Стоит ли устанавливать активную молниезащиту

Разновидности молниезащиты

Исходя из специфики функционирования и конструкции систем молниезащиты, их можно разделить на две категории:

1. Пассивная защита. Состоит из простого молниеприемника (металлический шпиль), токопровода и заземления. Так как молния попадает с большей вероятностью в объекты на возвышении, шпиль монтируется на крыше здания, а после попадания в него молнии просто уводит поток частиц в землю.
2. Активная защита от молнии — предполагает более сложную конструкцию молниеприемника, но в остальном аналогична предыдущему варианту.

Основное отличие между типами защиты заключается в том, что в первом случае расчет идет на вероятность удара в молниеприемник, в то время как во втором случае система сама провоцирует удар молнии.

Последствия удара молнии

Молния – электрический разряд, возникающий между облаками или облаком и объектом, расположенным на земле. Она несет в себе заряд в миллионы вольт и представляет смертельную опасность как для человека и животных, так и для целых строений.

Удар молнии опасен не только для объекта, в который она попадает, но и для всех, кто находится рядом. Закономерный вопрос: «Зачем тогда громоотвод, если опасность остается?».

Вопреки стереотипам, задача громоотвода не в направлении заряда в землю, а в предотвращении удара.

Опасны удары молнии и в электрические сети (в подстанции, ЛЭП). В результате этого ток по проводам растекается по соседним домам, выводя из строя технику и являясь прямой опасностью для жизни человека в этот момент.

Важно! Частный дом, имеющий фундамент в грунте, электросети с заземлением и металлическую кровлю – привлекательная мишень для молнии. Особенно, если такой дом стоит особняком в стороне от прочих высоких построек.

О материалах для покрытия и утепления крыши дома читайте в статье.

Как работает молниезащита

Активная молниезащита была разработана сравнительно недавно, но, по заявлениям исследователей, способна существенно повысить безопасность защищаемого объекта.

Принцип действия заключается в следующем:

1. По мере приближения грозового облака к объекту защиты активируются специальные конденсаторы в конструкции активного молниеприемника, в которых начинает накапливаться заряд.
2. После того как напряжение заряда достигает необходимых значений, производится разряд с напряжением до 200 000 вольт с последующим формированием восходящего лидера.
3. Так как статический заряд облака тоже достиг критического показателя, это приводит к образованию пробоя, и молния попадает в активный молниеприемник.

В результате работы такой системы происходит разрядка потенциала грозовой тучи, что практически полностью исключает вероятность повторного удара по объектам в пределах защищенной области.

Трудно представить сегодня жизнь без электронных и бытовых электрических устройств и приборов. Вся эта техника включается в электросеть, а от компьютера и телевизора еще и кабели отходят к локальной сети и спутниковой антенне.

Линии передачи данных через ресиверы, серверы, распределительные устройства, электролинии, подвержены ударам молний, влиянию электромагнитных полей. При стечении некоторых обстоятельств высокое напряжение и большой ток по кабелям движутся к низкому потенциалу, т.е. телевизору, холодильнику, компьютеру. Результатом может стать выход электроприборов из строя, возгорание, угроза жизни человеку.

Чтобы уберечь себя и свой дом, нужно внутреннее устройство молниезащиты частного дома или защиты от импульсных перенапряжений.

Действует такая защита просто – мгновенно уравнивает потенциалы между проводниками электротока. Эту задачу выполняет УЗИП – специальное устройство защиты от импульсных перенапряжений.

Установка этого прибора возможна только после устройства надежной внешней защиты. Для реализации в жизнь системы молниезащиты частного дома, разрабатывается проект, где учтены все пути захода в здание высокого напряжения.

После установки УЗИП нетоковедущие элементы подсоединяются к шине заземления, а линии, которые нельзя заземлять, соединяются с шиной через УЗИП.

Для подбора прибора УЗИП существуют правила, которые можно разделить на группы в зависимости от:

• Показателей защищаемой сети – ток, напряжение, частота, сечение проводов;
• Типа сети – электроснабжение, кабельное ТВ, телефонная линия, сигнализация и т.п.;
• Значимости защищаемого объекта – ПК, телевизор или банковский сервер.

Громоотвод на металлической крыше выполняют в виде возвышающегося шпиля и контура, повторяющего форму конька. Так вокруг строения создается область, вероятность удара в которую равна нулю.

Работает защита по следующему принципу.

Молниеотвод состоит из трех основных частей:

1. Молниеприемник – шпили на крыше и токоотвод, идущий параллельно коньку с загнутыми кверху концами.
2. Токоотвод, идущий по кровле и стенам дома.
3. Контур заземления (о подключении заземления в частном доме читайте в статье).

