Молниезащита церквей и храмов

Реальный пример расчёта молниезащиты для церкви смотрите на отдельной странице.

С точки зрения организации систем молниезащиты выше упомянутые объекты можно отнести к третьей категории систем молниезащиты (см. СО 153-34.21.122-2003 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций» (далее СО) и РД 34.21.122-87 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений» (далее РД)). При этом следует учитывать следующие обстоятельства:

практически все культовые сооружения считаются наиболее сложными с архитектурно-строительной точки зрения объектами;
в таких строениях, как правило, есть купола, кресты, полумесяцы, флюгеры, статуи и другие геральдические композиции, они служат важными элементами для организации систем молниезащиты;
как правило, данные сооружения признаны предметами историко– художественной ценности и охраняются церковью и государством;
являются культовыми объектами с определёнными сакральными ожиданиями адептов тех или иных религиозных конфессий.

Таким образом, с учётом перечисленных выше архитектурных особенностей этих культовых сооружений определим следующие отличительные характеристики данных объектов:

здания церквей, костёлов, мечетей и пр. возводились и возводятся сейчас в основном из кирпича или камня. В отдельных случаях применяется метод монолитного строительства с использованием сборного железобетона. Поэтому данная характеристика является большим плюсом в плане пожароопасности;
Ключевыми архитектурными элементами при организации молниезащиты являются металлические кресты или иные геральдические знаки, а также купола (шпили, минареты и пр.), имеющие металлический (реже деревянный, пропитанный огнезащитным составом) каркас и покрытие из листовой стали или меди иногда с позолотой. Все эти элементы могут быть использованы для приема прямого удара молнии, но только если они соответствуют нормативным требованиям, которые указываются ниже. Если нормативы не соблюдаются, необходимо использовать отдельные молниеприемники;
отдельно, в плане архитектуры, стоит рассматривать, так называемое «деревянное церковное зодчество», причем, как старинное, так и современное. В данных строениях всё культовое сооружение, включая кресты и купола, сооружается из дерева, даже металлические гвозди не используются. Единственный металл, который присутствует - это колокола. Примером данного подхода может служить историко-художественный заповедник – Кижи. Конечно, такие сооружения являются наиболее пожароопасными, что должно учитываться при организации систем молниезащиты. Единственный вариант защиты - это установка молниеприемников, например, возвышающихся над крестами стержней, что позволит защитить полностью все сооружение, вместе с деревянными крестами.

В последнее время всё чаще стали появляться «модернистские» решения относительно изготовления крестов и куполов, а именно из стеклопластика или иных композиционных материалов на основе армированного углерода с дальнейшим напылением нитрида титана («под золото»). Такие конструкции считаются непроводящими, и организация молниеприёмной части молниезащиты решается либо на этапе изготовления конструкционных элементов, либо строительством внешней (в том числе и отдельно стоящей) системы молниеприёмника, как и в случае с деревянными конструкциями.

Как делать молниезащиту церквей и храмов

Решение по молниеприёмнику

Использование креста, полумесяца и символов других конфессий на шпиле храма в роли молниеприёмника возможно если:

культовый предмет является проводящим или же изготовлен из металла;
соответствует (ГОСТ Р МЭК 62561.2-2014) следующим условиям, а именно: применяется сталь (толщина cтенки cтали от 2,5 мм, а общее cечение от 50 мм2 ). При применении изделий из нержавеющей стали - толщина стенки 2 мм, сечение 50 мм2.

Чтобы грамотно спроектировать систему внешней молниезащиты, специалисты выполняют токоотводы от крестов (или от поддерживающих их металлоконструкций) к заземляющему устройству.

Кроме того, в соответствии со стандартами СО и РД, необходимо определить зоны защиты от возможных ударов молнии, чтобы проверить полностью ли объём сооружения защищён таким естественным молниеприёмником. В случае недостаточности защитной зоны решается вопрос дополнительной установки молниеприёмных мачт, или, возможно, использования молниеприёмной сетки на куполе храма. Защитные зоны определяются по методу «защитного угла»(см.п.3.3.2 СО). Если храм является многокупольным, то по каждому куполу определяется свой молниеприёмник. На уровне токоотводов поперечными проводниками, начиная от нулевого уровня, через каждые 15- 20 м молниеприёмники объединяются в единую систему молниезащиты.

