Нужна ли молниезащита?

Имеет ли смысл делать молниезащиту? Судите сами. На основе математического моделирования установлено, что в строение размером 10 х 10 х 10 метров, то есть в типовой загородный двухэтажный дом, стоящий обособленно, удаленно от высоких деревьев и строений, молния попадает в среднем 1 раз в 50 лет. Так что, если Вы постоянно живете в этом доме, то имеете все шансы сгореть вместе со всей семьей на протяжении своей жизни. Если же дом является дачей, и Вы там в грозу не останавливаетесь, то можете лишиться этого дома.

Чем опасна молния? Для каких строений особенно высока опасность?

Молния представляет из себя импульс электрического тока большой силы, возникающий за счет накопления заряда в грозовых облаках. Сила тока в импульсе может достигать 200 000 А. Однако такие молнии бывают крайне редко, но молнии до 100 000 А встречаются регулярно. Проходя через различные материалы, грозовой разряд приводит к выделению тепловой энергии. Именно она и является причиной разрушений и пожаров.

Причем выделяемая энергия зависит от характеристик вещества, через которое проходит ток, а именно от его сопротивления электрическому току. Чем выше сопротивление этого вещества, тем больше тепла выделится. Так, если молния ударит в металлическую трубу, установленную вертикально и заглубленную в землю, то ничего страшного не будет. Труба нагреется до 60 - 160 градусов. После ее остывания, возможно, Вы не найдете на ней и следов удара. Все потому, что сталь имеет невысокое сопротивление электрическому току. Но представьте, что Ваша мачта состоит из двух половинок, не очень плотно скрепленных между собой. Между ними есть воздушный зазор, имеющий высокое сопротивление. Тогда при ударе молнии в месте соединения возникнет мощный разряд. Металл в месте разряда моментально испарится, так как температура там будет сотни тысяч градусов. Мачта, скорее всего, переломится в этом месте и станет сильно короче.

Однако вещества, которые совершенно не проводят электрический ток, меньше притягивают молнии, так как не накапливают заряды. Таким образом, можно сделать вывод, что наиболее опасны с точки зрения ударов молнии материалы, имеющие высокое, но не запредельное сопротивление электрическому току. В таких материалах с одной стороны под действием высокого атмосферного напряжения накапливаются заряды, способствующие пробою, а с другой электрический ток вызывает интенсивное выделение тепла. Таким материалом, из доступных и распространенных, является древесина. Ситуация усугубляется тем, что древесина горюча. Удар молнии в деревянный (цельный или щитовой) дом однозначно вызовет пожар.

Керамические строения (кирпич, ракушечник) менее подвержены ударам молний, так как (если они сухие) не проводят ток, не накапливают зарядов. Бетон, с другой стороны, благодаря наличию арматуры внутри более устойчив к ударам молнии, так как арматура является, в некоторой степени, шунтом, снижающим сопротивление всей конструкции электрическому току.

Как организовать надежный громоотвод, молниезащиту

Громоотвод (молниеотвод) состоит из трех частей: Высотная конструкция над домом, заземление и занижение (проводник от высотной конструкции к заземлению).

Высотная конструкция

В прессе и интернете можно найти много статей, показывающих, на какую территорию распространяется защитное действие той или иной конструкции громоотвода. Но все эти материалы составлены, исходя из предположения, что молния бьет по кратчайшему расстоянию. Но это не так. Кратчайшим расстоянием между двумя точками является прямая. Посмотрите на молнию ночью. Разве она прямая? Молния бьет не по кратчайшему расстоянию, а по пути наименьшего электрического сопротивления, а такой путь во время грозы может иметь очень замысловатую форму за счет ионизации воздуха.

Математическое моделирование показывает, что надежно защитить дом от молнии может только металлическая сетка, натянутая над всей крышей на высоте от 1 до 1.5 метра или металлический штырь в разы выше Вашего дома. Строить такую конструкцию решится не каждый, поэтому приходится идти на компромиссы.

Если Ваш дом имеет металлическую крышу из листов металла толщиной более 1 мм. Сейчас такие крыши не делают из-за дороговизны металла, но старые дома так крылись нередко. То достаточно просто тщательно заземлить крышу. Желательно подключить заземление к такой крыше в нескольких местах для надежности. Если крыша из более тонкого металла, то такая конструкция не поможет.

Если крыша дома имеет стреловидную или немного модифицированную, но, все равно, заостренную кверху форму (типичный случай для наших краев), то самый лучший громоотвод - металлический трос, натянутый строго над коньком крыши на высоте 0.5 - 1.5 метра. Смотри рисунок. Если крыша имеет сложную форму, то придется натянуть несколько тросов над всеми выступающими вверх деталями крыши. Плоские крыши все же придется накрывать сеткой (с ячейкой 1 - 2 метра) из тросов или ставить длинный штырь (от 3 - 4 метров) посреди.

