Профессиональная молниезащита относится к одной из самых сложных технических тем. Мы постараемся раскрыть вам технологию правильной молниезащиты в соответствии со стандартами и нормативами.
Поговорим о молниезащите для зданий и сооружений и защите от импульсных перенапряжений. Первоначально — о внешней молниезащите. Почему эта тема вообще актуальна сейчас? Наверняка, все знают, что вводятся новые стандарты и новые, более ужесточенные требования к молниезащите. Но, вместе с этим, недостаточно примеров их реализации, нет практического руководства к действию. Как правило, нормативный документ не говорит нам о том, как сделать молниезащиту; приводит формулы, графики, таблицы, но не говорит, на какой элементной базе это все построить. В результате, на практике, когда люди приступают к монтажу молниезащиты, она выполняется с нарушениями. То есть применяются какие-то полукустарные материалы, которые не обеспечивают достаточной защиты ни от коррозии, ни от прямого попадания молнии. Мы постараемся восполнить этот недостаток, чтобы на нескольких конкретных примерах показать, как сделать молниезащиту того или иного здания и какие элементы при этом использовать.
Прямое попадание молнии приводит к протеканию электрического тока, к нагреванию различных конструкций здания и, в результате, часто возникает пожар. Если здание не оборудовано системой молниезащиты, то неизбежно, где-то при протекании тока молнии возникнет искра, между какими-то металлическими элементами. Как правило, именно это является основной причиной пожара. Чтобы этого избежать, нужно обязательно устанавливать внешнюю молниезащиту, и в самом здании организовать уравнивание потенциалов.
Второе последствие — не вызывая пожара, молния может нанести механическое повреждение. Забегая вперед скажу, это означает, что особенно мы должны защищать края, углы, выступающие части здания. Как это сделать, мы поговорим дальше.
Молниезащита подразделяется на внешнюю часть — молниеприемник, токоотвод и заземление, и внутреннюю молниезащиту — уравнивание потенциалов и экранирование помещения и защита от импульсных перенапряжений.
Основная задача молниезащиты заключается в предотвращении опасности и искрообразования внутри защитной конструкции здания. Искрообразование возникает в тех случаях, когда при прохождении тока молнии через проводник (токоотводящий спуск) возникает высокая разница потенциалов между металлическими или электрическими токоотводящими частями установки. В особой защите нуждается оборудование электропитания, так как через систему заземления и выравнивание потенциалов поддерживается прямая связь между наружными молниеотводом и электропроводкой в доме. Чтобы предотвратить повреждение внутри строительного сооружения, необходимо применить уравнивание потенциалов в соответствии со стандартом DIN V VDE V 0185 часть 3:2002-11. Для этого, при помощи устройства контурного заземления следует связать следующие конструкции: металлические конструкции здания, металлические трубы коммуникаций, наружные токопроводящие части, оборудование электропитания.
При попадании молнии, ее принимает на себя молниеприемная часть, система токоотводов проводит ток в землю, и контур заземления обеспечивает эффективное растекание.
Что нам нужно, чтобы защитить объект, чтобы грамотно построить внешнюю молниезащиту? Прежде всего, нужно выбрать класс молниезащиты, то есть каждому объекту должен соответствовать один из четырех классов защиты от прямых ударов молнии. Соответственно, каждый класс гарантирует нам ту или иную степень надежности. Каждый последующий уровень дороже предыдущего при реализации самой молниезащиты, это надо учитывать. Раньше была целая таблица, где мы могли найти наше здание — если это частный дом, если это больница — и четко увидеть соответствие, какой у него должен быть класс защиты. Сегодня класс защиты выбирается на усмотрение проектировщика, и при этом учитываются пожелания заказчика. Как правило, для строений административных и жилья выбирается второй или третий класс.
На практике себя хорошо зарекомендовали три метода: это метод молниеприемного стержня, метод молниепремной сетки и шаровой метод или метод катящейся сферы. У нас в основном прижились два — это сетка и молниеприемный стержень или одиночно стоящий молниеприемник. Поэтому мы сейчас сделаем акцент именно на них. Практика показывает, что этих двух методов, как правило, бывает достаточно для любого здания.
