как следует располагать токоотводы прокладываемые по наружным стенам зданий
Токоотводы. Теория и практика.
Токоотводы должны транспортировать ток молнии от молниеприемника к заземлителю молниеотвода. При нормировании они не привлекали к себе особого внимания. В национальном нормативном документе “Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений РД 34.21.122-87” предписано, что в качестве токоотводов “всюду, где это возможно, следует использовать металлические конструкции зданий и сооружений (колонны, фермы, рамы, пожарные лестницы и т.п., а также арматуру железобетонных конструкций) при условии обеспечения непрерывной электрической связи в соединениях конструкций и арматуры с молниеприемниками и заземлителями, выполняемых, как правило, сваркой.” Что касается специально прокладываемых токоотводов, то их предписано располагать по внешнему периметру стен с шагом 25 м. При этом диаметр стального проводника не может быть меньше 6 мм. Каких-либо особых требований к токоотводам норматив РД 34.21.122-87 не предусматривает. Исключение составляет рекомендация не прокладывать токоотводы ближе 3 м от входов в здание, чтобы избежать поражения людей напряжением прикосновения.
Норматив 2003 г “Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций” уделяет токоотводам больше внимания. Во-первых, частота размещения токоотводов по наружному периметру стен здания представляется зависимой от избранного уровня защиты. Для I уровня шаг расстановки токоотводов не должен превышать 10 м, а для каждого следующего уровня он увеличивается на 5 м. Таким образом расстановка, токоотводов с шагом 25 м (как в РД 34.21.122-87) допускается только для IV уровня защиты. Во-вторых, норматив разрешает использовать для токоотводов не только сталь, но и цветные металлы, в том числе алюминий. Последнее важно, потому что в современном градостроительстве алюминиевые детали – важный элемент декоративной отделки стен и эти элементы декора часто удается использовать в качестве естественных токоотводов. Наконец, токоотводы разрешено помещать под декоративной отделкой стен, если отделочный материал негорючий. Тем самым снимается проблема порчи внешнего вида сооружения.
Неудовлетворенность нормативом возникает при попытке понять возможности использования естественных молниеотводов. В их роли норматив 2003 г видит металлические конструкции здания, в т.ч. с изоляционными покрытиями, металлические каркасы и опоры, стальную арматуру железобетонных конструкций. Электрическая непрерывность соединений должна быть долговечной, а сечение металла не меньше, чем это предписано специально монтируемым токоотводам (50, 25 и 16 мм2 для стали, алюминия и меди соответственно). Арматура железобетонных конструкций считается электрически непрерывной, если хотя бы 50% стержней соединены сваркой, болтовыми соединениями или вязкой проволокой. При столь подробном разъяснении деталей норматив, тем не менее, не дает ответа на фундаментальный вопрос: когда можно полагаться на естественные токоотводы и при каких обстоятельствах необходимо их прокладывать специально по внешней стороне стен здания.
Если беспокоиться о термическом воздействии тока молнии, то ситуация выглядит достаточно просто. Пропуская ток молнии, токоотвод не только не сгорит, но даже не перегреется. Действительно, по нормативным требованиям проектирование проводящих элементов молниеотводов I уровня защиты должно ориентироваться на удельную энергию разряда в 104 Дж/Ом. Чтобы определить фактическую энергию, выделившуюся в проводнике с током молнии, надо умножить это значение на сопротивление проводника. Например, для нормированного стального токоотвода сечением 50 мм2 это будет примерно 0,0022 Ом/м, что даст энерговыделение в 22 Дж/м. Такой энергии недостаточно, чтобы поднять температуру проводника хотя бы на 1000. Многочисленные токоотводы здесь не нужны, ибо по нагреву ситуация и так более чем благополучна.
Распределение магнитного поля по радиусу внутри цилиндрического объекта
радиусом 25 м; отсчет расстояние производится от центра цилиндра
Другое дело электромагнитная обстановка. Чем на большее число проводников дробится ток молнии, тем слабее магнитное поле во внутреннем объеме здания, а значит, тем меньше ЭДС магнитной индукции, что возбуждается этим полем в любом контуре, например, в кабелях компьютеров или в цепях управления микропроцессорной техникой. В этом отношении каждый дополнительный токоотвод – реальное благо и их число желательно максимально увеличивать.