В начале грозы положительные заряды по описанному пути текут к макушке шпиля, на вершине которого начинает гореть постоянный коронный разряд. По нему положительно заряженный частицы начинают утекать в воздух, благодаря чему они не могут накопиться на крыше дома, а значит, молния в это место притянута быть не может.

Важно! Главное правило, шпиль должен быть выше всех надстроек на крыше. Тогда защита будет покрывать и дом, и прилегающую территорию.

Как ведет себя молния

Чтобы понять, нужен ли громоотвод на даче, надо взвесить вероятность, молния поразит конкретное строение, а не ближайшие дома и высокие деревья по соседству.

Возникновения молнии:

1. Во время грозы происходит ионизация воздуха, что делает его более электропроводимым.
2. В кучевых облаках накапливаются статические заряды – положительные преимущественно в верхней части облака, а отрицательные в нижней.
3. На поверхности земли также происходит накопление положительных зарядов, которые стремятся вверх.
4. Когда на земле имеется высокий электропроводимый объект, например дерево, внутри которого течет сок, положительные заряды из земли начинают перетекать к его верхушке, там накапливаясь. Растет и напряжение.
5. Когда оно достигает пика, достаточного, чтобы пробить ионизированный воздух, происходит разряд, называемый ступенчатым лидером.

   

6. Он устремляется вниз. Так как воздух ионизирован неоднородно, выбирается путь по его участкам, наиболее насыщенным зарядами электричества.
7. Молния достигает своей цели, после чего отрицательные заряды перетекают в землю.

Все вроде бы просто, но помимо высоты стоит учитывать и электропроводность объектов. Бывает, что при низкой высоте, строение может накопить больше зарядов, чем более высокое, а значит, молния притянется именно туда.

Важно! Притягивают молнию и водоносные слои, находящиеся в грунте. Чем они ближе к поверхности, и чем они объемнее, тем больше зарядов накапливают. Именно поэтому молнии часто бьют в русла рек, которые, как известно, протекают по наиболее низинным участкам рельефа.

Вот и получается, что даже при высокой плотности застройки и наличии поблизости более высоких строений нет никакой гарантии, что молния не ударит в конкретный дом. Поэтому стоит перестраховаться.

О молниезащите многоэтажных домов читайте в нашей статье.

Выбор защитного устройства

Как и у любой системы, у активной молниезащиты можно выделить ряд особенностей. В числе характерных преимуществ:

1. Большая зона охвата. Монтаж активной молниезащиты позволяет защитить большую территорию по сравнению с аналогом, функционирующим по пассивному принципу. Дело в том, что, несмотря на присутствие молниеприемника (пассивного) на крыше, молния может ударить, например, в расположенный во дворе столб линии электропередач или иной возвышающийся объект. Подобное исключается в случае использования активного молниеприемника, так как элемент сам провоцирует разряд.
2. Компактность. Несмотря на усложненное устройство активного приемника молний, его габариты остаются достаточно компактными, что не только упрощает процесс установки системы и снижает нагрузку на несущие конструкции, но и практически не привлекает внимания. Это позволяет устанавливать систему на любых строениях, вне зависимости от их архитектурного стиля.
3. Эффективность. Активный молниеотвод обеспечивает более высокий уровень защиты не только строения, но и близлежащих территорий.

Что касается недостатков системы, здесь выделяют лишь сравнительно высокую цену оборудования и то, что некоторые ученые не подтверждают существенного повышения уровня защиты объекта от использования системы. К слову, первое частично компенсируется за счет того, что в силу большего охвата территории для защиты крупных объектов и территорий потребуется меньшее количество приемников, чем в случае с пассивными аналогами.

Несмотря на схожесть основных параметров и конструктивных элементов, системы активной и пассивной молниезащиты существенно различаются между собой.

Эти отличия касаются преимущественно технических характеристик и стоимости каждой системы:

• Основное различие имеет принцип работы активной электронной молниезащиты. При создании более высокой электрической напряженности, возникает и большая обратная ионизация воздуха в зоне действия прибора.
• Радиус действия активного устройства образует зону безопасности как минимум в 4 раза превышающую аналогичный показатель пассивной защиты. То же самое касается и объема окружающего пространства, которое будет больше уже в 8 раз. На основании этих данных можно сделать предварительный расчет параметров прибора.
• В активных системах используется минимальное количество токоотводов и заземлителей. Как правило, вполне достаточно 1-2 таких элементов.
• Активная молниезащита для своего устройства не требует сложных специальных расчетов. Достаточно взять данные из технического паспорта электронной головки, в котором точно указан радиус, перекрывающий защищаемую площадь.
• Активная защита получается значительно дешевле, поскольку электронная головка перекрывает гораздо большую площадь, нежели пассивные системы.

Выбор тесно связан с уровнем защиты, необходимым для конкретного объекта. В связи с этим, должны учитываться следующие факторы:

• Площадь сбора молний, зависящая от формы и размеров здания и сооружения. Должна учитываться вся площадь с достаточной вероятностью попадания в нее электрического разряда.
• Необходимость и актуальность активной защиты определяется соотношением, учитывающим ожидаемую и фактическую частоту поражения молнией данного объекта.
• Место расположения. Одиночный объект с большей вероятностью подвержен ударам молний, чем тот, который расположен на территории с плотной застройкой.
• Учитывается опасность и последствия попадания молнии в сам объект.

Только после учета всех критериев и определения необходимого уровня защиты, можно выбирать активный молниеприемник с соответствующими техническими характеристиками.

Определение уровня защиты объекта от попадания молнии

Как и большинство систем, молниеотвод активного типа монтируется в условиях необходимого уровня защиты объекта от попадания молнии. Этот критерий требует индивидуального расчета — следует учитывать ряд факторов:

1. Среднегодовая продолжительность гроз. Речь идет о том, что в зависимости от территориального расположения вероятность поражения конкретного строения будет меняться. Соответственно, чем дольше и чаще происходят грозы, тем выше вероятность попадания разряда.
2. Плотность попадания молний. Показатель рассчитывается на километр площади. Чем выше плотность молний, тем более мощной молниезащиты требует здание.
3. Особенности рельефа. Важным при расчетах будет и конкретное расположение объекта на ландшафте. Специфика явления такова, что большему риску подвержены строения, расположенные на возвышенностях.
4. Используемые материалы. Использование металлических кровельных материалов и обилие металла среди элементов каркаса способны повлиять на вероятность попадания молнии.

Более подробную информацию по вопросу можно почерпнуть из нормативного документа «Инструкция по молниезащите зданий, сооружений и промышленных коммуникаций» СО 153-34.21.122-2003. Однако стоит принять во внимание, что применение данной системы на территории РФ отдельно не регламентируется. Это важно учитывать как на этапе вычисления уровня защиты объекта, так и во время монтажа самой системы.

Подбор комплектующих

Если подготовительная сторона вопроса ясна, можно переходить к подбору комплектующих частей для формирования системы. Первое, что следует определить — схема молниезащиты.

В большинстве случаев система будет состоять из следующих элементов:

1. Активный молниеприемник — основная часть всего молниеотвода, которая устанавливается непосредственно на крыше строения. От качества этого элемента будет зависеть эффективность работы всей системы. Его конструкция может отличаться большей или меньшей сложностью (количество излучающих электродов, конденсаторы и пр.), поэтому при выборе важно рационально соотнести желание сэкономить и реальную эффективность работы.
2. Токоотводы — части системы, предназначенные для передачи переданного на приемник заряда к заземлителю. При их выборе необходимо обращать внимание на качество материалов изготовления, диаметр элементов. При прохождении энергии заряда молнии токоотводы будут нагреваться до высоких температур, из чего и следует исходить в процессе подбора компонентов.
3. Заземлитель — важный элемент, который осуществляет непосредственную передачу энергии молнии в землю. Конструкционно — эта часть не отличается сложностью (металлический стержень необходимой длины), однако при выборе необходимо обратить внимание на материал. Например, стальные заземлители могут покрываться слоем меди, что способствует повышению их эффективности.

Здесь же можно упомянуть и элементы крепежа, которые стоит выбирать, исходя из качества изготовления.

Правила установки

Сложный вопрос, который задают пользователи интернета. Документа, указывающего на необходимость получения такого разрешения нет. Поэтому достаточно просто соблюдать требования нормативных документов.

Если у кого-то есть сомнения, стоит обратиться с официальным запросом в Ростехнадзор.

Что касается непосредственной установки молниезащиты, здесь важно учитывать ряд факторов. Молниеприемник должен быть закреплен на высоте. Речь идет о том, что этот элемент важно расположить как самый высокий объект в защищаемой зоне: несмотря на активный принцип действия, это будет способствовать увеличению его эффективности. Количество токоотводов должно соответствовать количеству приемников — важно обеспечить их равномерное распределение по каркасу строения.

Несмотря на то, что повышенная эффективность активной молниезащиты — предмет дискуссий, все большее число людей отдают ей предпочтение, но выбирать систему защиты дома от молнии необходимо индивидуально.