Расчет молниезащиты для частного дома

Узнав о той таинственной грозной силе, таящейся в облаках в виде непредсказуемых молний, ознакомившись с существующими возможностями защиты от них, необходимо получить практические сведения, чтобы самостоятельно оборудовать молниезащиту.

Местоположение дома

От расположения здания сильно зависит вероятность попадания в него молнии. В случае если постройка стоит в низине, окружённая возвышающимися зданиями или другими высокими сооружениями типа промышленных труб, мачт и башен, то внешняя молниезащита данных объектов примет удар молнии на себя.

Окружающие дом деревья также могут выполнять функцию молниеотвода, но стример молнии может разветвиться между деревьями и домом, из-за большого электрического сопротивления древесины. Но одиноко стоящий на горе дом будет являться самой вероятной мишенью для попадания молнии, и единственной гарантией безопасности будет правильный монтаж молниезащиты с верно рассчитанными параметрами.

Элементы внешней молниезащиты

Внешняя молниезащита имеет три компонента:

  1. Молниеотвод, (молниеприемник) перехватывает молнию, принимая разряд;
  2. Токоотвод, проводник, по которому ток протекает от молниеотвода к заземляющему устройству;
  3. Заземляющее устройство (заземлитель), обеспечивающее растекание тока в земле.

Устройство молниезащиты

Поскольку молниеотвод принимает на себя грозный удар молнии и локализует прохождение стримера, то от его расчёта и правильной установки зависит вся защита дома целиком. Различают три вида молниеотводов:

  1. стержневой;
  2. тросовый;
  3. сеточный.

Стрежневой одиночный молниеприемник

Изготавливается в виде цельнометаллического стержня или полой трубы. Устанавливают стержневой молниеприемник сбоку здания, или над крышей вертикально. Защищаемое пространство будет иметь форму кругового конуса высотой h0, радиусом r0, с вершиной на оси стержня.

Если высота молниеотвода h, то для h0= 0,7*h, r0 =0,6*h. То есть h = r0/0,6 (высота до 30 м). Если требуется иная высота, нужно воспользоваться таблицей:

таблица одиночного стержня

Образно говоря, дом должен поместиться в данный конус защиты:

Нужно выбрать r¬x, таким, чтобы края крыши за него не выступали за круг с данным радиусом. Для этого нужен план дома, или измерить его рулеткой и начертить чертёж. Таким образом, также будет найдено оптимальное местоположение молниеотвода на крыше.

Исходя из правила подобных треугольников, высота молниеотвода над плоскостью, в которой находятся крайние выступы крыши (h-hx)= r¬x/0,6. Если крыша плоская, то высота стержня устанавливаемого молниеотвода hm= r¬x/0,6. В ином случае, нужно измерить высоту hk конька крыши над полом чердака, тогда высота устанавливаемого стержня будет hm= r¬x /0,6 – hk.

Стержневой одиночный молниеприемник

Двойной стержневой молниеприемник

Если дом продолговатый, то расчётная высота мачты молниеотвода окажется слишком большой.

В этом случае применяют двойной молниеотвод, включающий установку двух стержней, причем длина L не должна превышать значение Lmax, указанное в таблице, иначе данные молниеотводы считаются одиночными. Если L< L¬c, то верхняя граница защиты не провисает, то есть hс= h0.

Двойной стержневой молниеприемник

Внешние полуконусы r0, h0 рассчитываются аналогично одиночному стержневому молниеотводу. Сужение поперечного сечения зоны защиты rcx на высоте hx < hc определяют по формуле:

Устройство двойного стержневого молниеприемника

Тросовый молниеприемник

Выполняется в виде троса с заземлением у каждого конца, натянутого над зданием между двумя заземлёнными отдельными металлическими опорами.

установка тросового молниеприменика

При невозможности обеспечить установку отдельных опор, допускается их монтаж на здании с использованием изоляторов. Поперечное сечение стального троса должно быть 50 мм². Из-за веса натягиваемого троса конструкция опор должна быть достаточно надёжной, чтобы выдерживать порывы ветра.

Расчёт данного молниеотвода идентичен, как и для одиночного стержневого молниеотвода, с той разницей, что между опорами, границами зоны защиты являются двускатные симметричные поверхности, образующие равнобедренный треугольник в вертикальном сечении.

