Природа – це стихія, яку не підкориш. Вона неочікувана, мінлива, а що найважливіше – інколи навіть небезпечна. Грозова буря – найкращий цьому приклад. Вона не лише зносить усе на своєму шляху, а й стріляє громами та блискавками. Якщо гроза застає нас надворі, чи не єдиний порятунок ми знаходимо у приміщенні. Але й там небезпека поруч – якщо не захистити будівлю необхідним устаткуванням.
Уберегти дім від блискавки – половина справи, варто подумати ще й про захист техніки у ньому, яка може пошкодитися через потужний електричний заряд, який проходить через різноманітні кабелі.
Відтак захист від грозових електричних стріл поділяють на зовнішній і внутрішній. Мета зовнішнього приймача блискавки – перехопити розряд блискавки та спрямувати його безпечним шляхом у землю завдяки системі металевих електродів, мета внутрішнього – вберегти від перенапруги техніку в будівлі.
Блискавкоприймачі
Зовнішній блискавкозахист складається із: блискавкоприймача (громовідвід, блискавковідвід), струмовідводу та заземлювача. Першим контактує із блискавкою блискавкоприймач – він приймає основний удар. За словами інженера-електрика Олександра Тодорчука, блискавкоприймачі бувають горизонтальні (тросові та сітчасті) й вертикальні (стрижневі). Горизонтальні блискавкоприймачі монтують, прокладаючи на гребені даху дріт регламентованого діаметра. Наприклад, тросовий приймач виготовляють зі сталевого троса і закріплюють на несучій конструкції над дахом. Використовують також оцинкований сталевий канат діаметром не менше 35 мм2. Сітчастий приймач блискавок має вигляд сітки зі широкими комірками. Виготовляють її з сталевого дроту діаметром 6–8 мм або із плоских сталевих смуг перерізом 4х20 мм.
Вертикальний стрижневий блискавкозахист має свою перевагу – він дешевший. Часто стрижневі електродо-блискавкоприймачі виготовляють самотужки – телескопічно зварюють зі звичайних незігнутих газопровідних труб висотою 20–40 см кожна. При довжині не більше 2 м переріз такого приймача не повинен перевищувати 100 мм2.
Ставлячи високий приймач, треба врахувати його парусність від вітру, механічну міцність. Якщо він високий, на кількох рівнях роблять спеціальні розпірки, аби він не зігнувся. Блискавкозахист можна також придбати у вигляді конструктора зі стандартним обладнанням: алюмінієвих стрижнів висотою 1; 1,5; 2; 2,5; 3 та максимум 3,5 м. Монтують стрижень, наприклад, до димаря (важливо, аби це була найвища точка на будинку) та фіксують у бетонних подушках-підставках. Якщо стрижень встановлювати на гребені даху, треба ставити кронштейн, який роблять, як правило, з кутника чи іншого матеріалу, основною характеристикою якого є максимальна жорсткість при мінімальній масі. Якщо у ролі приймача використовують сталеву трубу, то її верхній кінець попередньо заварюють або міцно закривають металевим корком.
Популярним блискавкоприймачем в Україні, який, щоправда, вичерпав себе у Європі, є активний блискавковідвід. У ньому вмонтовані електронні установки, які активізуються у передгрозовий період і створюють іонізований канал, який притягує блискавку. Такий канал збільшує висоту приймача, але не візуально, а функціонально. До речі, такий захист найменше псує архітектуру будинку. Найчастіше активні блискавкоприймачі використовують для захисту від електромагнітних коливань мобільний зв’язок. Цей приймач, вмонтований на найвищій точці будинку, створює еліпсоподібний захист дому. Наприклад, при висоті 2 метри площа захисту становить 40 м2. За словами Олександра Тодорчука, для приватного будинку такий захист від блискавки коштуватиме орієнтовно 8 тис. грн.
Крім того, фахівці Володимир Шостак та Євген Баранник виокремлюють ще один вид блискавкоприймачів – так званий «природний». Під такими приймачами мають на увазі металеву покрівлю даху, відкриті металеві конструкції на даху, металеві конструкції даху під неметалевою покрівлею (арматура, несучі конструкції тощо), металеві аксесуари для даху, як-от водостічні ринви, воронки, дощоприймачі, огорожу, поручні; крім того – облицювання із металевих листів (аттиків, парапетів, фасадів), а також металеві труби та резервуари.
«Природні» приймачі блискавок використовують за умови безперервного електричного з’єднання різних деталей, наприклад, шляхом спаювання, зварювання, пресування; відсутності ізоляційного покриття, завдяки товщині матеріалу, яка забезпечує механічну міцність і неможливість перегрівання, щоб уникнути витікання рідини чи займання матеріалів.
Аби дізнатися про кількість і силу розрядів блискавок у блискавкозахисну систему, власники деяких будинків встановлюють спеціальні лічильники-розрядники, які вмонтовані у блископриймачі. Вартість таких установок коливається в межах 300–400 євро.
Струмовідводи
Після того, як блискавоприймач отримав порцію струму, він передає його струмовідводам. Основні вимоги до струмовідводів – малий спротив, механічна міцність і стійкість до корозії, оскільки їх часто псують вітер, дощ, перепади температур. Виготовляють струмовідводи, як правило, із дроту-катанки діаметром не менше 8 мм. Найкраще для цього підійде оцинкована катанка, оскільки чорна «плакатиме».
Деякі майстри використовують для відводу струму мідь, але вона значно дорожча, з дешевших варіантів – алюміній. Закріплюють відводи або до труб водостоку, або по фасаду спеціальними затискачами. Струмовідвід опускають по фасаду будинку найкоротшим шляхом. Він обов’язково має бути на очах, аби можна було стежити за його цілісністю. Прокладають цей дріт у місцях, не доступних для контакту з ним, одна з вимог – прокладання дроту не ближче 3 м від вхідних дверей садиби. Із заземлювачем струмовідвід з’єднують зварюванням.
Заземлювачі
Наступним елементом схеми блискавкозахисту є заземлення, мета якого – пропустити електричний струм у землю. Основними елементами заземлення є заземлювачі або розташовані у ґрунті струмопровідні елементи, призначені для безпечного проходження струму.
Заземлювачі бувають природні, штучні або змішані. Металеві предмети, що містяться у землі та не призначені для відведення струму у ґрунт, називають природними заземлювачами. Це можуть бути залізобетонні підмурки будівельних об’єктів, металеві трубопроводи або елементи будинків, що проводять струм, металевий захисний рукав силових кабелів тощо, якщо забезпечено надійний контакт із ґрунтом на значній довжині.
Однак на практиці більш розповсюдженими є штучні заземлювачі, тобто металопрофілі, прути, проводи або смуги, що розташовані у ґрунті вертикально (шпилькові заземлювачі), або горизонтально (контурні заземлювачі). Виготовляють заземлювачі із катанки або зі сталі діаметром не менше 12 мм2 для вертикальних заземлювачів і 106 мм2 – для горизонтальних.
Заземлювачі також класифікують за конструкцією виготовлення. Відтак, глибинний заземлювач встановлюють вертикально методом заглиблення. Це найпростіший вид заземлювачів. Кільцевий заземлювач – це поверхневий заземлювач, який можна у формі кільця на відстані 0,5 або ж
1 м заглибити під землею навколо внутрішнього фундаменту будівлі. Цей метод вважають одним із найнадійніших. Заземлювач фундаменту – метод, при якому заземлювач встановлюють у бетонний фундамент на перших етапах спорудження будинку.
Загалом, заземлення залежно від його призначення поділяють на:
– захисне заземлення: має на меті захист людей і домашніх тварин від ураження електричним струмом;
– робоче заземлення: забезпечує належне функціонування електричних, телекомунікаційних і радіоустановок, що також має назву функціонального заземлення;
– заземлення системи блискавкозахисту: безпечне розсіювання у ґрунті струмів розрядів блискавки.
Внутрішній захист від блискавки
Захистити зовні будинок від стихії – половина справи. Важливо також, аби після бурі залишилися неушкодженими електродроти, а відтак і техніка, яка є у будинку. Як це зробити грамотно, розповів Олександр Тодорчук: «Внутрішній захист будівлі здійснюється завдяки захистові внутрішніх електропроводів, через які проходить розряд блискавки. Під час удару блискавки електрорушійна сила рухається по провіднику, і що він довший, то вона потужніша. Що ближче до провідника вдаряє блискавка, то більший струм розряду блискавки і сильніше магнітне поле вона утворює.
Для збереження електропроводів будинку від стихії у розподільних щитках встановлюють блискавкорозрядники. Зону їхнього захисту поділяють на «0–1», «2» і «3», або ж «A–B», «C» і «D». Зони захисту відрізняються тільки тим, де їх встановлюють, а сама схема дії – однакова. Основна мета кожної зони – зрізати напругу струму від блискавки на захисне заземлення або на звичайний робочий нуль. Зона «A–B» захищає будинок від безпосередньої дії струму блискавки. Встановлюють її у місці підводу електрики в дім – на вході головного розподілювального щитка.
Розрядники зони «С» монтують у випадку, якщо попередньо струм від блискавки обмежений зоною «A–B». У приватних будинках розрядники зони «С» монтують у розподільних щитах між фазами. Якщо протяжність електричної мережі менша 20 м, то встановлений розрядник «С» захищає її повністю. Розрядники класу «D» – останній етап захисту, його встановлюють безпосередньо у розетки. Він має вигляд невеликого адаптера або перехідника. Пройшовши через нього, напруга у ньому й залишається».
Сучасний досвід знешкодження блискавок
Кожен захищає свій дім від природних явищ на власний розсуд, використовуючи, як правило, традиційні та перевірені часом методи. Правда, існують більш сучасні методи боротьби від блискавки. Наприклад, тригерний метод, коли у грозову хмару запускають ракету, яка тягне за собою заземлений дріт. Ініціюється грозовий розряд на безпечній відстані від об’єкта. У такий спосіб американці захищають космодром на мисі Канаверал перед запуском «човників», а вчені забезпечують «постачання» блискавок у визначене місце з метою проведення детальних досліджень.
Ще один новаторський метод – лазерний. У хмару скеровують промінь спеціального лазера, корпус якого заземлено. Внаслідок іонізації повітря виникає іскровий розряд «хмара – лазер». Такий захист боронить Форт Нокс, де міститься золотий запас США. Технологія ця лише розвивається.
Нейтралізація зарядів – не менш цікавий блискавкозахист. Навкруги об’єкта встановлюють щогли зі системою багатьох загострених електродів, що приєднані до заземлювачів. Наближення грозової хмари призводить до інтенсивного стікання з електродів зарядів протилежної полярності – електричного вітру. Над об’єктом утворюється своєрідний електростатичний екран. Варто взяти до уваги, що цей метод ще офіційно не визнаний науково-технічною спільнотою.
