Молниезащита жилых и общественных зданий - ответы на частые вопросы при проектировании

Базелян Эдуард МееровичЗащита от молний космической техники, авиалайнеров или небоскребов – все эти проблемы не могут не увлекать специалистов по атмосферному электричеству. И все-таки любому из них полезно спуститься с небес на землю, чтобы почувствовать ежедневные задачи проектировщика, которому чаще приходится искать средства надежной и дешевой молниезащиты традиционных жилых и офисных зданий вполне умеренной высоты. Я не раз встречался на семинарах с проектировщиками и, кажется, научился смотреть на молиезащиту их глазами.

Недавно мне довелось готовиться к вебинару на тему «Защищаем частный сектор», где речь шла о внешней и внутренней молниезащите жилых зданий. Эта работа позволила понять, что занять рабочее место другого человека немногим легче, чем влезть в его шкуру. Далеко не все удалось сформулировать на вебинаре ясно и полноценно. Вот почему пришлось вернуться к проблеме, чтобы прояснить хотя бы некоторые вопросы, с которыми едва ли не ежедневно сталкивается проектировщик.

Э. М. Базелян, д.т.н., профессор;
Энергетический институт имени Г.М. Кржижановского, г. Москва;
признанный отечественный Эксперт в области заземления и молниезащиты

1. Нормирование молниезащиты жилых и общественных зданий

Жизнь в Советском Союзе приучила старшее поколение к излишне почтительному отношению к нормативам. Нельзя сказать, что это уж совсем скверная привычка. Качественно сделанный норматив безусловно защищает от благоглупостей при условии, что их нет в его собственных предписаниях. Социалистический строй не признавал частной собственности и это стало причиной многих несуразностей в отношении требований к молниезащите. До сих пор действующий национальный норматив ”Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений РД 34.21.122-87” жестко регламентирует защиту от прямых ударов молнии производственных помещений, наружных промышленных установок, общественных зданий, даже коровников, но по остаточному принципу относится к жилым домам.

(продолжение на отдельной странице)

Статья включает раздел Объем молниезащиты определяет заказчик

2. Считаем частоту ударов молнии в здание

Застройщика, решившего постороить то или иное здание, обоснованно беспокоят потенциальные потери собственности. Он вправе знать, что и в каком объеме может повредить удар молнии, насколько вероятна аварийная ситуация и в какую сумму обойдутся средства молниезащиты для практически 100%-ного устранения опасности. Все эти данные будут запрошены у проектировщика и только потом, получив исчерпывающий ответ, застройщик решит нужна ли ему более надежная молниезащита по сравнению с теми мизерными крохами, что предписаны нормативом РД 34.21.122-87. Проектировщик должен быть готов к ответу. Для этого ему в первую очередь следует оценить частоту прямых ударов молнии в проектируемое здание.

(продолжение на отдельной странице)

3. Дистанционные воздействия молнии

Подавляющее число таких воздействий определяется влиянием электромагнитного поля молнии либо на провода линии электропередачи, питающей защищаемое здание, либо на электрические коммуникации в его внутреннем объеме. С позиций оценки опасных электромагнитных воздействий тип линии имеет принципиальное значение. В районе современной городской застройки энергоснабжение жилых зданий, как правило, производится по подземному экранированному кабелю от ближайшей подстанции. Уровень возбуждаемых наводок здесь минимален. Часто он просто не принимается во внимание из-за весьма малой вероятности опасного воздействия. Сколько-нибудь значимая наводка возбудится лишь в том случае, если ток молнии практически целиком попадет в оболочку подземного кабеля.

(продолжение на отдельной странице)

Статья включает раздел Особенности дистанционных воздействий молнии на крупногабаритные многоэтажные сооружения

4. Что надо защищать от прямого удара молнии?

Ответить на этот вопрос несложно. У современных жилых и офисных зданий от молнии в первую очередь страдает кровля и оборудование, что на ней установлено. Проектируемые молниеотводы предусматриваются именно для их защиты. Возможны ли молниестойкие кровли? Безусловно возможны. Молния ничего не может поделать со стальным листом толщиной 4 мм. Для меди эта величина должна быть увеличена до 5 мм, для алюминия – до 7 мм. Столь тяжеловесную кровлю можно себе представить разве что на королевском дворце или на особняке поп-звезды. Типовые коттеджи обходятся металлочерепицей или металлопрофилем с толщиной металла менее 1 мм.

(продолжение на отдельной странице)

5. На какую надежность молниезащиты ориентироваться?

Норматив СО-153-34.21.122-2003 на этот счет не дает никаких указаний. Более старый документ РД 34.21.122-87 относит жилые и офисные здания к последней III категории молниезащиты да и то в исключительных случаях. Придется снова объясняться с заказчиком, пояснив ему, что в последнем российском нормативе СО-153-34.21.122-2003 оперируют зонами защиты с надежностью Ф = 0,9 и выше. Для среднего незащищенного коттеджа, где в среднем надо было ожидать 1 удара молнии за Тмол = 50 лет эксплуатации, установка молниеотводов с надежностью 0,9 увеличит расчетное время примерно до 500 лет (на деле несколько меньше, потому что установка молниеприемника, хотя и невысокого, несколько увеличит максимальную высоту здания. а вместе с ней и частоту ударов молнии). Даже по меркам английских особняков это вполне приличный срок, при котором молния окажется далеко не первой в списке других опасных катаклизмов.

(продолжение на отдельной странице)

6. Что лучше – серия молниеотводов малого превышения или один высокий?

Похоже, проектировщикам нравятся одиночные молниеотводы, особенно стержневые. По элементарным формулам легко строится конусная поверхность, ограничивающая зону защиты. Если объект целиком размещается в объеме этого конуса, защита от прямых ударов молнии с требуемой надежностью гарантирована. Больше беспокоиться вроде бы не о чем. Попробую показать на конкретном примере, что ситуация не столь проста и очевидна.

(продолжение на отдельной странице)