При установке высотной конструкции молниезащиты можно не стремиться изолировать ее от дома, устанавливать специальные изоляторы, использовать специальные материалы. При правильном занижении и заземлении напряжение в момент удара молнии на всей конструкции будет не более 1000 вольт. Такое напряжение не пробивает ни древесину, ни кирпич, ни бетон. Если же занижение и заземление выполнены неправильно, то все атмосферное напряжение окажется на Вашем громоотводе, а это миллионы вольт. От них не защитит ни какая изоляция.

Позаботьтесь о безопасности. Плохо закрепленные высотные конструкции могут быть оторваны ветром, и, падая, причинить повреждения дому, припаркованным автомобилям, и травмы людям.

На кирпичные печные трубы необходимо установить штыри. Кирпичные трубы хоть и сделаны из керамики, но нередко влажные, пропитаны смолами и конденсатом, что резко ухудшает их изоляционные свойства. Именно труба может стать проводником молнии в Ваш дом. Металлические трубы можно просто заземлить.

Телевизионные антенны и другие металлические конструкции, установленные на крыше или по стенам дома (например, тарелки спутникового телевидения), могут притягивать молнии, даже если они установлены ниже конька. Это вызвано тем, что они электрически связаны с устройствами, подключенными к электрической сети. Так что они нуждаются в заземлении.

Заземление

Надежное заземление в условиях загородного дома может быть получено только путем контакта с грунтовыми водами. Даже огромный лист металла, зарытый в совершенно сухую почву, является очень плохим заземлением. Необходимо определиться с глубиной, на которой в Вашей местности почва никогда не высыхает. Именно на эту глубину (плюс некоторый запас) и надо заглублять заземление.

Для заземления можно использовать зарытый металлический лист или металлическую трубу, стержень, забитые в землю. Мокрая почва является хорошим проводником, так что наличие контакта с ней является неплохой гарантией правильного заземления. В землю можно зарыть лист 1 х 1 метр или забить на всю длину трубу диаметром 10 см и длинной 2 метра, предварительно выкопав яму до грунтовых вод.

Стоит обратить внимание на материал такого заземления. Если Вы применяете обычное железо (сталь), то есть опасность того, что оно сгниет. Вы будете думать, что у Вас есть громоотвод, а его уже на самом деле не будет. Цинкованное железо ни чем не лучше, так как цинк в агрессивной среде быстро растворится. Лучшими материалами являются медь или нержавеющая сталь. В этом случае достаточно 2 - 3 мм толщины. Можно использовать и обычное железо, но только достаточно толстое, чтобы оно не успело сгнить.

Соединять занижение с таким закопанным листом или трубой надо надежно, но без фанатизма. Даже если прямой электрический контакт пропадет вследствие окисления, то разряд молнии немедленно пробьет эту пленку окисла и намертво приварит проводник. Так что можно приварить занижение к заземлению или надежно прижать болтами с гроверными шайбами.

Обустраивать заземление необходимо на удалении от колодцев, септиков, скважин, бассейнов и фундамента дома.

Занижение

Чем выполнять занижение (соединение высотной части с заземлением)? Хорошо себя зарекомендовали стальная полоса или трос. Сечение стального проводника можно взять 100 квадратных мм. Это металлическая полоса шириной 4 см и толщиной 2.5 мм или трос диаметром 11 мм. Расчет показывает, что такой проводник в случае удара молнии максимально возможной силы (ток 200 000 А, заряд 300 Кл) нагреется до 100 градусов Цельсия, что совершенно безопасно. Если выполнить всю проводку одним куском троса или полосы не удается, то можно их соединять: сваривать или стыковать на болтах с гроверными шайбами и гайками. Трос также можно стыковать, зажав его в 'орешек' для стыковки медных и алюминиевых проводов.

Проводник занижения можно прокладывать прямо по стене здания без специальной изоляции.

В качестве проводника в высотной части можно использовать ту же ленту или трос, что и в занижении.

Курьезный предрассудок о молнии

Считается, что после удара молнии вокруг места удара накапливается энергия. Нужно подождать, пока она рассеется, иначе можно получит удар током. Это не правда. Электрический заряд после удара моментально уходит в землю. Приступать к ликвидации последствий удара и тушению пожара можно моментально. Следует только опасаться горячих предметов, которые могли нагреться при ударе молнии.