Громоотвод на доме. для чего нужен и как сделать своими руками

Откуда появляются молнии

Во время грозы они превращаются в своеобразные гигантские конденсаторы. На верхней плюсовой части в виде кристаллов льда скапливается огромный положительно заряженный потенциал ионов, а в нижней минусовой области собираются отрицательные электроны в виде водяных капель.

Во время разряда (пробоя) этого природного аккумулятора между землей и грозовым облаком появляется молния — громадный электрический искровой разряд:

Протекать этот разряд всегда будет по цепи наименьшего локального сопротивления электрическому току. Факт общеизвестный и проверенный. Такое сопротивление бывает обычно у высотных построек и деревьев. Чаще всего именно в них и ударяет молния.

Активная система молниезащиты: особенности и преимущества

По своему виду или форме блок ESE-молниеприемника (ESE – early streamer emission, или ранний эмиттер стримера) похож на штыревой отвод грома, но с “активным” улавливающим молниеприемником. На конце установленного штыря находится электронное устройство, генерирующее высоковольтные импульсы при достаточно скопившемся в атмосфере (в туче) электрическом заряде. В момент грозы, они ловят разряд и направляют его в грунт. Этот тип молниеотвода отличается максимальной эффективностью и защищает строение от прямого атмосферного явления и вторичного воздействия молнии. К его достоинствам относят:

• полную энергонезависимость (его не нужно подключать к электрической сети, так как он подпитывается от внешнего электрического поля);
• небольшое количество материальных затрат на установку, меньшее число отводов для тока и единиц пакетов;
• привлекательность дизайна и эстетичность.

Серия предлагаемых моделей достаточно большая, а выбор электроконструкции стоит делать с учетом таких параметров, как: нужный уровень защиты постройки, модель металлоприемника и высота, на которой будет установлен пакет.

Однако, на самом деле – это чисто маркетинговой прием. Зададимся вопросом – можно ли управлять точкой удара молнии в интересах практической молниезащиты?

Исследования в этом направлении активно ведутся во многих странах, в том числе в России. В 2014 году были обнародованы результаты масштабного исследования, проведённого ОАО «26 ЦНИИ». Специалисты этого института сравнивали два устройства. Первое – стандартный громоотвод со стержневым электродом. Второе – стандартная активная молниезащита М-200. Высота этих устройств одинаковая. В лабораторных условиях экспериментаторы формировали искровые разряды длительностью 250/2500 мкс при амплитуде напряжения 3,5 МВ. Результаты получились противоречивые. Во-первых, оказалось, что производитель значительно завысил зону, в которой работает активный громоотвод. При этом обычный стержневой электрод принял на себя примерно на треть больше ударов. Исследователи тщательно следили за тем, чтобы условия для обеих испытуемых систем были одинаковыми. Впоследствии полученные результаты неоднократно перепроверялись и были подтверждены, так что данное исследование можно считать объективным и определённо заслуживающим внимания.

Интересно то, что похожие эксперименты со сходными выводами, но не в лабораторных, а в полевых условиях проводили в 2003 году учёные из Нью-Мехико. Они следили за тем, как ведут себя во время грозы обычные молниезащитные стержни и их активные аналоги, сопоставимые по высоте. Оказалось, что вероятность попадания разряда в активную молниезащиту ниже. Результаты этого исследования были предоставлены в компанию, занимающуюся выпуском ESE-громоотводов, но там от комментариев отказались. И тем более производитель не стал признавать правдивость полученных результатов.

Проблема здесь в том, что компании, выпускающие системы ESE, скрывают показатели тех компонентов, с помощью которых происходит управление импульсным разрядом. По этой причине расчёты эффективности в данной сфере крайне затруднены. Имея на руках сведения об особенностях управления импульсным разрядом, любой опытный инженер, специализирующийся на молниезащите или электротехнике, сможет провести все необходимые расчёты. Пожалуй, главный тип данных, которые получают в результате таких расчётов, ‒ это временные параметры. Их можно было бы рассчитать, так как часть данных (например, о габаритах конденсаторов и размерах стержней громоотводов) уже опубликована. Проведя расчёты, специалисты смогли бы определить ёмкость источников управляющего напряжения.