Стержневой молниеприемник говорит нам о том, что, зная класс защиты, который мы выбрали для какого-то конкретного объекта, по таблице мы можем определить угол защиты одиночного молниеприемника. Таким образом, мы определяем высоту, которую нам нужно выдержать, чтобы защитить тот или иной объект. Все достаточно просто: нужно знать всего лишь класс и таблицу соответствия углов, которая соответствует этому классу. То же самое с методом молниеприемной сетки. Сетка в основном применяется для плоских поверхностей. То есть, когда у нас в здании плоская крыша, мы выбираем размер ячейки — опять же в зависимости от класса — и выкладываем эту молниеприемную сетку на плоской поверхности.
Давайте посмотрим, что можно получить, используя современные материалы. Возьмем административное здание — основной объект, с которым приходится иметь дело, это может быть и жилье, это может быть и больница, промышленное здание. Плоская крыша с множеством выступающих надстроек: лифтовая шахта, трубы кондиционера, различные антенны и т.д.: все это необходимо грамотно защитить. Для плоской крыши, применяем метод сетки. Мы определили здание по одному из четырех классов, определили шаг сетки, начинаем реализацию. Из чего делается сетка? Как правило, применяется круглый горячеоцинкованный стальной проводник диаметром 8 мм (RD8). Материал может быть не обязательно сталь, это может быть медь, может быть алюминий, но, как правило, используется сталь. Причем по соотношению цена-качество лучше всего себя зарекомендовала оцинкованная сталь. Это материал, который не ржавеет и стоит приемлемо, с учетом всех его плюсов.
Молниепремное оборудование, то есть молниепремная сетка, устанавливается на держателях. Проволока защелкивается в приемную часть, сам держатель держится под собственным весом. Держатель заполнен бетоном и весит около 1 кг, располагается через каждый метр. В результате все, что нужно знать — шаг сетки, то есть метраж проволоки; количество держателей, если учесть, что мы их располагаем через метр. Вот всего два элемента, требующиеся для защиты плоской крыши. При этом получается наиболее грамотное решение, то есть сетка не прячется куда-то — под гидроизоляцию, где ее не видно, и мы не можем проконтролировать, что там с ней происходит. Сетка лежит на изоляторах, получается эффективное и эстетичное решение. Метод молниеприемной сетки применим к плоской крыше. Для скатной коньковой крыши подойдет метод угла защиты, ну а для плоской крыши с надстройками — метод молниеприемной сетки, скомбинированный с методом угла защиты для надстроек.
Если у нас имеется выступающая надстройка на крыше, то можно поступить двумя способами. Если она значительна по площади, то можно выложить сетку прямо на ней. Если надстройка невелика, мы можем использовать молниеприемный стержень. Добавляется еще два элемента: сам стержень и бетонное основание, на которое он устанавливается, и он точно также подключается в общую систему молниезащиты. Дело в том, что сетка перестает быть эффективной, если какие-то надстройки находятся за ее пределами. Такая цитата есть также в инструкции по устройству молниезащиты зданий. Поэтому все дополнительные выступающие элементы мы должны защитить, сделав отдельно стоящие молниеприемники. Тогда молниезащиту действительно можно считать эффективной.
Итак, выложена сетка, защищены надстройки. Далее выполняется система токоотводов. По периметру здания через определенное расстояние мы делаем токоотводы. Эти расстояния берутся исходя из класса защиты, который мы выбрали изначально.
Важно, чтобы токоотводов было не менее двух. Так что если мы имеем дело с небольшим объектом, токоотводов должно быть как минимум два. Если объект протяженный, нужно ставить токоотводы через указанное расстояние. Также следует отметить, как некоторые производители оборудования говорят о том, что у них достаточно сделать один токоотвод — нашими нормами это категорически запрещено. Еще раз посмотрим, как это все делается на практике: та же самая проволока и один из видов настенных держателей также крепится через каждый метр, то есть эту цифру можно запомнить для своих расчетов, любое крепление мы делаем через каждый метр. Соответственно, зная высоту здания, зная его периметр, просчитать молниезащиту не составляет никакого труда.
Все элементы — не только сама проволока, а крепления, соединения и т.д. имеют ту или иную антикоррозийную обработку. Это либо оцинкованная сталь, либо нержавеющая, поэтому, когда это проходит по фасаду, ничего не ржавеет, не оставляет разводов, то есть можно не опасаться, что это будет не эстетично выглядеть.
