Чи потрібна блискавкозахист?
Чи має сенс робити блискавкозахист? Судіть самі. На основі математичного моделювання встановлено, що в будову розміром 10 х 10 х 10 метрів, тобто в типовій заміський двоповерховий будинок, що стоїть відокремлено, віддалено від високих дерев і будівель, блискавка потрапляє в середньому 1 раз в 50 років. Так що, якщо Ви постійно живете в цьому будинку, то маєте всі шанси згоріти разом з усією родиною на протязі свого життя. Якщо ж будинок є дачею, і Ви там в грозу не зупиняється, то можете втратити цього будинку.
Чим небезпечна блискавка? Для яких будівель особливо висока небезпека?
Блискавка являє з себе імпульс електричного струму великої сили, що виникає за рахунок накопичення заряду в грозових хмарах. Сила струму в імпульсі може досягати 200 000 А. Такі блискавки бувають вкрай рідко, але блискавки до 100 000 А зустрічаються регулярно. Проходячи через різні матеріали, грозовий розряд призводить до виділення теплової енергії. Саме вона і є причиною руйнувань і пожеж.
Причому виділяється енергія залежить від характеристик речовини, через яке проходить струм, а саме - від його опору електричному струму. Чим вище опір цієї речовини, тим більше тепла виділиться. Так, якщо блискавка вдарить в металеву трубу, встановлену вертикально і заглиблені в землю, то нічого страшного не буде. Труба нагріється до 60 - 160 градусів. Після її охолодження, можливо, Ви не знайдете на ній і слідів удару. Все тому, що сталь має невисокий опір електричному струму. Але уявіть, що Ваша щогла складається з двох половинок, які не дуже щільно скріплених між собою. Між ними є повітряний зазор, який має високий опір. Тоді при ударі блискавки в місці з'єднання виникне потужний розряд. Метал в місці розряду моментально випарується, так як температура там буде сотні тисяч градусів. Щогла, швидше за все, зламається в цьому місці і стане сильно коротше.
Однак речовини, які абсолютно не проводять електричний струм, менше притягують блискавки, так як не накопичують заряди. Таким чином, можна зробити висновок, що найбільш небезпечні з точки зору ударів блискавки матеріали, що мають високий, але не позамежне опір електричному струму. У таких матеріалах, з одного боку, під дією високого атмосферного напруги накопичуються заряди, що сприяють пробою, а з іншого, електричний струм викликає інтенсивне виділення тепла. Таким матеріалом, з доступних і поширених, є деревина. Ситуація ускладнюється тим, що деревина горюча. Удар блискавки в дерев'яну (цілісний або щитової) будинок однозначно викличе пожежа.
Керамічні будови (цегла, черепашник) менш схильні до ударам блискавок, так як (якщо вони сухі) не проводять струм, не накопичують зарядів. Бетон, з іншого боку, завдяки наявності всередині нього арматури більш стійкий до ударів блискавки, так як арматура є, в деякій мірі, шунтом, що знижує опір всієї конструкції електричного струму.
Як організувати надійний громовідвід, захист від блискавки
Громовідвід (блискавковідвід) складається з трьох частин: Висотна конструкція над будинком, заземлення та заниження (провідник від висотної конструкції до заземлення).
висотна конструкція
У пресі та інтернеті можна знайти багато статей, що показують, на яку територію поширюється захисну дію тієї чи іншої конструкції громовідводу. Але всі ці матеріали складені, виходячи з припущення, що блискавка б'є по найкоротшій відстані. Але це не так. Найкоротшим відстанню між двома точками є пряма. Подивіться на блискавку вночі. Хіба вона пряма? Блискавка б'є не по найкоротшій відстані, а по шляху найменшого електричного опору, а такий шлях під час грози може мати дуже мудру форму за рахунок іонізації повітря.
Математичне моделювання показує, що надійно захистити будинок від блискавки може тільки металева сітка, натягнута над усією дахом на висоті від 1 до 1.5 метра або металевий штир в рази вище Вашого будинку. Будувати таку конструкцію зважиться не кожен, тому доводиться йти на компроміси.
Якщо Ваш будинок має металевий дах з листів металу товщиною понад 1 мм (зараз такі дахи не роблять через дорожнечу металу, але старі будинки так крилися нерідко), то досить просто ретельно заземлити дах. Бажано підключити заземлення до такої даху в декількох місцях для надійності. Якщо дах з більш тонкого металу, то така конструкція не допоможе.
Якщо дах будинку має стріловидну або трохи модифіковану, але все одно загострену догори форму (типовий випадок для наших країв), то найкращий громовідвід - металевий трос, натягнутий строго над коником даху на висоті 0.5 - 1.5 метра. Дивись малюнок. Якщо дах має складну форму, то доведеться натягнути кілька тросів над усіма виступаючими вгору деталями даху. Плоскі дахи все ж доведеться накривати сіткою (з осередком 1 - 2 метри) з тросів або ставити довгий штир (від 3 - 4 метрів) посеред.
При установці висотної конструкції блискавкозахисту можна не прагнути ізолювати її від будинку, встановлювати спеціальні ізолятори, використовувати спеціальні матеріали. При правильному заниженні і заземлення напруга в момент удару блискавки на всій конструкції буде не більше 1000 вольт. Така напруга не пробиває ні деревину, ні цегла, ні бетон. Якщо ж заниження та заземлення виконані неправильно, то все атмосферний напруга виявиться на Вашому громовідвід, а це - мільйони вольт. Від них не захистить ніяка ізоляція.
Подбайте про безпеку. Погано закріплені висотні конструкції можуть бути відірвані вітром, і, падаючи, заподіяти ушкодження дому, припаркованим автомобілям, і травми людям.
На цегляні комини необхідно встановити штирі. Цегляні труби хоч і зроблені з кераміки, але нерідко вологі, просочені смолами і конденсатом, що різко погіршує їх ізоляційні властивості. Саме труба може стати провідником блискавки в Ваш будинок. Металеві труби можна просто заземлити.
Телевізійні антени та інші металеві конструкції, встановлені на даху або по стінах будинку (наприклад, тарілки супутникового телебачення), можуть притягати блискавки, навіть якщо вони встановлені нижче коника. Це викликано тим, що вони електрично пов'язані з пристроями, підключеними до електричної мережі. Так що вони потребують заземлення.
заземлення
Надійне заземлення в умовах заміського будинку може бути отримано тільки шляхом контакту з ґрунтовими водами. Навіть величезний лист металу, закопаний в абсолютно сухий грунт, є дуже поганим заземленням. Необхідно визначитися з глибиною, на якій у Вашій місцевості грунт ніколи не висихає. Саме на цю глибину (плюс деякий запас) і треба заглиблювати заземлення.
Для заземлення можна використовувати закопаний металевий лист або металеву трубу, стрижень, забиті в землю. Мокра грунт є хорошим провідником, так що наявність контакту з нею є непоганою гарантією правильного заземлення. В землю можна закопати лист 1 х 1 метр або забити на всю довжину трубу діаметром 10 см і довжиною 2 метри, попередньо викопавши яму до ґрунтових вод.
Варто звернути увагу на матеріал такого заземлення. Якщо Ви застосовуєте звичайне залізо (сталь), то є небезпека того, що воно згниє. Ви будете думати, що у Вас є громовідвід, а його вже насправді не буде. Цинкованої залізо нічим не краще, так як цинк в агресивному середовищі швидко розчиниться. Кращими матеріалами є мідь або нержавіюча сталь. У цьому випадку досить 2 - 3 мм товщини. Можна використовувати і звичайне залізо, але тільки досить товсте, щоб воно не встигло згнити.
З'єднувати заниження з таким закопаним листом або трубою треба надійно, але без фанатизму. Навіть якщо прямий електричний контакт пропаде внаслідок окислення, то розряд блискавки негайно проб'є цю плівку оксиду і намертво приварені провідник. Так що можна приварити заниження до заземлення або надійно притиснути болтами з гровернимі шайбами.
Облаштовувати заземлення необхідно на видаленні від колодязів, септиків, свердловин, басейнів і фундаменту будинку.
Чим виконувати заниження (з'єднання висотній частині з заземленням)? Добре себе зарекомендували сталева смуга або трос. Перетин сталевого провідника можна взяти 100 квадратних мм. Це металева смуга шириною 4 см і товщиною 2.5 мм або трос діаметром 11 мм. Розрахунок показує, що такий провідник в разі удару блискавки максимально можливої сили (струм 200 000 А, заряд 300 Кл) нагріється до 100 градусів Цельсія, що абсолютно безпечно. Якщо виконати всю проводку одним шматком троса або смуги не вдається, то можна їх з'єднувати: зварювати або стикувати на болтах з гровернимі шайбами і гайками. Трос також можна стикувати, затиснувши його в 'горішок' для стикування мідних і алюмінієвих проводів.
Провідник заниження можна прокладати прямо по стіні будівлі без спеціальної ізоляції.
В якості провідника у висотній частині можна використовувати ту саму стрічку або трос, що і в заниженні.
Курйозний забобон про блискавки
Вважається, що після удару блискавки навколо місця удару накопичується енергія. Потрібно почекати, поки вона розсіється, інакше можна отримати удар струмом. Це не правда. Електричний заряд після удару моментально йде в землю. Приступати до ліквідації наслідків удару і гасіння пожежі можна негайно. Слід тільки побоюватися гарячих предметів, які могли нагрітися при ударі блискавки.