Молниеотводы на крыше (молниезащита кровли)
Тэги: монтаж тросовая молниезащита рекомендации молниеприёмная сетка монтажнику проектировщику молниезащита
Только Карлсон, который живет на крыше, не страдает от молнии. Для всего остального в грозу опасность там реальная. Всё, возвышающееся над крышей, притягивает молнию. В итоге число ударов в кровлю заметно повышается. Пожалуйста, не верьте словоохотливым связистам. Они постараются успокоить вас заверением в том, что антенна выполнит роль естественного молниеотвода. Это безусловно так. Но ток молнии в антенне всё равно возбудит сильную электромагнитную наводку. Она совершенно небезопасна для электронной начинки жилого или офисного здания.
Крышу современного здания уже давно рассматривают как полезную площадь, на которой можно монтировать машины климат-контроля или вентиляции, располагать многочисленные антенные системы, а то и устраивать обширные зоны отдыха с аттракционами и висячими садами. Всё это нуждается в молниезащите, а для высотных сооружений особенно.
Э. М. Базелян, д.т.н., профессор;
Энергетический институт имени Г.М. Кржижановского, г. Москва;
признанный отечественный Эксперт в области заземления и молниезащиты
Возникает вопрос о месте установки молниеотводов. Ясно, что на земле у высотных зданий их не поставишь, — слишком велики затраты, да и к архитектурному изяществу такое решение не приведет. Единственное место для молниеприёмников на крыше здания. и именно оно ведёт к пока ещё неразрешимым проблемам. Взгляните на рис. 1. Он заимствован из стандарта по молниезащите МЭК 62305.
Читайте подробнее на отдельной странице!
Ясно, что крыша не повлияет на электрическое поле у вершины молниеприёмника.
Если её габаритный размер сопоставим с радиусом стержневого электрода. В этом крайнем случае стержневой молниеотвод на малой по размеру крыше по своему защитному действию должен быть эквивалентен молниеотводу суммарной высоты (высота здания плюс молниеприёмник), установленному непосредственно на земле.
Читайте подробнее на отдельной странице!
Констатация несовершенства теории молниезащиты никак не облегчает жизнь проектировщикам. Им нужно защищать сооружения на кровле сегодня. Строителям некогда ждать завершения разработки научных теорий. Ничего хорошего отечественные нормативные документы вроде бы не предлагают. Панацеей от всех болезней считается молниезащитная сетка. Её укладывают на кровлю практически всех зданий, в т.ч. и с железобетонными плитами. Нельзя понять, откуда взялась подобная практика. Во всяком случае нормативные документы винить здесь не в чем.
Читайте подробнее на отдельной странице!
Как это не удивительно, но речь пойдёт не о воздушных линиях электропередачи, а о протяженных подземных коммуникациях.
Это могут быть, например, металлические трубопроводы или просто очень длинные заземляющие шины. Погонная индуктивность такой коммуникации примерно такая же, как у ВЛ. Не так уж сильно вырастает и погонная ёмкость (относительная диэлектрическая проницаемость грунта ε, как правило, не больше 10) и потому ёмкостный ток утечки в грунт во многих практических ситуациях намного меньше тока в заземляющих устройствах.
Читайте подробнее на отдельной странице!
Не редкость, что длина защищаемой территории на кровле составляет десятки метров, а потому для неё может потребоваться достаточное большое число молниеприёмников. Их непросто монтировать, если строго следовать предписаниям Инструкции РД 34.21.122-87, настаивающей на применении сварки. На вебинарах нам уже приходилось обсуждать европейский опыт по замене сварных соединений в молниезащите болтовыми зажимами.
Читайте подробнее на отдельной странице!
У специалистов по молнии давняя обида на проектировщиков за их пренебрежение тросовыми молниеотводами.
Основания для такой обиды есть. Заслуга тросового молниеотвода не только в возможности создавать замкнутый защитный контур вокруг объекта, благодаря которому в этой статье была доказана возможность применения многоэлектродных стержневых молниеотводов малого превышения. Достоинства тросовой молниезащиты куда более весомы.
Читайте подробнее на отдельной странице!
Смотрите также:
Запросить расчет
Логин
Пароль
(success)
Фамилия
Отчество
Организация
Род деятельности ПроектированиеМонтаж/СтроительствоПродажаПрочее
Телефон
Хочу быть Экспертом
Эксперт — человек, профессионал, готовый оказывать заказчикам (посетителям этого сайта) какие-либо услуги в областях:
- Продажа
- Проектирование
- Монтаж
Хочу получать новости ZANDZ на Email
Я ознакомился с правилами пользования сайтом
Дополнительную информацию о компании Вы сможете заполнить в личном кабинете после регистрации
Молниеотвод на крыше.
Откуда отсчитывать его высоту?Э. М. Базелян, д.т.н., профессор;
Энергетический институт имени Г.М. Кржижановского, г. Москва;
признанный отечественный Эксперт в области заземления и молниезащиты
Высота – главный параметр молниеотвода. Именно она определяет эффективность его защитного действия. Поэтому зоны защиты молниеотводов построены в зависимости от высоты. Определить высоту молниеотвода просто, когда он стоит на поверхности земли. Но не менее часто молниеотводы монтируются на крыше здания. Тогда начинаются проблемы. Где взять точку отсчета, — на земле или на кровле здания? Рис. 1 заимствован из стандарта МЭК 62305.
Рис. 1
Налицо явная неопределенность. При расчете зоны защиты на крыше высота от нее и отсчитывается, а для объекта на земле отчет нужно вести от поверхности земли. Для убедительности составители норматива поместили молниеприемник у самого края крыши. Так вроде бы нагляднее.
А если отодвинуть его в глубь на метр, на 5 м, на 20 м? Картинка особо убедительной уже не покажется. Две разных высоты для одного реально существующего сооружения – такое представить себе не так уж и легко. Молниеотвод притягивает к себе молнии. На них не написано, куда и кому они предназначены, объектам на крыше или на земле. Все они должны быть перехвачены одним и тем же молниеприемником. А для практики вопрос о высоте далеко не праздный. Современные здания имеют кровлю с габаритными размерами во много десятков метров. Молниеотводы устанавливаются на них в самых разных местах, совершенно не обязательно у края. Что тогда принимать за высоту молниеотвода?
Обращение к отечественным нормативным документам по молниезащите ясности не прибавляет. Там высота молниеотвода всегда отсчитывается от поверхности земли. Ну а если здание крупногабаритное и от молниеприемника высотой, скажем, в 5 м до края крыши далеко, не меньше 50 м? Как такой молниеотвод «узнает» об этом крае? Составители нормативных документов об этом вряд ли задумывались.
Задача достаточно проста в идеологической основе, но не менее сложна и изрядно запутана в отношении формирования конкретных технических рекомендаций. Чтобы понять существо проблемы, попробуем начать с простого, но вполне конкретного. Проектировщику нужно оценить защитное действие молниеотвода, например, найти радиус защиты на уровне земли или на какой-то иной высоте. Притяжение молнии к молниеотводу определяется условиями развития от него канала встречного лидера. Об этом говорит общепринятая гипотеза Голда. Для старта и развития встречного лидера нужно сильное электрическое поле. Оно создается зарядом грозового облака и зарядом, что несет на себе канал лидера нисходящей молнии. Величина напряженности электрического поля у вершины молниеотвода определяется не только его собственным наведенным зарядом, — она зависит от наведенного заряда на всех окружающих его проводящих поверхностях, в том числе на поверхности земли и на крыше здания, если конечно молниеотвод установлен именно там.
Международная исследовательская группа, в которую входил и автор этой короткой статьи, сосредоточилась на численном моделировании встречного разряда от вершины молниепримника, который располагался в центре крыши кругового цилиндрического объекта различной высоты, а главное, — разного радиуса. Круговая симметрия существенно упрощала численный расчет и тем самым сокращала затраты времени на него.
Как известно, в грозовой обстановке встречный разряд от вершины стержневого молниеприемника стартует в виде бесстримерной короны, которая при определенной величине тока переходит в стримерную форму, обуславливая затем старт встречного лидера. Факт этого перехода определяется усилением электрического поля у молниеотвода зарядом лидера нисходящей молнии. Высота его головки в этот момент задает высоту ориентировки молнии, однозначно связанную с радиусом стягивания молний к молниеотводу. Таким образом, результаты численного моделирования способны хотя бы качественно оценить эффективность защитного действия молниеотводов.
Задача требует достаточно трудоемких вычислений. Поэтому представленные здесь для примера результаты характеризуют только осесимметричную цилиндрическую систему со стержневым молниеприемником, установленным в ее центре. Расчетные данные на рис. 2 демонстрируют динамику роста тока бесстримерной короны от молниеприемника высотой h = 6 м при его установке на крыше цилиндрического здания высотой 100 м. Предполагалось, что электрическое поле грозового облака нарастает с постоянной скоростью до 20 кВ/м за 10 с. Это вполне типичные параметры для грозовой обстановки. Можно убедиться, что при радиусе крыши в 500 м коронный ток практически не отличается от того, что характерен для молниеприемника аналогичной высоты, установленного на поверхности земли (~ 11 мкА). По мере уменьшения радиуса крыши коронный ток нарастает, в пределе приближаясь к пороговому значению 560 мкА, что характерен для электрода на земле суммарной высотой 106 м. Столь существенная зависимость условий формирования встречного разряда от габаритных размеров объекта, на котором установлен молниеприемник, проявляется и в отношении условий перехода
Рис.
2
этого процесса в стримерную форму, которая ведет к старту встречного лидера и началу процесса ориентировки. Расчетные данные на рис. 3 показывают, при каком превышении головки канала молнии это происходит в условиях рассматриваемого здесь примера. Расчет выполнен для средней по силе молнии с погонным зарядом лидера 0,5 мКл/м, который опускается от облака со скоростью 200 м/мс, для простоты строго по вертикальной оси молниеотвода. В практически значимом диапазоне габаритных размеров (при изменении радиуса крыши от 100 до 10 м) искомое превышение головки канала молнии ΔHtip меняется более, чем в двое. А это значит, что радиус стягивания молний к молниеотводу Ratt по принципу равных расстоянии, определяемый соотношением
при высоте молниеотвода h ΔHtip приближенно оценивается как
Рис. 3
При столь слабой зависимости радиуса притяжения молнии от высоты ее превышения ΔHtip неопределенность оценки этого параметра из-за проблемы учета габаритных размеров крыши не слишком заметна.
В рассмотренном примере речь идет о кратности, близкой к 1,4 — 1,5, что не очень значимо, когда на практике оперируют значениями надежности защиты, отличающимися как минимум на порядок величины.
Учитывая это обстоятельство, рискую высказать лично свое, ни с кем не согласованное и потому никем не одобренное предложение. Во всяком случае оно позволит выбирать разумные размеры молниеотводов для сооружений ординарной высоты (в пределах 150 м), для которых характерны поражения исключительно нисходящими молниями.
- Высоту молниеотвода для защиты сооружений, расположенных на крыше здания, определять по его превышению именно над поверхностью крыши. Это разумно по крайней мере тогда, когда размер кровли не меньше радиуса стягивания молний к молниеприемнику, равного его утроенному превышению над крышей.
- Высоту молниеотвода, установленного на крыше, но предназначенного для защиты сооружений на поверхности земли, независимо от места его расположения относительно края кровли отсчитывать от поверхности земли и оценивать надежность защиты сооружения, исходя из эффективности такого высотного одиночного молниеотвода (например, по его зоне защиты).
- В случае, когда защищенность объекта на поверхности земли оказывается ниже допустимой (например, он не вписывается в зону защиты), действием молниеотвода на крыше следует пренебречь и оценить защитное действие самого здания, которое следует рассматривать как естественный молниеотвод.
В заключение одна существенная оговорка. Расчет защитного действия нужно производить по отечественным методикам, в крайнем случае, по расчетным формулам из Инструкции по молниезащите СО-153-34.21.122-2003. Метод катящейся сферы и защитного угла из стандарта МЭК 62395 для этого не годятся. Недоразумения, к которым они приводят, не раз уже обсуждались на наших вебинарах. Их критика не потеряла своей актуальности и для молниеотводов на крыше.
Смотрите также:
Lightning Rod Basics
Если у вас самый высокий дом в округе, если он окружен открытой местностью, если в него уже попадали удары молнии: инвестируйте в молниезащиту.
- Автор:
- Брайан Д. Коулман
- Дата публикации:
- Обновлено 17 июня 2021 г.
