Испокон века гром и молнии вызывали у человека если не ужас, то невольное преклонение перед этой неистовой природной силой. Об опасности молнии говорит хотя бы то, что в год в мире погибают около 3000 человек от ее удара.

Многие пожары возникают именно из-за попадания молнии в грунт или здание. Лишь в XVIII веке ученые доказали, что гром сам по себе, не более чем громкий звук, сопровождающий мощный электрический разряд. Историки утверждают, что впервые принцип действия молниеотвода описал Бенджамин Франклин, хотя работы в этом направлении велись во всех странах мира.

Принцип действия молниеотвода

Молниеотвод — конструкция, установленная на строениях и предназначенная для их защиты от поражения молнией. В разговорном языке его чаще называют громоотводом.

В момент прохождения грозового фронта, на поверхности земли проявляется сильное электрическое поле, одним из признаков наличия такого поля является запах озона. Это поле появляется как следствие излишней электризации облаков относительно друг друга и земли, в этом случае можно сказать, что облака и поверхность земли играют роль обкладок конденсаторной емкости. В некоторый момент времени, разность потенциалов достигает своего предела и как следствие, происходит разряд молнии.

Наличие молниеотвода в приводит к тому, что заряд электричества не собирается в облаках, а через него переходит в землю без разряда в виде молнии. Но даже в случае разряда, молниеотвод, в силу своих конструктивных особенностей примет его на себя, спасая от разрушения рядом стоящие здания и сооружения.

Конструкция молниеотвода

Конструкция молниеотвода состоит из трех взаимосвязанных частей:

1. Молниеприемник – предназначен для приема на себя разряда молнии, может быть исполнен либо в виде штыря, либо в виде сетки, закрывающей защищаемую территорию.

2. Токоотвод – предназначен для передачи полученного разряда на заземлитель.

3. Заземлитель – металлический проводник, представляющий собой несколько проводников находящихся в непосредственном контакте с грунтом. Он является заземлением молнитеотвода.

Для изготовления молниеприемника могут применяться различные материалы, требования к сечению приведены в таблице 1.

Таблица 1. Характеристика молниеприемника

Токоотвод, выполняет функцию передачи полученного заряда на заземлитель, для его изготовления также могут применяться различные материалы, см. таблицу 2.

Таблица 2. Характеристика токоотвода

Заземлитель может представлять из себя либо конструкцию, сваренную из металлопроката, например двутавров и закопанную на глубину не менее 0,7 м в землю. Зачастую, в качестве заземлителя используют  металлический лист. Заземлитель должен располагаться снаружи здания, на удалении от стены порядка одного метра, и не ближе 5-6 метров от пешеходных дорожек. В грозовую погоду возникает возможность возникновения так называемого шагового напряжения, которое опасно для жизни находящихся рядом людей. Кроме вышесказанного, надо помнить, что в жаркую погоду, грунт над заземлителем может высохнуть, для того, чтобы этого избежать, надо располагать его в тени или обеспечить по мере необходимости полив этого места.

Соединение элементов молниеотвода

Для соединения между собой конструктивных элементов конструкции, целесообразнее всего применять сварное соединение, но допускается применение и резьбовых соединений в том числе.

В соответствии с нормативной документацией, которая регламентирует производство, установку и эксплуатацию молниеотводов, допускает в качестве токоотвода использовать металлические конструкции зданий, из которых они изготовлены, это несущие фермы, балки, колонны.

Расчет молниеотвода

Для прикидочного расчета  молниеотвода достаточно запомнить простое правило – радиус защищаемой территории равен от 1 до 1,5 высоты мачты молниеотвода, то есть при высоте 20 метров, в защищаемую территорию попадает круг диаметром 60 метров. В случае, если расчетного диаметра не хватает, то можно установить в разных концах зданий две и более мачт.

Рисунок 1. Территория защиты в зависимости от высоты молнитеотвода

Изготовление молниеприемника

Самое простое исполнение — это стержневой молниеотвод, выполненный из металлический пруток, без изоляции и максимального сечения и зачищенный от коррозии. (см. табл. 1). Для изготовления применяют различные материалы: сталь, медь, алюминий или дюраль. Кстати, не лишним будет напомнить, что красить ту часть молниеотвода (молниеприемник), которая принимает на себя разряд не стоит.

В случае, если такого молниеприемника нет, то в его качестве может выступать кровля здания, но только в том случае, если:

1. Кровля металлическая, в том числе и соединительные элементы, и несущие балки.
2. Толщина кровельного листа не менее 4 мм (сталь).
3. Под кровлей нет горючих или легковоспламеняющихся материалов.

В качестве альтернативного варианта обустройства молниеотвода можно рассмотреть размещение молниеприемника на кроне рядом стоящего дерева, для этого желательно, чтобы дерево значительно возвышалось над строением, а сам приемник размещался над кроной.

При защите высотных зданий, молниеотводы размещают на их крыше, а токоотвод размещают либо с лицевой стороны здания, либо в защищенном коммуникационном канале.

В Российской Федерации, правила обустройства и расчета молниеотвода регламентируются следующими документами:

РД 34.21.122-87 ИНСТРУКЦИЯ ПО УСТРОЙСТВУ МОЛНИЕЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ.

СО 153-34.21.122-2003 Инструкции по молниезащите зданий, сооружений и промышленных коммуникаций.

При проведении проектных работ зданий любого типа, начиная от одноэтажного загородного дома и заканчивая суперсовременными высотками, проектировщики руководствуются именно их требованиями.

При внешней простоте конструкции, система защиты здания от поражения молнией имеет свои тонкости, так например, при кровле закрытой металлическим листом возможна одна схема, а при кровле из полимерных материалов целесообразно применение в качестве молниеприемника не штыря и сетки. Поэтому лучше всего разработку и установку молниеотвода поручить специалистам из организаций соответствующего профиля.

Установка молниеотвода своими руками

1. Закрепляем молниеприемник на крыше.  Лучше, если наивысшей точкой дома будет именно молниеприемник. Так эффективность конструкции увеличится в несколько раз.
2. Крепим молниепровод.  Он представляет собой провод круглого сечения, соединяющий молниеприемник и заземлитель. Диаметр сечения такого провода может достигать 8 мм. «Собранный» заряд по нему быстро «перейдет» к заземлителю.
3. Крепим заземлитель. В качестве заземлителя можно использовать электрод или любой другой металлический прут. Его соединяют сваркой с молниепроводом и вкапывают на глубину около 1-1,5 м.

В качестве соединителя можно использовать болты, сварку, хомуты. Главное, чтобы соединители были металлическими и держали детали крепко.