Кроме того следует учитывать, что ни одна, компания, осуществляющая проектирование и монтаж системы молниезащиты, не даст Вам на это устройство гарантийных обязательств. Чтобы убедится в этом, следует просто внимательно прочитать и проанализировать договор.

Установка конструкции

После того, как сделан расчет и подготовлены материалы, выбрано место установки, можно переходить к монтажу. В первую очередь выполняют земляные работы, устанавливают заземление.

Громоотводы для дачи или частного дома предусматривают установку линейного либо замкнутого заземлителя. В первом случае копается траншея, в которой электроды заземления выстроены в линию и скреплены между собой сваркой. Второй тип заземления подразумевает погружение в грунт треугольной конструкции из трех электродов заземления, соединенных между собой металлической полосой.

Глубина приямка, прямого или треугольного, должна составлять 0,5-1 метр – стержни забиваются в грунт. К месту крепления токоотвода роется глубокая траншея для соединительного отвода для заземляющего контура.

Для того чтобы электрический разряд легко уходил в землю, нужен грунт с хорошими электропроводящими свойствами. Если почва песчаная, то для улучшения электропроводности ее поливают электролитом – солевым раствором.

Пропускать электрический ток может только увлажненный грунт. Можно предусмотреть отвод кровельного водостока на соответствующий участок либо закопать контур заземления на такой глубине, где грунт всегда остается влажным.

Линейный контур заземления

Чтобы заземлитель, который вы сделали, на протяжении многих лет соответствовал требованиям, предъявляемым к защитной системе, для изготовления его элементов используется металл с большим запасом по площади сечения. Это связано с тем, что толщина стальных элементов со временем снижается из-за ускоренной коррозии в токопроводящем грунте. Для изготовления конструкции обычно применяется стальной профиль – труба, полоса, уголок.

На следующем этапе работ устанавливается опора для молниеотвода в заранее выбранном месте. Опору прочно закрепляют, чтобы она могла противостоять резким порывам ветра, ударам молнии. На опору крепят стержневой молниеприемник с подходящей площадью сечения. При отсутствии металлопроката требуемой длины, данный элемент сваривают из нескольких отрезков.

В качестве опоры удобно использовать высокое дерево, растущее недалеко от дома. Молниеотвод крепится к дереву при помощи синтетического фала с таким расчетом, чтобы в защитный конус дом попал целиком. Если подходящего дерева нет, громоотвод соединяют с телевизионной антенной на крыше, поскольку ее мачта выполняется из неокрашенного металла. Если антенна закреплена на деревянном шесте, вдоль него прикрепляют проволоку подходящего сечения.

Варианты защиты небольшого дома

Токопровод в виде катаной проволоки или металлической полосы прочно подсоединяется к молниеприемику, закрепленному на опоре. Проверьте, как проложен токоприемник, нижнюю часть которого приваривают к отводу контура заземления. Правильно смонтированный токоприемник нигде не касается металлических элементов дома. В противном случае электрический разряд молнии пойдет не в заземляющий контур, а в металлическую конструкцию, которая контактирует с токоприемником.

Монтаж токоотвода подразумевает приваривание металлической проволоки или полосы к горизонтальной части контура заземления по всей ее длине. Заземлитель забивается в землю на дно траншей, затем траншеи и приямки засыпают вынутым грунтом.

Уход за конструкцией

Смонтированную из металла молниезащиту следует регулярно осматривать для выявления очагов коррозии. Каждую весну, до начала сезона гроз, проверяют контакты защитной системы. При необходимости их зачищают, поскольку из-за плохого контакта может возникнуть размыкание системы, возгорание при попадании грозового разряда.

Коррозия металла контура

Не реже, чем раз в три года, проверяют степень коррозии заземляющего контура, для чего его откапывают и осматривают. Сильно поврежденные коррозией элементы требуется заменить на новые. В противном случае громоотвод в какой-то момент не сможет справиться со своими функциями.

Грамотный расчет и правильный монтаж громоотвода обезопасит ваш дом. Все работы можно выполнить своими силами.

https://youtube.com/watch?v=6MIOsXp7Tso

Заземление удара молнии

Первоначально потребуется уточнить уровень грунтовых вод около фундамента дома. Если в здании есть погреб или подвальное помещение, регулярно затапливаемое водой, первоначально нужно будет сделать дренаж и защиту от влаги со стороны укладки металлического контура и шины.

Для плитных фундаментов и МЗЛФ котлован под заземляющий контур можно сделать в непосредственной близости к бетонной ленте или плите. В других случаях место под траншеи нужно перенести на 2-3 м от отмостки.

На первом этапе роем треугольную траншею с длиной стороны 300 см. Ширина траншеи не имеет значения, оптимальная глубина составляет 70-90 см. Для каменистых и песчаных грунтов траншею можно углубить по максимуму, для суглинка достаточно 70 см. Иногда под укладку деталей заземления отсыпают подушку из песка и отсева. Такой подслой хорошо впитывает воду из грунта, что обеспечивает малое сопротивление контура.

Металлический контур заземления должен изготавливаться в виде замкнутой рамы, такая конструкция обеспечивает наилучшее рассеивание заряда. Если на доме установлено три-четыре штыревых молниеотвода, каждый с заземляющей шиной, все токоведущие детали необходимо соединить одним контуром с помощью стальной ленты. Это позволяет выровнять потенциал и предупредить перетекание заряда в грунте.

Наиболее подходящий материал для контура – стальной уголок №50 или профилированная квадратная труба 70х40 мм. После сварки основных деталей рамы к одной из сторон приваривается контактная полоса, которая будет выводиться на поверхность. Если грунт слишком сухой, вместо полосы можно приварить дюймовую трубу, через которую удобно заливать рассол или воду. В летние месяцы, если нет дождей более 4-5 недель, нужно периодически увлажнять песчаную подушку, чтобы сопротивление грунта на входе на шину не увеличивалось.

К сведению! Металл заземляющего прямоугольника нельзя красить или обрабатывать защитными покрытиями, уменьшающими проводимость поверхности.

После установки каркаса в вырытую траншею металл проливают соленой водой и засыпают влажной землей. На поверхности можно сделать отсыпку из щебня и уложить тротуарную плитку, чтобы уменьшить гальваническую связь и риск появления шагового напряжения. Делать бетонную стяжку нет смысла, так как через 10 лет придется сделать замену частей молниеотвода, и бетон будет лишней помехой в работе.

Если уровень грунтовых вод достаточно низкий, то для контура молниеотвода потребуется пробурить несколько скважин диаметром 5-6 см на глубину до 2-3 м. Не обязательно бурить до воды, главное — достать до влажных слоев земли. В скважины вставляют металлические трубы, верхние части которых обязательно приваривают к общему контуру и к шине.

Отвод от контура заземления, как правило, прячут в стеновой нише цоколя или специальном боксе. Туда же заводят шину молниеотвода. После сборки все металлические части тщательно изолируют, чтобы избежать случайного касания шины со стороны людей или животных.

Наиболее подробное описание строительства молниеотвода в частном доме своими руками приведено на видео https://www.youtube.com/watch?v=0K6SNX1avXA.   

Самостоятельный монтаж молниезащиты

Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что монтаж защиты от молний можно осуществить своими руками без привлечения наемных работников. Конечно, если вы обладаете элементарными навыками монтажных работ. В противном случае следует пригласить специалиста. Если вы все же решили осуществить монтаж громоотвода собственными руками, то сначала следует выполнить проектирование и расчет молниезащиты. Этот процесс не вызовет затруднений. Мы коротко расскажем о проектировании молниезащиты и ее самостоятельном монтаже на примере установки громоотвода со стержневым молниеприемником. Это самый популярный вариант защиты от грозы загородной недвижимости.

Громоотвод со стержневым приемником молний обеспечивает защиту в виде воображаемого конуса, c вершиной на конце молниеприемника. Во внутреннюю зону этого конуса, для обеспечения надежной защиты строения от молний, должен попадать весь объект.

На приведенном рисунке мы видим, что часть дома не попала в зону защиты, поэтому необходимо перенести молниеприемник на середину дома или увеличить его высоту. Лучшим местом для монтажа штыря молниеприемника является конек крыши или печная труба. Расчет высоты стержневого приемника рассчитывается по следующей формуле.

• Rx — нижний радиус защиты воображаемого конуса, который необходимо замерить рулеткой на поверхности земли;
• Ha — высота активной зоны защиты от молний, которая замеряется от земли до наивысшей точки воображаемого конуса;
• Hx — самая высокая точка частного дома, которая может находиться на коньке кровли, печной трубе или на других элементах конструкции;
• H — высота стержня молниеприемника.

