Москва, 123007, Хорошевское шоссе, дом №38, корпус 1, офис №522, тел. +7-495-727-8131; 8(495)940-1730,

Внешняя молниезащита здания
Молниезащита (Продолжение)
Комплексная система защиты
на примере продукции ведущих германских предприятий
OBO Bettermann и B-S-Technic GmbH

Вариант решения внешней молниезащиты (грозозащиты) общественного и/или административного здания с плоской крышей

Вариант решения внешней молниезащиты (грозозащиты) общественного и/или административного здания с плоской крышей.



Каталог продукции "B-S-Technic GmbH" можно посмотреть здесь.

1. Молниеприемный стержень
1. Молниеприемный стержень
21.Фиксатор плоского проводника
21.Фиксатор плоского проводника
2. Круглый проводник
2. Круглый проводник
22. Клиновый соединитель
22. Клиновый соединитель
5. Универсальный соединитель быстрого монтажа
5. Универсальный соединитель быстрого монтажа
23. Мостовая опора
23. Мостовая опора
10. Промежуточный соединитель
10. Промежуточный соединитель
24. Опора клеммная
24. Опора клеммная
11. Держатель стержневой
11. Держатель стержневой
26. Кровельный держатель проводника
26. Кровельный держатель проводника
12.Стержень земляного ввода
12.Стержень земляного ввода
27. Опора стержневая
27. Опора стержневая
13.Соединитель крестовой (стержня с плоским проводником)
13.Соединитель крестовой (стержня с плоским проводником)
28. Молниеприемный стержень
28. Молниеприемный стержень
15. Плоский проводник
15. Плоский проводник"
29. Антикоррозионная лента
29. Антикоррозионная лента
16. Шина уравнивания потенциалов
16. Шина уравнивания потенциалов
31. Винтовой держатель проводника
31. Винтовой держатель проводника
17.Хомут-держатель на трубе
17.Хомут-держатель на трубе
32. Компенсатор
32. Компенсатор

Внешняя молниезащита

Молниезащи́та (громозащи́та, грозозащи́та) — это комплекс технических решений и специальных приспособлений для обеспечения безопасности здания, а также имущества и людей находящихся в нем.
Внешняя молниезащита представляет собой систему, обеспечивающую перехват молнии и отвод её в землю, тем самым, защищая здание (сооружение) от повреждения и пожара.

Проблема: Ежегодно огромный ущерб приносят удары молнии. Грозы от давних времен являются очаровательным природным явлением. Но нельзя забывать, что они являются значительной природной опасностью для человека и его окружения. Разница в электри- ческом заряде между облаками и землей приводит к тому, что в атмосфере возникают грозовые фронты, особенно часто это случается в летние месяцы – июль и август. То, что воспринимается нами как молния, на самом деле состоит из негативного тока, проходящего от облака к земле. При попадании молнии в здание ток нагревает не только точку попадания, но и всю его конструкцию, что значительно увеличивает вероятность возгорания. Ежегодно в Германии ущерб от попадания молнии в здания и сооружения составляет сотни миллионов Евро. Только высокопрофессиональный монтаж систем молниезащиты в соответствии со всеми техническими нормами сможет обеспечить полную надежность и безопасность.

Решение проблемы: Системы молниезащиты с учетом технических стандартов. Основной задачей системы молниезащиты является улавливание всех попадающих в здание молний. Работу этой системы можно разделить на три основных этапа: улавливание молнии в месте попадания, токоодвод в грунт и заземление. При этом очень важно избежать тепловых механических или электрических побочных эффектов, так как это может привести к повреждению конструкции защищаемого объекта и к возникновению опасного для людей контактного или шагового напряжения внутри здания.

Система молниезащиты состоит из:

  • 1. Внешней молниезащиты:
    • а. Молниеприёмника;
    • б. Токоотвода;
    • в. Заземления.
  • 2. Внутренней молниезащиты:
    • а. Системы уравнивания потенциалов;
    • б. Системы устройств защиты от импульных напряжений (УЗИП).

Рекомендации от OBO Bettermann по организации внешней молниезащиты:

Основы систем внешней молниезащиты: Нормы, категории молниезащиты, классы тестирования и материалы

Основа Вашей работы: Действующие технические нормы

Категории молниезащиты и их классификация: Перед началом планирования системы молниезащиты необходимо классифицировать объект защиты в одну из четырех имеющихся категорий. Важно знать, что категория молниезащиты I отличается наибольшей эффективностью 99 %, а категория IV характеризуется самым низким показателем эффективности 84 %. Затраты на установку системы молниезащиты I выше, чем на аналогичную систему кате- гории защиты IV (имеются в виду параметры молниеприемной сетки, угла защиты, токоотводящего спуска). В случае если объект не имеет соответствующего предписания, категория защиты определяется через оценку риска повреждения в соответствии с техническим стандартом IEC 62305-2, т. е. DIN V VDE V 0185-2 Еще одну возможность определения категории защиты предлагает техническая директива VdS 2010 («Молниезащита и защита от перенапряжения с повышенным фактором риска »), принятая Союзом немецких страховых обществ (GDV).


Категориямолние-защиты


Минимальный пиктока молнии


Максимальный пик тока молнии


Вероятностьулавливания


I

2,9 kA

200 kA

99 %


II

5,4 kA

150 kA

97 %


III

10,1 kA

100 kA

91 %


IV

15,7 kA

100 kA

84 %


Сырье и материалы В системах внешней молниезащиты преимущественно используется сталь горяченого цинкования, нержавеющая сталь, медь и алюминий.

Коррозия Чаще всего коррозионная опасность возникает при соединении различных материалов. Именно поэтому медные части нельзя сов- мещать при монтаже с оцинкованными поверхностями или алюминиевыми соединениями, в противном случае под влиянием дождя или других погодных условий частицы меди попадут на оцинкованную поверхность. Ниже приведены примеры неправильного совмещения - подсоединение из меди установлено на стальной трубе с сильным коррозионным повреждением и опасностью поломки. Если совмещения двух неблагоприятных материалов (-) избежать нельзя, то рекомендуется использование специальных соединительных зажимов из двух металлов. Ниже приведен пример использования двойного зажима для соединения медного водосточного желоба с круглым алюминиевым проводником. Такие места повышенной коррозионной опасности, как ввод в бетонированный участок или грунт должны быть выполнены с применением средств антикоррозионной защиты. Соединения в грунте должны быть защищены специальным антикоррозионным напылением. Элементы из алюминия нельзя монтировать на, в или под цементной, оштукатуренной, бетонной поверхностью и землей в незащищенном виде (без необходимого рас- стояния), последствия нарушения этого правила наглядно показывает приведенный ниже пример. В таблице совместимости материaлов указаны возможные комбинации различных металлов с учетом контактной и воздушной коррозии.

Тестирование систем молниезащиты После акта сдачи–приемки оборудования системы молниезащиты должны регулярно тестироваться по основным функциональным характеристикам, что позволяет установить возможные недостатки и при необходимости провести технические улучшения. Тестирование вклю- чает в себя контроль технических документов, осмотр и проведение контрольных замеров на установке молниезащиты.

В приведенной ниже таблице указанны интервалы между регулярными проверками согласно DIN V VDE V 185, часть 3:2002.



Категориямолниезащиты



Интервалы междутестированиями


Интервалы между визу-альными осмотрами здания


I


2 года


1 год


II


4 года


2 года


III, IV


6 лет


3 года

Проверки включают в себя:

- Контроль всех отчетов и общей документации, включая контроль соответствия техническим нормам.

- Контроль общего состояния молниеприемников и токоотводов, всех соединительных элементов (на отсутствие неплотных соединений), проверка проходного сопротивления.

- Проверка заземляющего устройства и сопротивления заземления, включая соединительные и переходные элементы.

- Проверка внутренней молниезащиты, включая разрядники защиты от перенапряжения и предохранители.

- Проверка общего состояния на наличие коррозионных процессов системы молниезащиты.

- Проверка прочности закрепления линий молниезащиты и их монтажных элементов.

- Документирование всех изменений или расширений системы молниезащиты, а также изменений в конструкции здания.

Тестирования и сервисное обслуживание должны проводиться с соблюдением технических норм и правил DIN V VDE V 0185, Часть 3-

3. Особое внимание необходимо обратить на следующие аспекты: тестирования должны включать в себя проверку внутренней системы молниезащиты, контроль выравнивания потенциалов молниезащиты, подключенных молниеразрядников и разрядников защиты от перенапряжения. Ход тестирования и сервисных работ должен быть отражен в вахтенном журнале или в специальном отчете, который регулярно пополняется или заменяется актуальным.

Категория тестирования

Параметры

Область

3x Iimp 100 kA (10/350)

Молниеприемник

3x Iimp 50 kA (10/350)

Несколько токоотводов для распределения тока молнии (минимальное количество:

2 шт.)


Соединительные элементы (протестированные монтажные элементы)молниезащиты Ранее монтажные элементы устройств молниезащиты тестировались в соответствии с техническими нормами DIN 48801 DIN 48852, при этом основное внимание уделялось габаритным замерам оборудования. В августе 1999 в силу вступил новый стандарт EN 50164-1 (DIN/VDE 0185), предписывающий обязательную проверку соединительных элементов установки. В соответствии с этим после функциональной 10-дневной паузы монтажные элементы подвергались тройной нагрузке импульсным током.

Наименьшее допустимое расстояние При разработке системы молниезащиты должны учитываться все металлические части здания, электроприборы и электросоединения. Данная мера позволяет избежать опасности искрообразо- вания между молниеприемником и токоотводом, с одной стороны, а также между металлическими частями здания и электроприборами, с другой стороны. При наличии достаточного расстояния между проводником для тока молнии и металлическими частями здания, риск искрообразования исключен. Данное расстояние получило название наименьшего допустимого расстояния s.

Монтажные элементы с прямым соединением с установкой молниезащиты Наименьшее допустимое расстояние можно не соблюдать в зданиях с переходными армированными соединениями стен и крыши или с переходными соединениями металлических фасадов и металлических крыш. Металлические элементы с расстоянием к проводнику внешней системы молниезащиты менее одного метра, не имеющие токопроводящего соединения к защищаемому зданию, должны быть соединены с установкой молниезащиты напрямую. К таким элементам относятся металлические решетки, двери, трубы (с негорючим или невзрывоопасным содержимым), элементы фасада и т. п.

Вычисление наименьшего допустимого расстояния Значение наименьшего допустимого расстояния вычисляется при помощи следующей формулы:

s = ki (kc/km)L(m)1

Определение значения коэффициента ki

ki находится в зависимости от выбранной категории молниезащиты.


Категория защиты


ki

I

0,1

II

0,075

III, IV

0,05

Определение значения коэффициента kc

kc находится в зависимости от токов молнии в токоотводах

Количествотокоотводов n

Приблизи-тельныезначения kc

Уточненныезначения (точныепоказатели


DIN V VDE V 0185-3 или IEC 62305-3)

1

1

1

2

0,66

1 ... 0,5

4 и более

0,44

0,5 ... 1/n

Определение значения коэффициента km

km находится в зависимости от материала электриче- ской изоляции.


Материал


km

Воздух

1

Бетон, кирпич

0,5

Определение значения L

L является вертикальным расстоянием от точки определения наименьшего допустимого расстояния s до следующей точки выравнивания потенциалов.


Пример:

В здании установлено более 4 токоотводов

Категория молниезащиты III

Максимальное расстояние L =10 м

ki = 0,05 м

km = воздух = 0,5

Наименьшее допустимое расстояние s = 0,5 м

Выбор молниеприемника

Молниеприемник является составной частью внешней системы молниезащиты, ответственной за улавливание молний. Молниеприемник должен устанавливаться таким образом, чтобы оптимально защищать углы и края здания.

Метод защиты здания? Метод защиты зависит от типа защищаемого здания. Правильный выбор соответствующего метода защиты представлен ниже


Тип здания


Метод

Отвеснаяконьковая крыша


1 Метод угла защиты –смотри практический пример 1


Плоская крыша

Метод молниеприемной сетки

2 – смотри практический пример 2


Плоская крыша с над- стройками


3 Метод молниеприемной сетки комбинируется с методом угла защиты для надстроек, смотри практический пример 3


К какой категории молниезащиты относится здание?

Перед началом планирования системы молниезащиты необходимо классифицировать здание по категориям молниезащиты. В соответствии с действующими нормами для установления категории защиты необходимо располагать подробной информацией об объекте и реальной оценкой факторов риска. При помощи таблицы 3 технической директивы Немецкого союза страховых обществ VDS 2010 можно провести классификацию здания без подробных сведений о нем и оценке риска. Например: общественное административное здание отнесено в этой таблице к категории молниезащиты III.

Практический пример №1

Метод угла молниезащиты на примере частного дома с коньковой крышей

МолниезащитаШаг 1: Определение высоты здания Сначала определяем высоту уступа (смотри эскиз: значение h). Эта высота является точкой отсчета при планировании всей системы молниезащиты. По коньку крыши проводится провод, образующий центральную линию токоотвода. В нашем случае высота здания составляет 9 м.


графикШаг 2: Определение угла защиты a Высота здания (в нашем случае 9 м) образует горизонтальную ось диаграммы (смотри диаграмму справа). После этого мы проводим линию под прямым углом от значения нашей высоты вверх до ее пересечения с кривой соответствующей категории защиты (в нашем случае III). Соответствующая точке пересечения позиция на вертикальной оси диаграммы сообщает нам значение угла защиты a. В нашем случае он составляет 62°.


Перенесите этот угол на наше здание. Все включенные в данную зону части здания защищены (смотри эскиз ниже).

Защищённые зоны обозначены тёмным овалом.


Шаг 3: Части здания, находящиеся вне угла защиты Части здания, находящиеся вне зоны защитного угла, должны быть защищены отдельно. В нашем случае незащищенной является труба. Она имеет диаметр 70 см и поэтому должна быть снабжена молниеотводной мачтой длиной 1,50 м. (Сведения по точному расчету данной величины изложены в примере 3 «Плоская крыша с надстройками »). Чердачные окна на крыше снабжаются отдельными коньковыми проводниками.


Шаг 4: Усовершенствование молниеприемника Проведите молниеприемник вниз до токоотвода. Окончания конькового провода должны выступать над крышей и быть загнутыми к верху по длине на 0,15 м. Это необходимо для защиты выступающего козырька здания.


Результат: Идеальное устройство молниезащиты для здания с коньковой крышей.

Метод молниеприемной сетки в системе молниезащиты офисного здания с плоской крышей

Шаг 1:

Прокладка молниеприемника –часть 1

Сначала на таких наиболее подверженных опаснос- ти поражения молнией местах, как кровля, края и уг- лы здания проводится круглый проводник. Защит- ная область вычисляется следующим методом: вы- сота здания совмещается с осью диаграммы и по пересечению с линией соответствующей категории защиты определяется угол защиты. В нашем случае он составляет 60°, так как речь идет о категории за- щиты III и высота здания составляет 10 м. Угол защи- ты мы переносим на здание. Все входящие в данную зону элементы защищены.


Категория 2

Категория 3

Высотамачтымолние-приемника


Защищенная область в м


Защищенная область в м

1

2,9

3,4

2

5,8

6,9

3

8,7

10,4

4

10,4

12,3

5

10,7

13,7

6

11,2

14,8

8

12,8

16,4

10

13,7

18,0

12

14,3

19,2

14

15,0

19,9

16

15,4

21,2

18

15,1

21,4

20

15,0

22,2


Шаг 2: Расположение ячеек молниеприемной сетки Ширина ячеек молниеприемной сетки может варьироваться в зависимости от категории молниезащиты здания (смотри страницу 4). В нашем случае здание имеет категорию молниезащиты III. Тем самым ширина ячеек m не должна превышать 15 х 15 м. Если общая длина l, как в этом случае, составляет более 20 м, то необходимо дополнительно использовать компенсатор обусловленного температурой.

Категория молниезащиты

Ширина ячеек m

I

5 x 5 м

II

10 x 10 м

III

15 x 15 м

IV

20 x 20 м

Защита от бокового удара

В случае, если высота здания больше 60 м и в случае возникновения большого ущерба (напр. электрическое или электронное оборудование) рекомендуется создание окружной проводки против боковых ударов. Круг при этом должен быть установлен в приблизительно 80% высоты здания. Соединенная система решетки плани- руется таким же способом, как на крыше в зависимости от категории молниезащиты. В случае категории молниезащиты III по этому допустимый размер ячеек составляет 15 х 15 m.

Результат: Идеально защищенное здание с плоской крышей

Таким образом:

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.

Существуют следующие виды внешней молниезащиты:

  • молниеприемная сеть;
  • натянутый молниеприемный трос;
  • молниеприемный стержень.

Помимо вышеупомянутых традиционных решений (приведенных как в международном стандарте МЭК 62305.4, так и в российских нормативных документах РД 34.21.122-87 и CO 153—343.21.122-2003) с середины 2000х годов получает распространение молниезащита с системой ранней стримерной эмиссии, также именуемая активной молниезащитой. Применение данной системы нормируется несколькими стандартами, в первую очередь французским NFC 17-102.

В общем случае внешняя молниезащита состоит из следующих элементов:

  • Молниеотво́д (молниеприёмник, громоотвод) — устройство, перехватывающее разряд молнии. Выполняется из металла (нержавеющая либо оцинкованная сталь, алюминий, медь)
  • Токоотво́ды (спуски) — часть молниеотвода, предназначенная для отвода тока молнии от молниеприемника к заземлителю.
  • Заземли́тель — проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через проводящую среду.