Опубликовано

Принцип работы молниеотвода

Громоотвод — как работает?

Большинство специалистов рекомендует поднимать молниеотвод на высоту до 18-20 м, особенно если здание находится в плотной застройке частного сектора

Справедливо перетекание зарядов также для высоких сооружений и зданий, однако если поблизости находится объект с более высокой электропроводностью, он накопит в себе больше индуцированных зарядов, и молния поразит именно его — несмотря на то, что оно может быть намного ниже.

Единственным проверенным средством, помогающим уберечься от удара атмосферного разряда, является молниеотвод

Данный эффект полностью объясняет поведение молнии. Иногда люди недоумевают, почему заряд поражает не высокое строение, а какой-нибудь маленький сарай, находящийся поблизости. Причиной может быть то, что он стоял на водоносном слое почвы, а вода, как мы знаем, является прекрасным проводником и однозначно будет содержать большее количество индуцированных зарядов.

Молниезащита загородного дома

Можно часто наблюдать деревья, пораженные молнией, около рек. Как известно, в силу гравитации реки протекают в самых низких участках рельефа, но так как вода в реке – это хороший проводник, содержащий много зарядов, в этой области создаются самые оптимальные условия для попадания молнии.

История молниеотвода

Совет! По этой причине во время грозы стоит держаться подальше от рек и водоемов.

Принцип действия молниеотвода

Итак, мы разобрались с поведением молнии, но до сих пор непонятно, как функционирует громоотвод. Сейчас мы объясним и этот вопрос.

  1. Как уже было сказано, на земле появляется большое количество индуцированных зарядов, возникает сильное электрическое поле, которое будет усиленно у заостренных предметов, коим и является молниеотвод.

    Принцип работы молниеотвода сводится к тому, чтобы переключить электрический удар на специальную проводную шину, отправляющую заряд молнии глубоко в землю

  2. В результате этого на верхушке устройства возникает коронный разряд, через который разряды из земли стекают вверх по воздуху в направлении грозового облака. Это означает только одно – индуцированные заряды не могут накапливаться на здании, а значит, молния в него бить не будет, так как наверняка поблизости найдутся более заряженные объекты.
  3. Вероятность того, что молния попадет в здание с громоотводом, падает практически до нуля. Именно поэтому случаи ударов в громоотводы такие редкие.

    Принцип действия активного громоотвода

Согласитесь, все очень просто и понятно, если понимаешь суть явления. Мы уже давно живем в информационном веке, поэтому быть невеждой современному человеку не к лицу.

Как правильно устроить молниеотвод на здании

Разобрав принцип работы громоотвода, будет неправильно оставить без внимания способ его устройства. Во второй части статьи мы расскажем, как своими руками смонтировать качественную защиту для вашего дома, чтобы уберечься от ударов молнии.

ГРОМООТВОДЫ. Фигура 1) Платиновый наконечник громоотводного стержня. 2) Проволочный кабель, зажатый наконечником. 3) Проволочный кабель с наконечником. 4) Соединение верхней части чтержня а, который для сбережения места укорочен и обломан на чертеже. 5, 6) Пучки из стержней. 7, 8, 9 и 10) Скрепления основания стержня с деревянными частями крыши. 11 и 12) Муфты для соединения проводников. 13) Скрепление основания стержня с проводником, загибающимся вниз. 14) Конец подземного проводника, опущенный в воду колодца. 15, 16, 17) Подземные части проводника. 18) Якорь и корзна с углем — подземная оконечность проводника. 19) Защита порохового погреба, система Мельсана. 20) То же — по французской системе. 21) Защита высокого здания

Существует множество вариантов исполнения молниеотвода, начиная с самых простых самодельных вариантов и заканчивая профессиональными системами от именитых производителей. Мы настоятельно советуем использовать заводские решения, так как они гарантированно будут работать (при правильном монтаже) и, что немаловажно, выглядят намного привлекательнее с эстетической точки зрения.