В качестве естественных молниеприёмников могут также использоваться и другие части культового строения (см.п.3.2.1.2 СО), например, кровля куполов и крыши храма, выполненные, как правило, из металла. При этом необходимо соблюдение таких факторов:

выполнение долговременной электрической непрерывности (контакта) между элементами кровли;
обеспечение нормативов по не прожигаемой ударом молнии толщине металла кровли (для железа не менее 4-х мм, для других материалов ещё больше);
допустимая минимальная толщина кровли 0,5 мм, если нет прямой угрозы возгорания пространства под кровлей и прожига крыши;
отсутствие изоляции кровли, но при этом допустимо антикоррозийное покрытие (толщина не более 0,5 мм).

Для деревянных храмов, имеющих токонепроводящие кресты и купола, молниеприёмники выполняются в виде штыревой конструкции, закреплённой на кресте с помощью изолирующих креплений или скоб, реже в виде отдельно стоящих мачтовых молниезащитных систем.

Решения по токоотводам

От каждого молниеприёмника к заземлителю должно идти как минимум два токоотвода. Для наиболее равномерного растекания тока молнии рекомендуется делать равномерно расположенную по периметру, как правило, по углам зданий, токоотводящую систему. Для храмов, имеющих несгораемый остов, токоотводы крепятся прямо по стенам знаний (можно под штукатурку), а также используются естественные в виде остова металлоконструкций зданий из сборного или монолитного железобетона. Минимальные сечения для организации молниезащитной системы – от 16 мм² (медь) до 50 мм² (сталь).

Для возгораемых конструкций храмов токоотводы крепятся на изоляторах, либо на металлических скобах, забиваемых в остов здания на расстоянии от поверхности стены не менее 0,1 м (см. П.3.2.2.4.СО). В пределах доступности по высоте от прикосновения человека токоотводы следует изолировать.

Решения по заземлению

Заземление для культовых сооружений выполняется, как правило, по схемам, предназначенным и для обычных гражданских сооружений: в виде замкнутого контура на глубине не менее 0,5 м. и на расстоянии не менее 1 м. от периметра здания, сопротивление заземления при этом не должно превышать 10 Ом. Однако расчёты показывают, что даже заземление, выполненное по нормам РД, даёт «напряжение шага», при удельном сопротивлении грунта от 500 до 1000 Ом*м, превышающее 50 кВ, при силе тока молнии 30 кА. Для мест большого скопления людей, каковыми являются церкви и храмы, это вызывает опасность поражения током, в том числе и от прикосновения к не изолированным частям токоотводов. Поэтому, на расстоянии 3 м от стен здания, по периметру, в зоне размещения заземляющего контура рекомендуется выполнять защитное покрытие из асфальта, гравия или другого диэлектрического материала. Для наиболее надёжного заземления можно использовать глубинные заземлители на основе сборных модульных систем с изолированными токоотводами. Молниезащитное заземление, как правило, выполняется совмещённым с защитным (рабочим). Для обеспечения безопасности прихожан и служителей культа от действующих электроустановок используется защитное заземление и система уравнивания потенциалов.

Кроме организации систем внешней молниезащиты храма не стоит забывать и об обеспечении внутренних молниезащитных систем: УЗИП, УЗО, АЗС и др., т.к. выход из строя системы электроснабжения приводит к остановке систем жизнеобеспечения, таких как системы пожаротушения и сигнализации, вентиляции и кондиционирования и т.п.

Заключение

Проблема молниезащиты храмов не является чисто современным явлением и имеет свою историческую ретроспективу. Из летописей известно, что первая такая система была применена при строительстве Иерусалимского храма в Х веке до н.э., при этом крыша храма из позолоченной бронзы через водосточные трубы соединялась с большими металлическими ёмкостями, закопанными в землю. Более позднее применение штыревых молниезащитных систем, в том числе и для защиты культовых сооружений, принадлежит Бенджамину Франклину (1752 г., США). В России первую систему молниезащиты применили для обеспечения безопасности Петропавловского собора в Петербурге в 1756 г. Из наиболее важных объектов, оборудованных системами молниезащиты и построенных по вышеописанным технологиям, известен храм Василия Блаженного (г. Москва).

В этом культовом сооружении молниеприёмниками служат кресты. В Михаило-Архангельском кафедральном соборе (город Архангельск) – мачта молниеприёмника располагается на 3 м. выше самой высокой точки храма и обеспечивает защитную зону радиусом не менее 36 м., архитектурно – исторический заповедник Кижи – типовая защита «деревянного церковного зодчества».

Надеемся, что наши методические материалы помогут вам при проектировании молниезащиты даже для таких сложных объектов, как храмы и другие культовые сооружения.

Смотрите также:

Смотрите также: