Виды существующих молниезащит зданий.

Молниезащита зданий разделяется на внешнюю и внутреннюю. Внешняя молниезащита представляет собой систему, обеспечивающую перехват молнии и отвод её в землю, тем самым, защищая здание (сооружение) от повреждения и пожара. В момент прямого удара молнии в строительный объект правильно спроектированное и сооруженное молниезащитное устройство должно принять на себя ток молнии и отвести его по токоотводам в систему заземления, где энергия разряда должна безопасно рассеяться . Прохождение тока молнии должно произойти без ущерба для защищаемого объекта и быть безопасным для людей, находящихся как внутри, так и снаружи этого объекта.

Молниеприёмник — устройство, воспринимающее удар молнии.

Молниеотво д (молниеприёмник, громоотвод) — устройство, перехватывающее разряд молнии. Выполняется из металла (нержавеющая либо оцинкованная сталь, алюминий, медь)

Токоотво ды (спуски) — часть молниеотвода, предназначенная для отвода тока молнии от молниеприемника к заземлителю .

Существуют следующие виды внешней молниезащиты:

-молниеприемная сеть;

-тросовая молниезащита;

-молниеприемный стержень.

Молниеприменая сетка это один из видов молниеприемников для защиты зданий и сооружений от разрядов молнии. В качестве молниеприемной сетки может использоваться катанка или полоса с площадью сечения не менее 50 мм2 для стали и 35 мм2 для меди. Материалом сетки может служить как сталь (холоднокатаная или горячекатаная, первая лучше поддается обработке), так и медь. При монтаже часто встречается проблема выпрямления катанки, для её выпрямления существует специальное устройство . Сетка чаще используется на плоской кровле и монтируется на ней при помощи специальных держателей. Держатели устанавливаются на крыше с шагом 1 – 2 метра, чем меньше шаг, тем больше устойчивость конструкции. Для всех выступающих над кровлей металлических частей (трубы вентиляционных шахт, системы кондиционирования, антенны и др.) необходимо смонтировать отдельный стержневой молниеприемник и соединить его с молниеприемной сеткой. Все соединения выполняются сваркой или специальными болтовыми зажимами. Далее молниеприемная сетка соединяется с токоотводами. Токоотводы располагают с шагом 10 – 25 метров, в зависимости от уровня защиты сооружения. В качестве токоотводов допускается использовать несущие металлические конструкции здания (швеллер, двутавр) сечением не менее 50 мм2. Данный вариант незаменим, если фасад здания остеклен, что делает практически невозможным (по эстетическим соображениям) крепление токоотвода к стене. Токоотводы и молниеприемник между собой должны крепиться жёстко, чтобы риск ослабления или разрыва крепления был минимален. Количество соединений от молниеприемника до заземлителя должно быть минимальным. Токоотводы соединяются с заземляющим устройством, выполненным по соответствующим нормативным требованиям. Все места сварки токоотводов с заземлителем необходимо покрыть битумом или аналогичным веществом. После выполнения монтажных работ необходимо проверить электрическую непрерывность (металлосвязь) всех элементов молниезащиты (молниеприемники - токоотводы - заземление). На рисунке 1.2 изображен пример сетчатой молниезащиты для административного здания.

Рисунок 1.2 – Молниеприемная сеть с заземлением

Достоинства молниеприемной сетки: сокращение электромагнитных излучений, распространение тока молнии через нескольких проводников, выравнивание потенциалов всего здания (металлические компоненты, заземления). Недостатки: Трудный монтаж, не эстетично, очень дорого в связи с увеличением металлических компонентов (медных проводников).

Тросовая молниезащита – представляет собой стальной трос, натянутый над защищаемым объектом, закрепленный на опорах или мачтах . В качестве молниериёмника используют обычный стальной оцинкованный канат сечением не менее 35 мм2. В принципе тросовые молниеотводы применяются для защиты протяженных сооружений (воздушные линии, здания большой длины и т.п.), однако в некоторых случаях применение тросового молниеотвода может оказаться эффективным и для защиты коттеджа. Как правило, абсолютное большинство из построенных в последние годы десятков тысяч коттеджей, не имеют устройств молниезащиты. И одним из возможных способов для их защиты могут быть тросовые молниеотводы, выполненные после ввода домов в эксплуатацию, на отдельно стоящих от дома опорах.– это стальной трос, подвешенный над защищаемым домом, или сооружением. закрепленный на несущих конструкциях (опорах, мачтах) (рисунок 1.3). В качестве троса используют обычный стальной оцинкованный канат марки ТК сечением не менее 35 мм2.

Рисунок 1.3 – Тросовая молниезащита

Зона защиты одиночного тросового молниеотвода высотой h<150 м приведена на рис1.4, где h — высота троса в середине пролета. С учетом стрелы провеса троса сечением 35—50 мм² при известной высоте опор h_оп и длине пролета a высота троса (в метрах) определяется:

h = h_оп — 2 при a< 120 м;

h = h_оп — 3 при 120 < a< 150 м.

Рисунок 1.4 - Зона защиты одиночного тросового молниеотвод

Двойной тросовый молниеотвод. Зона защиты двойного тросового молниеотвода высотой h<150 м приведена на рис.1.5, где h — высота троса в середине пролета. С учетом стрелы провеса троса сечением 35—50 мм² при известной высоте опор h_оп и длине пролета a высота троса (в метрах) определяется:

h = h_оп — 2 при a< 120 м; (1.1)

h = h_оп — 3 при 120 < a< 150 м (1.2)

По степени надежности защиты различают два типа зон:

А – степень надежности защиты превышает 99,5%;

Б – степень надежности защиты составляет 95-99,5%.

Выбор типа зоны защиты осуществляется в зависимости от назначения, географического местоположения, классов взрыво- и пожароопасности защищаемого объекта, а также с учетом средней продолжительности гроз в год.

Зоны защиты одиночного тросового молниеотвода имеют следующие габаритные размеры.

Зона А:

(1.3)

(1,4)

(1.5)

где

Зона Б:

(1.6)

(1.7)

(1.8)

Рис.1.5 – Зона защиты двойного тросового молниеотвода

Достоинства: сокращение электромагнитных излучений, распространение тока молнии через нескольких проводников, выравнивание потенциалов всего здания (металлические компоненты, заземления), защита открытых зон.

Недостатки: Трудный монтаж, не эстетично, дорого в связи с увеличением металлических компонентов (медных проводников), растянутые провода могут быть опасными где используется подъёмное оборудование . Молниеприемный стержень - это металлический проводник что установлен на крыше и принимает разряд молнии. Может иметь различную конструкцию и различные виды монтажа. Обычно это металлический штырь 0,5 -2,5 м, который вертикально устанавливают на наивысшую точку дома - конек дома, дымоход, телевизионную антенну . Металл такого приемника должен быть устойчив к окислению: нержавеющая сталь, оцинкованная сталь, медь. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой h представляет собой круговой конус (рисунок 1.6), вершина которого находится на высоте h0<h. На уровне земли зона защиты образует круг радиусом r0. Горизонтальное сечение зоны защиты на высоте защищаемого сооружения hx представляет собой круг радиусом rx.

Стандартной зоной защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой h является круговой конус высотой h₀ < h, вершина которого совпадает с вертикальной осью молниеотвода (рис. 1.6). Габариты зоны определяются двумя параметрами: высотой конуса h₀ и радиусом конуса на уровне земли r₀.

Рис. 1.6 – Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода

для зоны А

;	(1.9)
;	(1.10)
,	(1.11)

где r_X – радиус горизонтального сечения на высоте защищаемого объекта, м;

h_X– наибольшая высота защищаемого сооружения, м.

для зоны Б

;	(1.12)
;	(1.13)
.	(1,14)

Двойной стержневой молниеотвод. Зона защиты двойного стержневого молниеотвода высотой h<150 м представлена на рис.1.7

Рис.1.7 Зона защиты двойного стержневого молниеотвода:1 – граница зоны защиты на уровне h_x1; 2 – то же на уровне h_x2, 3 – то же на уровне земли

Торцевые области зоны защиты определяются как зоны одиночных стержневых молниеотводов, габаритные размеры которых h₀, r₀, r_x1, r_x2определяются по следующим формулам для обоих типов зон защиты:

для зоны А

;	(1.15)
;	(1.16)
,	(1.17)

где r_X – радиус горизонтального сечения на высоте защищаемого объекта, м;

h_X– наибольшая высота защищаемого сооружения, м.

для зоны Б

;	(1.18)
;	(1.19)
.	(1.20)

Достоинства: Не сложная установка. Относительно низкая стоимость. Может быть установлен без изменения архитектурной эстетичности здания. Недостатки: Ограничивается защитой для малых структур(маленькая площадь защиты). Принуждённость использовать высокие мачты.