В качестве примера мы разберем, как монтируется молниезащита от белорусского производителя «ТерраЦинк». Данная система включает в себя широкий ассортимент аксессуаров и комплектующих, позволяющих выполнять монтаж на строениях разной формы и сложности. Основу системы составляет молниеприемник, который в зависимости от габаритов может представлять собой молниеприемную мачту или молниеприемный стержень. Всего насчитывается более 20 видов элементов.

Молниезащита «ТерраЦинк»

В комплект будут входить основание, треноги и держатели токоотвода. Токоотводов компанией представлено 30 видов, что позволяет подобрать оптимальный вариант под любой фасад здания. Также система включает в себя 15 видов соединителей и зажимов токоотвода.

Держатель треугольной формы

Интересно знать! В качестве токоотвода для частных домов чаще всего используют 8-миллиметровый оцинкованный прут.

Система «ТерраЦинк» хороша еще и тем, что для установки вам не потребуется специальных инструментов. Монтаж выполняется за очень короткое время при том, что его можно осуществлять на эксплуатируемые здания. Комплектующие имеют небольшие размеры, что делает их незаметными на фоне строения.

Расположение элементов молниезащиты

Таблица. Как происходит установка такой молниезащиты?

Шаги, фото Описание работ

Шаг 1. Установка держателей под токоотвод

Работа начинается с того, что на конёк кровли монтируются регулируемые держатели с металлическим стержнем. Фиксируются они очень просто — за счет затягивания крепежного винта.

Шаг 2. Монтаж остальных держателей

Токопровод у нас пройдет по всей крыше, поэтому держатели устанавливаются по всему коньку с шагом 1 м.

Шаг 3. Прокладка токопровода

Фиксируем в держателях токопровод диаметром 8 мм при помощи пластиковой защелки на верхушке держателя.
Комментарий. Некоторые держатели имеют иное крепление токопровода, поэтому обязательно изучите перед монтажом прилагаемую инструкцию.

Шаг 4. Торцевой загиб токопровода

Чтобы увеличить площадь покрытия молниезащиты, свободный конец токопровода, выступающий за край конька, рекомендуется загнуть вверх под углом 45 градусов. Делаем это с двух сторон.

Шаг 5. Монтаж держателя токоотвода

На следующем этапе необходимо закрепить держатель под токоотвод. Монтируется он под черепицу или иные кровельные материалы, поэтому в месте установки придется произвести небольшой демонтаж, чтобы добраться до деревянной стропильной системы и обрешетки. Держатель фиксируется при помощи саморезов, после чего элементы кровли возвращаются на место. Образовавшееся отверстие дополнительно герметизируется, чтобы не допустить попадания внутрь воды во время дождя.

Шаг 6. Установка держателей на скате

Далее аналогичным образом крепятся держатели прямо по кровле до самой нижней части. Шаг установки также составляет 1 м.

Шаг 7. Дальнейшая разводка токопровода

В держатели 42202, идущие по кровле, устанавливается токопровод. Фиксация элемента аналогична той, что выполнялась ранее с коньковыми держателями.

Шаг 8. Соединение токопровода

Подведенные с боков токопроводы необходимо соединить с центральным. Делается это при помощи зажимов №51515 при затягивании болтов.

Шаг 9. Монтаж держателя под молниеприемник

Далее начинается процесс монтажа молниеприемника. Первым делом устанавливаем держатель. Проще всего его закрепить к вертикальной поверхности, например, стенке дымохода.
1. Для этого в ней просверливаются отверстия, в которые вставляются пластиковые дюбеля.
2. В них вкручиваются кронштейны до надежной фиксации.
3. Ставится стержень (молниеприемник), который фиксируется скобами, прикручиваемыми к кронштейну на болтовые соединения.

Шаг 10. Соединения молниеприемника с токопроводом

С нижнего конца у стержня имеется резьба, на которую накручивается зажим прута №55422. Высоту расположения этого элемента стоит отрегулировать так, чтобы он находился на одном уровне с коньковым токопроводом. Далее происходит соединение по уже рассмотренному принципу.

