Молниезащита металлической кровли: её устройство и расчёт

    Молниезащита частного дома обеспечивает ему неуязвимость перед атмосферными токами. Здание, у которого отсутствует такая система, способно в результате прямого удара сгореть или даже взорваться при воспламенении газа. В лучшем случае статический разряд всего лишь повредит имеющееся внутри электрооборудование, но даже в этой ситуации убытки могут оказаться существенными.

Защита от молнии металлической кровли

Существующее на бытовом уровне мнение, что молниезащита металлической кровли не требуется, является неправильным. Да и надзорные органы настаивают на необходимости оборудования крыш здания торсовыми или штыревыми молниеприемниками.Дело в том, что кровля сама по себе является приемником молний, а на всех выступающих неметаллических элементах должны быть молниеприемники. Но даже принятие подобных мер не гарантирует полную защиту. Несмотря на то, что сама по себе металлическая кровля выступает в качестве приемника молний, требуется, чтобы по всей поверхности у нее имелся электрический контакт. Таким образом, молниеприемники и токоотводы необходимо соединить с заземлителями методом сварки, а если это невозможно, используют болты. При этом между металлочерепицей или металлическими листами нужно иметь нормируемую электрическую связь.

Но чаще всего металлочерепицу укладывают на рубероид, иногда на деревянную обрешетку, поскольку это более выгодно с финансовой точки зрения. Но в данном случае разумнее обеспечить себе и близким безопасность пребывания в собственном доме. Нередко после того, как молния попала в крышу на ней остаются прожоги и места оплавления. Зафиксированы случаи, когда во время грозы в результате попадания молнии в крышу, на кровельном материале толщиной менее одного миллиметра образование оплавлений приводило к возгоранию изоляционного материала. Таким образом, крышу можно считать металлоприемником, когда металлические листы соединены надежно, между ними имеется электрическая связь и покрытие кровли прикреплено к негорючим материалам.

Нужна ли молниезащита частного дома?

Вероятность попадания разряда в конкретное строение сравнительно невысока, однако последствия могут быть фатальными. При его прохождении через различные материалы образуется тепловая энергия, являющаяся причиной возгораний. Особой опасности подвергаются деревянные постройки, которые могут пострадать как от непосредственного удара в здание, так и от воспламенившейся проводки (это может случиться, когда разряд попадает в линию электропередач).

Поэтому наличие молниезащиты частного дома (деревянного, загородного, дачного и др.) является одним из ключевых условий пожарной безопасности. Она имеет две разновидности: внешняя и внутренняя. Первая защищает от прямых ударов, вторая — от непрямых попаданий (например — через стационарную электросеть).

Монтаж молниеотвода

Сам по себе молниеотвод представляет собой неизолированный проводник, максимальное сечение которого позволит принять прямой мощный удар тока. Его необходимо обязательно защитить от коррозии. Как правило, для этого используют либо оцинкованную сталь или же луженую медь. Алюминий применяют крайне редко.

Очень неплохие отводы получаются из стального уголка. Принятый на себя разряд устройство транспортирует до токоотвода, а тот в свою очередь – к заземлителю. Сам молниеотвод запрещено красить или снабжать изоляцией.

Для защиты конструкции часто наверху устанавливают коническую шляпку, углы наклона краев которой составляют максимум 50 градусов. Следует знать – чем выше ставят громоотвод, тем большую территорию он способен защитить. То есть высота расположения его равна диаметру безопасной площади.

В качестве основы под молниеотвод допустимо использовать мачту телевизионной антенны, если та стоит близко от дома. Они, как правило, сооружаются из металла и не красятся. Если же она из дерева, то вдоль нее прокладывают от 2 до 4 стальных проводов.

Монтаж молниеотвода

Обустройство защитной системы непосредственно над кровлей дома делается таким образом: молниеприемники длиной до 2-х метров устанавливают на коньке возле каждого фасада. Между ними протягивают проволоку (минимум 8 миллиметров) – ее крепят обязательно на фарфоровых изоляторах.

Хорошее заземление удается обустроить только в глинистых грунтах. Песок, щебень и прочие материалы являются очень плохими проводниками – их удельное сопротивление чрезвычайно велико. В последнем случае рекомендуется наращивать площадь заземлителей, то есть устанавливать побольше прутьев или класть их лежа.

В США для уменьшения сопротивления почвы часто используют соль – ее домешивают при засыпке траншей к вынутому грунту. У этого способа есть, впрочем, один существенный недостаток – заземлители очень быстро разъедаются и приходят в негодность.

Конструкция молниезащиты

Пассивный громоотвод может быть снабжен приемным элементом в виде стержня либо в виде стального троса (или специальной сетки), натянутого над объектом, который требуется защитить. Выбор зависит от конфигурации крыши, от материала кровельного настила и других факторов.

Конструкция стержневого молниеотвода подразумевает установку на мачте металлического штыря, соединенного с контуром заземления металлической лентой или проволокой. Зона действия такой системы относительно невелика – под защитой оказывается объект (или его часть, или несколько объектов), попадающие в воображаемый конус с вершиной в верхней точке стержневого молниеприемника и сторонами, расположенными под углом 45 градусов к земле.

Читайте также:  Обшивка фронтона своими руками: объясняем по полочкам

Стержневой молниеотвод возле дымоходной трубы

Конструкция молниезащиты

Верхняя точка штыря должна располагаться выше дымоходной трубы не менее чем на 1 метр. Если на участке, где расположен дом, растут деревья, высота которых превышает высоту защищаемой постройки, конец стержневого молниеприемника должен находиться минимум на 0,5 метра выше макушки самого высокого дерева.

В конструкцию тросовой молниезащиты входит несколько мачт, которые соединены между собой проволокой или металлической лентой, которая и выполняет функцию молниеприемника. Такая установка дает возможность обеспечить большую защитную зону.

Специальный молниеприемник можно не монтировать, если кровельное покрытие крыши выполнено из металла. К металлическому настилу предъявляются определенные требования: толщина металла не менее 4 мм, отсутствие разрывов, отсутствие изоляционного слоя на поверхности (допускается окраска антикоррозийным составом). Это должно обеспечить тугоплавкость кровли при нагреве от удара молнии, в противном случае могут вспыхнуть деревянные конструкции крыши. Недостатком такого варианта является большая толщина металлических листов – это усложняет монтаж, в несколько раз увеличивает вес и стоимость покрытия.

Стержневой и тросовый громоотвод можно смонтировать своими руками, поэтому они широко используются для обеспечения безопасности частных и дачных домов.

Пример расположения токоотвода на мягкой кровле

Конструкция молниезащиты

Технические параметры токоотвода и заземляющего контура не зависят от конфигурации молниеприемника. В любом случае токоотводящий элемент выполняется из проволоки или тонкого полосного металла, причем площадь поперечного сечения зависит от вида материала – минимальный показатель для стали – 50 мм2, для меди 16 мм2, для алюминия 25 мм2.

Заземление представляет собой прямой или треугольный контур из заглубленных в грунт медных или стальных стержней (уголков или иного металлопроката), соединенных приваренным проводником из того же материала.

Создаем внешнюю систему защиты самостоятельно

Устройство элементов системы молниезащиты: а,б — молниеприемники из стальной проволоки; в — из круглой стали; г — из водогазопроводных труб; д — из полосовой стали; е из угловой стали; ж — присоединение токоотводов к металлической кровле и между собой; 1 — бандаж из оцинкованной проволоки диаметром 1,5—2,5 мм; 2 — сварка; 3 -заклепка (болт); 4 — свинцовая прокладка; 5 -кровля; 6 — проволока диаметром 5—10 мм; 7 — стальная пластина; 8 — болт М16; 9 -болт MS—M10; 10 — полосовая сталь.

Изготовить самостоятельно внутреннюю систему защиты без профессиональных знаний практически невозможно, поэтому единственным способом защиты остается отключение всех электроприборов в доме в случае грозы. Существует, конечно, и другой простой вариант — приобрести устройство в специальном магазине. А внешняя система может быть изготовлена самостоятельно в довольно короткие сроки.

Для работы понадобятся:

  • сварочный аппарат;
  • заземлитель;
  • хомуты или скобы;
  • токоотвод;
  • молниеприемник.

Заземлитель делается из полосы металла сечением не менее 150 (к примеру, можно взять стальной прут диаметром около 18 мм).

Токоотвод изготавливается из железной проволоки с круглым сечением. Затем он подсоединяется к стержневому металлоприемнику. Таким образом токоотвод объединяет молниеприемник и место заземления.

Далее, для соединения всех элементов, используется электросварка или металлические хомуты с гайками или болтами.

Заземление выполняется на расстоянии 1-1,5 метра от дома. Расположение молниеприемника зависит от угла защиты, который обычно равен 70 градусам. Высшая точка молниеотвода делается наподобие верха зонтика. Для защиты молниеприемника от непредвиденных ситуаций выше его уровня зачастую устанавливают громоотвод.

Антенный грозопереключатель: 1 — наружная антенна; 2 — грозопереключатель; 3 — телевизор; 4 — заземлитель.

Что касается заземления, то оно выполняется из металлического предмета (это может быть металлический уголок, толстая труба и т.д.), которому придается максимально большая площадь, а затем закапывается на максимальную глубину. Глубина должна превышать уровень промерзания почвы.

Наиболее оптимальным вариантом заземления может стать изготовленная из толстой проволоки арматурная сетка, толстая металлическая бочка или железо.

В период засухи неувлажненный грунт плохо проводит ток, поэтому рекомендуется выполнять заземления в затененных местах, где в течение длительного времени может содержаться влажный грунт, а если таковых не имеется, то влажность можно поддерживать искусственным путем, периодически подливая воду на место заземления.

Для увлажнения грунта возможен и другой вариант: подвести к месту заземления сток воды с крыш. Для улучшения электропроводности в некоторых случаях раз в несколько лет просверливаются шурфики, в которые помещается селитра или соль.

Устройство элементов системы молниезащиты: 1 — вертикальное заземление и горизонтальное заземление; 11 — пешеходная дорожка; 12 — поперечная шина; 13 — токоотвод; 14 — вертикальный стержень (электрод); 15 — водосточная труба; 16 — влагопоглощающая прокладка; 17 — горизонтальный заземлитель; УГВ уровень грунтовых вод.

Молниезащита по своей сути является оголенным проводником, защищенным от коррозии. Обычно она выполняется из алюминия, оцинкованной стали или медной проволоки. Считается, что область защиты молниеприемника от удара молнии представляет собой форму конуса, которая напрямую зависит от боковой поверхности и от собственной вершины. Поэтому от высоты расположения молниеприемника будет зависеть возможность защиты определенной площади. Например, если молниеприемник будет размещен на высоте 10 метров, то конус будет заканчиваться в 10 метрах от молниеотвода. Хорошо, если рядом с домом есть большое дерево. В таком случае молниеприемник можно закрепить на шесте, который впоследствии зафиксируется с помощью хомутов на дереве. Размещаться молниеприемник должен выше верхушки дерева.

Читайте также:  Ремонт кровли в Санкт-Петербурге и области

Если дерева поблизости нет, тогда возможно совмещение молниеприемника с телевизионной мачтой. В том случае если мачта металлическая и неокрашена, она может выступать в роли хорошего молниеотвода.

Деревянную мачту можно оснастить проволокой или оголенным проводом и соединить с заземлением.

А если уж так сложилось, что отсутствует и мачта, и высокое дерево, тогда есть еще один вариант — дымовая труба. Молниеприемник можно успешно разместить и на дымовой трубе крыши, для чего к ней необходимо прикрепить металлический штырь и соединить его с заземлением. Важное условие, которое следует учитывать в данном случае: труба должна быть надежной и прочной, поскольку штырь может создавать ветровую нагрузку и существует вероятность повреждения слабой трубы крыши.

Молниезащита в данном случае выполняется следующим образом: вначале на фронтах трубы устанавливаются мачты по 1,5-2 м, между ними натягивается толстая изолированная проволока, к проволоке подводится заземление. Такой способ позволит создать защитную зону для дома.

Чем опасна молния для крыши?

Молния — очень интересное и мощное природное явление. Когда-то в старину люди верили, что так приоткрываются небеса или проявляется божественный гнев. Сегодня люди менее пугливы и более практичны, а потому сильная гроза больше страшит не звуком и грохотом, а вероятностью остаться без крыши над головой. Да, к сожалению, дому, в который попала молния, приходится несладко. В лучшем случае удастся обойтись без пожара.

Но что именно притягивает молнию? Почему иногда она бьет, казалось бы, совсем без какой-то логики? Разве недостаточно иметь рядом более высокое строение, чтобы быть спокойным за свою постройку? К сожалению, нет. Иногда, чтобы притянуть молнию, достаточно антенны на крыше или погодных особенностей в определенной местности. Предугадать это почти невозможно, а вот что случится с домом, когда в него попадет 200 000 ампер — вполне реально:

Чем опасна молния для крыши?

Для удобства вы можете изучить так называемую грозовую карту России, чтобы понять, в какой группе риска находитесь вы:

Как видите, даже удар раз в 40-50 лет не такое уж маловероятное событие. Поэтому, если вы сомневаетесь, нужна ли молниезащита для металлической кровли, скажем так: эту систему вы установите один раз, а гроз в вашей местности будет много.

Посмотрите также этот интересный обзорный ролик о современной грозозащите:

Чем опасна молния для крыши?

Виды молниеприемников

Молниеприемники по конструкции и материалу бывают:

  • стержневые — отдельно расположенные и на крыше;
  • тросовые;
  • сетчатые — на крыше.

Наиболее распространенные и часто встречаемые — стержневые и тросовые, которые применяются на простых и сложных двускатных крышах. Если строение крыши многоуровневое, рекомендуется использовать комбинированную систему с использованием двух разных видов приемников.

Виды молниеприемников

Стержневые молниеприемники

Главная особенность — длинный вертикальный штырь, основная функция которого — принять удар молнии. Прибор должен отличаться высокой прочностью, устойчивостью к осадкам и агрессивной среде, но быть легким и простым в монтаже.

В зависимости от площади крыши можно устанавливать несколько таких мачт. Такие конструкции нужно устанавливать на самую высокую точку крыши или стену. Необходимо, чтобы штырь возвышался не менее чем на 1,5 м.

Можно устанавливать такую систему и отдельно от жилья. Во втором случае мачта может достигать нескольких десятков метров. Стержневая конструкция образует вокруг жилья воображаемый конус — зону защищенного пространства. Размер мачты можно определить из диаметра конуса и его высоты.

Тросовые молниеприемники

Виды молниеприемников

Система горизонтального монтажа представляет натянутый стальной трос по всей длине конька. Удар молнии принимает на себя трос. Можно на разных концах крыши установить штыри и натянуть между ними трос, в результате чего получается комбинированный тип защиты. Это подходит крышам, у которых длина во много раз превышает ширину. Диаметр троса должен быть не менее 12 мм. Толщина троса определяется длиной монтажного пролета.

В системе есть особые требования к прочности натяжного элемента, что связано с ветровыми нагрузками и обледенением. Чтобы избежать повреждений системы, рекомендуется по всей длине крыши установить натяжение нескольких промежуточных креплений.

Экономичный и простой вариант получается с использованием вместо троса стальной катанки, которая легка в монтаже (можно приваривать к конструкциям и между собой) и достаточно прочна. Для крепления проволоки можно применять специальные болтовые зажимы — клеммы.

Сетчатые молниеприемники

Система горизонтальная, монтируется на плоских крышах. Сетка изготавливается из проволоки-катанки диаметром 10 мм или стальной полосы любого диаметра. Такие приемники монтируются с помощью сварки и требуют большого расхода материала, поэтому система считается очень трудоемкой в монтаже.

Виды молниеприемников

Ее можно устанавливать и на скатных крышах. В таком случае сетку монтируют по периметру плоскости. Это основная причина, по которой на скатных крышах устанавливают более дешевые, простые и безопасные при выполнении работ системы. Такой тип защиты подходит для монтажа на крышах школ и детских садов, институтов и государственных учреждений. Считается самым надежным.

Молниезащита частного дома с крышей из металлочерепицы

Принцип устройства систем защиты от молнии несложен: ее необходимо встретить на подлете к крыше и вынудить изменить первоначальное направление таким образом, чтобы она ушла в землю.

Читайте также:  Слуховое окно на крыше конструкция чертёж

Защита от молнии металлической кровли

Существующее на бытовом уровне мнение, что молниезащита металлической кровли не требуется, является неправильным. Да и надзорные органы настаивают на необходимости оборудования крыш здания торсовыми или штыревыми молниеприемниками.

Дело в том, что кровля сама по себе является приемником молний, а на всех выступающих неметаллических элементах должны быть молниеприемники. Но даже принятие подобных мер не гарантирует полную защиту.

Несмотря на то, что сама по себе металлическая кровля выступает в качестве приемника молний, требуется, чтобы по всей поверхности у нее имелся электрический контакт. Таким образом, молниеприемники и токоотводы необходимо соединить с заземлителями методом сварки, а если это невозможно, используют болты.

При этом между металлочерепицей или металлическими листами нужно иметь нормируемую электрическую связь.

Но чаще всего металлочерепицу укладывают на рубероид, иногда на деревянную обрешетку, поскольку это более выгодно с финансовой точки зрения (прочитайте: «Устройство кровли из металлочерепицы «). Но в данном случае разумнее обеспечить себе и близким безопасность пребывания в собственном доме. Нередко после того, как молния попала в крышу на ней остаются прожоги и места оплавления. Зафиксированы случаи, когда во время грозы в результате попадания молнии в крышу, на кровельном материале толщиной менее одного миллиметра образование оплавлений приводило к возгоранию изоляционного материала.

