На сегодняшний день имеются успешные методики защиты зданий и сооружений от последствий негативного воздействия природного явления, которое называют молнией. Для чего на практике применяют системы пассивной или активной молниезащиты.
Природа образования молний
Природное явление под названием молнии представляет собой протекание электрического разряда с колоссальной энергией через воздух от грозовых туч и облаков в землю.
Основой проявления молний служит накопление электростатической энергии в несколько гигавольт от ионизации паров воды в облаках под воздействием солнечных лучей. При накоплении определенного количества электростатического заряда происходит ионизация атмосферного воздуха между облаками и землей, в результате чего происходит лавинообразный электрический пробой, который представляет поток направленных электронов размерами всего в несколько десятков миллиметров в диаметре.
Этот высокоэнергетический поток электронов силой до нескольких тысяч ампер и представляет главную угрозу поражения разрядом электрического тока людей и животных, а также способен при попадании в здания и сооружения причинить значительный ущерб конструкциям и находящемуся там оборудованию или стать причиной пожара.
Молниезащита
Комплекс специальных мероприятий и технических приспособлений, предназначенных для защиты людей и оборудования, а также конструкций зданий и сооружений от воздействия атмосферного электричества называют молниезащитой.
Система внешней молниезащиты представляет собой токопроводящие конструкции, специально смонтированные в верхних частях строений для обеспечения перехвата молний и отвода её энергии в землю.
Эффективность защиты с помощью таких конструкций обуславливается, прежде всего, их количеством и плотностью покрытия, а также особенностями строений зданий и сооружений. Поэтому такие системы токопроводящих конструкций принято называть пассивной молниезащитой.
Пассивная молниезащита состоит из следующих элементов, таких как:
устройство молниеприемника, которое служит для притягивания и приема атмосферного электростатического разряда; - линии токоотводов, играющие пусть и второстепенную, но важную роль по отводу энергии силы тока при попадании молний в молниеприемник;
- заземлители, призванные обеспечить безопасную утилизацию электрического разряда молнии и предотвратить ее опасное растекание по земле.
Молниеприемник или молниеотвод в зависимости от ряда технических условий может быть выполнен в виде:
- металлического стержня, закрепленного либо на отдельно стоящей опоре, либо на самой высокой точке здания, причем количество таких стержней рассчитывается для каждого объекта индивидуально;
- токопроводящего троса, натянутого между крайними опорами в верхней части крыши;
- токоприемной сетки, выполненной с определенным шагом по поверхности кровли, который, как правило, применяется для плоских крыш с большой площадью поверхности.
Токоотводы представляют собой металлические проводники для соединения различного вида молниеприемников с заземлителями. Рекомендуется для этого использовать стальную проволоку сечением не менее 8 мм в диаметре, достаточную для безопасного кратковременного прохождения больших значений электрического тока.
Заземление молниезащиты может представлять собой как отдельные заземлители, так и их систему, состоящую из нескольких электродов соединённых между собой, причем допускается подключать токоотводы к уже существующему контуру заземления здания, но с использованием специальных разрядников.
Гарантия надежной работы системы пассивной молниезащиты по обеспечению безопасности на объектах обуславливается, прежде всего, полнотой выполненных расчетов по количеству и расстановке молниеприемников, а также качеством монтажа основных элементов.
Активная молниезащита
Главным отличием и основным элементом системы активной молниезащиты является активный молниеприемник, представляющий собой непросто металлический стержень, а специально выполненное устройство. В остальном системы активной и пассивной молниезащиты имеют схожее строение.
Активный молниеотвод представляет приспособление со встроенным электронным устройством, способным самоактивироваться при приближении грозовых туч.
Принцип действия такого прибора основывается на создании высоковольтных импульсов вокруг головки молниеприемника под воздействием возникающих во время грозы полей статического электричества, что в свою очередь, способствует обратной ионизации окружающего воздуха, чем и вызывается эффект притягивания разрядов молнии.
Для монтажа активного молниеприемника не требуется особых условий, достаточно, чтобы он был закреплен на высоте не менее одного метра выше самой высокой точки здания, причем для этого вполне подойдут металлические стержни существующего пассивного молниеотвода.
Различия в системах
Хотя по основным параметрам и по строению элементов пассивная и активная молниезащита внешне очень схожи, но все-таки имеются ряд значительных расхождений как в технических характеристиках, так в затратах при построении данных систем безопасности, а именно:
- по принципу действия – активная электронная система создает более высокую электрическую напряженность, способствуя большей обратной ионизации окружающего воздуха;
- по радиусу действия – активная головка молниеотвода способствует увеличению покрытия зоны безопасности в 4 раза, по сравнению с пассивным молниеприемником;
- по зоне защиты – активные молниеотводы покрывают в 8 раз больший объем пространства вокруг себя, в отличие от пассивного;
- по количеству токоотводов и заземлителей – для одного пассивного молниеприемника требуется не менее двух, а для активной головки достаточно от одного до двух проводников;
- при проектировании – для расчета активной системы защиты от молний, достаточно взять радиус защищаемой площади, согласно паспортных данных электронной головки, а для пассивной молниезащиты требуется сложная методика расчетов, которая должна учитывать множество различных технических параметров;
- по общей стоимости – за счет покрытия одной электронной головки молниепрмемника большей площади, активная защита от молний значительно дешевле пассивной как при капитальных затратах и при монтаже, так и в дальнейшей эксплуатации.