Шаг 11. Монтаж фасадных держателей

По фасаду, снизу-вверх, устанавливаются пластиковые держатели. Их монтаж аналогичен тому, как мы ранее крепили держатель молниеотвода. Шаг установки также составляет 1 м.

Шаг 12. Закрепление токопровода на вертикали

Далее соединяем токопровод со стеновыми держателями. Свес кровли при этом необходимо обогнуть так, чтобы нигде не было контакта с кровлей и прочими элементами, особенно металлическими. Если при прокладке необходимо обойти водоотлив коттеджа, то используйте держатели для водостока. Токопровод при этом можно пропустить по водосточной трубе, используя специальные крепежные элементы.

Шаг 13. Установка контрольного зажима

Токопровод должен заканчиваться на высоте 70 см от земли. На его конец крепится контрольный зажим

Шаг 14. Копка траншеи

Далее необходимо выкопать траншею, по которой будут проложены металлические шины заземления. Длина траншеи составляет 1 м, а глубина – 50 см.

Шаг 15. Установка держателя полосы

Под контрольным зажимом устанавливаем держатель полосы.

Шаг 16. Установка полосы заземления

Затем прикрепляем полосу заземления. Она погружается в траншею с загибом и проходит по ее дну.

Шаг 17. Установка контрольно-измерительного колодца

Устанавливаем контрольно измерительный колодец на край траншеи.

Шаг 18. Сборка штырей для заземлителя

Осуществляем сборку комплекта штырей для заземлителя. Тут все просто – на резьбу накручивается переходная муфта, через которую элементы легко соединяются друг с другом.
Внимание! Количество штырей, а соответственно, и глубина их погружения в почву, рассчитываются при составлении проекта.

Шаг 19. Подготовка инструмента

По мере наращивания штыри забиваются в землю. Для этого вам понадобится специальная насадка на перфоратор и ответный ударный винт, который вкручивается в муфту, после чего удаляется и на его место становится следующий элемент штыря.

Шаг 20. Установка штыря

Забиваем штырь перфоратором на расчетную глубину. Обязательно при соединении его частей пользуемся антикоррозионной токопроводящей смазкой. Также используем антикоррозионную ленту, которой обматываются все соединения, находящиеся под землей.

Шаг 21. Соединение штыря и полосы заземления

Далее устанавливаем на конец штыря зажим для прута, после чего выполняем стыковку с полосой заземления. При этом зажим разворачивается перпендикулярно, как показано на картинке.

Виды расположения молниезащиты кровли

На этом работа заканчивается. Вам останется лишь засыпать траншею и красиво все замаскировать. Если монтаж выполнен правильно, то система образует вокруг дома зону, при попадании в которую, молния уйдет в землю.

Устройство

Молниеотвод на церкви

Состоит из трёх связанных между собой частей:

  • молниеприёмник — служит для приёма разряда молнии и располагается в зоне возможного контакта с каналом молнии; в зависимости от защищаемого объекта может представлять собой металлический штырь, сеть из проводящего материала или металлический трос, натянутый над защищаемым объектом.
  • заземляющий проводник или токоотвод — проводник, служащий для отвода заряда от молниеприёмника к заземлителю; обычно представляет собой провод достаточно большого сечения.
  • заземлитель — проводник или несколько соединённых между собой проводников, находящихся в соприкосновении с грунтом; обычно представляет собой металлическую плиту, заглублённую в грунт.

Элементы молниеотвода соединяются между собой и закрепляются на несущей конструкции. Поскольку вероятность поражения наземного объекта молнией растёт по мере увеличения его высоты, молниеприёмник располагается на возможно большей высоте либо прямо на защищаемом объекте, либо как отдельное сооружение рядом с объектом.

Радиус защитного действия молниеотвода определяется его высотой и приближенно рассчитывается по формуле:

R=1,732 x h,

где h — высота от самой высокой точки дома до пика молниеотвода.