Что касается системы заземления: существует два основных способа ее организовать. Есть так называемые поверхностные заземлители, то есть контур, или глубинные заземлители. Рассмотрим контур по периметру здания на расстоянии 1 метр от наружных стен и на глубине не менее полуметра. Как правило, это полосовая сталь 40×4. Полоса соединяется с ее горизонтальным участком с помощью крестового соединителя опять же из тех же соображений, что сваривать оцинкованную сталь не имеет смысла, поэтому применяется специальное болтовое крепление. Полоса укладывается в траншеи. Опять же всего лишь несколько элементов достаточно выбрать, чтобы получить качественную систему заземления.
Заземлитель является важной составной частью системы молниезащиты, задача которого проведение тока и распределение его в грунте. Важными критериями для распределения тока молнии без возникновения опасности перенапряжения являются форма и габариты устройства. В соответствии со стандартами DIN V VDE V 0185, часть 3, пункт 4.4.1, рекомендуется использовать низкое сопротивление заземления меньше 10. Важно то, что заземлители должны быть соединены с устройством выравнивания потенциалов.
Если говорить о вертикальных и горизонтальных заземлителях, первые эффективнее тогда, когда сопротивление падает с определенной глубиной. И правильно говорить о том, что молниезащитное заземление и рабочее заземление объединяются, то есть во всех случаях их нужно выполнять совмещенными, поэтому, хоть оно само по себе не нормируется — молниезащитное заземление как таковое — но в наших же интересах сделать его как можно более качественно.
И отдельно информация по стержневым заземлителям. Если мы усовершенствуем существующую систему заземления, модернизируем ее, или нет возможности сделать полноценный контур заземления, применяются стержневые заземлители. Конструкция их выглядит следующим образом — это стержень длиной от 1,5 до 2 метров, который имеет модульную конструкцию — то есть мы можем, заглубив в землю одну секцию, установить вторую и так далее до достижения нужной длины этого стержневого заземлителя. Затем с помощью специального зажима подсоединить его в общий контур. Конструкция получается гораздо менее трудоемкой в работе, чем традиционный способ: уголки и т.д. Они забиваются либо вручную, либо с помощью перфоратора. Для облегчения заглубления предусмотрен наконечник для пробива грунта. То есть в комплексе система выглядит таким образом: несколько конструктивных элементов, которые позволяют это собрать без дополнительных усилий, без дополнительных земляных работ, нет необходимости выполнять сварочные работы, что тоже немаловажно. Для такой организации молниезащиты, получается вообще не нужны сварочные аппараты, все делается при помощи болтовых креплений.
Крепления — это не просто какая-то строительная клемма, это специализированные элементы молниезащиты. Каждый из них, сходя с конвейера, испытывается на генераторе тока молнии, впоследствии они не нуждаются в обслуживании.
Гарантию предоставляет организация, которая ведет монтаж, на качество выполнения соединений и т.д., гарантии же от производителя не существует. В Германии такая система применяется несколько десятков лет, они своим опытом эксплуатации доказали, что их оборудование можно применять не опасаясь падения сопротивления в соединениях. Это горячая оцинкованная сталь либо отдельные элементы, выполненные из нержавейки.
Используя такую систему, нужно иметь в виду, что ее должны монтировать люди, которые знакомы с оборудованием, которые умеют делать сетку, которые, применяя все эти элементы, могут дать гарантию на монтажные работы — компании, занимающиеся молниезащитой. Обязательно замеряется сопротивление и, если это необходимо, будут проводиться периодические проверки, чтобы эксплуатирующая организация была в курсе событий.
Все выше сказанное справедливо и для зданий коттеджного типа. Для них также существует определенный набор конструктивных элементов, которыми можно выполнить молниезащиту здания с пеньковой крышей: держатели для установки проволоки по коньку, держатели проволоки на черепице, соединитель vario, который вам уже известен. То же самое относится к выступающим надстройкам. Для защиты трубы мы используем молниеприемный стержень и держатели для его установки. То есть опять несколько конструктивных элементов, которые можно выбрать, исходя из расчетных данных. Для таких элементов как водосток, снегозадерживающая решетка есть специальные клеммы, то есть мы можем закрепить молниеприемную часть на этих элементах. Не надо ничего варить дополнительно, все для достижения дополнительной эстетичности молниеприемного оборудования.