Таким образом, крышу можно считать металлоприемником, когда металлические листы соединены надежно, между ними имеется электрическая связь и покрытие кровли прикреплено к негорючим материалам.

Обеспечение молниезащиты дома

Чтобы защитить собственный дом от возгорания, в случае попадания в него молнии во время грозы, необходимо наличие на всех постройках системы молниеотводов, которые состоят из нескольких частей, обеспечивающих как внутреннюю, так и внешнюю защиту здания.

Молниезащита частного дома с крышей из металлочерепицы

Внутренняя система необходима, чтобы предупредить перенапряжение в электросетях и выход из строя бытовых приборов, она подразумевает установку разрядных устройств для сетей энергоснабжения, ограничивающих напряжение.

Внутренняя молниезащита скатной кровли или имеющей другую конструкцию нередко создается владельцами частных домовладений самостоятельно. Можно просто встроить готовые приборы в электросеть. Разумеется, что надежнее всего обеспечить внутреннюю защиту от молнии в грозу путем выключения всех электроприборов.

Внешняя защита нужна для предотвращения самого удара молнией, она состоит из таких элементов:

  • молниеприемник (используют металлический штырь или конус);
  • токоотвод;
  • устройство заземления.

Чтобы в кратчайшие сроки была обеспечена наружная молниезащита кровли из металлочерепицы или металлических листов, кроме вышеназванных изделий хозяину дома потребуется сварочный аппарат, скобы и хомуты, произведенные из мягких металлов. К стержневому металлоприемнику подсоединяют токоотвод, представляющий собой железную проволоку с круглым сечением. Он необходим для соединения места заземления и молниеприемника.

Заземление выполняют на расстоянии около метра-полутора от стен помещения. Как правило, заземлитель делают из полосы металла сечением не менее 150 мм² или используют стальной прут с диаметром не менее 18 миллиметров. Все элементы соединяют в единую систему электросваркой, при отсутствии такой возможности задействуют металлические хомуты с болтами и гайками. Высота расположения молниеприемника зависит от угла защиты, который составляет примерно 70 градусов.

Высшая точка громоотвода должна по внешнему виду напоминать верх зонтика от дождя, Выше него для защиты молниеприемника от нежелательных ситуаций дополнительно устанавливают громоотвод (читайте: «Как сделать громоотвод своими руками «).

Выполнение заземления

Для заземления потребуется металлический предмет, имеющий как можно большую площадь. Например, таким изделием может быть толстая труба, металлический уголок и прочее. Его закапывают в землю на максимальную глубину, превышающую уровень промерзания почвы в зимние морозы. Также желательно вкапать толстую металлическую бочку, арматурную сетку из толстой проволоки или кусок железа.

Особенности молниеотводов плоских крыш

Плоские крыши оборудуются защитными системами, опробованными на практике и дающими высокие положительные результаты.

Молниезащита плоской кровли производится по стандартной схеме:

Особенности молниеотводов плоских крыш
  • Молниеприемником служит стальная сетка из кругляка диаметром 6-8 мм, уложенная горизонтально. Катанка может быть заменена стальной полосой сечением 4х20 мм.
  • Токоотводы молниезащиты на плоской кровле изготавливаются из круглой стальной проволоки, диаметром не менее 6 мм. Отрезок, уходящий в землю делается более толстым – от 10 мм и выше. При проектировании зданий в некоторых случаях заранее планируется использование в качестве токоотводов арматуры, труб и других подобных элементов. Между каждым токоотводом выдерживается минимальное расстояние в 25 м.
  • Заземляющий контур сооружается по обычной схеме, с соблюдением всех размеров и расстояний.

Молниезащита металлической кровли не может оборудоваться из имеющихся профилированных листов с полимерным покрытием или металлочерепицы. Основной причиной является отсутствие соединений между элементами, достаточных для свободного прохождения электрического тока и полимерной оболочки, снижающей проводимость. Может использоваться металлический кровельный материал с фальцевыми соединениями, которые будут рассмотрены ниже.

Тросовые молниеприёмники

При защите от молнии частного дома, на крыше которого уложены стандартные шиферные листы, например, удобнее всего воспользоваться так называемым тросовым молниеприёмником.

Основой такой молниезащиты является натянутый вдоль конька трос или толстая стальная проволока, размещаемые на удалении примерно полметра от него.

Все остальные элементы конструкции молниезащиты делаются точно такими же, как и в предыдущем случае. Для закрепления токоотвода на скате шиферной крыши рекомендуется использовать специальные скобы с резиновыми прокладками, предупреждающие проникновение влаги под покрытие.