Повысить радиус действия молниеотвода без увеличения высоты можно, если разместить на его острие источник гамма-излучения, который будет ионизировать воздух. С увеличением мощности источника увеличивается радиус действия молниеотвода, который таким образом можно увеличить до 100 и более метров.

Иногда молниеотвод встраивается в декоративные элементы здания или сооружения (флюгеры, навершия колонн и т. д.).

История


Виды молниеотводов 1) Платиновый наконечник громоотводного стержня. 2) Проволочный кабель, зажатый наконечником. 3) Проволочный кабель с наконечником. 4) Соединение верхней части чтержня а, который для сбережения места укорочен и обломан на чертеже. 5, 6) Пучки из стержней. 7, 8, 9 и 10) Скрепления основания стержня с деревянными частями крыши. 11 и 12) Муфты для соединения проводников. 13) Скрепление основания стержня с проводником, загибающимся вниз. 14) Конец подземного проводника, опущенный в воду колодца. 15, 16, 17) Подземные части проводника. 18) Якорь и корзна с углем — подземная оконечность проводника. 19) Защита порохового погреба, система Мельсана. 20) То же — по французской системе. 21) Защита высокого здания.

Рисунки из статьи «Громоотвод»
(«Военная энциклопедия Сытина»)

Считается, что молниеотвод был изобретён Бенджамином Франклином в 1752 году, хотя есть свидетельства о существовании конструкций с молниеотводами и до этой даты (например, высокие мачты, обитые медью у храмов в Древнем Египте, подобные сооружения у храма царя Соломона в Иерусалиме, Невьянская башня, бумажные змеи Жака Рома).

В России первые громоотводы были созданы М. В. Ломоносовым и Г. В. Рихманом в 1753 г.

Описание первого способа защиты от молний появляется в ежегоднике «Альманах Бедного Ричарда». «Способ этот таков, — писал Франклин. — Возьмите тонкий железный стержень (каким, например, пользуются гвоздильщики) длиною достаточною для того, чтобы три-четыре фута одного конца опустить во влажную землю, а шесть-семь другого поднять над самой высокою частью здания. К верхнему концу стержня прикрепите медную проволоку длиной в фут и толщиной с вязальную спицу, заостренную как игла. Стержень можно прикрепить к стене дома бечевкой (шнуром). На высоком доме или амбаре можно поставить два стержня, по одному на каждом конце, и соединить их протянутой под коньками крыши проволокой. Дому, защищенному таким устройством, молния не страшна, так как острие будет притягивать её к себе и отводить по металлическому стержню в землю, и она уже никому не причинит вреда. Точно так же и суда, на верхушке мачты которых будет прикреплено острие с проволокой, спускающейся вниз на палубу, а затем по одному из вантов и обшивке в воду, будут предохранены от молнии».

> Природные молниеотводы

Лиана в кроне тропических деревьев при попадании молнии отводит электрический ток в землю и сгорает при этом, но защищает дерево подобно громоотводу.

> См. также

  • Молниезащита
  • Грозозащитный трос
  • Заземление

Что такое активная молниезащита

Активной молниезащитой называется электротехническая система, служащая для искусственного принятия и отведения тока молнии в грунт. Система активной молниезащиты срабатывает в случае, когда опасная грозовая деятельность угрожает своим естественным развитием какой-то конкретной защищаемой территории. Система опережает своим срабатыванием самостоятельное развитие и формирование грозового разряда естественным путем, и тем самым защищает обширную территорию, гораздо большую, чем обычные методы молниезащиты.

Чтобы лучше понять, как действует активная молниезащита, обратимся к основам теории возникновения и развития молнии и принципам организации молниезащитных систем.

Что такое молния и что такое молниезащита?

Вообще, линейная молния представляет собой электрический разряд в атмосфере, возникающий в результате роста напряженности электрического поля между землей и облаками, либо между объектами, находящимися на земле и облаками. Молния фактически — это длинная искра, которая зажигается и несет заряд, когда напряженность этого электрического поля становится значительным.

