Удар молнии в здание – достаточно распространённое явление. Стихия способна нанести непоправимый ущерб любому сооружению. При этом опасности подвергаются и животные, и люди, и техника. Единственный способ избежать этого – установить специальную защиту. Рассмотрим, как сделать громоотвод в частном доме своими руками: какие материалы, оборудование и компоненты для этого потребуются, как оптимальным образом выбрать подходящий под конкретные условия вариант, а также как самостоятельно выполнить его установку.
Громоотвод своими руками Источник roof-tops.ru
Устройство и принцип работы
Молниеотвод предназначен для приёма и передачи в землю электростатического разряда, возникающего между грозовым облаком и приёмником на крыше дома. Устройство состоит из трёх частей:
- Молниеприемник.
- Токоотводящий проводник.
- Заземляющий контур.
Возникающий во время грозы разряд молнии сразу же передаётся на молниеприемник. Затем посредством токопроводящего проводника электрический ток передаётся на заземляющий контур. После этого он уходит в грунт. По такой схеме электростатический молниевый заряд полностью передаётся в землю, нисколько не повреждая конструкцию здания.
При этом существует несколько вариантов, как сделать громоотвод в частном доме. Это может быть классический вариант – в виде металлического штыря, возвышающегося над крышей, или в форме специальной сетки поверх кровельного материала, а также в качестве отдельно стоящей конструкции рядом с сооружением.
Молниезащита на трубе дома Источник izion.pro
Обратите внимание! Наличие громоотвода не препятствует попаданию молнии в дом. Однако он надёжно защищает оборудование, людей, животных и само здание от электрического разряда колоссального номинала. Наиболее частым последствием такого воздействия для сооружения является чрезмерный нагрев материалов и, как следствие, обширное их возгорание.
Принцип действия внутренней защиты дома от молнии
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.
Основные компоненты
Чтобы узнать, как сделать молниеотвод в частном доме, прежде всего необходимо изучить его устройство и назначение основных узлов. Громоотвод включает приёмник, токоотвод и заземлитель. Рассмотрим особенного каждого из них более подробно.
Молниеприемник
Первым элементом системы защиты дома от молнии, куда непосредственно попадает грозовой разряд, является молниеприемник. Как правило, он выполнен в форме металлического стержня, возвышающегося на 2 метра над самой высокой точкой кровли (коньком). Он также может иметь линейную конструкцию – в виде троса или сетки, расположенной на кровельном материале.
Молниезащита кровли Источник buildup.ru
Основная задача молниеприёмника – это приём и передача электрического тока следующему по цепи элементу защиты. Напряжение в грозовом разряде может достигать 1 ГВ. Чтобы обеспечить сохранность материала и, главное, безопасность для всего окружения, к устройству предъявляются повышенные требования:
- Стальной стержень должен иметь сечение не менее 70 мм², алюминиевый – от 50 мм², а медный – от 35 мм².
- Возвышение стержня над самой высокой точкой крыши – от 0,5 до 2 метров.
- При использовании троса на коньке, его толщина не должна быть меньше 5 мм.
- Для приёмника в виде сетки должны использоваться стальные проводники диаметром от 6 мм.
- Сеточный молниеотвод должен возвышаться над кровлей минимум на 15 см.
Важно! В качестве приёмника молнии могут применяться различные металлические элементы кровли – трубы, ограждения, части водостока. Однако толщина сечения их сплошного слоя для стали не должна быть менее 4 мм. При этом их конструкция должна быть целостной, а поверхность не иметь изоляционного слоя, за исключением антикоррозионного напыления.
Флюгер-молниеотвод Источник roof-tops.ru
Смотрите также: Каталог компаний, что специализируются на электрических работах
Токоотвод
Часть молниеотвода, соединяющая приёмник с заземляющим контуром, называется токоотводом. Как и к выше рассмотренному элементу системы, к проводнику предъявляются не менее строгие требования:
- Путь от приёмника до заземлителя должен быть минимальным.
- Не допускается монтировать проводник с поворотами, острыми углами и прочими искривлениями – во избежание пробоя разряда на данных участках.
- Площадь сечения провода должна быть не менее 16 мм² для меди, 25 мм² – алюминия, 50 мм² – стали.
Совет! В частных домах токоотводом часто выступают катаная проволока или металлические полосы. Проводники допустимо монтировать непосредственно внутрь стены – из негорючих материалов (кирпича, бетона). Для деревянных зданий лучше применять металлические скобы, позволяющие установить провод на расстоянии не менее 10 см. Кроме того, в небольших жилых домах для отведения грозового разряда можно использовать различные металлические конструкции – лестницы, рамы, элементы армирования железобетонных плит.
