Активная молниезащита: конструкция, принцип работы и монтаж

Что такое молния

Определение «молния» означает мощный электрический разряд в результате процессов, происходящих в атмосфере. При движении воздушных масс накапливается электростатическая энергия, и после достижения критических значений происходит «пробой» — поток заряженных электронов, направленный к земле.

Примерный алгоритм явления будет таким:

1. Образуется нисходящий проводник (стример) — часть электронов из накопленного потенциала облака.
2. Образуется восходящий проводник – он состоит из потенциала, накопленного на поверхности земли.
3. Именно соединение деталей — причина разряда.

Из-за высокой скорости процесса сторонний наблюдатель не может заметить отдельные его этапы и воспринимает их как однородное явление.

Молния – чрезвычайно опасное явление с хаотичной локализацией. Воздействие такого разряда в здании может не только вывести из строя всю электронику, но и повлиять на находящихся внутри людей.

Молния может привести к повреждению или возгоранию конструкции самого здания. В связи с этим вполне естественно, что молниеотвод является незаменимым элементом защиты современных зданий.

Разновидности молниезащиты

Основываясь на характеристиках функций и конструкции систем молниезащиты, их можно разделить на две категории:

1. Пассивная защита. Состоит из простого молниеотвода (металлический шпиль), токопровода и заземления. Так как молния чаще поражает объекты на высоте, то шпиль монтируется на крыше здания, и после удара молнии просто отводит поток частиц в землю.
2. Активная молниезащита – предполагает более сложную конструкцию молниезащиты, но в остальном похожа на предыдущий вариант.

Основное различие между видами защиты заключается в том, что в первом случае расчет основан на вероятности удара молнии, а во втором случае удар молнии провоцирует сама система.

Активная молниезащита

Такие устройства появились не так давно, но уже используются практически повсеместно. Основное отличие этих устройств от всех остальных заключается в использовании принципа электромагнитной индукции в более усложненном варианте.

Вместо простого кабеля или штыря монтируется модуль, который состоит из разрядника, отдельной катушки и конденсатора. Свое название прибор получил из-за того, что во время грозы он самостоятельно воздействует на образующееся вокруг него электрическое поле. В результате новый разряд при ряде обстоятельств попадет прямо в саму ловушку и уйдет в землю.

Преимущества

Есть определенные преимущества, благодаря которым активная молниезащита очень популярна на современном рынке.

1. Такой приемник может покрыть значительную площадь, в отличие от всех своих предшественников, которые уже устарели, защищая при этом площадь до тридцати шести тысяч квадратных метров.
2. Простая эксплуатация и установка.
3. Благодаря аккуратному внешнему виду система идеально вписывается в общий стиль и архитектуру зданий.
4. Долгий и надежный срок службы.
5. Неприхотливость в уходе и содержании.

Основные отличия активной и пассивной защиты

Для установки пассивной защиты нужно гораздо больше материалов, чем при активной защите. Это будет особенно заметно для тех, у кого кровля другой геометрии. Для последнего строение дома не имеет значения, расчет очень простой и легкий.

Также есть существенная разница в ценовых категориях. Очень важно понимать, какое устройство подходит для той или иной местности. Пассив станет отличным вариантом для обеспечения безопасности небольшого дома на даче или в сельской местности. Активная защита устанавливается на дома достаточно больших размеров, с хозяйственными постройками и крышами разной геометрии.

Конечно, можно установить и первую систему, но для этого потребуется гораздо больше материалов и денег. В этом случае КПД будет намного ниже. Несмотря на все различия, активная и пассивная молниезащита имеют право на жизнь, и только пользователь выбирает для себя лучшее.

Проектирование устройств

Монтаж таких элементов на крышу осуществляется в соответствии с нормами «Инструкции по устройству молниезащиты зданий, сооружений и производственных коммуникаций», которая утверждена Минэнерго России 30 июня 2003 г., Заказ N 260.

В основной комплекс средств входят устройства для защиты от прямого удара молнии (внешнего) и вторичного ее воздействия (внутреннего). Выбор необходимого типа и распределение комплектующих производится специальными фирмами, выполняющими проект активной молниезащиты на компьютере. Формат DWG отлично подходит для хранения всех необходимых данных.

При установке нового оборудования необходимо четко следовать документации, так как сотрудники компаний в ней рассчитали все параметры и необходимые замеры, благодаря чему жилые комплексы можно надежно сохранить.