Начинается типичный разряд с формирования нисходящего ступенчатого лидера, когда из облака в направлении земли начинает прорастать светящийся канал, он движется толчками со средней скоростью от 28 до 280 метров в секунду. Через мгновение ему навстречу формируется восходящий лидер с земли. В момент встречи двух этих лидеров начинается фаза основного разряда, что и воспринимается нами как собственно молния.

Из-за попадания молний в здания возрастает риск поражения людей электрическим током, риск расплавления и воспламенения разных материалов, расщепления древесины, появления трещин в бетоне и кирпиче, повреждения электроники вследствие попадания разряда в коммуникации. Даже если разряд не попал прямо в провода, волна перенапряжения способна распространиться по коммуникациям на километры и повредить оборудование. По статистике до 40% пожаров происходят вследствие разрядов молний.

Внешняя молниезащита с применением активных молниеприемников позволит защитить объекты от разрушений вследствие прямых попаданий в них молний. Главная цель активной молниезащиты — принять удар на себя, и отвести грозовые токи в землю без опасности повреждения чего-либо.

Вообще, любая система молниезащиты в основе своей функционирует, вырабатывая встречный лидер, сильно повышая вероятность попадания молнии именно в молниеприемное устройство. При этом все материалы элементов устройства подбираются так, чтобы даже при протекании через них токов молнии, цельность защищаемого объекта и цельность системы защиты не были бы нарушены.

В чем же заключается главное отличие активной молниезащиты от других видов традиционных молниезащитных устройств?

Главное отличие — наличие активного молниеприемника. Активный молниеприемник реагирует на возрастание напряженности электрического поля в процессе приближения грозового облака: от напряжения, которое индуцируется этим полем на антенных устройствах, заряжаются конденсаторы, и когда напряжение на них доходит до 13000-14000 вольт, в разрядниках происходит электрический пробой, и на устройстве формируется импульс напряжением более 200000 вольт, при этом его полярность противоположна полярности имеющего место грозового фронта.

Данный импульс появляется раньше, чем формируется естественный восходящий лидер, дается старт, зажигание для зарождения искусственного восходящего лидера, который быстро развивается на большое расстояние, покрывая обширную зону, защищаемую молниеприемником.

Особенно полезна активная молниезащита в случаях, когда специфика защищаемого объекта не допускает применения иных традиционных средств молниезащиты, например такими объектами являются строительные площадки, морские порты, места массового скопления людей и т. д. Имеются сведения, что активные молниеприемники помогли защитить от поражения молнией Иоанна Павла II на богослужении в 1998 году.

Активные системы молниезащиты не нарушают эстетики защищаемых объектов, поскольку не имеют массивных частей, а монтажные работы и затраты материалов минимальны. Площадь защищаемой зоны, охватываемой активной молниезащитой, значительно превосходит пассивные молниеприемники традиционных конструкций сходной высоты.

В соответствии со стандартом NF C 17-102, активная молниезащита почти на 100% исключает поражение защищаемого ею объекта молнией. При этом активный молниеприемник не требует питания ни от сети, ни от батарей, он является полностью автономным устройством. Приемник активируется лишь тогда, когда возникает объективный риск возникновения молнии.

При выборе активной молниезащиты вначале определяют уровень защиты, требуемый для определенного объекта. Согласно стандарту NF C 17-102, для определения уровня защиты исходят из следующих условий:

  • Площадь собирания. Условная площадь замещения территории, на которой есть достаточная вероятность вредоносного попадания молнии в объект. Эта площадь связана формой и размерами объекта;

  • Для оценки актуальности установки активной молниезащиты, принимают в расчет соотношение ожидаемой и признанной частот поражения объекта молнией;

  • Оценивают местоположение объекта. Если объект находится на плотно застроенной территории, то вероятность поражения его молнией значительно меньше, чем для одиночного объекта, находящегося на возвышении;

  • Принимают в расчет опасности, которые могут стать следствиями попадания молнии непосредственно в объект. Горюч ли материал стен и кровли, сколько людей находятся регулярно на объекте, и каковы возможности для их оперативной эвакуации, какова стоимость объекта, каковы возможные экологические последствия попадания молнии. Уровень необходимой защиты определяется с учетом всех потенциально возможных опасностей.

Когда все критерии учтены, и уровень защиты объекта определен, приступают к выбору модели активного молниеприемника с учетом высоты его установки, а также к выбору сопутствующих системе комплектующих.

Андрей Повный

Что такое молния?

Молния представляет собой электрический разряд искрового типа, возникающий в атмосфере нашей планеты. Неизменные ее спутники – это вспышки света, рассекающие кривыми линиями все небо, и раскаты грома. Это колоссальное по силе явление природы, характеризующееся следующими параметрами:

  1. Сила тока. Составляет порядка 103…500×103 А;
  2. Напряжение. От 107 до 109 В;
  3. Мощность разряда. В зависимости от ситуации она достигает 106…109 кВт;
  4. Заряд. Находится в диапазоне от 10 до 50 Кл.

Любой такой разряд подобен взрыву, а значит, он сопровождается звуковой ударной волной. Некоторые, достаточно мощные разряды вполне способны на расстоянии контузить человека без прямого контакта, выбить окна в доме, а при прямом попадании и вовсе частично разрушить его.

Если мы говорим о понятии активная молниезащита, то рассматривать это явление нужно еще и со стороны электротехники и влияния на электросистему дома (приборы, оборудование, точки разбора мощности, провода и т. д). Попадание разряда в провод вызывает моментальное перенапряжение, которое в свою очередь, формирует высочайшие значения тока, разрушающие изоляцию и сами провода. Если критические явления не проявились сразу, это еще не означает, что все обошлось – нарушенная целостность изоляции может напомнить о себе через несколько часов.

Кроме того, анализируя устройство большинства бытовой техники, можно заключить, что ее работу обеспечивает электронный блок управления и периферийные системы. Для них страшно не только попадание, но и электромагнитный импульс, возникающий в процессе. Он может вызвать помехи или вовсе повредить полупроводниковые, трансформаторные узлы за счет наведенного напряжения и тока в проводах.

Как защититься от молний?

По статистике в мире ежегодно возникает более 15 млн. гроз, то есть на один день приходится более 41 тысячи попаданий. Зная это и понимая, что каждый из нас сидит на потенциальной пороховой бочке из бытовых приборов, глупо полагаться на авось и думать, что пронесет. В связи с этим, как только человечество начало понимать природу электричества, сразу приступило к разработке противогрозовых систем, одной из которых сегодня является активная молниезащита. Она является частью систем внешней защиты от грозовых разрядов, первой принимающей удар на себя.

Первые прототипы и разработки подобных систем появились где-то в середине 80-х годов прошлого века. С тех пор и до сегодня не утихают споры между официальной наукой и разработчиками по поводу эффективности подобного оборудования и схем защиты. Главной задачей такого элемента является искусственный прием или вызов разряда на себя, с последующим отводом ее в грунт. Формально, это напоминает обычный громоотвод, но если верить разработчикам, он может покрыть большую территорию.

С точки зрения организации системы это означает, что единичный объект должен будет оборудоваться меньшим числом улавливателей и токоотводов. Уменьшение количества элементов внешней защиты может никак не сказаться на общей стоимости ее обустройства, поскольку каждый активный молниеприемник, например, Форенд (Forend), отличает более высокая цена.

Устройство и принцип действия

Любая молниезащита, например, тот же, Forend, состоит из следующих элементов:

  1. Активный молниеприемник;
  2. Токоотвод;
  3. Заземление.

Как видим, структурно данная система ничем не отличается от обычного громоотвода, по крайней мере, двумя последними компонентами. Главное отличие состоит как раз в приемнике, конструкция и принцип работы которого отличаются от традиционного в корне.

Раз уж в статье была упомянута конкретная марка подобного оборудования, то и его устройство рассмотрим на примере молниеприемника Forend-EU. Он состоит из шести ключевых элементов:

  • Наконечник;
  • Корпус наконечника;
  • Формирующий цилиндрический блок;
  • Переходник для резьбового соединения с выносной мачтой;
  • Мачта.

По форме напоминает цилиндрическую болванку диаметра 18 см с ярко выраженным острием (шипом) на конце. Общая высота конструкции от основания мачты до острия составляет 580 мм при весе в 4,6 кг. Все внешние элементы выполнены из нержавеющей стали, что предотвращает их износ под воздействием внешней среды обитания.

А теперь самое время перейти к описанию технических моментов действия оборудования. Если верить спецификациям, то радиус действия молниеприемника Forend-EU составляет более 100 м (если быть точным, то 107). Это значит, что такое устройство может обеспечить должной защитой до 36 тысяч квадратных метров площади объекта.

Работает такая система по упреждающей схеме. Если сравнивать ее, например, с военным делом, то это означает, что молниеприемное устройство не просто будет отсиживаться, дожидаясь удара, а будет само провоцировать его, вызывать на себя, исключая возможность поражения сопредельных объектов. В момент, когда разность потенциалов между поверхностью земли и облаком достигает критической отметки (идеальное условие для формирования молнии), Forend генерирует опережающий разряд. Если в зоне его действия возникнет гроза, то она обязательно притянется и отведется безопасным способом в землю.

Преимущества активной защиты

Любое коммерческое решение обязано обладать конкурентными преимуществами на рынке и активная молниезащита производства Forend не исключение. К ним можно отнести:

  • Увеличенную по периметру зону защиты единичного прибора по сравнению с традиционным громоотводом сопредельной высоты;
  • Повышенный уровень защищенности, минимизирующий явления прорыва разряда на объект;
  • Автономность, независимость от сторонних источников питания;
  • Активацию по требованию, то есть, по мере возникновения молнии.

В России цена такой системы составляет примерно 78…80 тысяч рублей, причем, имеется виду сам приемник, поскольку различные комплектующие (тестер, мачта, счетчик ударов, опоры, крепежные элементы и т. д) могут стоить примерно столько же, в зависимости от ситуации.

Несмотря на высокий уровень развития технологий, жизнедеятельность человека во многих аспектах «привязана» к природным явлениям. Так, например, защита от удара молнии — обязательный фактор безопасности при постройке как жилых, так и промышленных зданий. В качестве одного из наиболее эффективных средств по решению этой задачи рассматривается активная молниезащита.

Что такое молния

Под определением «молния» подразумевается мощный электрический разряд в результате происходящих в атмосфере процессов. Во время движения воздушных масс накапливается электростатическая энергия, а после достижения критических величин происходит «пробой» — поток заряженных электронов, направленный к земле.

Примерный алгоритм явления будет следующим:

  1. Формируется нисходящий лидер (стример) — часть электронов из накопленного потенциала облака.
  2. Формируется восходящий лидер — состоит из потенциала, накопленного на поверхности земли.
  3. Происходит соединение частей — причина разряда.

В силу высокой скорости протекания процесса сторонний наблюдатель не может заметить отдельные его этапы и воспринимает их как однородное явление.

Молния — чрезвычайно опасное явление с хаотичной локализацией. Попадание такого разряда в здание способно не только вывести из строя всю электронику, но и поразить людей, находящихся внутри. Молния может стать причиной повреждения или возгорания самой конструкции постройки. В таком контексте вполне естественно, что громоотвод — обязательный элемент защиты современных зданий.

Особенности 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.

Важным преимуществом выступает и полная автономность системы. Активный молниеприемник не требует подключения к электросети, поэтому может использоваться для защиты локально расположенных объектов вроде газовых подстанций.

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.

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.

Критика эффективности

Некоторые специалисты в области молниезащиты считают, что эти системы не работают.

