Молниезащита и заземление дома

Помимо влажности, угрозы гниения, порчи грызунами и насекомыми-вредителями у деревянного дома есть еще один серьезный враг — это гроза. Не сама по себе, конечно же, а одна из ее составляющих. Речь, естественно, идет о молнии. Поэтому вопрос молниезащиты и заземления дома является крайне важным.

Причем вероятность поражения молнией является серьезной угрозой не только для деревянного дома, но и для остального имущества на приусадебном участке. А самое главное — молния представляет серьезную опасность для вас и ваших близких.

В нашей стране за молниями наблюдают, но статистику поражений людей сверхвысокими токами молний никто не ведет. Зато ведут в США. Среднее ежегодное число пораженных молниями людей у них переваливает за тысячу, из этой тысячи ежегодно погибает свыше ста человек. Задумайтесь — гибнет 10% пораженных молниями. Это жуткие цифры, которые перекрывают и авиакатастрофы и печальную статистику ДТП.

Споры о том устраивать ли молниеотвод (в простонародье — громоотвод) для деревянного дома или нет ведутся постоянно. Сторонники молниезащиты дома заявляют о ее всенепременной необходимости и пользе. Противники вторят о добровольном шаге оппонентов превратить свой земельный участок или дом в искусственный молниеприемник. По сути правы обе стороны, Как, впрочем, в тоже время и те и другие неправы. В конечном итоге делать ли молниеотвод или нет — выбор целиком ваш, хотя мы бы все таки порекомендовали построить его.

Далее в этой статье мы рассмотрим, что такое молния, как она возникает и что нужно сделать, чтобы создать комплекс молниезащиты дома, дачи или коттеджа.

Что такое молния и какова природа ее возникновения

Что такое облако — это сгущение мельчайших капель воды и водяного пара, поднявшихся с поверхности земли высоко в небо. Образующиеся высоко в небе облака столь велики, что располагаются в разных температурных слоях из-за чего в одном облаке есть зоны, в которых температуры отличаются на 20-30 °С. И если нижний слой может быть охлажден до -10 -15 °С, то верхние уже могут иметь температуры до -40 -50 °С. Вода и пар при таких условиях кристаллизуется в мельчайшие кристаллы льда, которые, под воздействием постоянного их перемешивания под ветровой нагрузкой, трутся и удараются друг о друга, создавая статическое электричество.

Из-за существенной разности температур в нижней и верхней частях облака в его теле формируются слои с разныим электрическими зарядами, и облако становится похожим на слоеный пирог. Силы токов, появляющиеся и гуляющие в облаках, поистине колоссальны. Но электричество не может накапливаться вечно и рано или поздно оно должно куда-то сбрасываться. В результате этого в облаках появляются молнии. А гром — это звук, вызываемый прохождением ствола молнии, раскаленного до сотен тысяч градусов, сквозь воздушные массы за доли секунды.

Обычные молнии бывают трех основных видов

1. Молнии, разряжающиеся в сторону верхних слоев атмосферы;
2. Молнии, бьющие внутри разнозаряженных слоев внутри одного облака или между разными облаками;
3. И самый страшный для человека вид молнии — молния, замыкающаяся на поверхность земли.

Классификация молний

Как все мы помним из начального курса школьной физики — электрический ток на пути своего движения всегда выбирает наикратчайшее расстояние. Потому молнии часто бьют в высокие сооружения, в кроны деревьев, в шпили церквей. Причем некоторые виды деревьев являются естесвенными молниеотводами, чем по всей нашей стране в деревнях и селах люди пользуются испокон веков, а знание это передается из поколения в поколение, но об этом чуть позже.

Но самое удивительное, что опасны не только те грозовые облака, что кружат у вас прямо над головой, изливая стены дождя и оглушая раскатами грома. Ученые по всему миру уже много десятилетий бьются над феноменом, когда молния вдруг появляется и бьет в поверхность земли за десятки, а иногода даже за сотни километров от прохождения грозового фронта. Так что в летние месяцы, когда активность молний особенно высока стоит быть особенно внимательным в вопросах защиты дома, особенно деревянного, от поражения ими.

По сути молния — это ни что иное как обычное короткое замыкание, возникающее между разнополярными проводниками — землей и облаком. Что же предпринять, чтобы максимально защитить свой дом от молний? Здесь на помощь приходит изобретение Бенджамина Франклина — молниеотвод.

Как сделать молниезащиту дома

Молниеотвод представляет собой устройство, возвышающееся над защищаемым объектом, через которое ток молнии, минуя защищаемый объект, отводится в землю.

Бытует мнение, что молниеотвод предназначен как бы «перехватывать» молнию на подлете ее к дому или другому строению — это немного неверно, хотя суть от этого, конечно же, не меняется.

На самом деле молниеотвод, представляющий собой идеальный электропроводник, уходящий вертикально в грунт и поднятый максимально высоко в воздух, как бы «провоцирует, вызывает» образование электрического разряда именно над собой. И если разряд в облаке все-таки образуется, то он беспрепятственно по кратчайшему пути уходит через систему молниезащиты прямо в землю. То есть молниеотвод — сооружение придуманное для намеренного вызова короткого замыкания между грозовым облаком и поверхностью земли именно там, где это необходимо сделать, чтобы обезопасить близлежащие объекты.