Система Gromostar

Такая активная молниезащита является одним из лидеров, заслуживающим высокой оценки пользователей, она имеет ряд основных преимуществ, к которым относятся:

1. Более высокая эффективность. Под защитой все объекты укрыты так называемой капсулой, в том числе декоративные элементы на крыше и телевизионные антенны. Наличие короткого пути тока между землей и головкой молниеотвода сводит к минимуму риск возгорания, который довольно часто возникает при атмосферном разряде на кровле здания и наведении серьезного напряжения в проводниках металлических труб, что может привести к травмам, а также к взрыву газа, выходящего из труб.
2. Простота и стоимость установки. Активная молниезащита «Громостар» имеет широкую зону действия. Чаще всего достаточно будет правильно установить головку крана на мачту, которая сразу может служить антенной. Если зона безопасности оборудована еще и на отдельно стоящей мачте, она обычно заполняет до нескольких объектов одновременно. Поэтому с таким устройством можно сэкономить примерно вдвое.

Принцип работы

Активная молниезащита была разработана относительно недавно, но, по мнению исследователей, позволяет значительно повысить безопасность защищаемого объекта.

Принцип работы следующий:

1. При приближении грозовой тучи к защищаемому объекту в конструкции активного грозозащитного разрядника срабатывают специальные конденсаторы, где начинает накапливаться заряд.
2. После достижения зарядным напряжением необходимых значений производится разряд напряжением до 200 000 вольт с последующим формированием восходящего проводника.
3. Так как статический заряд облака также достиг критического значения, это приводит к образованию пробоя и попаданию молнии в активный разрядник.

В результате работы такой системы срабатывает потенциал грозового облака, что практически полностью исключает возможность повторных атак на объекты в пределах охраняемой территории.

Пассивная молниезащита↑

Пассивная молниезащита частного дома состоит из трех частей:

• Молниеотвод. Это устройство нужно для захвата заряда и перенаправления его по предсказанному пути.
• Вывод. Это особый канал, который направляет молнию по определенному пути, в сторону от опасных объектов.
• Заземление. Этот канал уходит на определенную глубину в землю и обеспечивает возврат самого заряда.

Главное в такой конструкции – все тщательно просчитать, постараться сделать всю защиту из очень надежных материалов, а также разместить ее на достаточном расстоянии от опасных предметов. Обязательно планируйте все заранее. Есть несколько вариантов, которые более подробно поясняют, что такое молниезащита. Каждый из них имеет свои положительные и отрицательные стороны.

Читайте также: Активное сопротивление: реактивное сопротивление, что это, формулы

Штыревая

Ресивер установлен в самой высокой точке крыши. Именно он напоминает палку и поэтому вся система так называется. От него идет канал, который постепенно переходит в заземление. Токоотвод имеет диаметр не менее 6 миллиметров, но в целом это достаточно небольшой, легкий и экономичный способ защиты.

Такая молниезащита идеальна для тех, кто хочет сэкономить и защитить небольшие постройки. Одноэтажный дом прекрасно защитит такая тонкая розетка и небольшая палочка в виде приемника.

Тросовая

В подобной ситуации имя также дается в честь получателя. Устроен он следующим образом: на двух деревянных колышках вдоль всей крыши проложен трос. Это позволяет легко защитить здание абсолютно любого размера.

Такая защита отлично подходит для самой простой и вытянутой крыши, но во всех остальных случаях при монтаже могут возникнуть некоторые сложности. Когда дело доходит до токоотвода и заземления, разница практически незаметна.

Сетчатая

Сетка идеально подходит для сложных и довольно больших зданий. Он состоит из нескольких ресиверов и отводов, соединенных между собой, но расположенных отдельно друг от друга. Сильный минус в том, что такую ​​систему невозможно скрыть, но надежность и безопасность с лихвой компенсируют эстетические недостатки.

Вы можете выбрать любую систему молниезащиты, но самое главное понимать, что очень важно правильно ее спроектировать и установить. Экономить в этой ситуации не следует. Лучше всего подойти к проблеме внимательно и выбрать действительно идеальную защиту, без изъянов.

Особенности устройства

Как и любая система, активная молниезащита выполняет ряд функций. Типичные преимущества включают в себя:

1. Большая зона покрытия. Установка активной молниезащиты позволяет защитить большую площадь по сравнению с аналогом, работающим по пассивному принципу. Дело в том, что, несмотря на наличие на крыше громоотвода (пассивного), молния может ударить, например, в столб ЛЭП, расположенный в саду или в другой возвышающийся объект. Это исключено при использовании активного молниеотвода, так как сам элемент провоцирует разряд.
2. Компактность. Несмотря на сложное устройство активного молниеприемника, размеры остаются достаточно компактными, что не только упрощает процесс монтажа системы и снижает нагрузку на несущие конструкции, но и практически не привлекает к себе внимание. Это позволяет устанавливать систему на любые здания, независимо от их архитектурного стиля.
3. Эффективность. Активный молниезащитный разрядник обеспечивает более высокий уровень защиты не только здания, но и прилегающих территорий.

Важным преимуществом является полная автономность системы. Активный молниезащитный разрядник не требует подключения к электросети, поэтому его можно использовать для защиты локально расположенных объектов, таких как АЗС.

Что касается недостатков системы, то здесь выделяют лишь относительно высокую цену оборудования и то, что некоторые исследователи не подтверждают существенного повышения уровня защищенности объекта от применения системы.

Первое, кстати, частично компенсируется тем, что за счет большего охвата территории для охраны крупных объектов и территорий потребуется меньшее количество приемников, чем в случае с пассивными аналогами.

Определение уровня защиты объекта от попадания молнии

Как и большинство систем, молниеотвод активного типа монтируется в условиях с требуемым уровнем защиты объекта от молнии. Этот критерий требует индивидуального расчета – следует учитывать ряд факторов:

1. Среднегодовая продолжительность гроз. Дело в том, что в зависимости от территориального расположения будет меняться вероятность попадания в то или иное сооружение. Следовательно, чем дольше и чаще случаются грозы, тем выше вероятность разряда.
2. Плотность ударов молнии. Показатель рассчитывается на километр площади. Чем выше плотность молний, ​​тем более мощная молниезащита требуется зданию.
3. Рельефный ход. В расчетах также будет иметь значение конкретное расположение объекта в ландшафте. Специфика явления такова, что большей опасности подвержены здания, расположенные на холмах.
4. Используемые материалы. Использование металлических кровельных материалов и обилие металла среди элементов каркаса может повлиять на вероятность удара молнии.

Подбор комплектующих

Если подготовительная сторона задачи готова, можно переходить к подбору компонентов для формирования системы. Первое, с чем вам нужно определиться, это схема молниезащиты.

В большинстве случаев система будет состоять из следующих элементов:

1. Активный молниезащитный разрядник является основной частью всего молниезащитного разрядника, который устанавливается непосредственно на крыше здания. От качества этого элемента будет зависеть эффективность всей системы. Конструкция может различаться большей или меньшей сложностью (количество излучающих электродов, конденсаторов и т д.), а потому при выборе важно рационально соотнести желание сэкономить и реальную эффективность работы.
2. Токоотводы – это части системы, предназначенные для передачи заряда, переданного приемнику, на заземлитель. При их выборе необходимо учитывать качество материалов изготовления, диаметр элементов. При прохождении энергии разряда молнии токоотводы будут нагреваться до высоких температур, что следует учитывать в процессе подбора компонентов.
3. Заземляющий проводник является важным элементом, непосредственно передающим энергию молнии в землю. Конструктивно эта деталь не сложная (металлический стержень необходимой длины), но при выборе нужно обращать внимание на материал. Например, стальные заземлители могут быть покрыты слоем меди, что повышает эффективность.

Здесь же можно упомянуть и элементы крепежа, которые следует подбирать исходя из качества исполнения.

Правила установки

Когда речь идет о непосредственной установке молниезащиты, важно учитывать ряд факторов. Молниеотвод должен быть закреплен на высоте. Речь идет о том, что этот элемент важно разместить как самый высокий объект в охраняемой зоне: несмотря на активный принцип работы, это повысит эффективность.

Количество токоотводов должно соответствовать количеству приемников – важно обеспечить равномерное распределение по каркасу здания.

Несмотря на то, что повышенная эффективность активной молниезащиты является предметом дискуссий, все большее число людей отдает предпочтение ей, но подбирать систему молниезащиты для дома необходимо в индивидуальном порядке.