Внутренняя и внешняя защита частного дома – устройство громоотвода

Для организации защиты строения и живущих в нем людей от возможных последствий удара молнии нужно своевременно озаботиться надёжным громоотводом. Особенно он актуален для деревянных строений, способных быстро загореться. Ниже подробно рассказано о том, каким должен быть громоотвод в частном доме, описаны основные виды и типы молниезащищающей системы, а также приведена инструкция по монтажу, плюс даны примеры на фото и видео.

Понятие и основные функции защиты

Что такое громоотвод подсознательно понятно любому человеку. По сути, он является устройством по защите различного типа зданий от ударов разрядов молний. Наиболее часто представлено оно в виде заострённого металлического штыря, устанавливаемого вертикально на крыше строения либо на рядом стоящей мачте, которая возвышается над зданием. Нижнее окончание этого штыря соединено заземлением (контуром в земле) при помощи проводника.

Принцип работы громоотвода заключается в переводе основного электрического заряда молнии при помощи проводника в грунт с последующим его рассеиванием там, предотвращая повреждение или возгорание здания.

Полезное о молниях и электричестве из школьного курса

Процесс образования грозового облака сопровождается разделением мельчайших капель воды по зарядам (отрицательным и положительным), при этом накопление негативно заряженных частиц происходит внизу облака.

Поверхности земли и всех сооружений, находящихся внизу заряженного облака, притягивают к себе противоположные частицы (со знаком «+»).

В возникающем электрическом поле в промежутке между этими частицами (в небе и на земле) повышается напряжённость, возникает разница потенциалов в несколько миллионов вольт. Благодаря этому и образовывается электрический заряд, называемый молнией.

Движение молнии происходит по наименьшему пути сопротивления. Началом служит движущийся на скорости 50 тыс. км/сек к земле слабый заряд (лидер), набирающий силы по пути. Т.к. заряженность воздуха неоднородна, молния проходит по местам с большим количеством заряженных частичек (с лучшими показателями электропроводности).

Двигаясь к земле, заряд ищет объекты с наибольшим количеством положительно заряженных частиц. По достижении уровня земли начинается массовое движение отрицательных зарядов по ионизированному каналу в землю (от нижних частиц самого заряда и до всех остальных в облаке).

Поэтому громоотвод на доме обустраивается из материалов с самыми высокими показателями электропроводности. Это гарантирует, что молния выберет именно его, т.к. на нем накоплено большее количество индукционных зарядов. Молния выбрала бы такой громоотвод, даже если он был бы ниже уровня здания, но экспериментировать этим не стоит.

Классификация внешней защиты зданий

Под атмосферной молнией принято понимать электрический разряд большой мощности, который подчиняется всем известным физическим законам. Общеизвестно, что распространение электрического тока осуществляется путями, которые имеют наименьшее сопротивление. Молниеотвод – это, по сути, и есть такой путь, который оттянет опасность от строения, имеющего большие показатели сопротивления. Здание, оборудованное таким устройством, во время удара молнии не пострадает, т.к. весь поток энергии будет направлен по контуру вглубь земного покрова.

В простонародье эту защиту строений принято называть по-разному: «громоотвод», «молниеотвод», «заземление» и т.д. Интересно, что понятие «громоотвод» является не совсем правильным, поскольку гром, являющийся звуковым эффектом во время удара молнии, не требует отвода. Однако название глубоко ужилось в разговорной речи. Главной задачей всех вышеперечисленных устройств является отвод атмосферной электроэнергии от жилья, и они с ней справляются отлично.

Молниеотвод в частном доме, как правило, подразделяется по трём факторам: конструкционной специфике, а также методике и виду защиты.

Методика защиты

Это понятие условно можно поделить на две подкатегории: защиту от молний активного и пассивного типа.

Активным вариантом предусмотрено в конструкции наличие ионизатора воздуха, предназначенный для накопления статического электричества из атмосферы для разряда. Фактически, функцией активного типа защиты является способность притянуть к себе молнию, обезопасив этим сооружение (и строения, находящиеся вблизи).

Конструкцией пассивного варианта не предусмотрено ничего дополнительного. Это не даёт 100 % гарантии попадания в неё молнии, но значительно увеличивает этот шанс, особенно при разряде электричества над строением.

Следует отметить, что бытовая техника будет не защищена от сопутствующего электромагнитного воздействия удара молнии. Потребуется монтаж дополнительных элементов.

Разновидности защиты

Разделение защиты здания по типу бывает внутренней либо внешней. Задачей первой есть сохранение жилья от эффекта сопутствующего воздействия разряда, а второй – от самого разряда. Из-за достаточно редкого применения активной защиты простыми обывателями, устройство громоотвода частного строения, как правило, оборудуется двумя подсистемами – внешней и внутренней.

Специфика строения

Внешнюю часть системы грозозащиты частного жилья принято подразделять по конструкционным особенностям внешней части молниеприёмника. Они существуют в трёх основных типажах: штыревой (стержневой), сетчатый либо тросовый вариант. У каждого есть свои сильные стороны, благодаря которым они применяются. Так штыревой тип молниеотвода является наиболее дешёвым, но не таким эффективным, как другие варианты приёмных элементов.

Особенности пассивного варианта защиты внешнего типа

Устройство молниеотвода в частном строительстве отличается простотой. В составе три элемента – молниеприёмная часть, токоотводящая и заземлительный элемент. Строение токоотводов и заземлителей существенных конструктивных отличий не имеют. Разделение же молниеприёмников в пассивном варианте защиты выделяет три типа, описанных ниже.

Штыревой молниеприёмник

Он считается самым распространённым видом улавливателя разрядов атмосферы среди пассивных внешних устройств. Представляет он из себя длинные пруты из металла (не менее 2 метров) с сечением минимум в 10 мм. Большая площадь крыши требует большего количества этих штыревых элементов. Рекомендуется устанавливать их через каждые 10 метром. Соответственно небольшие дачные или жилые строения могут обойтись и одним стержнем.

Установка штыревых молниеприёмников на частных строениях производится специальными диэлектрическими крепежами, исключающими возможность перехода разряда на здание. Также монтаж молниеотвода возможен на отдельно стоящей специальной опоре либо высоком дереве, находящемся в непосредственной близости от сооружения. Это актуально для хозяев, которые не желают портить внешний экстерьер строения лишними элементами.

Важно! Какая бы установка молниеотвода не была выбрана, главное условие должно выполняться – молниеприёмник обязан находиться на значительной высоте над основным строением и близлежащими постройками на участке.

Тросовый молниеотвод

Таким типом молниеприёмников часто пользуются при организации защиты строения с металлочерепичной кровлей. Особенностью такой крыши есть повышенная способность к электропроводности атмосферных электроразрядов. Потому она должна быть особенно качественно защищена от возможных грозовых ударов.

Эффективность тросовых молниеотводов выше штыревых. Однако монтажные работы выделяются повышенными трудозатратами. Как следует из названия, при монтаже этой разновидности приёмника разрядов применяется металлический тросик, устанавливаемый по коньку крыши строения на всю длину.

Важно! Выбирая тросовый тип защиты от ударов молнии, главное произвести качественный монтаж троса так, чтобы он не соприкасался с элементами крыши сейчас и не просел в процессе эксплуатации. Возможные касания необходимо исключить полностью. Плюс к этому, установка троса производится на диэлектрические опоры.

Сетчатый молниеприёмник

Изготовление этого типа молниеотвода осуществляется при помощи проволоки из металла, имеющей сечение диаметром от 6 мм и более. Натяжение такого провода производится на всю кровлю таким образом, чтобы образовывались квадратные ячейки со стороной в 6 метров. Аналогично тросовому молниеотводу нельзя допустить касания проводов защитной системы к кровельному материалу крыши. Монтаж также осуществляется с использованием специальных опор, не способных к проведению электрического тока.

Следует отметить высокую эффективность этой разновидности молниеприёмника, однако использование его в частных постройках довольно редкое, т.к. их установка отличается высокой трудоёмкостью. К тому же, система сетчатого молниеотвода практически исключает профилактическое обслуживание кровельного покрытия здания и не добавляет ему привлекательности в эстетическом плане.

К сведению! Выбор типа громоотвода зависит целиком от предпочтений владельца постройки. Строгих ограничений нет, а все рекомендации изложены выше. Каждый из описанных вариантов достаточно надёжно защищает строение от непосредственного удара атмосферного разряда.

Токоотводящая часть системы

Вторым элементом системы громоотвода является токоотвод, задача которого заключается в перемещении всей мощи разряда атмосферного явления от молниеприёмной части до заземляющего контура. Стальная проволока (сечением от 6 мм) – идеальный и самый простой материал для изготовления токоотводящей части. Также в этих целях можно использовать специальный медный (либо алюминиевый) кабель, а иногда стальную ленту, имеющую ширину 30 мм и толщину от 2 мм.

Независимо от разновидности крепление любого токоотвода к молниепринимающему элементу осуществляется надёжно: свариванием, паянием либо посадкой на резьбу.

Если строительство частного дома выполнено из негорючих разновидностей материалов, то токоотводящую часть можно монтировать непосредственно на стенах (желательно в скрытом месте) при помощи металлических крепежей. Но категорически запрещено размещать их вблизи окон и дверей.

Громоотвод для дачного деревянного дома монтируется с соблюдений специальных правил, т.к. при попадании разряда в молниеприёмник происходит разогрев провода токоотводящей части до высоких температурных показателей. Поэтому, с целью не допустить возгорания деревянных частей постройки, важно произвести правильную установку токоотводящей части блока. Расположение провода токоотводящей части от стенок строения должно быть не ближе 10 см. Каждый штыревой улавливатель должен иметь собственный отдельный провод токоотвода, а тросовый или сетчатый вариант системы улавливания разряда должен быть подключён минимум к двум токоотводящим элементам. Окончательное количество отводов зависит от площади кровельного материала, а значит и числа выходов молниеприёмных элементов.

Заземлительная часть системы

Последним элементом в системе внешней защиты приватного строения от ударов грозовых электроразрядов атмосферы будет устройство заземления. Самым простым представителем заземляющего устройства станет система из двух металлических прутов с сечением более 3 см, соединённых полоской металла и погруженных в землю минимум на 2 метра глубины. При этом отстоять друг от друга эти пруты обязаны на дистанции, превышающей 2,5 метра. Также часто используется в быту треугольная форма заземления, со стороной ребра – от полутора метров.

Рекомендация! Желательно крепление заземляющего контура к токоотводу осуществлять максимально надёжно, например, путём электросваривания элементов системы.

Последовательность установки внешней части громоотвода

Ознакомившись выше, как работает громоотвод, становится понятно, что установка молниезащиты не очень сложна и при наличии определённых навыков и умений легко выполнима. Но, если ранее подобные работы не проводились и некоторые процедуры вызывают сомнения, то лучше не рисковать и прибегнуть к услугами профессионала. Началом работ, перед тем, как будет монтироваться громоотвод для дачного или жилого дома, становится проектирование с нанесением необходимых расчётов устанавливаемой молниезащиты.

Как сделать молниеотвод, от проектирования до монтажа, рассмотрено ниже, взяв за пример установку системы со штыревым молниеулавливателем и треугольным контуром заземления, так как она является самым распространённым вариантом защиты от опасных грозовых факторов.

Обустройство заземлителя

Для первоочередного монтажа заземляющего контура потребуется наличие следующих инструментов и материалов:

• болгарки и соответствующих отрезных дисков;
• электросварки;
• лопаты и кувалды;
• металлического уголка 40х40 мм, используемого для вертикальных конструкций;
• металлических полосок 40х5 мм, используемых в качестве перемычек.

Монтаж заземлителя осуществляется вблизи одной из стен здания. Потребуется выбрать свободное место для выкапывания треугольной траншеи с одинаковыми сторонами длиной от полутора метров и глубиной – от полуметра.

От одной из вершин выкопанного треугольника до места спуска токоотводящего элемента у стены прокладывается траншея такой же глубины. В вершинах траншеи вертикально в землю вбиваются стальные уголки на глубину от 2 метров. Верхние окончания этих уголков соединяются по периметру полосой-перемычкой с помощью сварки.

В вершине с идущей к дому траншеей, также приваривается отрезок стальной полосы так, чтобы к нему затем присоединить окончание токоотвода от молниеприёмного элемента. После этого производится закапывание и утрамбовка всех траншей.

Заземляющий контур можно считать готовым, осталось подключить токоотвод.

Обустройство молниеприёмного элемента

Идеальным месторасположением штыря-молниеприёмника считается печная труба. Крепление мачты осуществляется с помощью кронштейнов с хомутами на окончаниях.

Альтернативой может послужить крепёж на специально смонтированной опоре, размещённой на коньке кровельного накрытия.

Зафиксировав сам штырь, осуществляется крепление к нижнему его окончанию токоотводящего провода при помощи хомутового соединения на резьбу.

Обустройство токоотвода

Прокладка токоотвода производится по поверхностям крыши и стен до выхода металлической полосы-перемычки от заземлительного контура. Крепление по всему пути прокладки осуществляется при помощи хомутов из пластика или металла с опорами.

Нижняя оконечность отвода также крепится резьбовым соединением, но уже к торчащему из земли элементу заземлителя.

Фактически установка внешнего защитного устройства окончена, но без установки блока внутренней молниезащиты от скачков напряжения систему принято считать неполной.

Особенности внутренней молниезащиты

Результатом сильного атмосферного разряда, как правило, становится возникновение мощного индукционного поля, от воздействия которого нужно защитить имеющиеся в доме бытовые приборы и электротехнику. Эта задача не под силу для внешней молниезащиты.

Надёжная внутренняя защита от молнии в частном доме – это автомат контроля перенапряжений в сети во время грозы, т.е. специальное электротехническое устройство называемое устройством защиты от импульсного перенапряжения (или УЗИП). Установка его осуществляется в распределительном щитке перед входящими в жилище электролиниями.

Современный рынок пресыщен большим ассортиментом указанных приборов, имеющих различные возможности и уровни защиты от возможных перепадов напряжения.

Установка УЗИП в распределительном щитке после монтажа внешней системы защиты дома приведёт к полному блокированию и обезвреживанию всех возможных негативных воздействий удара атмосферного разряда.

По законам физики электрический атмосферный разряд с негативно заряженными частицами во время грозы ищет легчайший путь к накопителям с позитивными зарядами. Поэтому крыша практически любого строения является потенциальной целью для молнии.

Естественно, что металлические или удерживающие влагу поверхности кровель подвергаются особому риску. Фактически это даёт ответ на вопрос, нужен ли громоотвод в частном доме. Защита от электроразряда подразделяется на активную и пассивную, внешнюю и внутреннюю.

Как правило, в частном строительстве используют пассивную внешнюю защиту, состоящую из молниеприёмника, токоотвода и заземлителя, и внутреннюю защиту, заключающуюся в установке необходимых УЗИП в электрическом распределительном щитке.