Сказанное иллюстрируется результатами расчета на рис. 1 Для простоты вычислений рассмотрен объект в виде кругового цилиндра радиусом 25 м из непроводящего материала. Вертикальные токоотводы размещены с равным шагом по внешней стороны стены; влияние путей растекания тока молнии по поверхности крыши во внимание не принималось. Произведенная оценка напряженности магнитного поля H выполнена для контрольных точек на средних этажах объекта, где токоотводы в первом приближении можно рассматривать как неограниченно длинные; расчетные значения напряженности H отнесены к полному току молнии I. При 2-х токоотводах (минимально допустимое количество) поле H, в силу радиальной симметрии равное 0 в центре очень заметно нарастает по мере приближения к наружной стене. Уже на расстоянии r = 5 м от оси значение H/I достигает 10-3 м-1, а при r = 18 м увеличивается еще в 10 раз. Далее, в направлении внешней стены с токоотводами магнитное поле нарастает очень быстро, приближаясь к H/I
Увеличение числа токоотводов эффективно снижает магнитное поле тока молнии в средней части объема здания. Так, при использовании 6-ти токоотводов H/I
Токоотвод
Работоспособность любой системы грозозащиты нельзя обеспечить без необходимого количества грамотно расположенных по отношению друг к другу токоотводов. Именно они позволяют току после удара молнии от молниеприемника растекаться в землю. Для определения количества токоотводов молниезащиты, вида материала и минимального их сечения, а также для определения наиболее оптимального усредненного удаления между ними отечественные проектировщики используют действующие нормативные документы в области молниезащиты.
Токоотводы устанавливаются так, чтобы:
Количество токоотводов зависит от типа кровли здания и его размеров. Один токоотвод устанавливается при периметре здания менее 20 м. Токоотводы устанавливаются так, чтобы они были равномерно распределены по периметру здания, начиная от угла. Расстояние между токоотводами может варьироваться в зависимости от категории молниезащиты.
В соответствии с СО 153-34.21.122-2003 среднее расстояние между токоотводами определяется в зависимости от уровня защиты здания:
| Уровень защиты здания | Среднее расстояние между токоотводами, м |
|---|---|
| I | 10 |
| II | 15 |
| III | 20 |
| IV | 25 |
Советы по прокладке токоотводов
Количество токоотводов молниезащиты определяется сложностью защищаемого объекта, его архитектурными особенностями и размерами, а так же категорией требуемой защиты.
Самая простая система грозозащиты включает два токоотвода, которые равномерно по двум параллелям отводят ток к земле. Обычно они распределяются по периметру здания или сооружения, максимально воздерживаясь от большого количества изгибов в виде острых углов. Это необходимо чтобы не допустить опасного их искрения и максимально уменьшить длину пути тока к заземлению. Опытные специалисты рекомендуют прокладывать токоотводы ближе к углам построек и домов.
Общее количество токоотводов должно рассчитываться в каждом отдельном случае, но расстояние между ними должно быть не менее 10 м.
Токоотводы должны устанавливаться с минимальным безопасным промежутком (расстоянием) S=0,5 м от дверей и окон защищаемого сооружения.
Токоотводы, не изолированные от зданий, сооружений и коммуникаций, которые они защищают лучше прокладывать, придерживаясь следующих рекомендаций.
В таблице ниже приведены данные о требуемой (согласно действующих ГОСТов и инструкций нормирующих обустройство систем молниезащиты) площади поперечного сечения токоотвода и рекомендуемого размера, исходя из выбранного материала и вида профиля.
| Материал | Профиль | Площадь поперечного сечения, кв. мм | Рекомендуемые размеры |
|---|---|---|---|
| Медь | Полоса Круг Трос | ≥50 (≥16*) ≥50 (≥16*) ≥50 (≥16*) | толщина 2 мм диаметр 8 мм диаметр жил 1,7 мм |
| Алюминий | Полоса Круг Трос | ≥70 (≥25*) ≥50 (≥25*) ≥50 (≥25*) | толщина 3 мм диаметр 8 мм диаметр жил 1,63 мм |
| Оцинкованная сталь | Полоса Круг Трос | ≥50 ≥50 ≥50 | толщина 2,5 мм диаметр 8 мм диаметр жил 1,7 мм |
| Нержавеющая сталь | Полоса Круг Трос | ≥50 ≥50 ≥50 | толщина 2 мм диаметр 8 мм диаметр жил 1,7 мм |
Естественные токоотводы
Многие элементы зданий, построек и сооружений могут являються естественными токоотводами. К ним можно отнести все конструкции, изготовленные из металла (медь, алюминий, сталь оцинкованная, нержавеющая). Однако как токоотводы они могут быть использованы при выполнении следующих требований:
Также естественным токоотводом может служить металлический каркас самого защищаемого объекта или разнообразные части фасада строений, металлические опоры, профили, опять же если они соответствуют требованиям ГОСТов по молниезащите, а толщина более 0,5 мм.
Допускается использовать стальную арматуру, которая является составной частью железобетонных блоков, используемых для постройки зданий. При этом должны выполняться следующие условия:
Как правило, горизонтальные пояса для естественных токоотводов молниезащиты не обустраиваются, если в качестве таковых используется металлический каркас или арматура защищаемого объекта.
Важный момент! Элементы, из которых выполнены естественные токоотводы, должны быть изготовлены из коррозиеустойчевых материалов или иметь соответствующее покрытие поверхности (например, горячее оцинкование). При этом покрытие должно хорошо проникать в основной материал. Отечественные нормативы запрещают для токоотводов использовать «черную сталь» без покрытия.
Компания МЗК-Электро предлагает токоотводы, цена которых приемлема и доступна. Широкий ассортимент изделий от известных и надежных мировых производителей гарантирует эффективную работу самых сложных систем грозозащиты. Все изделия имеют необходимые сертификаты качества и гарантию. Благодаря прямым поставкам и достаточно большим объемам заказов МЗК-Электро имеет хорошую скидку, благодаря которой формируется низкая цена токоотводов и для наших потребителей. Кроме того, компания предлагает услуги по проектированию молниезащиты с учетом применения уже существующих на объекте естественных токоотводов.
Фотогалерея-презентация материала «Токоотводы»
* Для увеличения и просмотра слайда во весь экрана нажмите на соотствующее фото.
Токоотводы прокладываемые по наружным стенам зданий
Молниезащита многоэтажного дома позволяет защищать конструкции домов от возгорания. Проблема возникновения пожаров знакома каждому жителю мегаполиса. Поэтому молниезащита жилого многоэтажного строения выходит на первое место при начальной проектировке сооружений. В нашей статье вы сможете узнать основные особенности этого вида грозозащиты.
Такая система защиты может предусматривать в себе как внешнюю защиту, так и внутреннюю. Также эта система предполагает использование уравнивания потенциалов.
В каких случаях нужна молниезащита
Вообще, важность молниезащиты сложно переоценить. С одной стороны, все необходимое оборудование стоит сравнительно недорого, а на монтаж уходит всего один-два дня. С другой – она обеспечивает надежную защиту от ударов молнии, а, значит, предотвращает пожары и поломку бытовой техники. Но все же многие люди даже не задумываются о том, что каждый многоквартирный жилой дом нуждается в защите от электрических разрядов.
Одни считают, что вероятность поражения молнией слишком мала, а другие просто не догадываются о последствиях. Поэтому стоит разобраться, в каких случаях необходима установка молниезащиты, а в каких можно обходиться без нее.
Если поблизости, на расстоянии не более 100 метров от вашего дома расположен другой дом, высота которого на 2-3 этажа больше, о молниезащите можно не задумываться: почти наверняка появившаяся поблизости молния ударит именно в него.
И вот жильцам из этого дома вовсе не помешало бы задуматься о соответствующей защите.
Некоторые обыватели считают, что если крыша дома покрыта металлочерепицей или профнастилом, то им не нужно бояться молнии: большая площадь металлической кровли обеспечивает безопасное распространение разряда. На самом деле это не так. Даже кровля площадью в несколько сотен квадратных метров при попадании молнии разогревается до очень высокой температуры.
Последствия от попадания молнии в крышу дома
Этого вполне достаточно, чтобы деревянные стропила, на которые чаще всего укладывается металлическая кровля, вспыхнули, и начался пожар. Особенно подвержены ударам молнии высокие дома (уровень – не менее 30 метров), расположенные вдали от основного жилого массива. Именно они чаще всего повреждаются в результате грозовой активности. Если ваша дача расположена также далеко от других построек или стоит на самой окраине, то лучше установить в доме громоотвод.
