобы предотвратить коррозию. Громоотвод должен быть высотой не менее метра, а лучше всего, чтобы он достигал 1,5 м.
5. Если в вашем доме установлена печь, то выводящую дым трубу следует прикрыть небольшим козырьком из оцинкованной стали. К нему нужно подвести медную проволоку и соединить ее с основным тросом для отвода тока.
6. Соорудите заземление, заройте его примерно на два метра в землю. Соедините трос и заземляющий элемент.

Своими руками соорудить громоотвод несложно

Для этого важно лишь избегать самых главных ошибок. Первый распространенный недочет – плохое соединение частей громоотвода между собой

Помните, что конструкция должна выдерживать сильные порывы ветра, поэтому крепить все элементы нужно «на совесть». Вторая ошибка – подключение громоотвода к бытовому заземлению. Это делать категорически запрещено.

После того как установка будет завершена, хорошо увлажните почву вокруг вкопанной заземляющей конструкции. Подведите к ней водосток, чтобы в дождливые дни это место промокало. В засушливую погоду часто случаются сухие грозы, которые не менее опасны чем обычные. Поэтому регулярно проверяйте место заземления, его обязательно нужно увлажнять.

Расчет молниезащиты

Вероятность попадания молнии в дом зависит от его месторасположения. Например, если вокруг дачного домика находятся высокие сооружения, водонапорные башни и другие конструкции, то удар молнии они примут на себя. Высокие деревья вокруг дома тоже могут исполнить роль молниеотвода, но электрическое сопротивление древесины может способствовать разветвлению молнии.

Самым опасным местом расположения является одиноко стоящий дом на возвышенности. Гарантией его безопасности будет правильный расчет параметров молниезащиты.

Расчет стержневой защиты

Стержневая или как ее еще называют, штыревая защита образует вокруг постройки защищенное конусообразное пространство.

Сделать расчет защиты одиночного стержня можно по таблице, где высота конуса обозначена h0, а его радиус – r0. Вершиной является ось стержня.

Как вариант, можно сделать расчет защиты по формуле:

В данном случае rx – это радиус, hа — активная высота стержня, hx – высота здания, h – основная высота молниеотвода.

Если строение имеет продолговатую форму, одного стержня для эффективной защиты будет недостаточно. В этом случае делают расчет под установку двух штырей. Расчет можно аналогично произвести по таблице:

Здесь надо учесть, что показатель L не должен превышать указанное в таблице значение Lmax. Иначе, данная защита будет не двойной, а одиночной.

Кажется на первый взгляд, расчеты очень просты, но это лучше доверить сделать специалистам. Они учтут много дополнительных факторов, которых неопытный человек может не заметить. Если решено все сделать своими руками, то помочь смогут онлайн-программы. Надо только правильно подставить все значения.

Расчет тросовой защиты

Трос молниеотвода натягивается над домом, поэтому между границей защитной зоны образуются двускатные симметричные плоскости. Это надо учесть при расчетах, а все остальные действия идентичны, как и для стержневой защиты.

Расчет сеточной защиты

Так как защита основана на применении металлической сетки, то ее расчет по таблице указывает на выбор размера ячеек:

Чтобы сделать правильно расчет, надо соблюдать некоторые правила:

проводники сетки должны располагаться по краю кровли

Это особо важно для крыш, выходящих за габариты постройки;
на крыше с уклоном больше 1/10 проводник монтируют по коньку;
боковые плоскости, выходящие за радиус защиты, оборудуются дополнительными молниеотводами;
ячейки сетки по размеру должны соответствовать параметрам, указанным в таблице;
сетка оборудуется минимум двумя токоотводами на углах постройки;
любые выступающие за основную сетку элементы дома оборудуются дополнительной сеткой;
при расчете расположения токоотводов им надо найти кратчайший путь.. В случае с металлической крышей, сделанной, например, из металлочерепицы, необходимо заземление

Как самостоятельный молниеотвод без сетки она не годится. Малая толщина металлочерепицы не выдержит высокой температуры в точке попадания молнии и может расплавиться

В случае с металлической крышей, сделанной, например, из металлочерепицы, необходимо заземление. Как самостоятельный молниеотвод без сетки она не годится. Малая толщина металлочерепицы не выдержит высокой температуры в точке попадания молнии и может расплавиться.

Это интересно: Молниезащита дымовой трубы — устройство и система молниеотвода

Классы устройств защиты от ИП

Существует 3 класса аппаратов защиты линии от перенапряжения:

Устройства I класса устанавливаются в распределительном щите или вводном шкафу и позволяют обеспечить защиту сети от импульсного перенапряжения, когда электрический разряд во время грозы попадает в ЛЭП или молниезащиту.

Приборы II класса обеспечивают дополнительную защиту электрической линии от повреждений в результате удара молнии. Устанавливают их и в том случае, когда необходимо защитить сеть от импульсных скачков напряжения, вызванных коммутацией. Их монтируют после устройств I класса.

Рассказ про УЗИП от специалистов компании ABB на видео:

Аппараты класса I+II обеспечивают защиту отдельных жилых домов. Монтаж этих приборов производится неподалеку от электрического оборудования. Они играют роль последнего барьера, сглаживающего остаточное перенапряжение, которое, как правило, имеет незначительную величину. Устройства этого класса выпускаются в виде специализированных электророзеток или вилок.

Одновременная установка устройств I, II и III класса гарантирует трехступенчатую защиту электрической линии от импульсных скачков напряжения.

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.

Как подключить УЗИП в частном доме?

Защитные устройства могут включаться в бытовые электрические сети (с одной фазой и рабочим напряжением 220В) и в токоведущие линии промышленных объектов (три фазы, 380В). Исходя из этого, полная схема подключения УЗИП предусматривает воздействие соответствующего показателя напряжения.

Если роль заземления и нулевого проводника играет общий кабель, то в такой схеме устанавливается простейшее одноблоковое УЗИП. Подключается он следующим образом: фазная жила, подключенная ко входу защитного устройства – выходной кабель, соединенный с общим защитным проводником – защищаемые электроприборы и оборудование.

В соответствии с требованиями современной электротехнической документации нулевой и заземляющий проводники объединяться не должны. Исходя из этого, в новых домах для защиты цепи от скачков напряжения применяется двухмодульный аппарат, имеющий три отдельных клеммы: фаза, нейтраль и заземление.

В таком случае включение устройства в схему производится по другому принципу: фаза и нулевой кабель идут на соответствующие клеммы УЗИП, а затем шлейфом на подсоединенное к линии оборудование. Заземляющий проводник также подключается к своей клемме защитного прибора.

В каждом из описанных случаев чрезмерный ток, возникающий при перенапряжении, уходит в землю по кабелю заземления или общему защитному проводу, не оказывая воздействия на линию и подсоединенное к ней оборудование.

Ответы на вопросы про УЗИП на видео: