Що таке блискавкозахист і навіщо він потрібен !?

Удар блискавки - це явище природи. І всім абсолютно зрозуміло, що носить воно випадковий характер: може потрапить, а може і не потрапить! Однак, якщо все-таки потрапить, наслідки його можуть бути дуже сумними.

Приклад перший: На узліссі неподалік від мальовничого озера коштує рубаний дерев'яний будинок. Добротний, затишний, з дахом з металочерепиці. Під час сильної червневої грози в дах будинку потрапляє блискавка ...

Але перед тим як продовжити, треба сказати буквально кілька слів про фізичної сутності блискавки. При "старті" блискавки від грозової хмари напрямок її розвитку визначає так званий лідер. Передбачити траєкторію його руху практично неможливо, іноді лише можна з певним ступенем ймовірності вгадати кінцеву точку, куди він прагне. Лідер блискавки можна образно порівняти з голкою, за якою тягнеться нитка. Ниткою же в нашому випадку є так званий канал блискавки. За своєю суттю канал блискавки - це нагріте до кількох тисяч градусів, сильно іонізоване повітря, який утворює ідеальну струмопровідну середу між зарядженим до дуже великих різниць потенціалів хмарою і поверхнею землі. У каналі блискавки починають протікати імпульсні струми величезних величин (до сотень кілоампер), основне завдання яких вирівняти існуючу між хмарою і землею різницю потенціалів.

Тепер уявімо собі, що на шляху блискавки виникла перешкода у вигляді котеджу, дерев'яного будинку, та й будь-якого іншого об'єкта (труби котельні, заводського корпусу, антеною щогли об'єкта зв'язку, просто високого дерева ....). Подолавши відстань у кілька сотень, а то і більше, метрів, що буде коштувати для блискавки пропалити дірку в металочерепиці даху, заодно підсмаживши крокви, пробити ізоляцію прокладеного на горищі кабелю, влаштувавши коротке замикання в електропроводці, перекинутися дугою або фонтаном іскр між дахом і водостічними трубами, а потім таким же чином на землю, по шляху підпаливши яке встигло намокнути тополиний пух ... Страшну казку можна розповідати довго. Але найстрашнішим якраз є те, що казка іноді стає реальністю. Щось подібне і сталося з тим будинком на узліссі, від біди врятувало тільки те, що господарі були вдома і встигли загасити зажевріли дерев'яні конструкції даху! А якби в цей час будинок був порожній ?! А якби це сталося вночі .., коли всі спали ?!

А тепер інший випадок! І нехай хоч хтось скаже, що він від нього застрахований, якщо тільки він вже не навчений своїм або чужим гірким досвідом, і не передбачив всі необхідні технічні рішення, що дозволяють звести до мінімуму неприємні наслідки удару блискавки. Отже: йде будівництво елітного житлового будинку з великою впорядкованою територією, фонтанами, альтанками, тенісним кортом ... Зрозуміло, що вартість такого об'єкта дуже і дуже велика. Під стать зовнішньому вигляду і плановані внутрішні інженерні мережі (електрика, кондиціювання, системи інтелектуального будинку, системи охорони та відеоспостереження і т.д.)

Під час грози блискавка вдарила в корабельну сосну, поруч з якою в землі був прокладений електричний кабель освітлення прогулянкової доріжки. Токи блискавки, пошкодивши ізоляцію кабелю, по його металевим жилах проникли в головний розподільний щит, що знаходиться в окремому господарській будівлі. Спаливши по дорозі кілька автоматичних вимикачів, вони розтеклися по всіх електричних ланцюгів, підключеним до цього щита, в тому числі проникли і в приміщення автоматизованої газової котельні, яка вже була змонтована і експлуатувалася. В результаті попадання всього лише невеликої частини від загального струму блискавки в контролер (електронний пристрій керування) котельні, він тут же був виведений з ладу. Вартість подібного пристрою може перебувати в межах від декількох тисяч доларів і вище. Треба відразу сказати, що втрати могли б бути набагато вище, якби на даному об'єкті були введені в експлуатацію всі перераховані вище системи. Врятувало те, що житловий будинок знаходився ще на стадії обробки і передбачені проектом електронні системи ще не були змонтовані або підключені до мережі електричного живлення.

Ось тепер і настав час відповіді на першу частину заданого на початку статті питання:

Що ж таке блискавкозахист?

Під захистом від блискавки розуміється цілий комплекс технічних рішень і спеціальних пристосувань. В першу чергу, на будинку повинна бути встановлена система зовнішнього блискавкозахисту (див. Фотографії нижче). Основним її елементом є один або кілька молниеприемников. Ці пристрої можуть мати різний зовнішній вигляд, але всі вони повинні виконати дуже важливе завдання - не пропустити блискавку до поверхні даху і її елементів, а так само до фасадів будівлі і прилеглої до нього території. Від блискавкоприймачів по стінах будівлі опускаються кілька металевих провідників, які називаються струмовідводами. Їх завдання відвести струми спійманої блискавки на спеціальні заземлюючі пристрої, що знаходяться під поверхнею землі в стороні від входів в будинок і прогулянкових доріжок. Зони захисту блискавкоприймачів, місця знаходження заземлюючих пристроїв і шляхи прокладки струмовідводів розраховуються проектувальником систем електропостачання об'єкта. І дуже важливо, щоб це робилося на етапі архітектурного проектування будівлі при обов'язковому взаємодії з архітектором. Тоді можна буде уникнути багатьох технологічних складнощів, які обов'язково виникнуть (вже є сумний досвід) при монтажі системи зовнішнього блискавкозахисту на вже готовому, сяючому свіжими оздоблювальними матеріалами будинку! Тоді вдасться максимально замаскувати всі елементи цієї дуже важливої для будинку системи, щоб вони органічно вписалися в його зовнішній вигляд і архітектуру!!!

На наведених фотографіях показаний будинок, система блискавкозахисту якого виконана у вигляді так званої блискавкопри сітки. Так як будівля має кілька ускладнену архітектуру, крім сітки на виступаючі елементи конструкції даху встановлюються додаткові штирові вертикальні молніепріемнікі, які повинні забезпечити збільшення зони захисту від прямого удару блискавки. Існує кілька методів розрахунку подібної системи блискавкозахисту. Для того щоб правильно розмістити і змонтувати всі її елементи необхідно звертатися до фахівців у цій галузі, так як в іншому випадку ефективність її виявиться неприйнятно низьким, і ніяк не відповідатиме виробленим матеріальним витратам.

На наступній фотографії показаний випадок установки принципово іншої системи блискавкозахисту.

Її основним елементом є так званий активний блискавкоприймач. Принцип дії такої системи блискавкозахисту полягає в тому, що навколо активного блискавкоприймача під час грози створюється область іонізації. І в той момент часу, коли напруженість електричного поля між грозовою хмарою і поверхнею землі досягне критичної позначки (тобто розряд блискавки стає неминучим) від блискавкоприймача відбувається старт зустрічного лідера (іскрового розряду) в сторону вже розвивається від хмари блискавки. У тому випадку якщо блискавка буде продовжувати свій шлях до захищається, то вона обов'язково буде "притягнута" до блискавкоприймача (в межах його розрахункової зони захисту). Якщо ж вона піде в сторону від зони захисту, активний блискавкоприймач не зробить на неї ніякого впливу. Перевагою такої системи блискавкозахисту є відносна простота її монтажу і мінімальний вплив на зовнішній вигляд будинку. Недоліком є відсутність будь-якої вітчизняної нормативної бази на її застосування. Проте, різні конструкції такого типу широко застосовуються в США, Франції, країнах Балтії, Польщі та багатьох інших державах. Основним стандартом на застосування активних систем захисту від блискавок є французький стандарт NFC 17-102.

І на завершення, обов'язково треба відзначити одну дуже важливу річ. Спочатку принцип роботи систем активного блискавкозахисту грунтувався на застосуванні радіоактивних ізотопів, що, звичайно ж, не додавало їм популярності! В даний час подібні технічні рішення не застосовуються, але все ж при виборі цього досить дорогого технічного пристосування, поцікавтеся у продавця, як же воно влаштовано і яким є його принцип роботи, і якщо нічого зрозумілого у відповідь ви не почуєте, остерігся купувати його без оглядки. Береженого бог береже!!!

Так навіщо ж все-таки потрібен блискавкозахист?

Ви вже напевно здогадалися! Звичайно ж, в першу чергу, щоб захистити будинок від пожежі в разі удару блискавки! Прийнявши на себе удар блискавки система, що складається з надійно з'єднаних між собою провідників визначить для струмів блискавки найпряміший, найлегший шлях до тієї точки до якої вона так прагнула - до землі! При цьому не буде іскор, бо немає зазорів, через які треба перескакувати у вигляді іскри. Перетину елементів зовнішнього блискавкозахисту такі, що сильного нагріву при протіканні по ним дуже великих струмів блискавки не відбудеться. Та й прокладаються вони на деякій відстані від поверхні стін і даху, якщо вони виконані з горючого матеріалу.

З першим прикладом тепер все стало зрозуміло. А як бути в другому випадку, коли блискавка вдарила в дерево, а адже в умовах приміської місцевості це може бути часто-густо! А ще більш серйозні пошкодження можуть виникнути, якщо блискавка потрапить прямо в дроти повітряної лінії електропередач, а це основний спосіб підведення електроенергії в сільській місцевості. У цьому випадку основна частина її струмів потече через ввідний пристрій вашого будинку і далі, використовуючи всі можливі шляхи, на землю. Хто знає, що це будуть за шляху, і яке дороге устаткування може попастися цим струмів по дорозі. Для того, що б зберегти сучасну складну і розумну електронну техніку, необхідно поставити на шляху струмів блискавки надійне перешкоду у вигляді пристроїв захисту від перенапруг. Разом з системою зрівнювання потенціалів, яку обов'язково повинен передбачити проектувальник, вони і створять внутрішню систему блискавкозахисту вашого будинку. Уявіть собі таку картину: на дроті лінії повітряної лінії електропередачі сидить ворона. І нехай по проводах течуть великі струми, нехай там присутні високі напруги, вони не завдають птиці ніякої шкоди, тому що вони не течуть через неї. Але це все до того часу, поки вона не зачепиться, необережно змахнувши крилом, за сусідній провід. Далі продовжувати не будемо ... Те ж саме відбувається і всередині вашого будинку. Грамотно виконана система заземлення і зрівнювання потенціалів, дозволить уникнути ураження струмом людей всередині або поблизу будинку, в тому числі і під час грози. Бо не буде всередині будинку точок з різними потенціалами, нікуди буде текти струмів. Пристрої захисту від імпульсних перенапруг (розрядники, варистори, комбіновані пристрої) забезпечують короткочасне приєднання до системи зрівнювання потенціалів тих проводів (електричних, телефонних, телевізійних та інших кабелів), які в нормальному своєму стані ніколи не пов'язані із заземленням. Всі струми, які повинні були текти через вашу побутову техніку, будуть протікати через призначені для цього пристрою, що дозволить захистити її від електричних пробоїв. А потім все само повернеться в первинний стан. Ви, швидше за все, навіть нічого і не помітите!!!