Молниезащита деревянного дома

Молнию относят к числу наиболее опасных природных явлений, разрушительную силу которых нельзя недооценивать. Непосредственное попадание разряда молнии в объект приводит к его механическому разрушению, возгораниям, взрывам, поражению людей и животных электрическим током. Вторичное влияние молнии состоит в появлении мощных электромагнитных импульсов, под воздействием которых происходит сбой в работе внутренних систем, повреждение различного рода электрооборудования.

Необходимость молниезащиты наземных объектов определяется отнесением их к категориям в соответствии с РД 34.21.122-87 «Инструкция по молниезащите зданий и сооружений» (далее РД) и СО 153-34.21.122-2003 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций» (далее СО). Согласно Инструкции частные дома относятся к третьей категории согласно РД и к обычным согласно СО, для которых установлены необходимые защитные мероприятия от воздействия молнии. К сожалению, в настоящее время нормативные документы не требуют их обязательного выполнения для данного типа строений. Необходимость организации системы молниезащиты определяется собственником дома самостоятельно, исходя из вероятности поражения объекта и возможного материального ущерба.

Деревянные дома, ввиду горючих свойств строительных материалов, являются источником повышенной опасности. Поэтому молниезащита для них является особенно актуальной и должна выполняться в обязательном порядке. Для эффективной защиты дома от возможных повреждений, необходимо применять комплексные меры молниезащиты.

Внешняя молниезащита деревянных зданий

Если выполнение системы молниезащиты для частного дома из негорючих материалов является достаточно понятной задачей, то молниезащита деревянного здания имеет ряд отличительных особенностей. Начнем с того, что любая система внешней молниезащиты включает в себя три основных элемента: молниеприёмник, токоотвод и заземление. Рассмотрим каждый из них по отдельности.

Молниеприёмник

Молниеприёмник – это устройство, предназначенное для перехвата удара молнии. В зависимости от выбранного типа молниеприёмника, внешняя система молниезащиты может быть активной (в виде активного молниеприёмника) или пассивной (стержень, молниеприёмная сетка или трос). Для индивидуальных жилых домов молниеприёмники чаще всего устанавливают на сам объект, обеспечивая молниезащиту в пределах определенной зоны. Для элементов строения и участков крыш, выходящих за её пределы, оборудуют дополнительные устройства приема разряда молнии. Согласно пункту 3.2.1 СО2 металлическая кровля, соединенная с заземлителем, сама может выступать в качестве молниеприёмника, при соблюдении определенных условий:

толщина металла кровли составляет не менее величины 4 мм для железа, 5 мм для меди и 7 мм для алюминия, если необходимо предохранить кровлю от повреждения или прожога;
толщина используемого металла должна быть не менее 0,5 мм, если её необязательно защищать от повреждений и нетопасности воспламенения находящихся под кровлей горючих материалов.

Токоотводами, в данном случае, могут быть наружные металлические лестницы, водостоки и пр.

Широко применяемая сегодня металлочерепица имеет толщину металла менее 0,5 мм, так что выполненная из нее кровля ни при каких условиях не может быть молниеприёмником.

Металл фальцевой кровли хотя и выполняет условие по толщине более 0,5 мм, но крепится непосредственно на легковоспламеняемый подкладочный материал (деревянные стропила, обрешетку и др.) и, в случае прямого попадания удара молнии, нагревается до температуры, достаточной для его воспламенения, что нередко становится причиной локального возгорания.

Получается, что металлическая кровля может считаться частью системы молниезащиты, только при условии ее укладки на негорючий подкладочный материал и надежно выполненных соединений всех проводящих элементов, с обеспечением прочной электрической связи между ними. Прожоги и оплавления так же можно избежать, применив для изготовления крыши листы стали, меди или алюминия толщиной не менее 4 мм, 5 мм, 7 мм соответственно.

Для домов с металлической кровлей широко применяют простую конструкцию молниеприёмника в виде стержня длиной от 0,2 до 1,5 м, устанавливая его вертикально в самой высокой точке строения - на коньке крыши. Возможно прикрепить молниеприёмник и к дымовой трубе, учитывая создаваемые при этом ветровые нагрузки.
Стержень изготавливают из металла, стойкого к процессу коррозии: меди, нержавеющей и оцинкованной стали или алюминия, соблюдая требования к площади сечения - не менее 50 мм. кв., и соответственно, диаметру - не менее 8 мм. Если в качестве молниеприёмника применяется полая трубка, то у неё должен быть наконечник.

Молниезащиту деревянных строений с простой двускатной крышей выполняют с использованием тросового молниеприёмника - троса, натянутого между двух опор. Сам трос изготавливается, как правило, из оцинкованной стали сечением 35 мм и более. Возможно использование медной проволоки.

Опоры могут быть деревянными или стальными и должны справляться с натяжением троса при ветровых нагрузках, а так же в случаях налипания снега или образования льда. Трос крепят к опорам натяжными зажимами и соединяют с токоотводами.

Стержневые молниеприёмники располагают таким образом, чтобы в создаваемой ими зоне защиты, находились все части деревянного дома, в том числе выступающие элементы и конструкции: края строения, гребни, углы, вентиляционные и водосточные трубы, камины и пр. Использование молниеприёмной сетки для защиты металлической кровли крайне не эффективно по причине того, что разряд молнии попросту её "не заметит". Однако, данный тип молниеприёмника отлично подходит для молниезащиты деревянных домов с неметаллической крышей, особенно в случае плоской черепичной кровли, когда необходимо защитить одно здание, возвышающиеся над всеми соседними постройками. Часто сетку монтируют на кровлю еще на этапе строительстве дома. Молниезащитная сетка представляет собой металлическую проволоку диаметром 8 мм, уложенную по периметру крыши, с разделением получившегося пространства на ячейки размером не более 6х6 м путём сварки в местах её пересечения. Получившуюся конструкцию молниеприёмника соединяют несколькими токоотводами с контуром заземления.

Возвышающиеся над сеткой части постройки, например, трубы, антенны, защищают стержневыми молниеприемниками, устанавливая их на специальных основаниях с учётом допустимого расстояния до кровли. Дополнительно организованные молниеприёмники объединяют в общую систему с сеткой замкнутых контуров.

Принципиальной разницы в защитном действии названных молниеприёмников нет. Однако, при выборе способа внешней молниезащиты дома, следует учитывать конструкцию защищаемого объекта, а так же тип крыши и используемый кровельный материал. Не менее важным является соблюдение правил и рекомендаций для монтажа каждого отдельного типа молниеприёмника. Тросовые молниеприёмники считаются самыми безопасными, обеспечивая при этом большую зону защиты, включая площадь крыши и возвышающиеся над ней элементы строения. А сеточные не портят внешний вид дома.

Одним из вариантов молниезащиты деревянного дома считается установка молниеотвода на некотором расстоянии от него. Для чего металлический прут закрепляют на верхушке неподалеку стоящего дерева, превышающего по высоте крышу строения, таким образом, чтобы он возвышался над кроной на полметра и более.Организованная указанным способом система молниезащиты, обезопасит дом от прямого попадания удара молнии и, вместе с тем, исключит причину возникновения опасных перенапряжений внутри, а также предотвратит возгорание дерева

При невозможности установить принимающее устройство изолированно, эффективным вариантом защиты деревянного здания будет тросовая система, при условии, что расстояние между молниеприёмником и кровлей составит не менее 0,5 м. Кроме того, существует необходимость в изоляции стальных опорных стержней в месте крепления их к кровле, путём установки на деревянную основу с той же минимальной высотой.

Токоотвод

Назначение токоотвода состоит в отведении тока молнии к системе заземления. Присоединяется к молниеприёмнику, как правило, при помощи сварки или винтовых зажимов с обеспечением прочной металлической связи в любых погодных условиях: при сильном ветре или падении снежного пласта. Требуемая площадь контакта при сварке - не менее двукратной площади сечения соединяемых деталей.

В качестве токоотвода специалисты рекомендуют использовать омеднённую круглую стальную проволоку диаметром 8 мм, которую прокладывают по наружной стене дома на максимально возможном удалении от дверей и окон. Идеальным местом для монтажа будет глухая стена, расположенная напротив стены со входной дверью. От каждого стержневого молниеприемника необходимо проложить не менее двух токоотводов. По правилам, токоотводы выполняют максимально короткими, без резких перегибов и прямых углов, во избежание риска возникновения короткого замыкания. Располагают их равномерно по периметру защищаемого строения на расстоянии 25 м друг от друга и как можно ближе к углам, краям фронтонов, слуховым окнам, острым выступам - местам повышенной опасности. Рекомендуемое расстояние до металлических элементов строения - не менее 30 см.

Для предотвращения возможного возгорания стен деревянного дома, в случае повышение температуры токоотвода, во время стекания по нему тока молнии, монтаж производят на расстоянии более 0,1 м от защищаемого объекта, металлический зажим для крепления токоотвода может быть в контакте со стеной В качестве крепежа допускается контакт металлических скоб и специальных винтовых зажимов со стеной. В водосточных трубах деревянного дома располагать токоотводы не следует.

Заземлитель

Заземлитель представляет собой элемент внешней молниезащиты, предназначенный для отведения тока молнии в грунт. Заземление частного дома выполняется в виде замкнутого кольцевого контура с электродами из антикоррозионных материалов. Прокладывается по периметру защищаемого строения на глубине 0,5 м и на расстоянии не менее 1 м от стены, со стороны, противоположной входу в дом. Не следует располагать заземлитель в непосредственной близости от проходов, крыльца и фундамента здания, что значительно снизит риск поражения человека электрическим током.

Заземляющие электроды заглубляют на 2-3 м в грунт на равном расстоянии друг от друга. Изготавливают их преимущественно из нержавеющей и оцинкованной стали диаметром 16 мм и с стали с медным покрытием диаметром 14 мм.

Для повышения эффективности контура заземления, за счёт уменьшения его удельного сопротивления, обеспечивают как можно большую площадь соприкосновения поверхности металлических электродов с землей, выбирая для этого заземлители соответствующих размеров.

Заземление для молниезащиты организуют таким образом, чтобы защищаемое строение находилось внутри контура, форма которого зависит от формы дома. По мнению специалистов, чем больше горизонтальных и вертикальных электродов в системе заземления, тем надежнее обеспечиваемая защита. Однако, как показывает практика, для молниезащиты деревянного дома вполне достаточно и трех вертикальных электродов, которые объединяются между собой полосой или круглой проволокой.

Все соединения контура заземления выполняются с использованием специальных зажимов, например, из нержавеющей стали, а также при помощи сварки внахлест, с условием непрерывности сварного шва, и тщательной изоляцией антикоррозийной лентой, или экзотермической сваркой.

Внутренняя молниезащита деревянных зданий

Многие владельцы частных домов ошибочно полагают, что внешняя система молниезащиты обеспечит полную безопасность электрической системы и внутри строения. Между тем, мощные импульсы электромагнитного излучения молнии вызывают скачки напряжения в электропроводке дома, что приводит к повреждению подключенных к ней электроприборов. При этом разряд совсем не обязательно должен попасть в само здание, электромагнитное поле распространяется на большие расстояния от места удара молнии. Избыточное напряжение в сети может возникнуть и при растекании заряда, перехваченного системой молниеотвода.

Востребованность внутренней молниезащиты для электросетей в последнее время резко возросла в связи с постоянным увеличением в наших домах количества разнообразной электроники и электротехники, особенно микропроцессорной.

Организация системы внутренней молниезащиты требует привлечения квалифицированных специалистов для разработки проекта применительно к конкретному объекту, с последующим её монтажом.

Согласно существующим техническим нормам внутренняя молниезащита выполняется с использованием специальных средств и состоит из следующих частей:

шины уравнивания потенциалов, объединяющей все протяженные металлоконструкции дома в единый контур с использованием защитных проводников. Использование СУП позволяет устранить разности потенциалов всех проводящих элементов и конструкций здания, а так относящихся к нему инженерных сетей и коммуникаций между собой и заземлителем, защищая тем самым электропроводку и все подключенные к ней электроприборы от импульсного перенапряжения.
устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) - специальных устройств, предназначенных для ограничения воздействия электромагнитных импульсов, предотвращения искрений внутри защищаемого объекта. Устанавливаются на участках электрической сети, где утечка тока повлечет наиболее опасные последствия.

Применять УЗИП в схемах электросетей индивидуальных жилых домов стали сравнительно недавно. При установке используют зонную концепцию защиты от перенапряжения, устанавливая на каждом участке цепи ограничитель определённого класса.

В зависимости от чувствительности к перенапряжениям электросети, устройства молниезащиты УЗИП разделяют на различные категории:

Ограничители класса В или класса 1 используют для защиты электросети от прямого удара молнии и устанавливают, соответственно, на входе в щит. Ограничители класса С (класса 2) защищают от наведённых токов. При наличии в доме особо чувствительной аппаратуры, целесообразно использовать устройства ОПН класса D (класса 3).

Для эффективной внутренней молниезащиты деревянного дома, рекомендуют применять все три класса защитных устройств, устанавливая поочередно один класс за другим или применять комбинированный УЗИП, содержащий все три класса в одном устройстве Обязательным условием является правильность выполнения работ по уравниванию потенциалов объекта и качественно выполненное заземляющее устройство.

Заключение

Молниезащита деревянного здания представляет собой комплекс технических решений, выполняемых для обеспечения сохранности строения и относящихся к нему систем, а так же безопасности находящихся внутри людей и животных, в случае прямого попадания тока молнии или воздействия электромагнитных излучений.
Проект молниезащитной системы изготавливается для каждого объекта индивидуально в зависимости от конструктивных особенностей постройки и природных условий в месте его расположения. Так, например, различные типы грунта обладают неодинаковой проводимостью тока и сопротивлением, что должно обязательно учитываться при обустройстве системы заземления.

Расчёт молниезащиты заключается правильном определении зон безопасности над строением и внутри его, в пределах которых растекание тока молнии, при прямом попадании в молниеприёмник, должно быть однозначно и безопасно отведено в грунт.

Деревянный дом требует выполнение качественной системы молниезащиты, при организации которой необходимо ориентироваться, прежде всего, на горючие свойства строительных материалов и обеспечение пожарной безопасности. В особенности это касается домов, возвышающихся над другими зданиями.

Внешняя система молниезащиты принимает удар молнии на себя и отводит ток в землю, защищая тем самым строение от термических и динамических повреждений.
Оборудование деревянного дома специальными устройствами внутренней молниезащиты электрических сетей, обеспечивает сохранность подключенных к ним электроприборов, а так же защиту пользователей от поражения электрическим током.

Выполненная система молниезащиты нуждается в постоянном контроле за её состоянием: на предмет наличия коррозии и окалин на молниеотводе, надёжности его креплений. Раз в двенадцать лет контур заземления вскрывают и проверяют состояние электродов. В случае образовании коррозии более чем на 1/3 заземлителя, требуется его замена. Раз в три года проверяют целостность соединений элементов молниезащиты, зачищают контакты, подтягивают или заменяют ослабевшие соединения.

Смотрите также:

Смотрите также: