Молниезащита и заземление

На этапе проектирования следует руководствоваться следующими нормативными документами:

• РД 34.21.122-87 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений».
• СО 153-34.21.122-2003 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций».

Указанные документы имеют несколько противоречащих друг другу пунктов, но, в целом, они дополняют друг друга. При проектировании необходимо сочетать требования данных документов, а в случае противоречий выбирать наиболее «жесткие» требования.

Для защиты зданий и сооружений от последствий попадания молнии применяют систему молниезащиты, представляющую собой целый комплекс технических решений и включающую в себя молниеприёмное устройство, токоотводы и контур заземления.

Молниеприёмное устройство предназначено для приема разряда молнии и, как правило, располагается выше защищаемых объектов. Выделяют следующие виды молниеприёмников:

• Молниеприёмная сетка.
• Стержневой молниеотвод.
• Тросовый молниеотвод.
• Комбинированная защита, сочетающая в себе несколько видов молниезащиты.
• Активный молниеприёмник.

Молниеприёмная сетка представляет собой стальную проволоку, укладываемую на специальных изолированных держателях или в негорючем слое «пирога» кровли. Проволока укладывается прямоугольниками, размеры которых определяется степенью надежности от прямого удара молнии (ПУМ) и выбирается согласно СО 153-34.21.122-2003.

Для размещения тросового и стержневого молниеотвода и определения его высоты необходимо выполнить расчет по методике, изложенной в СО 153-34.21.122-2003.

Наряду с традиционными средствами защиты внедряются более сложные устройства, и одним из таких них является активный молниеприёмник. Принцип действия активного молниеприёмника основан на возбуждении навстречу нисходящему лидеру (молнии) опережающего восходящего разряда. Когда такие разряды встречаются, образуется проводник, по которому и происходит разряд молнии на молниеприёмник. На сегодняшний день в СО 153-34.21.122-2003 и РД 34.21.122-87 отсутствует понятие активного молниеприёмника, поэтому заявленные производителем радиусы защиты подобных устройств не могут учитываться в расчетах до тех пор, пока не будут выпущены новые нормативные документы или не внесены изменения в действующие, разрешающие использовать активные молниеприёмники с заявленными характеристиками. На данный момент активные молниеприёмники могут использоваться как дополнительные средства защиты.

От молниепрёмника разряд необходимо отвести к контуру заземления. Соединение молниепрёмника и контура заземления выполняется токоотводами. Если взять в качестве примера типовой жилой дом с защитой молниепрёмной сеткой, то в соответствии с СО 153-34.21.122-2003 для III уровня защиты от ПУМ по периметру дома должны быть выполнены опуски от молниепрёмной сетки со средним расстоянием между токоотводами 20 м. Опуски могут выполняться как скрыто в теле монолитных конструкций при помощи закладного проводника, так и открыто по негорючему основанию с последующей зашивкой минеральной ватой (при наличии вентилируемого фасада). Также в качестве токоотводов может использоваться арматура конструкций. У каждого способа есть свои достоинства и недостатки.

Оптимальным вариантом считается скрытая прокладка токоотводов в теле монолитных конструкций. При реализации токооотвода данным способом можно не беспокоится о возникновении сложностей при проектировании фасадов, которые возникают при открытой прокладке. Однако в процессе строительства часто упускается выполнение закладных, поэтому важна работа технического надзора, контролирующего все этапы с увязкой с инженерными коммуникациями.

Несмотря на плюсы скрытой прокладки некоторые заказчики, чтобы заранее исключить ситуацию, в которой упускается монтаж закладных, указывают в техническом задании на проектирование открытый способ прокладки за фасадом, что, в свою очередь, в последующем может привести к значительным переделкам при увязке с фасадной системой.

На фотографии выше показан пример некорректной прокладки горизонтального пояса молниезащиты. На одном из объектов с открытой прокладкой проводников и последующей зашивкой вентилируемым фасадом из-за особенностей конструкции оконных профилей не оказалось пространства для прокладки проволоки. Как следствие, монтажниками для прокладки проводника была нарушена герметичность профилей. Далее подобные участки демонтировались и проволока прокладывалась в обход таких мест.

В качестве токоотводов может использоваться арматура конструкций при условии обеспечения ее непрерывной связи, однако на практике проконтролировать непрерывность довольно сложно. Еще одним минусом при использовании арматуры является электродинамическая сила, возникающая в результате прохождения разряда по параллельным проводникам, что может привести к разрушению конструкций.

Конечным звеном системы является заземлитель, который должен обеспечивать быстрое растекание заряда в грунте во избежание перегрева токоотводов. По этой причине заземляющее устройство должно обладать низким сопротивлением: не более 10 Ом в соответствии с ГОСТ Р 59789-2021. Заземлитель может быть как естественным, так и искусственным.

В качестве естественного заземлителя может использоваться фундамент здания. Однако ввиду добавления водоотталкивающих присадок в бетон и расположения гидроизоляционных слоев под фундаментной плитой сопротивление такой системы не будет удовлетворять нормативным требованиям.

Подпорная стена/плита может использоваться в качестве заземлителя, но при этом требуется ее обвязка проводником и последующий контроль сопротивления системы. Если сопротивление будет выше нормативного, требуется добавить искусственные заземлители. Также важно учитывать вероятность дальнейшего извлечения подпорной стены и ее возможный временный характер (на время строительства).

Наиболее распространенным видом заземлителя является искусственный контур. Он зарывается в грунт и состоит из горизонтального проводника и вертикальных стержней, прокладываемых на расстоянии 1 м от стен здания. Недостатком данного вида заземлителя является большая вероятность его обрыва при последующей прокладке смежных коммуникаций и проведении дополнительных земляных работ.

Процесс проектирования молниезащиты зданий и сооружений требует индивидуального подхода к каждому объекту. Тип молниеприёмников следует выбирать исходя из ответственности защищаемых объектов. Так для особых объектов требуется установка штыревых и тросовых молниеприёмников. При наличии возможности необходимо использовать естественные проводники здания, но при этом необходим тщательный контроль за выполнением проектных решений со стороны технического надзора.