Заземление крыши в частном доме

В первую очередь заземление крыши в частном доме делается для защиты от попадания в крышу грозового разряда. Разряд молнии представляет собой электрическую искру с огромными значениями потенциалов и токов. Разряд возникает между поверхностями, имеющими противоположный заряд. При этом не имеет значения, проводящая поверхность или нет. Расскажем в статье все этапы монтажа заземления, преимущества и недостатки разных видов.

Поскольку для крыш применяются такие материалы, как шифер, мягкая кровля, то их заземлению следует уделить не меньшее внимание, чем крышам, покрытым металлочерепицей или иными металлическими покрытиями. В сухую и жаркую погоду изолирующие покрытия на крыше способны накапливать значительный статический потенциал, поэтому существует высокая вероятность попадания молнии.

Виды молниезащиты для частных домов

Металлическая крыша не горит, но крепится на несущей конструкции из дерева, включая элементы гидро- и теплоизоляции, которые являются прекрасным горючим материалом. Попадание молнии в крышу дома чревато не ударом электрического тока, а возникшим пожаров в результате воздействия высокой температуры, которая всегда сопровождает грозовой разряд.

Для защиты от прямого попадания грозового разряда служат молниеотводы, которые соединяются с заземлением. Замечено, что молния при равных условиях, бьет в самые высокие предметы (например, одиночно стоящие деревья). Для увеличения вероятности попадания молнии в молниеприемник вместо крыши, последний должен быть выше максимальной точки строения на несколько метров. Основными элементами грозозащиты являются молниеприемник, соединительная шина – токоотвод и заземление. 

Преимущественное распространение получили три вида молниеприемников:

• Штырь;
• Трос;
• Сетка. Читайте также статью: → «Разновидности систем заземления».

Монтаж штыревого молниеприемника

Исторически сложилось (ввиду простоты исполнения), что штыревой молниеприемник получил наибольшее распространение. Такой элемент грозозащиты изготавливается в виде прута из черного металла, который имеет диаметр 10-20 мм и длину около 2.5-3 м. Штырь молниеприемника закрепляют на выступающей части домостоения, в частности, на дымовой трубе, таким образом, чтобы он возвышался над ней не менее, чем на 1.5-2 м.

В том случае, когда крыша здания имеет значительную длину, устанавливают несколько молниеприемников, примерное расстояние между которыми должно составлять около 10 м. Штырь молниеотвода крепится к конструкции через изолирующие прокладки при помощи металлических скоб.

При установке нескольких молниеприемников, они соединяются между собой стальным проводом диаметром не менее 6 мм. В таком случае система молниезащиты становится комбинированной, поскольку представляет собой сочетание тросовой и штыревой систем.

Установка тросового молниеприемника

Чисто тросовая система заземления представляет собой металлический трос (провод), который протягивается вдоль верхней линии конька крыши по всей его длине на расстоянии 5-10 сантиметров от поверхности. Так же, как и при монтаже штыревого молниеотвода, необходимо применять изолирующие прокладки.

Прокладки устанавливаются с таким расчетом, чтобы при выпадении снега, трос молниеприемника не касался крыши (зимой ничего страшного в этом нет, поскольку грозы отсутствуют, но после наступления теплой погоды заземление придется ремонтировать). Тросовый молниеприемник предпочтителен в том случае, когда крыша здания имеет большое удлинение (отношение длины к ширине).

Применение для защиты сеточного молниеприемника

Молниеприемник в виде сетки выполняется на крышах зданий, имеющих большую площадь и возможность частой установки промежуточных креплений (крыши из металлочерепицы, промышленные здания). Сетчатый молниеотвод выполняется из металлических тросов, проложенных по всей поверхности в виде сетки со стороной ячейки 5-6 м. Как и отдельный трос, все элементы сетчатого молниеприемника не должны доходить до поверхности крыши 5-10 см учетом прогиба под тяжестью снежного покрова в зимнее время.

Совет #1. В качестве изолирующих прокладок при монтаже заземления можно использовать бруски из плотного дерева, пропитанные водоотталкивающим составом.

Все элементы молниеприемников должны быть надежно соединены между собой для получения хорошего электрического контакта. В идеальном варианте это должна быть сварка, но поскольку при монтаже системы на крыше сваркой пользоваться невозможно, то применяют специальные стальные хомуты которые стягиваются посредством болтового соединения. Все соединения после монтажа обязательно покрываются слоем защитной битумной мастики для защиты от попадания влаги.

Контур заземления: назначение и монтаж

Не менее важен для заземления крыши заземляющий контур. По вопросам устройства контура существует множество источников, однако все они базируются на Правилах устройства электроустановок (ПУЭ). Выполнение заземляющего контура в соответствии с Правилами требует больших материальных и трудовых затрат. Не менее надежное, но не такое трудоемкой устройство можно сделать с минимальными материальными затратами.

В основе контура заземления лежат металлические штыри, вбитые вертикально в землю на глубину не менее 2.5 м. Обычно используется три штыря, расположенных в углах равностороннего треугольника со стороной 1.5-2 м. В качестве альтернативы можно установить штыри заземления в один ряд с таким же расстоянием между ними. Читайте также статью: → «Контур заземления: монтаж».

На месте выполнения контура на грунте производится разметка и выкапывается траншея по форме будущего заземления. Ширина траншеи 0.3–0.5 м и глубина 0.4-0.8 м. В углах треугольника (в случае треугольного распределения заземлителей) или вдоль одной линии с равными промежутками в землю забиваются металлические штыри с таким условием, чтобы верхние концы возвышались над дном траншеи на 0.2 м. Выступающие концы соединяются между собой стальной полосой при помощи сварки. Расстояние между ближайшим заземлителем и стеной дома должно быть от 1 до 6 м.

Совет #2. Для того, чтобы штыри легче входили в грунт и не перекашивались при заглублении, нижние концы нужно заострить (например, болгаркой).

Места сварки обязательно покрывают слоем защитной мастики для предохранения от коррозии. Можно воспользоваться краской для металла. Окрашивается также и соединительная полоса между заземлителями. От ближайшего к стене участка контура прокладывается токопровод, выполненный из стальной полосы или круглой проволоки диаметром не менее 6 мм. Токопровод крепится к контуру заземления сваркой. Читайте также статью: → «Монтаж контура заземления в доме».

При выполнении контура заземления вместо штырей можно применить отрезки труб или уголка в соответствии с таблицей.

Токоотвод для соединения контура с молниеприемником

Молниеприемник и заземляющий контур соединяются между собой посредством токоотвода, который выполняется в виде стальной полосы или провода с диаметром 6 мм. Длина токоотвода должна быть, по возможности, минимальной, следовательно, расположение токоотвода и заземляющего контура должно быть определено заранее.

Каждый молниеприемник требует отдельного контура заземления. В случае сеточного или тросового исполнения обычно устанавливают два контура заземления на противоположных сторонах здания. При прокладке токоотвода по стене здания следует помнить, что расстояние от окон и дверей должно быть не менее 0.5 м. К стене из горючих материалов (дерево, ОСБ) токоотвод крепится через изолирующие прокладки толщиной 10-15 см.

Токоотвод крепится к элементам молниеприемника при помощи болтового соединения. Токоотвод между молниеприемником и заземляющим контуром можно выполнить из медного проводника в виде гибкого канатика общим сечением не менее 35 мм2. Стальные элементы в местах болтовых соединений с медным проводником не должны иметь цинкового покрытия во избежание образования гальванической пары и электрохимической коррозии элементов.

Совет #3. При выполнении заземления крыши дома нужно стараться обойтись минимальным количеством соединений, поскольку они являются «слабым звеном» в любой конструкции. Там, где это возможно, применяется сварка.

Важно! Никогда, ни при каких обстоятельствах, не выполняйте работы на крыше, особенно связанные с установкой и ремонтом заземления, при приближении грозы, особенно во время ее! Также нельзя находиться во время грозы вблизи элементов грозозащиты и заземления и касаться их.

 Частые вопросы новичков

Вопрос №1. Можно ли использовать для крепления громоотводов рядом стоящие высокие деревья?

Да, можно, если высота громоотвода будет выше самой высокой точки крыши и расстояние от дерева до крыши не более нескольких метров.

Вопрос №2. Почему нельзя прокладывать отвод заземления параллельно существующим проводам электропроводки или различных коммуникаций?

При прохождении токов высоких значений в параллельных проводниках будет наводиться ЭДС самоиндукции, способная вывести из строя бытовые приборы.

Распространенные ошибки при монтаж заземления

Ошибки при монтаже заземления могут привести к катастрофическим последствиям, поэтому не следует пренебрегать рекомендациями специализированных источников и, тем более «изобретать велосипед». Ниже приведены самые распространенные ошибки:

• Подключение отвода заземления к арматуре здания. Никому не известно, каким образом строительная арматура контактирует с грунтом, на какую глубину уложены заземлители и, главное, отсутствует ли контакт арматуры с внутренними элементами в помещениях.
• Использование в качестве заземления водопровода или канализации. Во-первых, труба водопровода или канализации заполнена водой и имеет выход в помещение, во-вторых, трубопровод может быть разъеден коррозией на каком-либо своем участке или иметь непроводящую вставку (пластиковая, керамическая или асбестоцементная труба).
• Покрытие заземляющих электродов краской для защиты от коррозии. Очень часто для того, чтобы предотвратить разрушение заземляющих электродов, их окрашивают по всей длине, тем самым, покрывая изолирующим слоем. Красить нужно только те части электродов, которые расположены на уровне грунта и имеют сварные соединения.
• Выполнение заземлителя из листового металла. Листовой металл при своих достоинствах (большая площадь контакта) имеет свойство деформироваться, следовательно, под ним могут образовываться пустоты, которые сводят на нет преимущества. Кроме того, листовой материал сильно подвержен коррозии и с каждым годом эффективность заземления стремится к нулю. Такой вариант исполнения заземления был распространен во времена первых радиоприемников, когда для их работы кроме антенны требовалось еще и заземление. Токи заземления там ничтожны.
• Выполнение соединений элементов заземления алюминиевым проводом. Алюминиевый провод используется благодаря легкости и гибкости. На этом его преимущества заканчиваются. Среди всех проводящих материалов, используемых при работе с электроэнергией, он имеет наименьшую прочность и температуру плавления.
• Использование в качестве приемника грозовых разрядов и токоотвода элементов металлической крыши. Поскольку листы металлочерепицы не имеют между собой надежного электрического контакта, ток, проходящий через места соединений, вызовет их локальный разогрев вплоть до плавления металла и возгорания несущих конструкций.