Молниезащита зданий

Комплекс технических решений, которые должны обеспечить безопасность систем и компонентов здания во время грозы, известен как молниезащита. Они должны обеспечивать безопасность людей, находящихся в здании, в случае прямого удара молнии.

Виды объектов по требуемой молниезащите

Квалификация объектов определяется по опасности ударов молнии для самого объекта и его окружения. В соответствии с нормативными документами все здания и сооружения подразделяются на обычные и специальные.

Обычные объекты – это жилые и административные строения, а также здания и сооружения высотой не более 60 м, предназначенные для торговли, промышленного производства, сельского хозяйства.

К специальным объектам относятся следующие:

• представляющие опасность для непосредственного окружения
• потенциально способные при поражении молнией вызвать вредные биологические, химические и радиоактивные выбросы
• прочие, для которых должна быть предусмотрена специальная молниезащита, например, строения высотой более 60 м, строящиеся объекты, временные сооружения, игровые площадки и т.п.

Для специальных объектов минимально допустимый уровень надежности защиты от прямых ударов молнии (ПУМ) обозначен в пределах 0,9-0,999 в зависимости от степени его общественной значимости и тяжести ожидаемых последствий от ПУМ. Владелец здания или заказчик сам по желанию может заложить в проекте более высокий уровень надежности, превышающий расчетный предельно допустимый.

В первом случае прямой удар может привести к серьезным разрушениям — резкое нагнетание температуры и запекание материалов кровли, а в редких случаях — даже к возгоранию деревянных конструкций и перекрытий крыш. Главный разрушающий фактор скрыт в ударной волне, которую порождает молния.

При ударе в коммуникационные объекты или в линии электропередач создается ток грозового импульса, который попадает в жилье по электрическим проводам и трубам. Это может привести к поражению человека электрическим током, повреждению оболочек и жил кабелей, поломке оборудования и сбою в работе внутренних систем.

В третьем варианте разряд попадает в землю. При большом сопротивлении земли либо из-за других факторов напряжение может пойти через заземлитель в нулевой провод обратно в дом. В частных домах ноль заземляется в поселковых трансформаторных подстанциях. Может возникнуть случай, когда напряжение будет и на фазе, и на ноле, что также приведет к поломке приборов и техники. Но это редкий случай: как правило, ток, попадая в землю, равномерно растекается.

Внутренняя и внешняя молниезащита

Внутренняя молниезащита - это мера по обеспечению безопасности зданий в случае ударов молнии и скачков напряжения в электрических и водопроводных цепях. Такая система также включает сетевой фильтр и эффективную систему заземления. Компоненты, составляющие систему внутренней молниезащиты, должны быть спроектированы и установлены в соответствии с необходимыми стандартами (РД 34.21.122-87 и СО 153-34.21.122-2003).

Внешнее устройство молниезащиты - это молниеотвод, который перехватывает молнию и отводит разряд в землю, тем самым защищая конструкцию от повреждения молнией и пожара. Внешняя система молниезащиты состоит из трех устройств.

• Молниеотвод - это молниеприемник, который перехватывает разряды молнии. Молниеотводы предотвращают попадание молнии в важные элементы здания, поскольку они основаны на физических принципах.
• Токоотвод молнии - это проводник, изготовленный из металла и погруженный в землю. Во время использования таких устройств ток просто рассеивается в почве.
• Заземление - преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством

Современные системы молниезащиты 

Пассивная молниезащита. Пассивная молниезащита представляет собой типичный молниеприемник с металлическим приемником на крыше здания.

Типы пассивных систем молниезащиты.

• 
  Штыревая система. Эта система основана на металлическом молниеотводе, установленном на крыше и заземленном, который будет улавливать удары молнии. От молниеотвода до земли идет проводник с сечением не менее шести миллиметров. Проводник подключается к заземлителю, вкопанному в землю.



• 
  Кабельная система. Эта система основана на металлическом тросе, который проходит по всей длине хребта и поддерживается двумя деревянными столбами по всей длине. К кабелю приваривается проводник, который проходит вдоль крыши до земли, соединяясь с заземлителем. Эта тросовая система достаточно эффективна для защиты сооружений с длинными конструкциями крыш.
• Система ретикуляции. Эта система представляет собой комбинацию металлических токопроводов и металлических проводников, отдельно заземленных. Фактически, эта система является одной из самых эффективных среди пассивных систем молниезащиты, поскольку она защищает практически каждый элемент конструкции от прямых ударов молнии. 

Активная молниезащита. Активная молниезащита крыши дома или виллы - это современная разработка, основанная на использовании ионизации воздуха на молниеотводе, что значительно увеличивает площадь защиты. Устройство не требует питания от сети и не представляет угрозы для экологической безопасности и здоровья человека. Ионизатор генерирует серию периодических электрических импульсов между грозовым облаком и самим устройством, используя силу электромагнитного поля в качестве движущей силы. Ионизатор действует как пусковой элемент, заставляя молнию ударить в молниеприемник. Такая система не требует регулярного обслуживания и может работать автономно. Активный молниеотвод устанавливается на расстоянии одного метра от самой высокой точки здания. Отвод стоков осуществляется через две водосточные трубы. Активная система молниезащиты настолько компактна, что практически не заметна, и при этом имеет достаточно большую зону защиты - не менее восьмидесяти метров.

Основным элементом системы такого типа является активный молниеотвод, который состоит из трех частей: корпуса, генератора ионов и соединительной муфты для подключения к мачте.

Во время грозы, как только электрическое поле начинает увеличиваться, генератор начинает работать, т.е. ионизирует окружающий воздух. Он создает статический положительный и отрицательный заряд, так что при ударе молнии активные молниеприемники принимают на себя ее воздействие. Это достигается путем создания электростатического поля, которое имеет заряд, противоположный заряду молнии.

Правила установки токоотводов