Громоотвод на башне дома автора. (Фото предоставлено Уильямом Райтом)
Молниеотводы — американское изобретение, появившееся благодаря экспериментам Бенджамина Франклина с электричеством в 1740-х годах. Патриотически он отказался запатентовать свое изобретение, и к 1760-м годам громоотводы продавались во всех колониях.
Удар молнии может не только вызвать пожар, но и разрушить даже кирпичную кладку, а также может привести к травмам или поражению электрическим током находящихся в помещении людей.
Высокая температура удара может привести к вспышке водяного пара, вызывая взрыв (вот почему деревья рушатся при ударе). Во время грозы опасно находиться рядом с наполненной раковиной или ванной, а также стоять слишком близко к токопроводящему металлу, например, к плите.
Важным фактором является высота здания. Церковные шпили раньше были самой высокой точкой города, поэтому прагматичные пасторы советовали прихожанам держаться подальше и не приходить молиться во время грозы.
Жезлы Франклина были простыми: заостренный железный штырь высотой от 8 до 10 футов с позолоченным наконечником (для предотвращения ржавчины), прикрепленный к самой высокой точке здания. Таким образом, путь молнии от грозовых облаков облегчался (хотя и не притягивался и не отталкивался напрямую), отклоняя ее от конструкции в стержень, а затем вниз по латунному проводу с низким сопротивлением к земле. (Оказалось, что у заостренной конструкции Франклина были проблемы, поскольку он имел тенденцию ионизировать воздух, делая его проводящим и, таким образом, более вероятным удар.
Британские ученые утверждали, что стержень, увенчанный шаром, был лучше. стержни, а американцы остановились на остроконечных, что было воспринято как признак их дурного отношения.)
Сегодняшние стержни называются «воздушными терминалами», и они сопровождаются соединительными проводниками и кабелями, соединяющими их и спускающимися к земле, а также двумя или более заземляющими стержнями или пластинами в земле. Сегодняшние стержни обычно изготавливаются из алюминия или меди; заостренный стержень Франклина выглядит исторически правильным. Стержни не менее чем на 1 дюйм выше конструкции размещаются с интервалами вдоль высоких точек, таких как гребень крыши, конек, дымоход или по периметру плоской крыши. Медный или алюминиевый кабель в оплетке, предназначенный для систем освещения, соединяет стержни и уходит в землю для рассеивания заряда. Во избежание окисления и даже возгорания не смешивайте медные и алюминиевые компоненты; таким образом, не используйте медный стержень с алюминиевой кровлей или сайдингом.
Держите алюминиевые компоненты вдали от медной кровли или водосточных желобов.
Установка проста, но путь к земле должен быть максимально коротким и прямым. Изгибы провода вызывают скопление магнитного поля и могут привести к выбросу или возникновению дуги на проводящем элементе, таком как проводка или сантехника. Провода не должны проходить через оклад крыши. Безопаснее прокладывать провода снаружи дома, чтобы боковые вспышки не попадали внутрь. Количество необходимых стержней рассчитывается по каждому «защитному конусу», который конически расходится от вершины под углом 45° от перпендикуляра; Эмпирическое правило состоит в том, что 12-дюймовый стержень защитит около 20 футов крыши. Схемы см. на сайте lightningrodsupply.com. Для защиты электроники на входных источниках питания должны быть установлены разрядники или разрядники: телефонные линии, электрощиты. Подземные газопроводы, водоводы и обсадные трубы могут притягивать течение и должны быть защищены.
(Фото любезно предоставлено Allen Architectural Metals)
Держите его под контролем
Регулярный осмотр является ключом к безопасной работе.
Кровельщики, каменщики и маляры могут отсоединить кабели и разъемы и забыть присоединить их снова; в договорах укажите обязательную проверку сертифицированным UL инспектором. Провода и кабели могут иметь устаревшие или неадекватные устройства защиты от перенапряжений, системы заземления могут нуждаться в обновлении… но электрики общего профиля могут не иметь опыта выполнения требований по защите от молнии. Доверьте установку системы сертифицированному UL установщику, работа которого должна пройти проверку третьей стороной. Стоимость обычно составляет от 2500 до 4500 долларов. Ваша страховая компания одобрит.