Токоотвод рядом с водостоком Источник buildup.ru
Заземлитель
Пойманный разряд молнии передаётся через токоотвод на заземляющий контур. К его конструкции также предъявляются особые требования:
- Минимальная площадь сечения для стали – не менее 80 мм², для меди – от 50мм².
- Заземляющий стержень вбивается в грунт минимум на 0,8 м.
- Расстояние от стены дома не менее 1 метра, а проходных зон – от 5 метров.
Заземляющий контур изготавливается либо в линейном виде – двух вбитых стержнях на расстоянии 3 метров и соединённых между собой шиной, либо в виде равностороннего треугольника – из трёх заглублённых проводников. Все соединения выполняются с помощью сварки. При этом всю конструкцию рекомендуется погружать на глубину около 0,5 метра от поверхности грунта.
Контур заземления Источник hotel-a.ru
Подготовка
На подготовительном этапе перед монтажом молниезащиты необходимо произвести расчет параметров будущего громоотвода и подобрать все элементы. Это позволит определить, попадут ли постройки в защитную зону и какие параметры необходимо изменить в случае возникновения недочетов.
Расчет защитной зоны
Если устройство молниезащиты предусматривает в качестве приемника решетку или поверхность крыши, то зона защиты будет полностью закрывать постройку. Но для тросовых и стержневых молниеотводов необходимо рассчитывать защитную зону.
Рис. 6: зона защиты стержневого молниеотвода
Посмотрите на рисунок, зона защиты представляет собой конус в пространстве, где вероятность попадания молнии значительно сокращается. Для определения параметров этого конуса по отношению к самому громоотводу и зданию производится расчет. Способы расчета зоны громоотвода для каждого типа выполняются на основании СО 153-34.21.122-2003.
Как рассчитать стержневой громотвод?
Рис. 7: параметры зоны защиты стержневого молниеотвода
Посмотрите на рисунок, здесь изображены следующие параметры:
- h – высота самого громоотвода;
- h0 – высота зоны защиты громоотвода;
- hx – высота в определенной точке (устанавливается на уровне крыши здания);
- r0 – радиус зоны защиты громоотвода на земле;
- rx – радиус зоны защиты громоотвода в выбранной точке;
- x и y — расстояние от места установки молниеприемника до контура границы здания.
В зависимости от высоты установки громоотвода и требуемой надежности подбирается формула определения зоны, которую он защищает. Для этого используются данные из таблицы 2
Таблица 2
| Надежность защиты | Высота молниеотвода h, м | Высота конуса h0, м | Радиус конуса r0, м |
| 0.9 | От 0 до 100 | 0,85h | 1,2h |
| От 100 до 150 | 0,85h | (1,2-10-3(h-100))h | |
| 0,99 | От 0 до 30 | 0,8h | 0,8h |
| От 30 до 100 | 0,8h | (0,8-1,43·10-3(h-30))h | |
| От 100 до 150 | (0,8-10-3(h-100))h | 0,7h | |
| 0,999 | От 0 до 30 | 0,7h | 0,6h |
| От 30 до 100 | (0,7-7,14·10-4(h-30))h | (0,6-1,43·10-3(h-30))h | |
| От 100 до 150 | (0,65-10-3(h-100))h | (0,5-2·10-3(h-100))h |
Для определения радиуса зоны громоотвода на определенной высоте используется формула:rx=r0×(h0-hx)/h0
Как рассчитать тросовый громоотвод?
Рис. 8: зона защиты тросового громоотвода
На рисунке показана принципиальная схема зоны защиты для тросового громоотвода при его небольшой протяженности. При больших расстояниях из-за плохого натяжения в средней точке может возникать провисание, которое немного исказит границы защищаемой громоотводом области.
Рис. 9: Параметры зоны защиты тросового молниеотвода
Посмотрите на рисунок, здесь зона громоотвода характеризуется такими параметрами:
- h – высота самого громоотвода;
- h0 – высота зоны защиты громоотвода;
- hx – высота в определенной точке (устанавливается на уровне крыши здания);
- r0 – радиус зоны защиты громоотвода на земле;
- rx – радиус зоны защиты громоотвода в выбранной точке;
- L – длина троса громоотвода.
По величине необходимой надежности, в зависимости от высоты громоотвода, параметры зоны защиты вычисляются по формулам из таблицы 3.
Таблица 3
| Надежность защиты | Высота молниеотвода h, м | Высота конуса h0, м | Радиус конуса r0, м |
| 0.9 | От 0 до 150 | 0,87h | 1,5h |
| 0,99 | От 0 до 30 | 0,8h | 0,95h |
| От 30 до 100 | 0,8h | (0,95-7,14·10-4(h-30))h | |
| От 100 до 150 | 0,8h | (0,9-10-3(h-100))h | |
| 0,999 | От 0 до 30 | 0,75h | 0,7h |
| От 30 до 100 | (0,75-4,28·10-4(h-30))h | (0,7-1,43·10-3(h-30))h | |
| От 100 до 150 | (0,72-10-3(h-100))h | (0,6-10-3(h-100))h |
Радиус зоны громоотвода на высоте здания вычисляется по формуле: rx=r0×(h0-hx)/h0
Выбор материала для громоотвода
В качестве материала для громоотвода принято использовать три варианта: медь, алюминий и сталь. Медные громоотводы характеризуются длительным сроком эксплуатации и отличаются способностью сохранять свои параметры в течении всего периода установки даже на подземных участках. Но главным недостатком медного громоотвода является его высокая стоимость.
Алюминиевый характеризуется куда меньшим весом, поэтому создает незначительную нагрузку на несущие конструкции постройки. Также имеет хорошую проводимость электрического тока. Но, со временем, подвергается разрушению от атмосферных факторов и легко поддается механической деформации.
Стальные наиболее прочные, они легко выдерживают ветровые нагрузки а элементы такого громоотвода можно соединить сваркой, в отличии от медных и алюминиевых. Также он характеризуется низкой себестоимостью. К недостаткам стального громоотвода является высокое удельное сопротивление и подверженность коррозии.
Место установки
Для установки громоотвода должна выбираться самая высокая точка. Поэтому его размещают на крыше здания, если ее высоты недостаточно для попадания всей постройки в зону защиты, могут применяться специальные опоры или находящиеся поблизости деревья. Для определения актуального места установки громоотвода на план участка необходимо нанести зону защиты, полученную при расчете.
Рис. 10: зона защиты на плане постройки
Крыша является наиболее выгодным вариантом, так как пик зоны защиты будет расположен над зданием. Отдельно стоящая опора или несколько позволяют смещать защищаемую громоотводом область в нужную точку участка, и отлично подходит для ситуаций, когда строения рассредоточены на участке. Использование дерева в качестве опоры позволяет сэкономить на приобретении и установке металлической или железобетонной конструкции, но обуславливает ряд сложностей в процессе эксплуатации поэтому считается нежелательным вариантом.
Варианты громоотвода
Есть три варианта, как сделать молниеотвод в частном доме крытым профнастилом:
- Вертикальный стержень.
Самый распространённый и эффективный громоотвод. В основном представляет собой стальной штырь диаметром около 10 мм, высотой до 2 метров. Нередко, особенно в самодельных версиях, в качестве основы берётся металлоконструкции различного проката – уголок, прямоугольник, круг. Может крепится как на самом доме, так и на отдельно стоящем столбу в непосредственной близости. Грозовой разряд принимается только в одной точке, поэтому стержень подходит для сооружений с металлической кровлей небольшой площади.
- Трос по коньку.
Представляет собой трос, параллельно закреплённый на безопасной высоте (не менее 50 см) от конька с помощью небольших штырей на противоположных фронтонах. Хорошо подходит для кровли из шифера или иных не проводящих электричества материалов. При этом площадь сечения проводника-приёмника должна быть не менее 50 мм². Особенность такой системы в том, что с каждой стороны дома монтируется заземление. Однако плюс этого в том, что сектор защиты увеличивается – по всей длине крыши, а не в одной точке, как в первом случае.
Тросовый громоотвод Источник izion.pro
Причины возникновения импульсного перенапряжения
ИП может происходить как по технологическим, так и по природным причинам. В первом случае резкий перепад разности потенциалов происходит, когда на трансформаторной подстанции, откуда идет питание конкретной линии, возникает коммутационная перегрузка. Импульсное перенапряжение, вызванное природными причинами, случается, когда во время грозы мощный разряд бьет в молниезащиту сооружения или линию электрической передачи. Независимо от того, чем вызван скачок напряжения, он может быть очень опасен для домашней электросети, поэтому для эффективной защиты от него требуется подключить УЗИП.
Изготовление своими руками
Существует множество народных способов, как сделать громоотвод на даче своими руками. Лучше всего доверить это дело профессиональной бригаде, специально занимающейся установкой защитных антигрозовых систем. Однако для тех, кто решил действовать самостоятельно, рекомендуется следовать проверенному алгоритму. Для начала необходимо грамотно рассчитать конструкцию, затем правильно выбрать материалы, а также определить место установки и только после этого приступать к монтажным процедурам. Рассмотрим детально каждый из этих этапов.
Правильный расчёт
Первое, с чего следует начинать построение молниезащиты, это определение высоты верхней точки приёмника. Проще всего рассчитать её для штыревой модификации по следующей формуле:
H=(Rх+1,63Hx)/1,5
H – расстояние от поверхности земли наивысшей точки приёмника,
Hx – высота конька дома,
Rх – защитный радиус действия,
Цифры 1,5 и 1,63 – расчётные коэффициенты.
Например, если необходимо создать защиту в радиусе 15 метров на участке с домом высотой 7 метров, высота верхней точки молниеприёмника согласно формуле должна быть:
(15+7х1,63)/1,5=17,6 метров.
При этом необходимо учитывать, что защитная зона в пространстве имеет форму конуса с вершиной в точке пика приёмника и основанием.
Видео описание
Смотрите на видео, как недорого сделать громоотвод своими руками:
Совет! Защитная область в пространстве представляет собой форму конуса с вершиной в точке пика приёмника и основанием в виде расчётного радиуса. Знание этого позволяет выбрать единственно верный способ, как установить громоотвод в частном доме, чтобы он защищал рядом расположенные постройки – теплицу, баню, гараж, сарай, беседку и т. д.
Подбор материалов
Эффективно решить задачу о том, как сделать громоотвод в деревянном доме, можно если правильно выбрать материалы. В качестве проводников рекомендуется использовать медь, сталь или алюминий. Например, для возведения стандартного штыревого громоотвода потребуется закупить следующие расходники:
- Стальной стержень для приёмника поперечником не менее 50 мм².
- Медный провод для токоотвода сечением от 16 мм².
- Асбестоцементную трубу подходящей высоты.
- Медные штыри для заземляющего контура.
- Элементы крепежа.
Дешевле использовать сталь для конструкции громоотвода частного дома, однако медь обладает наилучшими токопроводящими свойствами и требует меньшей площади сечения проводников, а значит, обустройство будет легче и быстрее.
Стержень для громоотвода Источник ytimg.com
Токоотвод
Желательно использовать такие сечения: для меди – 16 квадратных миллиметров, для алюминия – 25 мм2, для стали – 50 мм2. Токоотвод должен идти от молниеприемника сразу к земле по кратчайшему пути. Стоит избегать большого количества поворотов под острым углом, в противном случае между соседними участками может возникнуть искровой заряд. В результате этого произойдет возгорание.
Обычно токоотвод представлен неизолированной металлической полосой и проволокой-катанкой. Во время строительства кирпичного дома токоотвод можно прокладывать как внутри стены, так и снаружи. Если стены выложены из горючего материала, установка громоотвода должна происходить так, чтобы до них минимальное расстояние было 10 сантиметров – лучше больше. Для того, чтобы улучшить контакт со стенами, используют металлические скобы.
Видео описание
Смотрите в этом ролике, как устроена и работает комплексная молниезащита для коттеджа:
Инструкция по установке своими руками
Самостоятельный монтаж громоотвода выполняется следующим образом:
- Рассчитывается высота установки приёмника, исходя из требуемого защитного радиуса.
- Выбирается материал.
- Определяется место монтажа.
- Выполняется закрепление молниеприёмника.
- Проводится токоотвод.
- Выкапывается траншея или котлован, вбиваются и соединяются между собой штыри заземлителя.
- Токоотвод соединяется с заземляющим контуром.
Рекомендация! По завершении монтажа и соединения всех частей громоотвод рекомендуется проверить омметром. Сопротивление на приборе не должно быть больше, чем 10 Ом.
Коротко о главном
Правильно построенный молниеотвод защищает дом от пожара, технику от порчи, а людей и животных от страшных последствий поражения электрическим током. Устройство не предотвращает грозовой разряд, но эффективно ловит и безопасно передаёт его в землю. Существует несколько вариантов, как сделать громоотвод на даче:
- Стержень.
- Трос.
- Сетка.
Все они состоят из молниеприёмника, токоотвода и заземляющего контура. При изготовлении громоотвода своими руками прежде всего необходимо правильно рассчитать высоту его установки, исходя из требуемого защитного радиуса. Далее нужно правильно выбрать материалы для его основных частей, грамотно определиться с местом установки и выполнить монтаж в соответствии с рекомендуемыми требованиями безопасности.
