Дымовые трубы, как самые высокие элементы крыши, при прямом попадании молнии с высокой вероятностью примут удар на себя. Учитывая то, что современные котельные агрегаты для частных домов имеют электронные блоки управления с микропроцессорными схемами, которые неизбежно пострадают при заносе в газоотводную трубу электропотенциала от разряда, необходимость защиты труб от молний понятна. Опасность от самого разряда молнии и возникающего электромагнитного поля, пусть кратковременного – на микросекунды, но при этом высокой напряженности, еще не все. Даже если разряд будет отведен организованной молниезащитной системой, без внутренней защиты электромагнитный импульс, наведенные токи и влияние избыточных напряжений от растекания тока вероятнее всего, будут иметь для электроники фатальные последствия.
Внутренняя молниезащита необходима всем электрическим и электронным системам дома, и решается эта защита в комплексе – установкой систем уравнивания потенциалов, дополнительной установкой УЗИП и ограничителей перенапряжений ОПН для микропроцессорной электроники. Но в комплекс мер входит и внешняя молниезащита, которая устанавливается для обеспечения пожарной безопасности дома, предотвращения термических и динамических разрушений, а главное – для безопасности жильцов. Молниезащита может быть активной (дорогостоящее и сложное решение) и пассивной. Пассивную защиту может смонтировать и сам владелец дома, воспользовавшись при недостатке знаний и технических навыков помощью специалистов по молниезащите и заземлению.
Даже в наше время не все частные дома имеют систему молниезащиты. Строительные нормы и правила не требуют обязательного оснащения индивидуальных домов защитой от молнии, и этот факт не может не удивлять. Любое жилище человека так же нуждается в защите от этого грозного природного явления, как и любая котельная или многоквартирное, или общественное здание. Тем более, что в сегодняшнем частном доме количество токопроводящих элементов и коммуникаций только растет, но не уменьшается. Кровля – сталь или металлочерепица, трубопроводы и проводка, водосточные системы и кабельный обогрев на крышах, чердаках и фасадах домов – кратчайшие пути для атмосферных зарядов. Частным домам так же, как и любым другим сооружениям, необходима система перехвата молниевого разряда и его безопасный отвод в землю, минуя все конструкции дома. Владельцы домов это прекрасно понимают, и молниеотводы на крышах коттеджей давно уже не редкость. Молниезащита, как правило, монтируется по проекту и расчету для конкретного здания, комплектно, из оборудования заводского изготовления. Но основные элементы молниезащитных систем частных домов – это полосовая сталь, или уголок для электродов заземления и омедненный или оцинкованный провод для токоотводов.
Молния, как известно, по своей природе «выбирает» высокие элементы крыш. Защита необходима на уровне дымовых и вентиляционных труб, антенн, намного реже самыми высокими являются фронтоны и острые архитектурные элементы зданий.
Кирпичные дымовые трубы (или керамические – нетоковедущие) защищают установкой стержневых молниеприемников, реже – тросовой системой.
Металлические, или имеющие металлические оголовки или дефлекторы, дымовые трубы защищают, соединяя оголовок, который и будет выполнять роль молниеприемника для трубы, и общий молниеприемник крыши – трос, сетку или стержень, установленные на коньке. Но соединение металлической трубы дымохода котла современной модели, имеющего электронный блок управления с микропроцессорной схемой, таким упрощенным образом выполнять нельзя. Необходима еще и изоляция молниеприемника от трубы, и дистанционное его размещение. Опасность занесения через дымоход электроимпульса в электронику котла реальна, так же, как и выход из строя дорогой автоматики агрегата.
Поэтому решают молниезащиту газоотводных труб для котлов, работающих с электронными системами контроля и управления – по другой схеме. Отдельно стоящие вертикальные молниеотводы дистанцированы от труб посредством специальных элементов крепления, выполненных из влагоустойчивых, прочных электроизоляционных материалов. Минимум расстояния от молниеприемника до наружной грани трубы 450 мм, для гарантии невозможности искрового разряда от стержня молниеприемника – к стали трубы. Заземление металлических труб выполняется не напрямую в наружном ограждающем контуре, а через СУП (система уравнивания потенциалов).
Все крышевые антенны и вентиляционные трубы, подсоединенные к электронным блокам управления, защищаются по аналогичным схемам.
Наружные элементы из вентиляционных труб, дымовых труб и антенн, установленные не на крышах, а на фасадах домов, тоже оборудуются молниезащитой.
Металлические крыши защищают от прямого удара молний системой из горизонтальных и вертикальных молниеприемников. Металлические кровельные покрытия индивидуальных домов, как правило, не могут служить частью молниезащитной системой, поскольку не дотягивают до параметров, при которых такая схема разрешена. Толщины листового металла кровли недостаточны, чтобы выдержать удар молнии без прожога, а нижележащие конструкции – обрешетки и стропильная система деревянные и легко загораются. Поэтому металлическую кровлю защищают так же, как и тонкостенную сталь дымоходных и вентиляционных труб. Металлоконструкции из стали малой толщины не выдержат прямого разряда, а прожог и расплавление может вызвать воспламенение и разрушение конструкций дома.
Термическая устойчивость молниеприемников и токоотводов обеспечивается минимумом толщины стали 4 мм, и диаметра стержневых молниеотводов - 6 мм. Также рассчитываются элементы молниезащиты и на прочность – ветровые и снеговые нагрузки, с запасом прочности на форс-мажор в виде обледенения и падение снежного пласта. Поэтому диаметр круглой стали для вертикального молниеприемника еще увеличивается, в зависимости от его высоты (при длине молниеотвода до трех метров минимальный диаметр 16 мм).
К токоведущим элементам молниезащитной системы подсоединяют все металлоконструкции крыши – водосточную систему из труб и желобов, металлокаркасы встроенных окон мансард и люкарны.
Токоотводы опускают на землю и соединяют с заземляющим контуром и заглубленной в грунт системой электродов, которые и обеспечивают безопасное растекание тока в землю. Для электродов применяют круглую сталь минимальным диаметром 12 мм, или уголковую сталь с полкой от 4 мм толщины. Глубина забивки электродов – расчетная, по значениям электросопротивления конкретных грунтов основания, обычно эта глубина находится в пределах от 2,5 до 3 метров. Все подземные элементы молниезащиты должны быть стойкими к коррозии. Оцинкованная сталь для проводников, зажимов и крепежа более долговечна.
Молниезащита крыши выполняется в комплексе с защитным заземлением электропроводок. Нормативы допускают совмещение и соединение заземляющих элементов крыш с заземлением электрических проводок в уровне земли и на глубине, в грунте.
Выбор высоты молниеотводов
Вертикальные молниеприемники обеспечивают защитную конусную зону, при этом вершина защитного конуса находится в высшей точке. Высота молниеприемника должна быть такой, чтобы объект защиты был полностью в конусе защиты, причем угола а1 должен быть меньше или равным 70 градусам.
При фасадном расположении дымовых труб, эти трубы должны попасть полностью в защитную зону вертикальных молниеприемников, образующих защитный конус под углом а2. При условии, что частный дом имеет не более трех этажей, высота молниеприемника рассчитывается из условия, что угол а2 должен не превышать значения 55 градусов.
Высокие молниеприемники будут притягивать молнии, поэтому высоту следует ограничить. Если по данной методике расчета эта высота слишком велика, то следует принять другую схему – не с одним, а с несколькими молниеприемниками меньшей высоты для всех высоких объектов – антенн, вентиляционных и дымоходных труб – отдельно.
