Громоотвод это

  • 1 Принцип действия
  • 2 Устройство
  • 3 История
  • 4 Природные молниеотводы
  • 5 См. также
  • 6 Примечания
  • 7 Ссылки

Во время грозы на Земле появляются большие индуцированные заряды, и у поверхности Земли возникает сильное электрическое поле. Напряжённость поля особенно велика возле острых проводников, и поэтому на конце молниеотвода зажигается коронный разряд. Воздух вблизи молниеотвода в результате коронного разряда сильно ионизируется. Вследствие этого напряжённость электрического поля вблизи острия уменьшается (как и внутри любого проводника) [1] , индуцированные заряды не могут накапливаться на здании и вероятность возникновения молнии снижается. В тех же случаях, когда молния всё же возникает (такие случаи очень редки), молния исходит из молниеотвода, не причиняя разрушений [2] .

Расчет защитной зоны

Для каждого строения необходимо произвести расчет громоотвода, так как каждая конфигурация способна обеспечить защитную зону различных размеров. Параметры данной зоны можно рассчитать самостоятельно, учитывая особенности и габариты дачного дома.

Одиночный стержень образует защитную зону, которая по геометрии близка к конусу, имеющему угол при вершине примерно 45°. Вершина этого конуса будет находиться в наивысшей точке громоотвода. У молниеприемника тросового типа зона защиты имеет более сложную геометрию, в которой трос служит ребром, а каждый стержень образует свой конус.

Расчет защитной зоны одиночного стержня можно произвести по следующей формуле:

где R – радиус зоны над самой высокой точкой дома, h – расстояние от самой высокой точки дома до пика громоотвода.

Чтобы выяснить, достаточно ли высоты стрежня для защиты определенной зоны на уровне земли, можно воспользоваться следующим расчетом. Допустим, высота конуса будет обозначена ho, радиус на земле – Ro , высота здания – hx , радиус на уровне высоты здания – Rx, высота стержня – h. Тогда с учетом высоты имеющегося громоотвода и высоты дома неизвестные значения будут вычисляться по формулам:

На практике расчеты выглядят так: если стержень имеет длину 10 м, то радиус зоны защиты на земле будет составлять 1,5*10 = 15 м, остальные параметры вычисляются аналогично.

Для расчета необходимой длины стержня можно воспользоваться теми же формулами, подставив в них желаемый радиус защитной зоны. В случае со сложной геометрией молниеприемника нужно нарисовать графическую модель дома и громоотвода и высчитать зону защиты геометрическим путем.

Высота громоотвода не должна превышать 12 м, поэтому, если не удается уложиться в данные ограничения, используя одиночный стержень, для расширения защитной зоны рекомендуется использовать несколько мачт.

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.

Монтаж молниеприемника

Сразу следует оговориться, что требования ПУЭ предусматривают выполнение соединений между всеми частями молниеотвода исключительно сваркой. Если это невозможно, допускается резьбовое соединение болтами и гайками.

Площадь шайб, применяемых при резьбовом соединении, должна быть увеличена. Не допускается производить монтаж элементов системы скруткой проводов или какими-либо другими методами.

Разумеется, высоту молниеприемника, в основном определяющую его эффективность, необходимо максимизировать. Согласно инструкции РД, для обеспечения надежной защиты надо поднять громоотвод минимум на 3 м над поверхностью сооружения. Это касается стержневых устройств.

Высота прокладки тросового молниеотвода зависит от длины и высоты здания, конструкции заземлителя и удельного сопротивления грунта, может составлять 3-4 м. Для монтажа троса рекомендуется укреплять деревянные опоры на обоих коньках здания, а между ними натягивать тросовый громоотвод, если речь идет о коньковых крышах.

Конструктивные особенности сеточных громоотводов позволяют крепить такие устройства значительно ниже. В зависимости от шага сетки они могут быть расположены в десятке или нескольких десятках сантиметров от плоской кровли. Сетка с ячейками 6Х6 см может быть уложена непосредственно на поверхность крыши или даже под слой утеплителя, если он не горюч.

Контур заземления

Заключительный модуль громоотвода. Сразу стоит сказать, что для громоотвода должен быть свой контур. Его нельзя объединять с общим заземлением в частном доме. Это связано с тем, что импульс без особых усилий может пойти в домашнюю сеть питания, что сведет эффективность всей конструкции к нулю. Конечный модуль громоотвода представляет собой прямую или треугольную конструкцию, которая вкапывается в землю. Глубина погружения будет зависеть от качества грунта и близости грунтовых вод. В стандартной ситуации отрезки арматуры с длиной в 2 метра забиваются на глубине в 80 см и после этого соединяются металлическим уголком. В случае близости грунтовых вод штыри в контуре могут отсутствовать, а используется только сварной треугольник.

Молниезащита бывает 2х видов — внешняя и внутренняя системы молниезащиты.

Внешняя система молниезащиты

Внешняя молниезащита представляет собой систему, обеспечивающую перехват молнии и отвод её в землю, тем самым, защищая здание (сооружение) от повреждения и пожара. В момент прямого удара молнии в строительный объект правильно спроектированное и сооруженное молниезащитное устройство должно принять на себя ток молнии и отвести его по токоотводам в систему заземления, где энергия разряда должна безопасно рассеяться. Прохождение тока молнии должно произойти без ущерба для защищаемого объекта и быть безопасным для людей, находящихся как внутри, так и снаружи этого объекта.

Существуют следующие типы внешней молниезащиты:

— Конструкция, когда молниеотвод выполняет роль проводника между обкладками этого конденсатора (т.е. конденсатор как бы замкнут накоротко). Поэтому заряд на его обкладках не накапливается, а конденсатор постоянно разряжается. И напряженность в районе молниеотвода практически нулевая. Иными словами, молниеотвод не «ловит» на себя молнию, а создает условия, когда молния не может возникнуть. Он просто «отводит» молнию от себя.

— Конструкция, когда молниеотвод принимает на себя удар молнии, и спускает все напряжение в землю.

Эти 2 типа подразделяются на следующие виды:

— молниеприемная сеть;
— натянутый молниеприемный трос;
— молниеприемный стержень;
— активная молниезащита.

В большинстве случаев, внешняя молниезащита состоит из следующих элементов:

— Молниеотвод (молниеприёмник, громоотвод) — устройство, перехватывающее разряд молнии. Выполняется из металла (нержавеющая либо оцинкованная сталь, алюминий, медь)

— Токоотводы (спуски) — часть молниеотвода, предназначенная для отвода тока молнии от молниеприемника к заземлителю.

Читайте также  Подшивка фронтонов

— Заземлитель — проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через проводящую среду.

Внутренняя система молниезащиты

Внутренняя молниезащита представляет собой совокупность устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП). Назначение УЗИП защитить электрическое и электронное оборудование от перенапряжений в сети, вызванных резистивными и индуктивными связями, возникающих под воздействием тока молнии.

Общепринято выделяют перенапряжения, вызванные:

Прямыми ударами молнии. Такие перенапряжения происходят в случае попадания молнии в здание (сооружение) или в подведенные к зданию (сооружению) линии коммуникаций (линии электропередачи, коммуникационные линии). Перенапряжения, вызванные прямым ударом, именуются «Тип 1» и характеризуются формой волны 10/350 мкс. Они наиболее опасны, так как несут большую запасенную энергию.

Непрямыми ударами молнии. Эти перенапряжения происходят вследствие ударов вблизи здания (сооружения) или удара молнии вблизи линий коммуникаций. В зависимости от типа попадания различаются и параметры перенапряжений. Перенапряжения, вызванные непрямым ударом, именуются «Тип 2» и характеризуются формой волны 8/20 мкс. Они менее опасны: запасенная энергия примерно в семнадцать раз меньше, чем у «Тип 1».

Куда ударяет молния?

Существует мнение, что молнии ударяют в те места, где имеются залежи металла или подземный источник воды. Этим отчасти можно объяснить тот факт, что у одних на дачах во время гроз «постоянно молнии», а у других все спокойно.

Известно и свойство «стрел Зевса» ударять в самое высокое строение, дерево, стоящее посреди поля, а также в металлические конструкции. Последнее обстоятельство и служит «противоядием» от молний – громоотводы изготавливаются из металла.

Для чего необходим громоотвод

Разряды молний крайне опасное явление природы, в особенности, в ситуации, когда сооружения находятся на открытых территориях, именно потому, чтобы обеспечить спокойствие и безопасность своей семьи, необходимо установить громоотвод. Установка громоотвода не потребует огромных временных затрат, но, в конечном итоге, вы будете уверены, что постройки надежно защищены от различных погодных неприятностей.

Необходимые средства и строительные материалы

Для монтажа громоотвода в частном доме потребуется:

  • штырь для молниеприемника;
  • металлическая проволока из меди или алюминия сечением 6 мм и гофра для токоотвода;
  • нержавеющая сталь для подготовки заземления;
  • сварочный аппарат;
  • пила Болгарка с диском по металлу;
  • дрель- шуруповерт электрическая;
  • мультиметр;
  • кувалда или молоток;
  • лопата штыковая;
  • гаечные ключи;
  • болты М8 или М10;
  • дюбеля;
  • хомуты для крепежа;
  • мощный деревянный шест;
  • держатели.

Этап подготовки

Планирование надо начинать с определения высоты конструкции. Верх стержня молниеприемника необходимо расположить до 12 метров над землей.

Необходимо учесть, что сооружения, предназначенные для защиты строений от ударов молний, охраняют здания только на ограниченном участке. Защищенным может считаться пространство вокруг самого сооружения. Поэтому при постройке громоотвода необходимо это учитывать и строить их так, чтобы под защиту попадали все объекты, располагающиеся на участке.

Существует два типа конструкций:

  • Тип А
  • Тип Б

Громоотводы типа А создают защиту на 99%, что делает их наиболее эффективными по защите от молний конструкциями.

Сооружения типа Б по сравнению с сооружениями типа А обладают меньшей эффективностью и в результате защищают строение только на 95%.

Важно! Зона безопасности, которую создает молниеприемник, будет в радиусе 1,5 размеров высоты мачты.

То есть, при высоте 10 метров громоотвод прикроет площадь в диаметре в 30 метров. Если необходима защита большего по размерам участка с постройками, то постройка двух или трех мачт, равномерно расположенных по территории участка, поможет решить проблему молниеотведения. Громоотводу необходимо быть на высоте более 2 –х метров от поверхности крыши, для эффективного выполнения функции защиты дома от молний.

Подбор места установки заземления

Контур заземления необходимо расположить на расстояние до 1-го метра от фундамента постройки, которую будет защищать громоотвод, и в нескольких метрах от тротуаров и крыльца. Место заземления во время грозы представляет опасность, потому необходимо расположить его так, чтобы не подвергать риску домочадцев и гостей. Лучше всего будет найти место для нее у стены или забора, огораживающего дом. Один из вариантов — это расположить вокруг зоны заземления какую-либо клумбу или другую композицию из валунов, камней и т.д.

Наиболее подходящие материалы для составляющих:

  • Основание молниеотвода. Для этих целей наиболее подходящим будет стальной прут толщиной не менее 60 мм, альтернативный вариант — это медный стержень сечением 0.70 см или стержень 0.35 см из алюминия.
  • Токоотвод. Медная или стальная проволока по диаметру не меньше 0.6 см в гофрированной оболочке или защитном кожухе.
  • Заземлитель. Для него используются три отрезка уголка 50х50 мм, сделанных из нержавейки, длиной 2 метра каждый, а также пластин из нержавейки со следующими параметрами: длина от 1200 мм, ширина 40 мм, толщина более 4 мм.

Также необходимо заранее определить и пометить места расположения всех элементов конструкции.

Установка конструкции

  • Установка заземлителя.

После проведения разметки, при помощи лопаты создается яма в форме треугольника – каждая сторона которой должна быть не менее 1200 мм, глубиной – 600 — 700 мм. От вершины треугольника по направлению к стене дома прокладывается траншея. В конечной точке будет подходить окончание токоотвода.

На окончаниях вертикальных частей элементов заземления срезаются болгаркой уголки, затем заостренными концами вгоняются в грунт на глубину от 2-х метров тяжелой металлической кувалдой. При вкапывании заостренных концов заземления в землю необходимо наносить удары кувалдой строго вертикально дабы не погнуть контрукции.

С использованием сварочного аппарата привариваются куски из того же материала, из которых и формируют металлический треугольник в траншеях.

  • Установка молниеприемника (Громоотвода).

Для установки молниеприемника можно использовать два способа:

  • укрепить шест на крыше, используя два крепежа с хомутами на одном конце, которые устанавливаются к печной трубе дюбель- гвоздями один над другим.
  • к стропилам прикрепить шест, предварительно позаботившись о том, чтобы кровельное покрытие было герметично.

Токоприемник укладывается на крышу, а затем на стену вертикально вниз и крепится к крыше и стене полукруглыми пластиковыми или металлическими зажимами. Нижняя часть токовой мойки должна быть закреплена на заземлении, выведенном из стены дома.

Для этого в заземляющей пластине делается дырка, в которую устанавливается болт с шайбой, гайкой и контргайкой. Зачищенный (острый) конец токоотвода зажимается при помощи шайбы, гайки и болта, вместе с обмотанной витой парой вокруг болта. Затем ямы закапываются.

Проверка

Установленная система должна быть проверена мультиметром. Выполните измерение сопротивления — прибор должен иметь значение не выше 10 ом. Если показания прибора отличаются от нормативных — проверьте все стыки конструкции – по всему контуру конструкции должна быть хорошая электропроводность.

Видео описание

Смотрите в этом ролике, как устроена и работает комплексная молниезащита для коттеджа:

Инструкция по установке своими руками

Самостоятельный монтаж громоотвода выполняется следующим образом:

  1. Рассчитывается высота установки приёмника, исходя из требуемого защитного радиуса.
  2. Выбирается материал.
  3. Определяется место монтажа.
  4. Выполняется закрепление молниеприёмника.
  5. Проводится токоотвод.
  6. Выкапывается траншея или котлован, вбиваются и соединяются между собой штыри заземлителя.
  7. Токоотвод соединяется с заземляющим контуром.