«Щит» від блискавки

Збудувавши заміський будинок, ми намагаємося захистити його від руйнівного впливу вогню: використовуємо жаростійкі оздоблювальні матеріали, купуємо вогнегасники, встановлюємо пожежну сигналізацію. Та от про захист від блискавок нерідко забувають.

Однією з можливих причин байдужості наших співвітчизників до цієї проблеми є те, що будівельні норми й правила не вважають обов’язковим блискавкозахист будівель висотою менше 30 м. Крім того, багато людей звикли покладатися на «авось», переконуючи себе, що ймовірність влучання електричного розряду в їхній заміський будинок майже дорівнює нулю.

Та все ж блискавка здатна завдати дуже серйозної шкоди, навіть якщо вона вдарить у кількох десятках метрів від житла. Окрім серйозної небезпеки для людей і займання в житлових та підсобних приміщеннях, це ще й виведення з ладу дорогих комп’ютерів, систем відеоспостереження, інженерних комунікацій тощо.

Від 5 до 20 тисяч гроз щодня бушують у світі. Тим часом убезпечити своє житло й себе від такої непередбачуваної природної події цілком реально — достатньо скористатися спеціальною інженерною системою громовідводу та грамотно її встановити. І тоді жодні грози не будуть страшні.

Тому найбільш підготовлені дачники та власники котеджів воліють не ризикувати і встановлюють захисну систему — зовнішню (щоб уберегти будівлю від влучання блискавки) та внутрішню (щоб убезпечити приміщення будинку від вторинних наслідків електричного розряду). Зовнішній захист, своєю чергою, поділяють на класичний і активний. Кожен різновид має свої особливості, які потрібно враховувати під час оснащення індивідуального будинку або дачі засобами грозової безпеки.

Перевірено часом

Інші назви класичної зовнішньої системи блискавкозахисту, яку було відомо ще в XVIII столітті американському державному діячеві Бенджаміну Франкліну, — пасивна і механічна. Вона складається з трьох взаємопов’язаних елементів: приймача блискавки, струмовідводу і заземлювача (рис.1).

Приймач блискавки (або громовідвід), що приймає на себе електричний удар, роблять у вигляді троса на даху або сітки, яку накидають на будівлю, але найчастіше — у вигляді сталевого штифта або стержня діаметром приблизно 12 мм і довжиною 0,2 — 1,5 м. Його встановлюють на ізоляторах і кріплять до найвищої точки покрівлі.

Стержневий приймач блискавки легко зробити самостійно — зі сталевого прутка або труби. Якщо деталь порожниста, її кінець обов’язково потрібно заварити, інакше блискавка пройде всередині циліндра та спровокує займання покрівлі.

Найкраще продумувати конструкцію системи блискавкозахисту одночасно з проєктуванням будинку — до його будівництва. Це дозволить уникнути багатьох помилок і технологічних проблем, які нерідко виникають під час монтажу арматури на вже зведену будівлю.

До приймача блискавки приварюють струмовідвід (спуск) — провідник із круглої або смугової сталі з антикорозійним цинковим покриттям. З’єднання повинно витримувати приблизно до 200 кА. Потім струмовідвід спускають із покрівлі, приєднуючи до стіни будівлі ізольованими металевими скобами.

Другий його кінець міцно приварюють із заземлювачем — металевим прутком, відрізком профілю, листом, трубою або ж цілою системою куточків, прутків і швелерів, які закопані в землю на глибину 2 — 3 м і нейтралізують електричний розряд. Струмовідвід найкраще прокладати по задній стіні будівлі, а заземлювач — закопувати подалі від фундаменту будинку та господарських споруд.

Головні переваги класичного варіанта блискавкозахисту — надійність і доступна ціна, посильна для більшості власників заміської нерухомості. Недолік — не надто привабливий зовнішній вигляд: сталева арматура погано вписується в архітектурний вигляд будівлі.

У зоні активності

Порівняно нова для нашої країни система активного зовнішнього блискавкозахисту вже отримала визнання фахівців і привернула увагу споживачів. Від класичної вона відрізняється більшою площею охоплення, зумовленою іншим принципом дії громовідводу. Цей елемент не «байдикує», очікуючи прямого влучання блискавки, а постійно працює — іонізує повітряний простір навколо себе, формуючи таким чином широку зону активного захисту. У результаті грозовий електричний розряд, що виник у будь-якому місці цієї зони, обов’язково притягнеться до антени-приймача на даху, пройде по струмовідводах і безпечно заземлиться.

Плюси: такі системи здатні захищати від блискавки будівлі значної площі, характеризуються високою надійністю, довговічністю та екологічністю. Крім того, їхні блискавковідводи компактні й не псують зовнішній вигляд споруди. Але в активних пристроїв є один суттєвий мінус — висока ціна. Тому встановлення можуть дозволити собі не всі.