Устройство молниезащиты дома

Виды молниеотводов для молниезащиты дома

• Одиночные молниеотводы;
• Тросовые молниеотводы. Представляют собой тросы или систему тросов, натянутых между одиночными молниеприемниками. Вы всегда можете увидеть такой вид молниезащиты над любой высоковольтной линией электропередачи в виде грозозащитного троса. В бытовых условиях такой молниеотвод может быть использован для защиты целых участков. Его натягивают между мачтами по периметру земельного участка, или для защиты длинных зданий и сооружений.

Одиночный и тросовый молниеотводы

Из чего состоит система молниезащиты дома

• Молниеприемник — электрод в виде тонкого, заостренного на конце стержня, устанавливаемый над защищаемым объектом;
• Токоотвод — кабель, покоторому ток молнии отводится вниз к заземлению;
• Заземлитель — собственно система заземления.

Молниеприемник

Самая верхняя, заостренная часть всей системы, которая первой принимает на себя удар молнии. Так же как и заземлитель, молниеприемник желательно делать из меди или сходных по своим качествам материалов.

Важно. Покрывать любые молниеприемники лаками или красками, равно как и помещать их в защитные кожухи для предотвращения коррозии нельзя. Иначе молниеприемник потеряет свое прямое функциональное назначение.

Существует несколько способов организации молниеприемника

Можно на крыше дома, с разных его сторон и по центру, при необходимости, установить невысокие молниеприемники, высотой где-то в пол-метра — метр каждый. Затем соединить все в общую систему и замкнуть на заземлитель.

Молниеотвод

Молниеотвод

Так же на крыше деревянного дома, печной трубе или близкостоящем дереве можно установить деревянную мачту, на самом верху которой закрепить схожий с предыдущим токоприемник. А у домов с металлической кровлей может оказаться достаточным мероприятие по прямому заземлению крыши.

Причем чем выше будет находится токоприемная часть молниезащиты дома, тем больше площадь будет защищена под ним, но вместе с тем не следует устраивать чрезмерно высокий молниеотвод. При возвышении больше чем на 12-15 метров от земли его эффективность будет только снижаться.

Токоотвод

С токоотводом все проще. Здесь достаточно использовать медный или алюминиевый провод с максимальным сечением. Для его изготовления прекрасно может подойдет стандартный витой алюминиевый провод, используемый при прокладке воздушных электролиний. Такими же муфтами, клеммниками или обжимными трубками, о которых мы уже упоминали выше, он крепится к молниеприемнику, а другим концом — к заземлителю. Между ними направляется строго вертикально (чтобы соблюсти минимальное расстояние между молниеприемником и заземлителем). На стене дома или специальном шесте закрепляется, по возможности, пластиковым крепежом. Токоотвод допускается использовать изолированным от внешней среды или убирать в кабель-канал.

Заземление дома своими руками

Самое главное в молниезащите деревянного дома — это качественное и правильное заземление. Многие считают, что для устройства заземления дома своими руками вполне хватит воткнуть прут из арматуры в землю, прикрутить к нему проволоку и пустить ее к молниприемнику. Это не просто далеко от истины — это абсолютно неправильно. Устройство такого заземления, да и всего остального, не только не поможет, но и с большой долей вероятности только навредит при ударе молнии, причем довольно существенно.

Для того, чтобы выполнить по настоящему качественно и действенное заземление дома своими руками необходимо руководствоваться следующими советами:

Само собой лучше всего использовать качественные материалы — подойдут медь, латунь, аллюминий и другие нержавеющие материалы. Но по причине их дороговизны можно вполне использовать и обычную сталь. Согласно правил по работе с электроустановками и токоведущими частями такие заземлители необходимо обследовать на предмет повреждений и ржавчины не реже одного раза в год, а при уменьшении их в диаметре на 50% и более (в результате коррозии и разрушения металла) их следует незамедлительно менять на новые.

Стержни для заземления

Во-вторых, необходимо использовать не один металлический стержень, погружаемый в землю, а сразу несколько, причем чем больше, тем лучше. На самом деле количество таких стержней и их длина — величины расчетные. Но для простоты и с запасом, для стандартного одно- или двухэтажного дома вполне хватит использовать три, четыре стержня.

Их длина должна быть такой, чтобы пройти глубину сезонного промерзания грунта с запасом в 20-30 сантиметров.

Между собой стержни должны быть соединены электропроводящим материалом, желательно медной или аллюминиевой проволокой или луженой пластиной железа. По сути конструкция становится очень похожей на букву «Ш» или даже расческу, закопанную в землю. Соединения стержней между собой, с применением проволоки, методом ее скрутки вручную или при помощи плоскогубцев крайне недопустимы. Ни в простом бытовом заземлении, ни в устройстве молниезащиты  дома особенно.

Все соединения должны держаться на сварке, с использованием обжимных гильз или на жесткой скрутке (так называемая холодная сварка). Холодная сварка представляет собой специальные зажимные колодки и клеммы, обжимные гильзы, прижимающие две детали между собой абсолютно крепко, с максимальной площадь соприкосновения между ними.

