Система заземления и молниезащиты

ВНЕШНЯЯ СИСТЕМА МОЛНИЕЗАЩИТЫ

Как хочется, строя собственный дом, предусмотреть любую мелочь Чтобы он был не только красив и функционален, но и безопасен, служил верой и правдой вам, да еще и внукам с правнуками. Для этого стоит позаботиться о приобретении огневодостойких стройматериалов и крепких засовов, правильной организации систем вентиляции и дымоудаления, а также о мерах по оснащению жилища пожарной и охранной сигнализацией. И, конечно, установить оборудование, ограждающее обитателей и все их имущество от последствий попадания молнии.

О каких последствиях речь? Как минимум о выбитых пробках и сгоревших телевизорах. В худшем случае — о поражении кого-либо из домочадцев электрическим током, пожаре (особенно если постройка деревянная), а то и взрыве. Поэтому, чтобы противостоять непредсказуемым атмосферным событиям, современное здание просто обязано иметь надежную защиту от «зевсовых стрел». Кстати, любимые места попадания последних — скаты крыш, телевизионные антенны и водосточные трубы. Уже оттуда путь грозовых разрядов лежит к близлежащим проводам и далее — к электроприборам. Понятно, что предпринимать самые активные действия по предупреждению нештатной ситуации надо и снаружи, и изнутри. Соответственно, и система молниезащиты бывает внешней, спасающей от прямых попаданий разрядов, и внутренней, борющейся со вторичными поражающими факторами, например импульсным перенапряжением. А поскольку описанные выше механические и термические воздействия возможны лишь при условии прохождения токов довольно больших значений, пристальное внимание следуетуделить и заземлению.
Чтобы молния не натворила бед, ее надо поймать за мгновение до попадания в дом, лишить сил, направив всю силу удара чуть в сторону, желательно — в почву. Именно в этом и состоит предназначение внешней системы молниезащиты. В первом приближении ее конструкция, кстати, придуманная одним из первых президентов США Бенджамином Франклином, весьма тривиальна и включает в себя молниеприемник с элементами крепежа, токоотводы и заземляющее устройство. Однако, если заняться вопросом чуть более подробно, придет понимание, что без учета особенностей конкретного объекта — размеров, наличия архитектурных элементов, формы крыши и материала, из которого она изготовлена, водостоков и способа их монтажа, точек установки дымоходного канала, телевизионной антенны — соорудить что-то по-настоящему серьезное нельзя. Хотите сделать все по уму, тогда продумывайте качественный громоотвод еще на этапе проектирования будущего дома. Это позволит получить самую эффективную конструкцию при минимуме финансовых и трудозатрат и даст возможность учесть эстетическую составляющую экстерьера жилища.
А еще важно знать, где на участке располагаются подземные коммуникации (чтобы небесный огонь ненароком не снизошел именно туда), какова геологическая обстановка, в конце концов — насколько часты грозы в данной местности и как далеко от вашего дома стоит соседский. Все вышеперечисленное во многом определяет зону ответственности конкретной защитной системы, но главное в этом вопросе — параметры молниеприемников: их количество, взаимное расположение и высота установки.
При выборе материала для токопроводящих компонентов обращают внимание и на площадь поперечного сечения каждого из них.
Толщина приемников и токоотводов, выполненных из стали (оцинкованной или нержавеющей), должна быть не меньше 50 кв. мм, а заземлителя — 80 кв. мм. Еще лучше подбирать модель с некоторым запасом толщины наслучай возможной коррозии или механических повреждений.
А вот медь с меньшим диаметром жилы всегда характеризуется большей проводящей способностью. Именно она, пожалуй, идеальный вариант для токоотвода: всего-то достаточно проволоки в 16 кв. мм. Правда, этот материал довольно дорог. Широко распространенный в нашей жизни алюминий — проводник куда менее надежный, он вообще не годится для заземления.

МОЛНИЕПРИЕМНИКИ

Итак, первым в борьбу со стихией вступает молниеприемник. Он может быть тросовым, сетчатым или сделанным в виде стального стержня круглого сечения диаметром 12-20 мм — все зависит от модели. Последние, монтируемые в самой самой высокой точке постройки, благодаря высокой надежности и относительной дешевизне наиболее популярны. Их используют для защиты приземистых домов с железными крышами и в тех случаях, когда над всеми остальными архитектурными элементами доминирует дымовая труба (она же обычно и служит опорой для крепежа). Длина стержня (варьируется от 200 до 8000 мм) прямо пропорциональна высоте здания и ширине охраняемой зоны. Тросы нашли применение в коттеджах высотой в пару-тройку этажей, с протяженной кровлей из шифера. Молниеприемник данной конфигурации протягивают по всей длине конька, отступая от ендовы сантиметров на 25. Для крепления надо предусмотреть мачты-подпорки (лучше деревянные).

Молниезащитные металлические сетки — наилучший вариант для черепичной, а также плоской или почти плоской крыши. Они состоят из нескольких проводников, переплетенных таким образом, чтобы образовалась ячеистая структура с шагом не более чем 66 м. В узлах в качестве соединительных элементов располагаются клеммы. Уже готовые изделия, к сожалению, не продают — в каждом конкретном случае разрабатывают индивидуальный проект. Однако следует учитывать: счастливым обладателям сетки на крыше придется обойтись без системы антиобледенения. При желании или в силу необходимости (если кровля неметаллическая и имеет уж очень причудливую форму) используют несколько одинаковых молниеприемников либо комбинации различных типов: например, тросостержневые или сетчатые, размещенные по скатам, ребрам и конькам, функционирующие заодно с дополнительными стержневыми, которые располагают около особенно выступающих деталей.

В принципе ловцом молний может стать и сама крыша, если она сделана из оцинкованной стали толщиной не менее 4мм. Допускается применение в данном качестве и всевозможных архитектурных элементов (кровельных ограждений, металлических украшений, частей водосточных систем и вентиляционных труб). Существенное требование — все выступающие части следует присоединить к кровле тем или иным способом, чтобы впоследствии и они были заземлены. Кроме вышеописанных пассивных модификаций молниеприемников существуют и активные: во время апофеоза грозы они «выстреливают» — выдают собственный разряд (энергия для этого была накоплена заранее). При его встрече с атмосферным «собратом» возникает ионизированный канал, по которому ток высоких энергий спускается к заземлителю. Такая установка почти незаметна на крыше, поскольку мачта всего одна, к тому же невысокая. Однако общая стоимость этой конструкции существенно выше, нежели стандартной, ввиду того что данное оборудование предлагают лишь иностранные производители. По той же причине в нашей стране подобная техника в большинстве своем пока еще не имеет сертификатов соответствия российским нормам безопасности. Токоотводы Именно по этим одножильным проводникам (медным или стальным, с площадью сечения не менее 35 кв. мм) ток от молниеприемника отводится к заземлителю. По правилам электротехники количество токоотводов должно быть четным (не меньше двух) — с каждой стороны стержня или троса. Точное число обычно определяют, прикинув, сколько штук поместится вдоль стены (плюс две с торцов дома), учитывая, что безопасное расстояние между соседними экземплярами — от 10 до 25 м.

Осуществлять прокладку следует открытым способом: по краю периметра крыши, на фасаде (лучше вблизи углов). Главное — максимально далеко от остальной домашней электропроводки, а также от окон, входных дверей и водосточных труб. Почему? Дело в том, что при скрытой проводке велика вероятность растрескивания облицовочного материала из-за расширения токопроводящих частей, возникающего при большой силе тока (до 200 тыс. А) и высоких температурах — до 30 тыс. °С. В деревянных постройках необходимо, чтобы величина зазора между поверхностью и проводом равнялась или была чуть больше 10см.
Токоотводы соединяются заземлителем кратчайшим путем. Поэтому в процессе монтажа их сначала отвесно спускают с кровли, а затем крепят вдоль стены до самой земли с помощью металлических скоб либо фасадных держателей (для щитовых домов или сделанных из бруса), следя за тем, чтобы не образовывалось каких-либо петель.