Внутрішній контроль

Не менш важливо подбати про монтаж системи внутрішнього блискавкозахисту котеджу або дачі — це обладнання оберігає домашнє майно від вторинних проявів грози: небезпечних впливів електромагнітного поля та перепадів напруги в електричній мережі, здатних серйозно пошкодити дроти, інженерні комунікації будівлі та сучасну техніку (комп’ютери, аудіо- і відеопрогравачі, телевізійні приймачі, системи відеоспостереження або охоронної сигналізації, опалення та кондиціювання).

У склад подібних систем входять обмежувачі перенапруг, або грозові розрядники, що встановлюються в будинку на спеціальному ввідно-розподільному щиті. Їхня основа — напівпровідникові резистори, які змінюють свій опір залежно від напруги, що прикладається до них, і при її стрибку в момент влучання блискавки повністю вигоряють (після чого їх просто замінюють на нові). Поряд із одноразовими існують і дорожчі багаторазові обмежувачі, що самовідновлюються після розряду.

До елементів внутрішньої системи належать також пристрої захисту від імпульсних перенапруг (УЗІП). Вони захищають дорогі домашні прилади від руйнівної дії наведеної напруги, спричиненої грозою.

Крім того, внутрішній блискавкозахист дозволяє вирівнювати потенціали окремих споживачів електроенергії. Для цього всі струмоприймачі підключають до однієї заземлювальної шини, інакше наведена напруга сама прагнутиме зробити те саме, але з незворотними для побутової техніки наслідками.

Обираємо «щит»

Сьогодні на вітчизняному ринку великий вибір найрізноманітніших систем блискавкозахисту. Як же зрозуміти, яка система оптимальна для конкретної дачі чи котеджу?

По-перше, слід виходити з місця розташування будівлі та навколишніх природних умов. Якщо будинок, наприклад, стоїть у лісі, в низині, куди блискавка влучає рідко, цілком можна обійтися спрощеним варіантом захисту — допустимо, встановити громовідвід на найвищому дереві, що росте поруч. Воно й прийме на себе удар під час грози, а струмовідвід із заземлювачем зведуть нанівець імовірність виникнення пожежі. Якщо ж споруда знаходиться на відкритій підвищеній місцевості, то економити на блискавкозахисті не можна — є сенс встановити й внутрішню, і зовнішню (краще активну) системи.

Монтаж системи блискавкозахисту — дуже трудомістка й відповідальна робота, що вимагає попередніх розрахунків і проєктування. Тому треба обов’язково проконсультуватися з професіоналами, вислухати всі їхні рекомендації. Інакше, якщо ви візьметеся за справу самостійно, без належних знань, змонтоване обладнання не лише не захистить будинок під час грози, а й стане потенційним джерелом небезпеки.

За середньої грозової «активності» понад 20 годин на рік (у середній смузі вона коливається від 20 до 80 годин) необхідно обов’язково влаштовувати блискавкозахист. Система блискавкозахисту складається з приймача блискавки, струмовідводу і заземлення. Приймач блискавки сприймає прямий удар блискавки та має витримувати теплові й динамічні навантаження. Для цих цілей можна застосувати смугову й круглу сталь. Найменший переріз приймача блискавки — 60 мм2 при довжині не менш ніж 200 мм.

Для струмовідводу використовують оцинкований круглий сталевий дріт діаметром не менше 5 — 6 мм. З’єднують його з приймачем блискавки зварюванням, паянням, заклепками, на болтах, а із заземлювачем — лише зварюванням або паянням твердим припоєм. Площа контакту має бути не меншою за двократну площу перерізу деталей, що сполучаються. Струмовідвід прокладають найкоротшим шляхом у місцях найбільш імовірного влучання блискавки (коньки дахів, виступи та краї фронтонів). Їх кріплять скобами, хомутами, цвяхами. За легкозаймистої покрівлі вони мають бути від неї на відстані 150 — 200 мм.

Заземлювач, який служить для відведення струму блискавки в ґрунт, має мати малий електричний опір. Його укладають на відстані не менше 5 м від ґанку та пішохідних проходів. У сухих ґрунтах і за низького рівня вод влаштовують вертикальні заземлювачі у вигляді двох стержнів довжиною 2 — 3 м, забитих у землю на відстані 3 м один від одного та з’єднаних підземною перемичкою перерізом 100 мм2 на глибині не менш ніж 0,5 м. Струмовідвід приєднують до середини перемички, а всі з’єднання виконують зварюванням.

За вологих ґрунтів і висоти ґрунтових вод менше 1,5 м (а також на торфовищах) роблять горизонтальні заземлювачі. Це металеві труби, куточки, смугову сталь тощо, укладені на глибину не менш ніж 0,8 м. Як заземлювач може бути і сам кінець струмовідводу, укладений на глибину не менш ніж 1 м. Чим більшою є його довжина в ґрунті, тим надійніше працюватиме блискавкозахист.

