Молниезащита памятников архитектуры

Бережное отношение к памятникам архитектуры диктует необходимость обеспечить высокий уровень молниезащиты этих уникальных объектов, чтобы наши потомки, как и мы, могли насладиться первозданной красотой храмов и дворцов. К сожалению, вопросам молниезащиты исторических объектов до сих пор в нашей стране уделяется крайне мало внимания.

Не раз наблюдал я, с каким восторгом рассматривают туристы памятники древнерусского зодчества. Дерево и камень наши предки использовали с большим разумением. Строили на века, и время сохранило постройки везде, где их минула злая воля человека. Забыв о недавнем нашем варварстве, экскурсоводы с гордостью рассказывают о сегодняшнем бережном отношении к прошлому, детально перечисляют самые современные средства защиты построек от воздействий атмосферы и вредных микроорганизмов, пожара и наводнений.

Знаю по себе, что специалист по молниезащите, попав в компанию туристов, редко разделяет всеобщий энтузиазм. Он знает о неумолимости статистики и неизбежности законов больших чисел. Рано или поздно молния не пощадит изящное каменное, а еще страшнее, — деревянное кружево. На что рассчитывать тогда, и не лучше ли к милосердию провидения добавить хорошо зарекомендовавшие себя средства современной молниезащиты?

Полезно заглянуть в российские нормативные документы. В «Инструкции по устройству молниезащиты зданий и сооружений РД 34.21.122-87» памятники архитектуры упомянуты в самой последней строке таблицы, регламентирующей средства защиты от молнии. Предписания норматива более чем скромные — третья, самая низкая категория молниезащиты, а для ее реализации предписаны молниеотводы с зоной защиты Б (их фактическая надежность не превышает 0,85, и значит, молниеотвод может пропустить к объекту примерно 15 молний из каждой сотни). Но даже эти скромные требования обязательно выполнять только в тех районах, где продолжительность гроз не менее 20 часов в год.

В новом документе «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций СО–153-34.21.122-2003» ситуация не многим лучше. Об исторических памятниках там упоминается только в примерах классификации наземных сооружений, где древним шедеврам архитектуры присвоен разряд «обычных объектов». Сделано это на вполне законном основании, ибо от удара молнии не пострадают ни материальные условия жизни, ни физическое здоровье людей. Нравственные же и духовные категории норматив во внимание не принимает.

Вполне возможно, что Министерство культуры относится к молниезащите, как к любой реставрации, с помощью которой уже обращено в прах немало исторических сооружений. А может быть, хранителей исторических ценностей завораживает срок их существования – за тысячу лет ничего не произошло, значит, и дальше так будет?! На деле за последний век случилось многое, и далеко не все изменения нашего образа жизни улучшили условия сохранения памятников архитектуры.

Начну с деревянных сооружений, тех самых, что строили в России без единого гвоздя. Сухое дерево – очень плохой электрический проводник. Поэтому стартовавшая от облака молния почти не «различает» на земле даже высокое деревянное здание. Его должен был бы «выдать» длинный плазменный канал – встречный лидер. Обычно он стартует от вершины здания навстречу молнии в электрическом поле атмосферы и притягивает ее к себе. От деревянного объекта развитие встречного лидера резко затруднено очень большим электрическим сопротивлением деревянных конструкций.

Так было много сотен лет, но в последние годы ситуация стала иной. Теперь старинные здания оснащены электрическим освещением, датчиками пожарной сигнализации, системой охраны, иногда — водопроводом и центральным отоплением. Это значит, что внутри их появились металлические конструкции и проводники, так или иначе связанные с землей и поднятые на большую высоту. От них могут формироваться встречные лидеры, многократно увеличивая возможность удара молнии.

Похожим образом могут действовать и средства для защитной пропитки дерева. Растворяясь под дождем, они образуют электролиты достаточно высокой проводимости. Пропитанное электролитом дерево перестает быть изолятором. Получается, что блага цивилизации очень заметно повышают опасность молнии для памятников архитектуры. В известной мере сказанное здесь справедливо и для сооружений из камня.

