Естественные компоненты молниезащиты: кровля, каркас, арматура

Что можно использовать и при каких условиях

Естественным компонентом ДСТУ EN 62305-3:2021 называет электропроводный элемент, который поставили не ради молниезащиты, но который может её дополнить (п. 3.15). Главное условие из п. 5.1.3: у детали есть своё назначенное место, она надёжно соединена с остальной системой и не меняется со временем. Примеров в стандарте два: взаимосвязанная арматура и металлический каркас сооружения. Другие естественные компоненты можно брать только как дополнение к обычной системе.

Ниже коротко, что для чего работает и где об этом сказано.

ДСТУ EN 62305-3:2021, п. 5.2.5 и 5.3.5, в сокращении. Условия для каждой строки разобраны ниже.

Кровля как молниеприёмник

Металлическое покрытие считают молниеприёмником при трёх условиях (п. 5.2.5 a). Части покрытия соединены надёжно: твёрдым припоем, сваркой, фальцем, сшивкой, саморезами или болтами. Толщина не меньше нужной по табл. 3. Сверху нет изоляции.

В табл. 3 два значения. Большее, t, нужно там, где надо не допустить пробоя покрытия или местного перегрева. Меньшее, t′, достаточно, когда пробой и воспламенение материалов под листом не важны. Для стали (в таблице: нержавеющая, оцинкованная) это 4 мм и 0,5 мм, а полную таблицу для разных металлов приводит статья Стальная мачта как молниеприёмник и токоотвод. Если под покрытием есть риск перегрева или возгорания, нужно убедиться, что нагрев внутренней поверхности в точке удара не опасен (п. 5.2.5 a, прим. 1).

Тонкий слой краски или асфальта (1 мм) и ПВХ (0,5 мм) изоляцией не считаются (п. 5.2.5 a, прим. 2). Покрытие, закрытое изоляционным материалом, молниеприёмником не считают.

Под неметаллической кровлей молниеприёмником могут быть металлические фермы и соединённая сталь железобетона, но только там, где повреждение самой неметаллической кровли допустимо (п. 5.2.5 b). Декор, поручни, трубы и парапеты берут, если их сечение не меньше, чем у стандартных молниеприёмников (п. 5.2.5 c). Трубы и резервуары на крыше — если материал и сечение отвечают табл. 6 (п. 5.2.5 d).

Каркас и арматура как токоотводы

Металлические конструкции станут токоотводом, если электрическая непрерывность между их частями надёжна (п. 5.5.3), а размеры не меньше табл. 6 для обычных токоотводов (п. 5.3.5 a).

Арматура железобетонного сооружения тоже подходит, если стальной каркас электрически непрерывен (п. 5.3.5 b). В сборном железобетоне нужны точки взаимного соединения арматуры и токопроводящая связь между ними, а отдельные части соединяют на месте монтажа.

Если токоотводами служат стальной каркас или соединённая арматура, кольцевые проводники не нужны (п. 5.3.5 c). Элементы фасада и профильные рейки подходят, когда их размеры отвечают требованиям к токоотводам (п. 5.6.2), толщина листа или трубы не меньше 0,5 мм, а вертикальная электропроводность соответствует п. 5.5.3 (п. 5.3.5 d).

В стальном каркасе из болтовых ферм болты, затянутые на механическую прочность, делают части электрически соединёнными, а тонкую краску ток молнии пробивает. Справочно стандарт советует зачистить посадочные поверхности и после готового узла наложить шов около 50 мм (E.4.3.7).

На каждом токоотводе в точке подключения молниеприёмника ставят проверочный соединитель. Исключение — естественные токоотводы, соединённые с фундаментными электродами (п. 5.3.6). Соединитель размыкают только инструментом.

Арматура: соединения и измерения

Арматуру стандарт считает электрически непрерывной, когда основная часть соединений вертикальных и горизонтальных стержней сварена или надёжно соединена иным способом (п. 4.3). Критерий простой: общее сопротивление между самой высокой частью и уровнем земли не больше 0,2 Ом. Если этого не достичь или не проверить, арматуру не следует использовать как естественный токоотвод, и стандарт советует внешний (п. 4.3).

Справочно измеряют по четырёхпроводной схеме между системой молниеприёмников и пластиной заземления у земли, измерительный ток около 10 А (E.4.3.1).

Способы соединения, которые советует справочное приложение E.4.3.6:

• сварка: шов не короче 50 мм, пересекающиеся стержни перед сваркой загибают так, чтобы они шли параллельно не менее 70 мм;
• зажимы: специальные, испытанные по серии EN 62561; для связи с проводником выравнивания потенциалов берут два соединительных проводника, потому что после твердения бетона соединение не проверить;
• вязка проволокой: только для дополнительных проводников выравнивания потенциалов и нужд электромагнитной совместимости.

Почему вязка не годится для тока молнии: проволока может взорваться и повредить бетон. Короткая сварка в точке пересечения стержней тоже не спасает: при заливке бетона такие соединения часто ломаются (E.4.3.6). Приваривать к арматуре можно только с согласия проектировщика строительной части (E.4.3.3).

После стройки схему арматуры почти невозможно восстановить, поэтому её документируют: чертежи, описания и фото, сделанные во время строительства (E.4.3.1). Сварку и измерения на высоте и на электрических соединениях выполняют квалифицированные специалисты, а не заказчик своими силами.

Что естественным компонентом быть не может

Трубопровод с горючей или взрывоопасной смесью не годится ни как молниеприёмник, ни как токоотвод, если прокладки во фланцевых соединениях неметаллические или фланцы не соединены электрически (п. 5.2.5, примечание; п. 5.3.5 a). Трубы и резервуары с такой смесью на кровле можно брать только при толщине стенки не меньше t из табл. 3 и при условии, что нагрев внутренней поверхности в точке удара не опасен (п. 5.2.5 e). Если толщины не хватает, их присоединяют к защищаемому сооружению.

Покрытие с толстой изоляцией сверху молниеприёмником не считают (п. 5.2.5 a). Для естественного компонента нужны назначенное место и постоянство: деталь не должна меняться (п. 5.1.3).

Стальная мачта: то же самое, но отдельно

Когда молниеприёмником и токоотводом служит сама стойка или мачта, то толщину стенки, стыки секций и заземление разбирает статья Стальная мачта как молниеприёмник и токоотвод. Как считать зону защиты такого стержня, написано в статье Расчёт зоны защиты молниеотвода.

Компания ПОЛИГОНАЛЬ производит отдельно стоящие молниеотводы на многогранных гнутых стойках и мачтах 5–40 м, а кровельные молниеприёмники изготавливает по чертежам или по техническому заданию заказчика; см. страницу Молниеотводы. Монтаж выполняет лицензированная строительная компания-партнёр.

Что согласовать до начала работ

Естественные компоненты должны быть в проекте молниезащиты, а не появляться на месте. Согласуйте с проектировщиком:

• какие именно элементы считают молниеприёмниками и токоотводами и отвечают ли они толщине и сечению по табл. 3 и 6;
• где и чем соединена арматура и каркас, кто даёт согласие на сварку;
• кто, когда и чем измеряет непрерывность, где это записано;
• где стоят проверочные соединители и есть ли к ним доступ при периодических проверках: Проверка молниезащиты.

Если нужен молниеотвод на стойке, пришлите высоту сооружения, размер площадки и место, где его планируют ставить. О терминах из текста есть статья Громоотвод, молниеотвод, молниеприёмник, а как выбрать молниеотвод — в статье Молниезащита мачт и башен.