После расчета длинны стержня молниеприемника следует определиться с его местоположением и проложить воображаемую трассу монтажа токоотвода от стержня до места установки заземлителя. На этом проектирование и расчет молниезащиты закончен и можно приступить непосредственно к монтажу громоотвода.

Монтаж заземлителя

В первую очередь следует смонтировать заземляющий контур. Для выполнения работ вам понадобится следующий инструмент и материалы:

• болгарка с отрезными кругами, сварочный аппарат, кувалда, молоток и лопата;
• стальной уголок 40×40 для вертикальных штырей и полоса 40×5 для перемычек.

Заземлитель следует монтировать недалеко от стены дома. Выбираем место и выкапываем равностороннюю треугольную траншею глубиной 70 см со сторонами 1.2 метра. До стены дома также необходимо прокопать траншею для укладки токоотвода. В углах треугольника забиваем отрезки стального уголка на глубину 2 метра.

К концам штырей приваривается полоса. К одному углу контура приваривается стальная полоса и выводиться на стену дома, где к ней будет присоединен токоотвод от молниеприемника. Траншея закапывается и утрамбовывается. Заземлитель готов к подключению токоотвода.

Монтаж приемника молний

Лучшим местом для крепления стержня молниеприемника является печная труба, расположенная вблизи конька кровли. Крепить мачту удобнее всего кронштейнами с хомутами на концах.

Альтернативным вариантом крепежа штыря молниеприемника является его установка на специальную опору на коньке дома.

На заключительном этапе монтажа к нижнему концу стержня крепится токоотвод при помощи хомута с резьбовым соединением.

Монтаж токоотводов

Токоотвод, металлический провод диаметром не менее 6 мм прокладывается непосредственно по кровле и стене дома, к месту выхода соединительной стальной полосы от контура заземления. Вся конструкция крепится к кровле и стенам дома пластиковыми или металлическими хомутами с опорой.

Нижний конец провода токоотвода закрепляется на металлической полосе заземлителя с помощью резьбового соединения.

На этом монтаж внешней грозозащиты закончен, но если не установить блок внутренней защиты от перенапряжений, то ваша система защиты от молний будет неполной.

Установка УЗИП

Устройство защиты от импульсных перенапряжений полностью обесточивает электрическую сеть дома при возникновении мощного индукционного поля, то есть вторичного поражающего фактора молнии. Модуль устанавливается в распределительный щиток по следующей схеме.

После установки УЗИП ваша молниезащита частного дома получает полностью законченный функциональный вид. С этой системой ваша недвижимость и бытовая техника надежно защищены от атмосферных электрических разрядов.

Варианты создания громоотвода

Если вы провели осмотр своих и соседних домов и в результате обнаружили, что на близлежащих строениях такой защиты, как молниеотвод нет, то в этом случае самое разумное — выполнить работы по его созданию своими руками. Особую опасность представляют строения, крыши которых покрыты металлочерепицей или листами из стали. Хотя такая кровля и выглядит привлекательной, но отсутствие заземления повышает риск попадания молнии в такой дом.

В большинстве случаев монтаж этого кровельного покрытия производится на обрешетку, которая выполнена из дерева. Это обеспечивает накопление заряда. Разрядка такого устройства может произойти только после грозы. Человек, прикоснувшись к нему, может получить разряд тока в несколько тысяч вольт. Кроме этого, не стоит забывать, что после удара молнии может возникнуть искра, от которой деревянный дом может легко воспламениться.

Если вы хотите избежать таких неприятных ситуаций, то необходимо подумать о заземлении, которое должно располагаться через каждые 20 см. Если на вашем жилище кровля металлическая, то в этом случае можно отказаться от создания громоотвода. Отличным молниеприемником станет сам материал кровли.

https://youtube.com/watch?v=cDoIB0YFVx0

Конструкция молниезащиты

Теперь по конструкции молниезащиты, поговорим пока только о внешней.

Состоит она всего из трех элементов – молниеприемника, токоотводов и заземлителя.

Молниеприемник.

Принимает на себя разряд молнии, поэтому он закрепляется на крыше дома, чтобы сам приемник был наивысшей точкой.

Простейшим является стержневой тип приемника.

Стандартным считается металлический прут диаметром 10-18 мм, и длиной от 250 мм.

Можно также использовать и трубу, но только торцы ее должны быть заварены.

Количество приемников рассчитывается от размера здания. На небольшие дома достаточно одного, если же площадь дома превышает 200 м кв. устанавливается два стержня с расстоянием между ними от 10 м.

Чтобы разряд по приемнику не перешел к дому, его закрепляют на крыше при помощи деревянных брусков или специальных крепежей.

Некоторые, чтобы не портить внешний вид дома, молниеприемник устанавливают на отдельной опоре возле дома.

Некоторые, если есть возможность, крепят дополнительный молниеприемник прямо на дереве.

Особой разницы нет, поскольку даже у рядом установленного молниеприемника зона защиты будет покрывать дом.

Основным условием установки приемника – он должен располагаться выше дома, а также других построек возле него.

Еще один тип молниеприемника – тросовый.

Используется трос, который натягивается по всей длине конька крыши и закрепляется на деревянных опорах. Важным условием является натяжка троса – он не должен касаться крыши.

Третий тип приемника – сетка.

Ее изготавливают из любой проволоки (стальной, алюминиевой и др.) с сечением не менее 6 мм.

Ее натягивают по площади всей крыши, ячейки этой сетки должны формировать квадрат примерно 6х6 м.

При этом сетка тоже не должна касаться крыши, ее закрепляют на деревянных или специальных токонепроводящих опорах на высоте 6-8 см от крыши.

Строгих предписаний к использованию того или иного типа молниеприемника нет, использовать можно любой, все они вполне эффективны, поэтому выбираются они по желанию.

Токоотводы.

Далее о втором элементе данной защиты – токоотводах.

Основной задачей их является передача разряда от приемника к заземлителю.

Чаще всего в качестве токоотводов используется стальная проволока диаметром от 6 мм.

Если стены дом сделаны из кирпича или пеноблока, в общем, из любого негорючего материала, то можно токоотвод закрепить вдоль стены в любом незаметном месте, главное, не возле окон и входных дверей.

Можно в качестве токоотвода использовать и металлическую ленту, но толщиной не менее 2 мм и шириной от 30 мм.

Токоотвод крепиться к приемнику при помощи сварного, болтового или спайного соединения.

От количества концов молниеприемников зависит количество токоотводов.

Если используется только один стержневой приемник, то к нему крепится один отвод. При использовании тросового приемника нужно уже два отвода.

Также два токоотвода применяется при сеточном приемнике.

Заземлитель.

Последний элемент – заземлитель. Самым простым заземлителем являются два металлических прута, заглубленных в землю на 2-3 м.

Расстояние между ними должно составлять не менее 3 м. Эти пруты должны быть перемкнуты между собой перемычкой на уровне 0,5-0,8 м в земле. К этой перемычке и подсоединяется токоотвод.

На грунтах с высоким уровнем грунтовых вод лучше использовать горизонтальное положение заземлителя на глубине от 0,8 м. При этом заземлителем должен выступать металлический уголок или полоса шириной от 50 мм и толщиной от 4 мм.

Соединяется заземлитель с токоотводом только сварным соединением.

Читайте по теме — защита электроприбов с помощью специальных устройств.

Молниеотвод своими руками

Если у вас отсутствует на даче молниеотвод — пора задуматься о его сооружении. Самый дешевый и простой способ его изготовления — сделать все самому. Что же для этого нужно знать?

Итак, молниеотвод (громоотвод) есть устройство молниезащиты (грозозащиты), обеспечивающее безопасность здания и жизни людей, находящихся в нем, от разрушительных воздействий, которые могут возникнуть в грозу при прямом попадании молнии.

Собирается молниеотвод (громоотвод) из толстой медной проволоки или стальной катанки, труб нужного сечения либо из стальных, алюминиевых, дюралевых стержней различного профиля, уголков, полос и так далее.

Конструкция молниезащиты

Теперь по конструкции молниезащиты, поговорим пока только о внешней.

Состоит она всего из трех элементов – молниеприемника, токоотводов и заземлителя.

Молниеприемник.

Принимает на себя разряд молнии, поэтому он закрепляется на крыше дома, чтобы сам приемник был наивысшей точкой.

Простейшим является стержневой тип приемника.

Стандартным считается металлический прут диаметром 10-18 мм, и длиной от 250 мм.

Можно также использовать и трубу, но только торцы ее должны быть заварены.

Количество приемников рассчитывается от размера здания. На небольшие дома достаточно одного, если же площадь дома превышает 200 м кв. устанавливается два стержня с расстоянием между ними от 10 м.

Чтобы разряд по приемнику не перешел к дому, его закрепляют на крыше при помощи деревянных брусков или специальных крепежей.

Некоторые, чтобы не портить внешний вид дома, молниеприемник устанавливают на отдельной опоре возле дома.

Некоторые, если есть возможность, крепят дополнительный молниеприемник прямо на дереве.

Особой разницы нет, поскольку даже у рядом установленного молниеприемника зона защиты будет покрывать дом.

Основным условием установки приемника – он должен располагаться выше дома, а также других построек возле него.

Еще один тип молниеприемника – тросовый.

Используется трос, который натягивается по всей длине конька крыши и закрепляется на деревянных опорах. Важным условием является натяжка троса – он не должен касаться крыши.

Третий тип приемника – сетка.

Ее изготавливают из любой проволоки (стальной, алюминиевой и др.) с сечением не менее 6 мм.

Ее натягивают по площади всей крыши, ячейки этой сетки должны формировать квадрат примерно 6х6 м.

При этом сетка тоже не должна касаться крыши, ее закрепляют на деревянных или специальных токонепроводящих опорах на высоте 6-8 см от крыши.

Строгих предписаний к использованию того или иного типа молниеприемника нет, использовать можно любой, все они вполне эффективны, поэтому выбираются они по желанию.

Токоотводы.

Далее о втором элементе данной защиты – токоотводах.

Основной задачей их является передача разряда от приемника к заземлителю.

Чаще всего в качестве токоотводов используется стальная проволока диаметром от 6 мм.

Если стены дом сделаны из кирпича или пеноблока, в общем, из любого негорючего материала, то можно токоотвод закрепить вдоль стены в любом незаметном месте, главное, не возле окон и входных дверей.

Можно в качестве токоотвода использовать и металлическую ленту, но толщиной не менее 2 мм и шириной от 30 мм.

Токоотвод крепится к приемнику при помощи сварного, болтового или спайного соединения.

От количества концов молниеприемников зависит количество токоотводов.

Если используется только один стержневой приемник, то к нему крепится один отвод. При использовании тросового приемника нужно уже два отвода.

Также два токоотвода применяется при сеточном приемнике.

Заземлитель.

Последний элемент – заземлитель. Самым простым заземлителем являются два металлических прута, заглубленных в землю на 2-3 м.

Расстояние между ними должно составлять не менее 3 м. Эти пруты должны быть перемкнуты между собой перемычкой на уровне 0,5-0,8 м в земле. К этой перемычке и подсоединяется токоотвод.

На грунтах с высоким уровнем грунтовых вод лучше использовать горизонтальное положение заземлителя на глубине от 0,8 м. При этом заземлителем должен выступать металлический уголок или полоса шириной от 50 мм и толщиной от 4 мм.

Соединяется заземлитель с токоотводом только сварным соединением.

Читайте по теме — защита электроприбов с помощью специальных устройств.

Современная технология – залог успешной реализации молниезащиты дома

Молниеотвод частного дома должен быть технологичным, то есть применяемые материалы и изделия должны обеспечивать удобный и быстрый монтаж без повреждения конструкции дома и инженерных систем.

Современная технология молниезащиты, разработанная в Европе и основанная на применении изделий заводской готовности из долговечных материалов соответствует этому критерию.

Добросовестный производитель создает гамму молниеприемников, проводников молниезащиты, соединителей, держателей для всех типов кровли и стен, клеммы для присоединения любых типов конструкций (антенн, желобов водостока и т.п.) в соответствии с нормами и из коррозионно-устойчивых материалов. А также качественные УЗИП для всех типов электрических цепей.

НО ЗАВОДСКОЕ ИЗГОТОВЛЕНИЕ изделий и материалов не гарантирует того, что молниеотвод будет соответствовать требованиям норм, защищённости и пожеланий владельцев.

Технологические возможности реализуются в полной мере только при наличии опыта в организации и проведении монтажа.