Вот почему благополучно прошедшие века не гарантируют благополучия даже в самом недалеком будущем. Нельзя защищать коровники, автостоянки или садовые домики и не беспокоиться о том бесценном наследстве, что оставлено нам предками. Похоже, эта мысль, пусть с запозданием, но все- таки проникает в сознание тех, от кого зависит будущий облик нашей земли.

Совсем недавно в Москве был реализован проект молниезащиты Храма Василия Блаженного, без которого немыслима Красная площадь. При максимальной высоте в 60 м молнии могли бы поражать его приблизительно каждые три года. Об этом говорят расчеты по стандартной методике действующих нормативов. Реальная частота грозовых ударов заметно меньше, потому что центральный металлический купол и крест на нем не имели глухой связи с землей. Тем не менее, эти массивные элементы обладают вполне приличной электрической емкостью. Запасенная в ней энергия электрического поля способна обеспечить развитие встречных лидеров, пусть не столь интенсивное. Поэтому оставлять храм без защиты было нельзя. Еще меньше хотелось искажать его внешний вид молниеприемниками и токоотводами.

Проектировщики пошли по верному пути, поручив роль молниеприемников крестам, а частично, и куполам храма. Такое решение рекомендовано отечественными нормативными документами, которые советуют использовать в качестве естественных элементов молниеотводов возвышающиеся хорошо заземленные металлические конструкции. В нашем случае нужные конструкции налицо, а вот заземление прежде было выполнено примитивно из черного металла, подверженного быстрой коррозии. Само по себе заземляющее устройство проблемы не представляло, ибо в земле заземляющие электроды не видны и облика Храма не меняют. Важно было провести металлические токоотводы от крестов и куполов до земли. Сделать это надо было так, чтобы не привлекать внимания к проводникам сечением не меньше 16 мм2. Столь толстые проводники необходимы для безопасного отвода в землю импульса тока молнии амплитудой вплоть до 200 000 А.

Медные проводники почти сливаются с поверхностью купола. Еще меньше они заметны на кирпичной кладке, а специальные универсальные зажимы надежно и удобно крепят токоотвод к кровле и стенам храма.

Конечно, далеко не у всех исторических памятников найдутся конструктивные элементы, что пригодны для молниеприемников. Жилые дома, дворцы или колоннады крестами и куполами не оборудованы. Тем не менее, выход можно найти и там, если ориентировать проект на современную высококачественную продукцию. Примерно в одно время с Храмом Василия Блаженного завершилось восстановление дворца царя Алексея Михайловича в Коломенском (Москва).

Компании «Алеф-ЭМ», монтировавшей молниезащиту дворца, пришлось использовать специально устанавливаемые стержневые молниеприемники. Как видно, изящные стержни почти неразличимы на фоне украшений конька крыши, а токоотводы вдоль конька, связывающие молниеприемники, не видны вовсе. Дворец полностью сохранил свой облик.

Не создала проблемы и деревянная обшивка, на которой пришлось монтировать токоотводы. По существующим нормам токоотвод должен быть удален от горючей обшивки не менее чем на 10 см. Требуемое расстояние устанавливалось автоматически благодаря специальным элементам крепления. Четырехгранный стержень, подобно штопору, легко ввинчивался в дерево, а болтовой зажим на другом его конце надежно крепил круглый оцинкованный токоотвод.

Как видим, дело совсем не в молниезащите, а скорее, в инерционности мышления хранителей древности и, возможно, в их не вполне полной компетентности. Выход здесь есть, и он исключительно прост — к отраслевым стандартам по молниезащите, которые регламентируют ее для различных отраслей хозяйства страны, надо добавить стандарт по молниезащите памятников архитектуры. Закон снимет все проблемы, а наши потомки получат в первозданном виде созданное предками.

Э.М. Базелян, профессор, докт. техн. наук, заведующий лабораторией молниезащиты ЭНИН им. Г.М. Кржижановского