СИСТЕМА ЗАЗЕМЛЕНИЯ

Как уже говорилось выше, задача этой системы — увести энергию электрического разряда в землю, нейтрализовать там и защитить тем самым людей от воздействия высокого напряжения. Ее образовывают заземляющие электроды, собственно пластины-заземлители, болты и клеммы, соединяющие их в единую замкнутую цепь, и так называемый антикоррозионный бандаж, предохраняющий устройство от ржавчины.
Конструкция данной части комплекса молниезащиты бывает фундаментной, очаговой (глубинной) и контурной. Последняя — самая эффективная и одновременно надежная: по периметру здания на небольшом (порядка 1м) удалении от фасада и от остальных дачных построек на глубине 0,5-1 м горизонтально укладывают стальные кольца или пластины. Это гарантирует защиту не только всем находящимся внутри здания людям, но и тем, кого непогода застала врасплох около него. Лента должна соприкасаться с почвой не менее чем на 80 % своей длины. Благодаря тому что контур общий для всех спущенных сверху токоотводов, сопротивление заземлению одинаково для каждого из них, следовательно, и ток распределяется равномерно, варьируясь лишь в небольших пределах в зависимости от времени года и характерной для него погоды (при промерзании почвы, избытке или, наоборот, недостатке в ней влаги). Кроме того, установка именно контурной схемы позволяет убить сразу двух зайцев: эксплуатировать ее как составную часть системы молниезащиты и использовать для повторного заземления бытового электрооборудования.
Проблем данный способ создает немного, но они весьма существенны. Во-первых, необходимы довольно масштабные земляные работы, ими лучше заниматься на начальной стадии возведения коттеджа. Во-вторых, не стоит забывать о подверженности стали коррозии, а ведь борьба с ней влечет за собой дополнительные расходы, в том числе на установку ревизионных люков в нескольких точках участка рядом с домом для обследования состояния контура.

Еще одним вариантом организации заземления на этапе строительства является задействование фундамента— ленточного или выполненного из бетонных плит, но обязательно с выведением наружу открытых участков для подсоединения к ним токоотводов.

Если про необходимость монтажа системы молниезащиты вы вспомнили уже после возведения жилища и обустройства прилегающей к нему территории, да и желания перекапывать половину участка нет, можно воспользоваться очаговым методом. В нескольких местах на глубину от 3 до 10м (в зависимости от типа грунта и погодных условий в данной местности) закапывают металлические стержни-электроды с выпусками под токоотводы на концах. Их соединяют друг с другом системой проводов, предназначение которой — уравнять возникшую было разность потенциалов. Кстати, чем глубже размещают подобный «клад», тем меньше удельное сопротивление грунта, а следовательно, более эффективно работает устройство. Но и здесь следует озаботиться вопросом предохранения металлических деталей от отрицательного воздействия влаги. Расстояние до ближайшей стены не должно быть меньше 0,5-1 м, а электроды надо стараться располагать равномерно и так, чтобы исключить их экранирование. Одним из преимуществ такой схемы является возможность установки отдельного заземлителя в подвале дома. Вместо стержней иногда применяют куски металлических труб.
Но самое надежное — взять лучшее от обоих методов. Например, наряду с прокладкой по периметру здания ленты можно зарыть в землю электроды — в точках спускания токоотводов. Все элементы соединяют между собой либо сваркой (для проводников из черной
стали), либо с помощью болтов (если составляющие системы выполнены из материала с цинковым покрытием, предохраняющим от ржавчины).
Чтобы оценить финансовые затраты, надо определиться с комплектацией. В общем случае только оборудование для оснащения трехэтажного коттеджа размером 1515 м потянет на 80 тыс. руб. В данную сумму входит плата за молниеприемную сетку на основе стальных проводников, токоотводы в количестве четырех — шести штук, контурное заземление (кольцо). Если вы решите использовать медные проводники, цена возрастет примерно на 40 %. Стоимость строительно-монтажных работ, необходимых при установке системы, сопоставима с расходами на покупку всех необходимых компонентов.
При заключении договора на проектирование и проведение работ поинтересуйтесь, имеет ли фирма, в которую вы обратились, лицензию на установку молниезащитных систем, сертификаты на все оборудование, а также узнайте гарантийный срок его эксплуатации. Последний пункт особенно важен для заземлителей, поскольку они обязаны беспроблемно функционировать не менее 30-50 лет.
На просторной вилле одного отдельно стоящего молниеотвода (неважно, стержневого или тросового) мало. Тут нужен двойной или даже так называемый многократный вариант. В последнем случае несколько молниеприемников монтируют не на одной линии.

ОБУСТРОЙСТВО & РЕМОНТ №36 (421) 8-М сентября 2008 Анна КРЕМНЕВА

Скалин Евгений. Ведущий специалист.