Также используют двойной тросовый молниеотвод и молниезащиту тросом по периметру:

Молниеприемник по стандарту Международной Электротехнической Комиссии (МЭК)

В данных правилах IEK 61024-1-1, которые в некоторых случаях являются более требовательными, чем вышеописанные инструкции СО 153-34.21.122-2003, расчет различных типов молниеотводов для зданий высотой до 60 м производится:

  1. Методом защитного угла α к вертикали молниеотвода в наивысшей его точке. При этом все элементы здания должны находиться в зоне защиты, образованной углом α. Применяется для небольших сооружений, имеющих простую форму;
  2. Методом качения фиктивной сферы, при котором сфера с определённым радиусом, указанным в таблице, может соприкасаться только с землёй и молниеотводами, или с поверхностью, на которой установлена сетка в качестве молниеотвода.

Следует помнить, что в данном стандарте h – это высота молниеотвода над защищаемой поверхностью. Не допускается использовать метод защитного угла, если высота h превышает радиус фиктивной сферы.

Понятие фиктивная среда

Из данных рисунков становится понятным метод фиктивной сферы, который применяют для объектов сложных форм:

Применение сеточной молниезащиты для сложных геометрических объектов

Для подобных расчётов необходимо соответствующее программное обеспечение, хотя, если планируется молниезащита частного дома с применением металлической сетки в качестве молниеотвода, то данный способ расчёта будет весьма удобным, даже с использованием чертежа или эскиза, начертанного от руки.

Молниезащита здании с плоской крышей

Сеточный молниеотвод

Внешняя система молниезащиты, оборудованная сеткой в качестве молниеприемника, становится очень популярной из-за своей простоты и дешевизны и надёжности.

Таблица выбора шага сетки от разного размера крыш и угла наклона

При расчете необходимо соблюдать данные условия:

  • Провода, образующие сварную сетку, должны проходить по краю крыши, особенно, если кровля выходит за габариты дома;
  • Проводник сетки должен прокладываться по коньку, если наклон кровли превышает 1/10;
  • Если боковые поверхности здания находятся на высоте, большей чем радиус сферы, то они защищаются сеткой или другими видами молниеотводов;
  • Размеры ячеек сетки не должны превышать значений, указанных в вышеприведённой таблице;
  • Необходимо, чтобы было как минимум два токоотвода от данной сетки. Как правило, токоотводы от сеток устанавливают по углах здания, таким образом обеспечивая дополнительную защиту;
  • Никакие элементы зданий, особенно проводники не должны выступать за сетку. Если используются дымовые трубы или другие элементы, то они тоже оборудуются сеткой.
  • Провода сетки, и токоотводы от неё должны прокладываться кратчайшим путём.

Металлическая крыша должна быть также заземлена, не может служить самостоятельным молниеотводом подобно металлической сетке, из-за малой толщины металла, который расплавится в месте удара молнии, что может вызвать пожар.

Сеточная молниезащита

Токоотвод

Все внешние системы молниезащиты имеют надёжное электрическое соединение с заземлением, чтобы мощный разряд молнии безопасно для окружающих вошёл в землю.

Проводник, при помощи которого выполняется данное соединение, называется токоотводом. Изготавливается токоотвод из металлического прутка или полосы. Подбирают сечение, исходя из применяемых металлов:

таблица_сечений_38cc845955c3e7279aabd4763d1f4954

Крепиться токоотвод должен не ближе, чем на 10 см от горючих материалов стен при помощи изолированных кронштейнов, не допускается его прохождение внутри дома.

Заземляющее устройство

Обустраивая защиту от молнии, нужно помнить, что понятия: правильное заземление и правильная молниезащита – тождественны. Не уделив надлежащего внимания заземляющему устройству, устанавливая молниеотводы, можно привлечь разряд молнии, пропустив его через конструкции здания, что может привести к трагедии. Поэтому необходимо применить один из нижеприведённых заземлителей.

Выбор заземлителя для молниеприемника

Устанавливать устройства заземления нужно не ближе 2 м от фундамента здания и не ближе 5 м от входа в дом. Для заземления молниезащиты допускается использовать все заземлители электроустановок, рекомендуемые ПУЭ, за исключением нулевых проводников воздушных линий, и только в случае полной уверенности в надёжности главной заземляющей шины, иначе возможен занос потенциала на провод PE домашней электросети.

Все соединения проводников, из которых состоит система молниезащиты, должны быть очень надёжными. Как правило, лучшая надёжность достигается при помощи сварки.

Похожие статьи

Поделитесь статьей с друзьями:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *