Необходимость молниезащиты становится все более понятной отечественному строителю. Правда, преимущественно представителям общестроительных организаций и, чаще всего, уже на завершающей стадии строительства. В целях организации диалога между представителями проектных и подрядных организаций журнал «Кровли» в период с 19 по 30 июля 2009 г. предоставил возможность всем желающим задать вопросы специалистам по устройству систем молниезащиты на портале www.krovlirussia.ru в режиме интернет-интервью. На вопросы отвечают заведующий лабораторией молниезащиты ЭНИН им. Г.М. Кржижановского Эдуард Меерович Базелян и глава московского представительства компании DEHN+SOHNE Сергей Сергеевич Тикунов.
Эдуард Меерович Базелян – профессор, докт. техн. наук, заведующий лабораторией молниезащиты ЭНИН им. Г.М. Кржижановского. Автор целого ряда научных книг и статей по вопросам молниезащиты зданий и сооружений, в том числе «Физика молнии и молниезащиты», «Искровой разряд» и др.
Сергей Сергеевич Тикунов — глава московского представительства компании DEHN+SOHNE – одного из лидеров в области молниезащиты, защиты от импульсных перенапряжений и обеспечения безопасности персонала. Компания не только является производителем высококачественной продукции, но и обеспечивает консультативную техническую и маркетинговую поддержку клиентов. Филиалы DEHN+SOHNE имеются более чем в 70 странах по всему миру
Андрей, Екатеринбург
1. Какая кровля больше «притягивает» молнии? Есть ли повышенные требования к молниезащите кровли из металла по отношению к кровле из битумной черепицы?
2. Какие существуют особенности системы молниеотвода для кровли из гибкой черепицы?
Э.М. Базелян: Вопрос не так прост, как может показаться, и потому ответ на него не будет коротким.
Известно, что молния никогда не ударяет в наземные объекты. Если выполнить скоростную съемку, можно увидеть, что навстречу каналу молнии, формирующемуся от грозового облака, прорастает плазменный канал от какой-то точки наземного объекта. Его называют встречным лидером. Встреча каналов в воздухе над объектом, иногда на расстоянии в десятки метров от него, — это и есть удар молнии. Рост встречного лидера требует электрической энергии. Она нужна для ионизации и разогрева газа в объеме канала. В конечном итоге эта энергия поставляется за счет электрического тока, который протекает по самому каналу, потом по проводящим конструкциям объекта и, в конце концов, по земле.
Вполне закономерно предположение: чем ниже сопротивление конструктивных элементов здания, тем больший ток может по ним протекать, и тем быстрее будет расти встречный лидер. Естественно, что более длинный встречный лидер должен перехватывать более далекие молнии. Исследователи не раз пытались подтвердить эту гипотезу, но без практически значимых результатов. На деле, сопротивление связи объекта с землей (сопротивление заземления) всегда достаточно низкое (скажем, порядка 1000 Ом) и обеспечивает полноценный рост встречного лидера.
Представьте, что Вы без единого гвоздя смонтировали пластиковый купол. Вот такой молния действительно не заметит, ибо его изоляция будет очень совершенной. Правда, и здесь надо сделать оговорку. Материал купола не должен впитывать влагу. Иначе необходимое сопротивление заземления обеспечит мокрая ткань.
Теперь можно понять, почему материал кровельного покрытия не имеет особого значения. Пусть использована черепица. Сама по себе она хороший изолятор. Но при том высоком напряжении, которым оперирует молния, тонкая черепица будет перекрыта немедленно (еще быстрее будет перекрыт воздух в зазорах между наложенными друг на друга черепицами). Теперь для встречного лидера открыта свободная дорога вверх. А место старта найти нетрудно. При современном строительстве используется масса металлоконструкций. Нужная обязательно найдется на чердаке дома (трубы водо- и теплоснабжения, провода электрической сети, металлические фермы и балки). Замена металла на пластик ситуацию меняет слабо.
Теперь об особенностях молниезащиты. По современным требованиям металлическое покрытие толщиной от 0,5 мм на кровельном материале можно использовать в качестве молниеприемника. Для этой цели его требуется заземлить как минимум в двух точках. Однако есть одно серьезное ограничение. Под тонкой металлической кровлей не должно быть горючих строительных деталей (стропила, обрешетка и т.п.). Причина ограничения очевидна. В месте контакта металл будет проплавлен, а плитка разбита ударной волной. Сама молния на чердак не проникнет, но капля расплавленного металла упадет туда обязательно. Проследите за ее судьбой сами.
Наверное, Вы слышали, что для защиты крыши рекомендуется проволочная сетка с шагом ячеек 6х6 или 12х12 м2. Укладывать такую сетку на любой металл совершенно бессмысленно. Молния не заметит сетки. Чтобы не допустить удара молнии в кровлю, надо использовать стержневые или тросовые молниеотводы, правильно выбрав их высоту и место расположения.
Сетка на диэлектрической кровле безусловно полезна. Она с большей или меньшей надежностью защитит металлоконструкции и связанное с землей оборудование, что расположено на чердаке или на верхнем этаже здания. Обратите внимание на очень нечеткую формулировку в предыдущей фразе. Дело в том, что сетка стандартных размеров эффективна далеко не всегда. Обратитесь за консультацией к специалистам, чтобы быть уверенным в успехе. Еще одно замечание. Не так просто закрепить молниеприемники на крыше, покрытой современными кровельными материалами.
Загляните в каталоги известных фирм. Там есть номенклатура элементов для установки молниеприемников без повреждения кровли и без использования сварочных работ. Но иной раз советуют не вполне современные технологи.
Евгений, Москва
Расскажите, пожалуйста, чем оборудование DEHN + SOHNE отличается от оборудования Obo Betterman? И возможно ли делать контур (сетку) молниезащиты под кровельным покрытием, например — черепицей?
Э.М. Базелян: Согласно предписаниям «Инструкции по устройству молниезащиты зданий и сооружений РД 34.21.122-87» (п. 2.11), молниезащитная сетка может укладываться под несгораемое или трудно сгораемое покрытие. Поскольку к категории таких покрытий относится и черепица, укладка под нее сетки принципиально возможна. Однако следует иметь в виду, что прорыв канала молнии сквозь черепицу к сетке будет сопровождаться воздействием ударной волны, которая, скорее всего, расколет несколько плиток в месте удара. Значительно надежнее разместить молниезащитную сетку поверх черепицы. Для ее крепления на диэлектрическом покрытии предлагаются очень удобные зажимы и держатели, которые никак не повредят черепицы.
С.С. Тикунов: Компания DEHN+SOHNE представляет на российском рынке самый широкий ассортимент продукции в этой области. Помимо стандартных элементов, предлагаются готовые к монтажу молниеприемные мачты высотой от 4 до 21,5 м с различными возможностями монтажа, изолированный токоотвод CUI, предназначенный для применения в местах с возможным скоплением людей, безопасный токоотвод HVI, предназначенный для монтажа непосредственно по защищаемой конструкции. Кроме того, DEHN+SOHNE предлагает уникальное, не имеющее аналогов, комбинированное устройство защиты от импульсных перенапряжений DEHNventil для сетей питания, при срабатывании которого не происходит перегорания предохранителей во входной цепи за счет быстрого и глубокого ограничения сопровождающего тока. Другая инновационная разработка компании DEHN+SOHNE – УЗИП BLITZDUCTOR® XTU для сигнальных линий с номинальным напряжением от 5 до 180 В. Устройство само определяет уровень напряжения сигнальной линии и автоматически подстраивает свои параметры под это напряжение. Еще одно уникальное решение – система непрерывного контроля состояния УЗИП BLITZDUCTOR для информационно-технических систем, позволяющая контролировать состояние защитных модулей в режиме on-line.
Мария, Москва
Какая молниезащита ставится на медную кровлю?
Э.М. Базелян: Сорт металла металлической кровли не влияет на защитное действие молниеотводов, поэтому для медной кровли можно применять те же молниезащитные средства, что и для любой другой. Начинать надо с решения вопроса о возможности использования кровли в качестве молниеприемника. Четкие указания на этот счет содержатся в нормативном документе РФ «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций» (п. 3.2.1.2). Если удар в медную кровлю не допускается, для ее защиты надо использовать стержневые и (или) тросовые молниеотводы. Правила расчета их зон защиты представлены в п. 3.3 указанной выше инструкции. Ни в коем случае не следует укладывать на медную кровлю молниезащитную сетку. В таком исполнении сетка практически не обладает защитным действием.
Учитывать сорт металла приходится при проектировании системы присоединения кровли к земле и при выборе арматуры для крепления на крыше каких-либо других элементов молниезащиты. Намеченные к использованию металлы должны быть совместимыми в электрохимическом отношении и не провоцировать интенсивную коррозию. Желательно ориентироваться на однотипный металл.
Юрий, Казахстан
У нас в Казахстане вышли новые нормы проектирования молниезащиты. Она (молниезащита) должна быть активной и производства Франции. Что-нибудь у вас в России про это было? Вроде попытались в 2003-м ввести приказом Минэнерго России 30.06.2003 г. № 280 CO-153-34.2I.122-2003. Насколько, на Ваш взгляд, эффективна активная молниезащита?
Э.М. Базелян: Неэтично вмешиваться в техническую политику суверенного государства и критиковать директивы его контролирующих органов. Поэтому я не берусь обсуждать ваши нормы по молниезащите. Полагаю, они в какой-то степени дублируют французский норматив, где рекомендуются активные молниеотводы. В этом отношении Франция одинока. Ни в российских нормативах, ни в стандарте МЭК IEC 62305, ни в нормах США применение активных молниеотводов не допускается. Точнее – они могут использоваться, но без расширения зоны защиты, т.е. как обычный стержень заданной высоты. Причина столь скептического отношения проста. Ни численное моделирование, ни натурные полевые исследования, ни лабораторные эксперименты не подтвердили эффективности воздействия на молнию активных молниеотводов. Подробную статью об активных молниеотводах можно найти на сайте российской фирмы «Амнис», которая специализируется в практической молниезащите. Можно также порекомендовать статью: Александров Н.Л., Базелян Э.М, Райзер Ю.П. «Роль коронного разряда в ориентировке молнии» (журнал «Физика плазмы», 2005, т. 31, № 1).
В заключение скажу, что мне не известен ни один серьезный специалист по физике молнии, который бы одобрил идею сегодняшних активных молниеотводов.