Правила производства молниезащиты двускатной кровли

За безопасность строений любого типа отвечает комплекс мер, в который в том числе входит защита зданий от попадания молний. Эта система так и называется – молниезащита зданий и сооружений. Из нашей статьи вы узнаете, из чего состоит молниезащита, каких типов бывает, по каким критериям её надо выбирать и можно ли без неё обойтись.

Сразу отметим, что защищать здания от молний необходимо, потому что это природное явление обладает мощным электрическим разрядом с огромной силой тока и температурой. Рассчитывать, что оно обойдёт дом стороной опрометчиво – по наблюдению учёных, грозы случаются всё чаще.

Что такое молниезащита и зачем она нужна

Молниезащита – это комплекс мер, направленных на защиту зданий, сооружений от прямого попадания молнии. Она включает в себя проектирование, монтаж и обслуживание.

Без молниезащиты увеличивается вероятность, что ударившая в крышу молния вызовет физическое разрушение и даже пожар. Кроме того, во время грозы наэлектризованный воздух может спровоцировать электромагнитные импульсы высокой мощности, которые негативно воздействуют на питающую дом электрическую сеть. В ней также могут возникнуть импульсы большой амплитуды, что приведёт к скачкам напряжения. А это угрожает поломкой бытовой техники, замыканиями и возгораниями.

Бытует мнение, что в зоне риска только высокие здания или постройки с металлической кровлей. Однако это заблуждение, потому что молния может ударить в любой объект, особенно если он располагается далеко от других.

Виды молниезащиты

Различают внешнюю и внутреннюю молниезащиту.

Внешняя состоит из возвышающейся над домом мачты, которую называют молниеприёмником. От него идёт токоотвод, обычно это пруток (катанка) диаметром 8-10 мм. Завершающий элемент – система заземления. Она представляет собой вертикальные заземлители – несколько забитых в грунт стержней (точное количество рассчитывается проектом), которые соединены горизонтальным заземлителем – металлической полосой.

Порядок сборки внешней молниезащиты выглядит так: молниеприёмник, токоотвод, заземление.

Все упомянутые выше части могут быть изготовлены из оцинкованной стали, алюминия или меди. В зависимости от материала рассчитывается их сечение, т. к. у разных металлов разная электропроводность. Этот факт обязательно учитывают при проектировании системы.

Если у строения плоская крыша или не хочется водружать над ним дополнительные конструкции, то можно применить специальную сетку, которая выполняет ту же роль, что и вертикальный молниеприёмник, но не нарушает эстетику здания.

Внутренняя молниезащита – это специальные приборы, установленные на вводе питающих линий в дом. Они так и называются – устройства защиты от импульсного перенапряжения, сокращённо УЗИП. К ним относятся варисторные ограничители напряжения (ОВП) и приборы на базе разрядников (Т1). Все эти аппараты могут использоваться в качестве УЗИП для частного дома.

В этой статье мы сосредоточимся на внешней молниезащите.

Устройство молниезащиты на кровле

Разберём ещё два типа молниезащиты – пассивную и активную.

Пассивная начинает функционировать, когда в неё попадает разряд. Она бывает следующих типов:

• Тросовая молниезащита. Состоит из 2 или 4 мачт, между которыми натянут трос. У каждой мачты при этом есть связь со своим отдельным токоотводом, заземлителем и молниеприёмником;
• Сетчатая молниезащита. В ней используется трос или пруток, который устанавливают на скатах крыши в виде сетки;
• Листовая система. В этом случае металлическая кровля служит естественным молниеприёмником (здесь следует обязательно учитывать толщину металла кровли).

Выбор типа молниезащиты обычно зависит от площади скатов крыши, угла их наклона и материала, которым они покрыты. Один из простых вариантов – сетчатая система.

Рассмотрим правила монтажа сетчатой молниезащиты на примерах крыш с разным кровельным материалом.

Молниезащита на металлической кровле

Металлическое покрытие само по себе отличный проводник электричества, и молниеприёмник в конструкции такой кровли использовать необязательно. Это обозначено и в «Инструкции по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций» (п. 3.2.1.2). Но даже для такой крыши специалисты рекомендуют установить молниеприёмник и молниеотвод, чтобы увеличить эффективность защиты.

Если металлическая кровля выступает основным элементом молниезащиты, тогда к ней необходимо жёстко прикрепить токоотвод, например, сваркой. Если нет возможности проводить огневые работы на крыше, тогда допустимо применять болтовое соединение, которое следует проверять раз в год на коррозию стыка.

Однако металлическое покрытие нельзя назвать 100% надёжным устройством для отвода молний. Вероятность некачественного соединения листов металла, панелей или штучных элементов уменьшает защитные свойства. По этой причине на такую кровлю всё равно стоит устанавливать стержневые или тросовые молниеприёмники. Кроме того, удар молнии в металлическую крышу повышает температуру в зоне попадания электрического разряда. При толщине металла менее 4 мм возрастает вероятность возгорания деревянных стропил. Поэтому приняты нормы толщины, которые требуется учитывать. Например, оптимальная толщина стального покрытия – 4 мм, а на рынке таких предложений нет. Но можно использовать металлическую крышу в качестве молниезащиты при толщине металла 0,5 мм в том случае, когда её необязательно защищать от повреждений и отсутствует опасность воспламенения находящихся под кровлей горючих материалов.

Таким образом, проблему можно решить следующими способами:

• изолировать стропильную систему от кровельного материала;
• вместо деревянных выбрать металлические стропила;
• установить молниезащиту.

Третья опция – самая оптимальная, потому что мачта встретит заряд молнии.

Молниезащита на мягкой кровле

Чтобы не повредить покрытие, монтаж молниезащиты на мягкой кровле требует особого подхода.

Ниже альтернативные варианты молниезащиты для мягкой кровли:

• стержни, установленные по краям конькового прогона двускатной крыши;
• трос, натянутый по коньку;
• активная молниезащита.

Активная молниезащита считается наиболее подходящим решением, особенно для неметаллической кровли.

Активная молниезащита

Главное отличие активной молниезащиты – активный молниеприёмник. Он реагирует на рост напряжённости электромагнитного поля, который возникает при приближении грозового фронта. Конденсаторы в составе активного молниеприемника заряжаются от напряжения, наведённого этим полем на антеннах устройства. Когда напряжение на конденсаторах достигает 12-14 кВ, происходит пробой разрядников и формируется короткий высоковольтный импульс (более 200 кВ), полярность которого обратна полярности фронта. Этот импульс, опережая образование «естественного» лидера, инициирует «искусственный» восходящий лидер, который развивается с гораздо большей скоростью и на большее расстояние, многократно увеличивая зону защиты молниеприёмника.

Применение системы активной молниезащиты особенно оправдано, когда из-за специфики защищаемого объекта невозможно использовать какую-либо традиционную молниезащитную конструкцию.

Молниезащита на плоской крыше

Сетчатая молниезащита – оптимальное решение для плоской кровли. Размер ячеек зависит от категории молниезащиты:

• I категория – 5х5 м;
• II категория – 10х10 м;
• III категория – 15х15 м;
• IV категория – 20х20 м.

Ниже представлены основные правила сборки системы молниезащиты:

• для крепления элементов сетчатого молниеприёмника используют специальные кронштейны, изготовленные из пластика. Они могут быть полыми или заполненными бетонным раствором;
• расстояние между крепежами – не более 1 м;

• крепление молниезащиты на кровле проводят пассивным способом, то есть кронштейны любого типа к кровле дома ничем не крепятся. Они удерживают сеточную конструкцию только своим весом;
• по периметру укладывают трос или катанку по парапету с креплением к торцам;
• если на крыше присутствуют трубы, антенны и прочие конструктивные элементы, то на каждую из них необходимо установить молниеприёмник в виде стержня и соединить его с сеткой.

Токоотвод и заземление

Основное о молниеприёмнике прояснили, переходим к токоотводу и заземлению.

Требования к токоотводу

По токоотводящему участку молниезащиты проходит электрический разряд огромной мощности, поэтому к этой части системы предъявляются серьёзные требования. Ниже перечислены некоторые из них (полный список см. в «Инструкции по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций):

• длина токоотвода должна быть кратчайшим расстоянием от молниеприёмника до системы заземления;
• оптимально, если соединить молниеприёмник с заземлением несколькими параллельными токоотводами;
• прокладку токоотвода надо проводить на расстоянии полметра от оконных и дверных проёмов;
• если дом сооружен из негорючих материалов, то отводящий контур можно проложить прямо по стенам или уложить внутрь них;
• если были использованы горючие материалы, то расстояние от стен до участка прокладки не должно быть меньше 10 см;
• нельзя проводить монтаж токоотвода внутри водосточной системы;
• токоотводы соединяются горизонтальными поясами вблизи поверхности земли и через каждые 20 м по высоте здания.

Если в конструкции здания есть металлические элементы, которые соответствуют нормативным показателям и являются цельными по всей длине, их можно использовать как токоотвод, например, металлокаркас здания.

Требования к заземляющей системе

Заземляющая система нужна для отвода электрического разряда в грунт. Она бывает плоской и глубинной.

• Плоская: контур закладывают на небольшую глубину по периметру дома в виде стальной ленты, которая является горизонтальным заземлителем, и подводят токоотводы с разных сторон.
• Глубинная: представляет собой несколько стержней заземления, забитых в грунт на глубину минимум 2-3 м, соединённых между собой стальной лентой.

Контур заземления обычно делают в виде равностороннего треугольника или прямоугольника, по периметру которых углубляют стержни заземления.

Заключение по теме

Теперь вы знаете, как установить молниезащиту на крышах с разным кровельным покрытием. В теории кажется, что всё легко, однако мы советуем обратиться к профессионалам, чтобы наверняка защитить дом от молнии и её последствий.