Системи внутрішнього і зовнішнього блискавкозахисту необхідно заземлювати окремо одна від одної. У будиночках із неметалевою покрівлею блискавкозахист можна влаштувати у вигляді натягнутого вздовж коника даху сталевого дроту з приймачами блискавки. Дріт натягують між дерев’яними стійками на висоті 250 мм від коника. Стійки кріплять до фронтонів.

Для обладнання зовнішнього блискавкозахисту можна використовувати високі дерева, що стоять поруч. У цьому випадку блискавкозахист виконують із суцільного шматка дроту діаметром 5 — 8 мм з одностороннім спуском і заземленням у вигляді петлі. У цьому випадку зона стрижневого блискавкозахисту визначається на рівні землі радіусом R = 1,5L (де L — висота громовідводу).

Системи блискавкозахисту необхідно періодично оглядати з метою перевірки надійності з’єднань.

Допустимі варіанти

Усі зовнішні блискавковідводи, незважаючи на певні відмінності в конструкції, складаються з опори, приймача блискавки, струмовідводу і заземлювача. Приймачі блискавки, як правило, використовують стрижневі та тросові. Стержневі приймачі блискавки роблять із круглої сталі діаметром 12 мм, квадратної — 10×10 мм або з водогазопровідних труб. Мінімальна площа перерізу такого приймача повинна становити не менш ніж 100 мм², а довжина — 200 — 1500 мм. За використання труб верхній кінець їх наглухо заварюють, розплющують або закривають металевою пробкою, а щоб не було іржі, фарбують олійною фарбою.

Тросовий приймач блискавки являє собою сталевий канат марки за ГОСТ 3063-55 з площею перерізу 48,2 мм². Металевий трос із несучою конструкцією громовідводу або окремим струмовідводом з’єднують плоскими затискачами типу ПС-2А.

Струмовідводи — з’єднання приймача блискавки із заземлювачем — зазвичай виготовляють зі сталі площею поперечного перерізу не менш ніж 35 мм2 або з багатожильного троса такого ж перерізу.

Струмовідводи прокладають найкоротшим шляхом із можливим найбільшим віддаленням від електропроводки. Усі з’єднання струмопровідних елементів мають виконуватися за допомогою зварювання. Площа зварювального контакту повинна бути не меншою за подвійну площу перерізу струмовідводу.

Під струмовідводи можна використовувати металеві конструкції, які вже є в будівлі: пожежні драбини, рами, арматуру залізобетонних елементів. Хвойні, листяні та ялинові опори зручні для стрижневих приймачів блискавки. Використання дерева, розташованого близько до будівлі, для тросових блискавковідводів недоцільне.

Струмовідводи прокладають безпосередньо по стінах і дахах будівлі з можливим найбільшим віддаленням від електропроводки; їхні кінці заземлюють у малодоступних місцях.

Опори блискавковідводів можна виготовляти з дерева, залізобетону та металу.

Дерев’яні опори використовують для блискавковідводів стрижневого типу. Опорою блискавковідводу може бути й дерево, віддалене від будинку. Для кріплення в цьому випадку використовують сучки та нерівності стовбура. Висоту блискавковідводу на дереві додатково збільшують, прикріпивши до дерева жердину з приймачем блискавки та струмовідводом.

Заземлювачі бувають вертикальними (у вигляді стержнів, забитих у землю), горизонтальними (у вигляді променів або кілець зі сталевих смуг) та комбінованими.

Довжина вертикальних заземлювачів — 2 — 3 м: їх забивають у ями глибиною 0,7 — 0,8 м, а потім засипають ями. Горизонтальні заземлювачі укладають на глибині 0,6 — 0,8 м. За спрощеного блискавкозахисту застосовують заземлювачі з круглої сталі діаметром 5 — 6 мм; для заземлення великого громовідводу можуть використовуватися кругла сталь діаметром 15 — 20 мм, сталеві труби із зовнішнім діаметром 30 — 60 мм і товщиною стінки не менше 3,5 мм, а також смугова сталь шириною 20 — 40 мм і товщиною 4 мм, кутова сталь № 4 — 6 та ін. Покривати елементи заземлювача лаком або бітумом забороняється. З’єднують їх в єдину систему заземлення тільки зварюванням. Як правило, заземлювачі розміщуються зовні будівлі на відстані 0,8 — 1 м від фундаменту.

Металева покрівля будинку може сама виконувати роль приймача блискавки; при цьому біля димарів і вентиляційних каналів встановлюють окремі захисні стрижні.

Для захисту димових труб влаштовують блискавковідвід зі сталевого дроту діаметром 5 мм, який прикріплюють до труб за допомогою «вилки» з того ж дроту.

«Моделіст-конструктор» № 2’2011, Б. ВАЛЕНТИНІВ (За матеріалами галузевих видань)