Токоотвод
Работоспособность любой системы грозозащиты нельзя обеспечить без необходимого количества грамотно расположенных по отношению друг к другу токоотводов. Именно они позволяют току после удара молнии от молниеприемника растекаться в землю.
Для определения количества токоотводов молниезащиты, вида материала и минимального их сечения, а также для определения наиболее оптимального усредненного удаления между ними отечественные проектировщики используют действующие нормативные документы в области молниезащиты.
Токоотводы устанавливаются так, чтобы:
Количество токоотводов зависит от типа кровли здания и его размеров. Один токоотвод устанавливается при периметре здания менее 20 м.
Токоотводы устанавливаются так, чтобы они были равномерно распределены по периметру здания, начиная от угла.
Расстояние между токоотводами может варьироваться в зависимости от категории молниезащиты.
В соответствии с СО 153-34.21.122-2003 среднее расстояние между токоотводами определяется в зависимости от уровня защиты здания:
Уровень защиты зданияСреднее расстояние между токоотводами, м
Советы по прокладке токоотводов
Количество токоотводов молниезащиты определяется сложностью защищаемого объекта, его архитектурными особенностями и размерами, а так же категорией требуемой защиты.
Самая простая система грозозащиты включает два токоотвода, которые равномерно по двум параллелям отводят ток к земле.
Обычно они распределяются по периметру здания или сооружения, максимально воздерживаясь от большого количества изгибов в виде острых углов.
Это необходимо чтобы не допустить опасного их искрения и максимально уменьшить длину пути тока к заземлению. Опытные специалисты рекомендуют прокладывать токоотводы ближе к углам построек и домов.
Общее количество токоотводов должно рассчитываться в каждом отдельном случае, но расстояние между ними должно быть не менее 10 м.
Токоотводы должны устанавливаться с минимальным безопасным промежутком (расстоянием) S=0,5 м от дверей и окон защищаемого сооружения.
Токоотводы, не изолированные от зданий, сооружений и коммуникаций, которые они защищают лучше прокладывать, придерживаясь следующих рекомендаций.
Что нужно знать о категориях молниезащиты
Специалисты уже давно разработали определенную классификацию зданий, нуждающихся в молниезащите. И все здания условно разделены на несколько категорий:
Здания, которые не попадают ни в одну из этих категорий, принято считать условно безопасными. Увы, как показывает практика, удары молний хоть и редко, но приходятся и на их долю.
Что такое токоотвод
Токоотвод — важнейший элемент молниезащиты зданий и строений. Его непосредственная задача – отводить ток молнии к прибору заземления.
Токоотвод сейчас, как и много лет назад, представляет собой алюминиевую или оцинкованную стальную проволоку значительного диаметра (обычно 6-8 мм). Применяют также медный проводник.
Как подобрать оборудование для внешней молниезащиты
Как уже говорилось выше, внешняя молниезащита состоит всего из нескольких элементов: молниеприемник, токоотвод и заземление. Однако подобрать подходящие элементы без специальных навыков и знаний довольно сложно. К счастью, сегодня существует специальная программа – калькулятор расчета молниезащиты. Работать с ним максимально просто. Достаточно указать высоту, ширину и длину здания, а также регион, в котором находится ваш дом.
После этого программа выдаст оптимальную высоту мачты, толщину кабеля и мощность заземления. На все уходит всего несколько минут! Вам не придется тратить кучу времени, чтобы изучить инструкцию по устройству молниезащиты и сооружений, также известную, как рд 34.21.122 87. Это серьезный плюс – инструкция изобилует сложными терминами, что делает ее изучение довольно сложным, требующим больших затрат времени.
Молниезащита многоэтажного дома
Внутренняя молниезащита жилого дома предполагает в себе защиту электрооборудования от перепадов напряжения. Она имеет свойство оборудоваться в системе УЗИП, которая способна быстро предотвратить возможность поступления импульсного напряжения. Она полностью исключает возможность вторичного воздействия молнии на здание. Благодаря этой системе защиты вы сможете надежно защитить конструкцию своего здания и сохранить бытовую технику. УЗИП способна свести импульс, который может поступить от молнии до безопасного для приборов уровня.
Как производится монтаж громоотвода
Когда расчет молниезащиты завершен и все необходимые материалы приобретены, можно переходить к следующему шагу – монтажу громоотвода, который обезопасит ваш дом от атмосферных разрядов. Выберите самую высокую точку крыши. Именно здесь нужно закрепить мачту, на которую будет установлен молниеприемник. Это может быть металлический прут – железный, а лучше медный. Медь окисляется значительно медленнее, чем железо, а, значит, даже через много лет металл будет эффективно притягивать разряд.
Высота мачты вызывает споры даже у опытных специалистов. Одни считают, что чем выше будет мачта, тем лучшая молниезащита кровли будет обеспечена. Другие же твердят, что слишком высокая мачта может притягивать к себе молнии, которые, в противном случае, обошли бы дом стороной. Кто из них прав? Увы, это сложно сказать однозначно.
Пример монтажа молниезащиты на крыше
Поэтому усердствовать при выборе мачты не стоит, подойдет деревянный брус длиной около двух метров. Использование металлических труб нежелательно: разряд, пришедшийся на молниеприемник, может передаться мачте, а от нее – кровле, что приведет к пожару.
Молниеприемник надежно крепится в верхней части мачты. Для этого лучше всего воспользоваться металлическими хомутами. Прочно затяните их, чтобы со временем, из-за перепада температур, влажности и ветра они не разболтались.
К молниеприемнику необходимо присоединить кабель. Желательно с медной жилой большого сечения.
Кабель крепится и к мачте, чтобы его не болтало ветром. Здесь лучше использовать пластиковые хомуты, которые точно не притянут молнию и не повредят кабель. После этого кабель пропустите до края крыши и вниз. Большинство многоквартирных домов снабжены водостоками, и кабель лучше всего пропустить через него. Тем самым вы гарантируете ему надежную защиту от ветра, а также сходов льда и снега с крыши.
Молниезащита многоэтажного дома
Молниезащита многоэтажного дома позволяет защищать конструкции домов от возгорания. Проблема возникновения пожаров знакома каждому жителю мегаполиса. Поэтому молниезащита жилого многоэтажного строения выходит на первое место при начальной проектировке сооружений. В нашей статье вы сможете узнать основные особенности этого вида грозозащиты.
Такая система защиты может предусматривать в себе как внешнюю защиту, так и внутреннюю. Также эта система предполагает использование уравнивания потенциалов.
Особенности защиты городских объектов
Система молниезащиты любых городских сооружений (включая жилые многоквартирные дома) может иметь самые различные исполнения. Выбор того или иного варианта защитной конструкции, как правило, определяется следующими факторами:
Помимо этого требования к молниезащите таких строений должны удовлетворять действующим стандартам, которые предполагают деление их с точки зрения защищённости на различные категории.
Эти категории учитывают наличие в этих строениях и характер хранения или переработки взрывоопасных и горючих веществ. При этом самой опасной с точки зрения поражения молнией считается 1-я категория, а наиболее безопасной – третья.
Немаловажным фактором, оказывающим существенное влияние на выбор молниезащиты для городского объекта, является его «окружение», которое может включать и высотные объекты (трубы котельных, местные телевизионные башни и тому подобное).
С учётом всех приведённых выше факторов и организуется грозозащита типовых городских объектов, включая многоквартирные дома и промышленные предприятия.
Обустройство грозозащиты многоквартирного дома
Наружную или располагаемую открыто молниезащиту жилого дома организуют с учётом перечисленных выше факторов и обустраивают по общепринятым стандартам (при отсутствии поблизости высотного объекта с молниеприёмником).
Так, для типового городского сооружения, крыша которого изготовлена в виде закрытых рубероидом перекрытий, в качестве молниеприёмника может использоваться штырь, фиксируемый на пристройке к выходу лифта (рядом с антенной).
После его закрепления, к отводу штыря приваривается толстый стальной провод сечением не менее 6-8 миллиметров. Провод спускается вдоль стены и другим своим концом на ту же сварку подсоединяется к уже готовому заземлителю.
При спуске токоотвода молниезащиты следует побеспокоиться о том, чтобы провод надёжно закреплялся на стенах здания посредством фиксаторов особой конструкции.
В тех случаях, когда в качестве молниеприёмника используется система тросов или металлическая сетка – необходимо побеспокоиться о специальных креплениях, размещаемых в точках пересечения отдельных ветвей конструкции.
При оборудовании молниезащиты многоквартирного дома не следует упускать из виду и внутреннюю её составляющую, представленную специальным оборудованием (УЗИП, в частности).