Обжимная гильза и зажимная клемма

Такие соединения очень надежны, они не имеют подвижек, люфтов и не разболтаются со времеенем. Выглядеть все в сборе может примерно так

Монтаж заземлителя

Заземлитель и токоотвод должны обязательно находится в недоступном для детей и домашних животных месте, и самым безопасным будет  устроить вокруг них отдельную ограду.

В качестве заземлителя так же можно использовать любой крупный металлический предмет, причем чем большую площадь соприкосновения с землей он имеет, тем лучше. То есть на первых порах для устройства заземления дома своими руками вполне может подойти и арматурная сетка, и спинка от старой металлической кровати и просто металлическая бочка или старая чугунная ванна.

Характерной особенностью электричества является то, что оно «любит» влажность. Ведь вода — отличнейший проводник. Поэтому заземлитель лучше всего устраивать там, где земля максимально долго и часто находится в хоть сколько-то увлажненном состоянии. Это вполне можно обеспечить, например, направив сток дождевой воды с крыши в это место, или просто изредка выливая туда одно-два ведра воды.

Если в доме присутствует центральное отопление, водопровод  или подведены внешние подземные электрические сети, то, как правило, заземление уже присутствует, и такие дома не нуждаются в устройстве дополнительных молниеотводов.

Зона защиты молниеотвода

Для расчета зоны защиты молниеотвода достаточно пользоваться простейшим правилом. Защитная зона одиночного стержневого молниетвода по своей форме близка к конусу с углом при вершине около 45°. У одиночного тросового молниеотвода защитная зона имеет форму уже трёхгранной призмы, ребром которой служит трос (мы уже говорили про грозозащитный трос у ЛЭП). Внутри таких зон вероятность прямого удара молнии составляет менее 1%.

Исходя из этого получается, что при нахождении молниеприемника на высоте, скажем, в 10 метров над землей мы получим защитный «конус» с диаметром на поверхности земли равным так же 10 метрам.

Есть и еще одна методика для расчета зоны молниезащиты дома. В ней используется формула R = 1,732 • h, где R — диаметр зоны защиты молниеотвода над самой высокой точкой дома, h — высота от самой высокой точки дома до пика молниеотвода.

Методика расчета защитной зоны молниеотвода

То есть при высоте дома в 7 меров и превышении пика молниеотвода над самой высокой точкой его крыши еще на 3 метра (общая высота молниеотвода получается 10 метров), мы получим диаметр защитной зоны R=1,732*3=5,2 метра над крышей дома, с получившимся углом при вершине в 47°. Продолжая лучи до поверхности земли получим в итоге конус с диаметром у основания равным 9 метрам при общей высоте в 10 метров.

Наглядно видно, что разницы особой нет, рассчитывать ли зону защиты молниеотвода по формуле или просто принять ее равной высоте молниетвода, разница между этими методами крайне несущественна.

Немного о народных приметах и естественных молниеотводах

В начале этой статьи мы уже упоминали о некоторых видах деревьев, которые являются естественными молниеотводами. Это в первую очередь сосна, ель и конечно же береза.

Наверняка многие из вас замечали, что в сельской местности рядом с каждым деревянным домом растут березы. Садят их уже веками не только из-за красоты и привязанности «загадочной русской души» к этому дереву. Береза ко всему является прекрасным природным молниеотводом. Лучше нее с этой задачей справляются только сосна и ель, но в населенной местности с домами, улицами и дорогами их стараются не сажать. К тому же сосна и ель имеют более хрупкую древесину нежели береза.

Почему же именно эти деревья? Чем они так отличаются от остальных видов? Ведь в них нет металлических стержней или иных приспособлений, улучшающих электропроводимость.

Все дело в их корневой системе. Мы уже выяснили, что самое лучшее заземление имеет максимальную площадь соприкосновения с грунтом. Так же и с этими деревьями. Ведь и сосна, и ель, и береза, и даже пихта имеют мощную и сильно разветвленную корневую систему прямо у самой поверхности земли. Их корни буквально выпирают из грунта, расползаясь как веер в разные стороны от ствола дерева.

Именно поэтому электрический разряд молнии за доли секунды буквально «притягивается» к тому дереву, по которому он, достигнув земли максимально быстро, благодаря большой площади корневой системы, уйдет в землю. Так же как и в случае с самодельным молниеотводом. Ситуация повторяется.

К сведению. Вот почему в грозу нельзя прятаться под этими деревьями. Вероятность поражения электрическим током при этом только возрастет.

Ну вот вроде и все, что можно было написать о молниезащите деревянного дома, устройстве молниеотвода и о том, как сделать молниеотвод. Главное, что нужно запомнить, что только при правильной организации молниеотвод будет представлять собой действительно качественную электрическую цепь с наименьшим сопротивлением, по которой разрушительный электрический разряд благополучно уйдёт в землю, защитив ваш дом, имущество и конечно же ваши здоровье и жизнь.

© 2013 — 2017, ДД. Все права защищены.