Украшения для крыши
«Чем больше, тем лучше» могло быть девизом конца 19-го века, когда на линии крыши были добавлены причудливые железные гребни и многое другое. Громоотводы часто были нарядными, украшенными стрелками направления ветра, фигурными флюгерами, орнаментальными стеклянными шарами — красным, синим, зеленым, а также белым молочным стеклом.
Найденные на земле разбитые мячи свидетельствовали о забастовке. Вот несколько моих любимых источников, которые продают все, от стеклянных шаров до капсул времени для вашей кровельной системы: Lightningrodparts.com; ferroweathervanes.com
Стоит ли устанавливать громоотвод?
- Дом
- Блог
- Должен ли я установить громоотвод?
Нужен ли в моем доме громоотвод? Мы часто слышим этот вопрос, и ответ не всегда однозначен. В этой статье мы рассмотрим переменные, которые помогут вам определить, нуждается ли ваш дом в защите от молний.
Как работают молниеотводы Одна молния несет от 100 миллионов до 1 миллиарда вольт электричества. Громоотводы перехватывают это напряжение, обеспечивая безопасный путь тока молнии в землю. Они не уменьшают вероятность поражения вашего дома, но обеспечивают прямой путь к земле, предотвращая повреждение вашего дома от пожара, взрыва и скачков напряжения, которые могут возникнуть в результате ударов молнии.
Удары молнии не являются обычной угрозой для жилых домов, поэтому большинство домовладельцев отказываются от молниезащиты. Тем не менее, количество ударов молнии растет. Заявки, связанные с ударами молнии, выросли почти на 10 процентов с 2015 по 2016 год, при этом июнь-август оставался пиковыми месяцами активности.
Как часто в дома попадает молния?Согласно последним имеющимся данным, пожарные службы США реагируют в среднем на 22 600 пожаров, связанных с молнией, в год. Согласно недавнему отчету Института страховой информации, в 2016 году в первую десятку штатов по страхованию домовладельцев от освещения входят…
- Флорида: 10 385 заявлений о возмещении удара молнии
- Техас: 9098 исков о молниях
- Грузия: 8 037 молниеносных заявлений
- Луизиана: 5 956 молниеносных заявлений
- Северная Каролина: 5889 заявлений о молнии
- Калифорния: 4764 заявления о молниеносных выплатах
- Алабама: 4294 заявления о молниеносных выплатах
- Иллинойс: 3870 заявлений о молнии
- Арканзас: 3422 заявления о молниеносных выплатах
- Вирджиния: 3, 331 заявление о молнии
Согласно статистике, молния является наиболее распространенным погодным явлением.
Вопреки городскому мифу, молния МОЖЕТ ударить в одно и то же место дважды: в Эмпайр Стейт Билдинг происходит около 100 ударов в год, однако в большинстве домов такого повышенного количества ударов не наблюдается. Тем не менее, если вы живете в очень высоком доме, деревья выше вашего дома находятся менее чем в 10 футах от его конструкции или вы живете в районе с сильными ударами молнии, рекомендуется установить громоотвод. Они могут стоить несколько тысяч долларов, поэтому многие домовладельцы считают редкий шанс забастовки риском, на который стоит пойти, чтобы сэкономить деньги. Поскольку, по данным компании Rainbow International, компании Neighbourly, требуется всего одна секунда, чтобы вызвать катастрофу, однако многие планы страхования домовладельцев предусматривают кредиты на защиту от молнии, признавая их как «защиту всего внешнего периметра дома».
Свяжитесь с местным страховщиком напрямую, чтобы узнать больше о поощрениях для этих распространенных компонентов молниезащиты… забастовки.
Эти кабели с алюминиевой/медной оплеткой соединяют громоотводы с землей.
Эти стержни, вбитые глубоко в землю, отводят опасный ток молнии. (Для некоторых типов почвы может потребоваться специальная установка.)
Связки соединяют металлические элементы кровли и заземленные строительные системы с главным проводом, предотвращая попадание молнии между объектами.
Деревья выше вашего дома увеличивают риск удара. Оснащение их молниезащитой может уменьшить опасность молнии.
Установленные на электрощите вашего дома, они обеспечивают дополнительную защиту вашей электрической системы и дорогостоящей электроники от молнии и других более распространенных повреждений, связанных с скачками напряжения.
Не попадите под удар молнии.