Системы активной защиты дороже и сложнее обычных, и их применение может быть оправдано производителями высокой эффективностью, которая позволяет уменьшить число молниеприёмников (производители утверждают, что только один молниеприёмник достаточен для защиты типичного здания). Как считают некоторые специалисты, активные устройства не лучше (или ненамного лучше) чем традиционные системы, и потому с их точки зрения здания с активной защитой (и меньшим числом молниеотводов) оказываются на практике недозащищёнными.

Российский эксперт в области заземления и молниезащиты д.т. н., профессор Э. М. Базелян (Энергетический институт имени Г. М. Кржижановского, г. Москва) утверждает, что активные молниеотводы бесполезны, то есть не имеют никаких преимуществ по сравнению с традиционными средствами сравнимых размеров. Кроме того, использование активных молниеотводов российскими нормативными документами не предписывается, но и не запрещается.

Некоторые исследования показывают, что активная молниезащита не имеет выигрыша в эффективности по сравнению с обычными системами. В публикации «ESE: The device for a modern answer to lightning protection?» описаны десятки повреждений зданий от прямых попаданий молний рядом с устройством активной молниезащиты.

Международная организация International Conference on Lightning Protection (ICLP) выпустила специальное информационное сообщение, предостерегающее от использования нетрадиционных систем молниезащиты. В частности, в нём критикуется французский стандарт NF C 17-102, на который часто ссылаются производители активной молниезащиты.

PREVECTRON 3 от Indelec

М. Уман указывает на то, что при использовании экспериментальных данных о скорости стримеров и принятии на веру утверждений производителей о раннем появлении стримера (независимые экспериментальные подтверждения такого эффекта отсутствуют), эффективная длина стримера при активной защите составляет 60 метров против 50 метров у обычного молниеотвода, что не может приводить к существенному улучшению области защиты.

В 1992 году американская Национальная ассоциация противопожарной защиты отвергла проект стандарта активной молниезащиты NFPA781 и успешно отстояла свою позицию в судебном процессе, возбуждённом поставщиками таких систем. В США поставщикам систем активной молниезащиты теперь запрещено заявлять о большем покрытии таких систем по сравнению с традиционными.

Но, как критики, так и сторонники активных молниеприемников, крайне редко публикуют (либо не публикуют) статьи в научных журналах, рекомендованных ВАК РФ, в защиту своей позиции, потому говорить о доказательстве неэффективности или эффективности данных устройств в российской науке пока рано. Молниезащита остается одним из самых трудно исследуемых явлений.

Prevectron 3S25 от INDELEC

Стандарты

На данный момент применение систем активной молниезащиты регламентируется следующими нормативными документами:

  1. NF C 17-102 (Франция)
  2. IMRA 2426 (Аргентина)
  3. MKS N.B4 810 (Македония)
  4. NP 4426 (Португалия)
  5. I-20 (Румыния)
  6. JUS N.B4.810 (Сербия)
  7. STN 34 1391 (Словакия)
  8. UNE 21186 (Испания)
  9. STR 2.01.06:2009 (Литва) (стандарт полностью переработан, теперь активная молниезащита позиционируется как крайняя мера, если невозможно сделать молниезащиту обычными средствами)
  1. 1 2 3 4 Martin A. Uman. The Art and Science of Lightning Protection. Cambridge University Press, 2008. С. 76. (англ.)
  2. Особенности молниезащиты высотных сооружений (вебинар). Мнение специалистов об активной молниезащите
  3. Заземление и молниезащита — вопросы и проблемы нормативной документации (вебинар). Об эффективности активных молниеотводов
  4. http://www.lightning.ece.ufl.edu/PDF/umanrakov.pdf
  5. http://www.iclp-centre.org/pdf/Invited-Lecture-Cooray-2010.pdf
  6. 1 2 http://www.mikeholt.com/download.php?file=PDF/Response_to_ESE_advertorial.pdf
  7. ESE AND OTHER NON-CONVENTIONAL LP SYSTEMS by AAGE E. PEDERSEN (недоступная ссылка)

> Ссылки

  • Сайт IntLPA (International Lightning Protection Organisation — Международная ассоциация молниезащиты)
Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *