Статья в журнал "Современный дом"

Важность системы молниезащиты в современном строительстве.

Предисловие.

Уважаемые дамы и господа! Все, описанное ниже, имеет мало общего с развлекательным чтением, наша задача показать всю серьезность проблематики молниезащиты, т.к. это материал о Вашей безопасности и безопасности Ваших вложений.

Молния – завораживающее и вызывающее уважение природное явление, но иногда имеющее весьма серьезные последствия для жизни и деятельности человека – а значит для любого из нас.

Человеческое общество во многом живет и действует придуманными и искусственно привнесенными понятиями, сложившимися традициями (налоги, бюрократия, политика, законодательство, размер выплаты по страховому случаю и т.д. и т.п.), причины которых – результат собственной деятельности. В этой статье мы будем говорить о той части нашей деятельности, которая объективно позволяет минимизировать ущерб от возможных последствий природного явления, возникновение которого находится вне зоны человеческого влияния.

Позвольте начать определение цели настоящей статьи выдержкой из книги Э.М. Базелян, Ю.П. Райзер, Физика молнии и молниезащиты. (ФИЗМАТЛИТ, 2001):
«… Меньше всего нам хотелось бы представить … набор универсальных технических решений по молниезащите. Задача эта столь же неблагодарная, как реклама универсального антибиотика, смертельного для любого болезнетворного микроба. Мир изменчив и зачастую сегодняшняя панацея становится бесполезной пилюлей раньше, чем обветшают рекламные листки. Повторяем, технический прогресс никогда не заставал молнию врасплох. Совершенствование и миниатюризация технических средств заставляют беспокоиться о все более тонких механизмах вредных воздействий молнии. Предусмотреть их все не дано никакому прорицателю…»

Цель статьи мы видим в ответе на вопрос: «Что каждый участник строительства (от застройщика до инженера любой системы жизнеобеспечения объекта) может сделать, чтобы минимизировать опасные последствия этого грандиозного газоразрядного явления?». Иными словами наша задача – снабдить читателя информацией, которая поможет ему принять взвешенное решение о необходимости устройства молниезащиты и совершить первые шаги на пути реализации такого решения.

Опасные воздействия молнии.

Команда российских ученых, работающих в области молниезащиты, имеющая мировое признание очень подробно и доходчиво описала воздействия молнии в книге Э.М. Базелян, Ю.П. Райзер, Физика молнии и молниезащиты. (ФИЗМАТЛИТ, 2001). В качестве обоснований в этом издании приведены и расчеты тех значений и параметров, которые представляют наибольшую опасность. В настоящей статье мы приведем лишь их перечень, как выдержки из названной книги. Информация данного раздела будет полезна для ответа на вопрос: «Нужна ли молниезащита?».
Последствия прямого удара:

А. Термические воздействия

Б. Электродинамические воздействия
Электродинамические воздействия редко приводят к жизненно опасным повреждениям. Тем не менее, возможно сужение тонких металлических трубок, изменение угла наклона стержней, деформация тонкостенных поверхностей и проводников малых диаметров, изогнутых под острыми углами по направлению протекания тока молнии.

В. Электрогидравлические воздействия
Много опасней электродинамических. Самые разнообразные композиционные материалы, применяемые в современной технике, имеют в своем составе тонкие металлические пленки, металлические армирующие сетки, миниатюрные проводники, составляющие монолит с диэлектрической стенкой. При распространении тока молнии такие металлические детали испаряются, возникающие дуговые каналы контактируют с пластиком, который может разлагаться и газогенерировать. Возникает ударная волна, которая расщепляет и вспучивает стенку из композиционного материала.

Г. Перенапряжения прямого удара
Так называют опасные повышения напряжения в цепях объекта при распространении импульса тока молнии по его конструктивным элементам. Пробой изоляции, возникающее короткое замыкание не единственная опасность, механизмы прямого воздействия тока молнии много разнообразнее. Важно иметь в виду, что для современной техники, перенапряжения далеко не всегда приходится измерять в сотнях киловольт, опасными могут быть кратковременные подбросы на напряжения порядка всего 10 – 100 В.

Последствия вторичных воздействий:

А. Индуцированные перенапряжения:
Это самый распространенный и самый опасный вид дистанционного воздействия молнии на электрические цепи современной техники. В основе лежит эффект электромагнитной индукции. Для примера можно отметить, что контур площадью S = 1 м2 на расстоянии rk = 1 м от проводника с током молнии может стать местом возбуждения индуцированного перенапряжения амплитудой до 20 кВ.
Важным является еще один класс ситуаций, связанный с электромагнитной индукцией в экранированных объемах. Например, с этим процессом связаны проблемы импульсных наводок на экранированные многожильные кабели.

Б. Электростатическая индукция:
Электростатическая индукция наводит заряд на любом заземленном проводнике или металлическом предмете. При близких разрядах молнии возможен подскок напряжения до 5 кВ и выше, вызвав искровой пробой в месте плохого контакта. Такой искровой пробой очень опасен, если помещение содержит взрывоопасные смети. Энергии искры хвати на поджиг.

В. Занос высокого потенциала:
Это потенциал, вносимый в защищаемое сооружение по наземным и подземным коммуникациям, когда где-то на трассе коммуникация была присоединена к заземлителю другого объекта, нагружаемого током ударившей в него молнии, или проходила близко от такого заземлителя. Если вносимый потенциал велик, он становится причиной искрового пробоя. При определенных условиях до защищаемого объекта добирается едва ли не весь ток молнии.

Г. Прорыв тока молнии по искровому каналу, скользящему вдоль поверхности грунта:
Детали механизма искрового разряда, скользящего по поверхности грунта стали известны в последние годы. С последствиями этого явления часто сталкиваются связисты. Место повреждения легко определить по борозде в земле, которая достигает десятков метров, в высокоомных грунтах – 100-200 м. Такое возможно за счет электрического поля, созданного при растекании тока молнии в грунте.

Молниезащита.

Итак, предположим Вы – застройщик или счастливый обладатель законченной строительством недвижимости. Ваш Дом - это воплощение Ваших идей и желаний. Любая деталь не оставлена без внимания. В нем отражается Ваше собственное понимание комфорта и уюта, а может и нечто большее... Это значит, что только Вы в состоянии оценить истинную ценность собственных душевных и финансовых вложений.
Если молния представляет опасность – то, как предотвратить такие последствия, и существует ли сегодня (кроме глубокого понимания последствий) набор эффективных средств и методов защиты?
Международным сообществом, российскими учеными разработаны такие методы и средства, которые нашли отражение в действующих нормативных документах на проектирование, устройство и обслуживание системы молниезащиты.
В «Инструкции по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций» (СО-153-34.21.122-2003) отмечено:
«…При нормировании молниезащиты за исходное принято положение, что любое ее устройство не может предотвратить развитие молнии.
Применение норматива при выборе молниезащиты существенно снижает риск ущерба от удара молнии…»
В общем, вопрос надежности молниезащиты напрямую связан с эффективностью функционирования системы в целом (функционирование в соответствии с выбранным уровнем защиты), и зависит от качества проектирования и надлежащего исполнения. Таким образом, можно сделать следующие выводы:

Роль Потребителя.

В продолжение важно подчеркнуть, что роль непосредственного Потребителя в успехе реализации молниезащиты весьма существенна. Именно Потребитель (Застройщик) определяет потребность в молниезащите своих сооружений и систем, и соответствующий раздел появляется в техническом задании на проектирование. Именно его активное участие в консультациях на этапе постановки задач, определения требуемых параметров молниезащиты (требования к системе, уровень защищенности объекта от ПУМ и т.д.), обеспечивает успех реализации системы и ее соответствие его ощущениям безопасности и комфортности проживания.
Мы должны оговориться, что данное высказывание справедливо для не категорийных объектов. Для объектов, где опасные последствия молнии могут нанести значительный ущерб государству и населению, исполнение молниезащиты определяется нормативными документами.

Хозспособ должен уйти в историю. Время специалистов.

Международным сообществом создана постоянно действующая специальная комиссия в области электротехники, которая прорабатывает международные стандарты. Их объем сегодня составляет сотни и тысячи листов. Разобраться с этим материалом и быть постоянно в курсе последних изменений под силу только специалисту, профессионально работающему в этой области. Более того, молниезащита отдельных комплексных застроек требует применения специализированного программного обеспечения.
По нашему мнению уже наступило время, когда степень сложности различных инженерных систем достигла такого уровня, что для реализации большинства из них требуется специалист, прошедший профессиональную подготовку и владеющий определенными навыками. Молниезащита входит в их число, ведь в ее сегодняшнем арсенале имеется широкий спектр правил, методов и средств реализации. Сегодня в этой сфере работают ученые, проектировщики, конструктора и разработчики, производители специализированных материалов, изделий и оборудования, профессиональные инсталляторы. Для обеспечения эффективной работы системы, ее безаварийной и длительной эксплуатации необходимо иметь множественные решения, вплоть до вопросов электрохимической коррозии, учета токовых параметров прямого удара молнии для регистрации страховых случаев и т.д.
Время «хозспособа» должно закончиться, и как можно быстрее. От этого выиграют все, а главное Потребитель такой системы и услуги.

Итоги.

Если Вы приняли решение на устройство молниезащиты – помните, что 50% успеха зависит от Вас.
При идеальной организации дела проектирование молниезащиты должно осуществляться на этапе проектных проработок архитектурно-строительной части, а также проектных проработок инженерных систем создаваемого объекта. Только тогда многие ее устройства удастся совместить с элементами конструкции нового сооружения, и тем самым оптимизировать расходы на устройство системы. Только тогда возможно заранее предвидеть весь спектр потенциально опасных воздействий молнии не еще только задуманный и проектируемый объект, и тем самым избежать дополнительных затрат на конструктивные и технологические доработки при устройстве молниезащиты на уже действующем объекте. Это идеальное требование, чаще сооружение уже построено и эксплуатируется. В любом случае обратитесь в специализированную организацию.
Устройство молниезащиты – весьма специфическая деятельность. Крупным компаниям, работающим в сфере строительства и инжиниринговых услуг данное направление экономически малоинтересно. Для малых и средних электромонтажных фирм с небольшой численностью работников – затратно, а потому экономически невыгодно. Хотя последнее время рекламных заявлений о профессиональной деятельности в этой области стало появляться больше, в основе своей это простое посредничество или генуслуги. В действительности круг специализированных организаций очень мал. Как правило, эти организации непременно работают во взаимодействии с научными консультантами, представительствами фирм производителей специализированных материалов и изделий, имеют лицензии МЧС.
В целях оперативного и качественного воплощения Вашего решения, позвоните и получите первую консультацию. Вопросов у Вас очень много – «Как выглядит? Сколько стоит? Как долго выполняется?». Иногда даже «Что Вы предлагаете?». На все эти вопросы Вы непременно получите ответы, но прежде – желательно просто позитивно настроиться к такому звонку.
Для ответов на Ваши вопросы необходимо предоставить специализированной организации конкретные исходные данные. Дело в том, что система молниезащиты зависит от особенностей защищаемого объекта. Ориентировочную стоимость (порядок) базовой молниезащиты, т.е. защиты от прямого удара Вам смогут сказать по телефону, отталкиваясь от габаритных размеров здания и материала кровельного покрытия. Но важно подчеркнуть, что для подготовки детального коммерческого предложения специалисту потребуются подробные исходные данные (чертежи фасадов, кровли и т.п.) и несколько дней на проработку. В случае отсутствия чертежей или при сложной застройке Вы можете пригласить представителя организации на обследование объекта.
Еще одно.
Тендер – замечательное слово, вот только в нашем российском менталитете почему-то это слово синоним – дайте самое дешевое предложение. В отличие от нас, господа европейцы всегда рассматривают в первую очередь технологичность, функциональность, экономичность системы на эксплуатационный период, а уж только после этого рассматривается вопрос стоимости. Иными словами, сначала – ЧТО, а затем – СКОЛЬКО. Необходимо подчеркнуть, что при ведении конкурентной борьбы, в погоне за меньшей стоимостью тендерного предложения важно не потерять главное – реальную функциональность системы. В противном случае эффективность такой системы не более эффективности короткого металлического штыря на трубе соседнего хозблока с закопанным ведром в землю, или эффективности молниезащиты соседа для Вашего здания с такой логикой – «У соседа молниезащита есть, значит «бить» будет в него. Мне не надо!». Простите за шутку, но оба примера из реальной жизни.

В заключении позвольте представить логическую схему оправданных действий.
1. Необходимо понимать, что последствия прямого удара молнии и ее вторичных воздействий представляют серьезную угрозу человеку, зданиям, инженерным системам и коммуникациям, современному оборудованию.
2. Важно знать, что сегодня существую методы и средства, позволяющие существенно снизить возможность ущерба.
3. Только в Вашей власти принять решение на устройство молниезащиты, и если такое решение принято, то …
4. Обратитесь в специализированную организацию для комплексного решения задачи по устройству системы, а также последующего гарантийного, сервисного и послегарантийного обслуживания (только по Вашему желанию).

Порядок дальнейшего развития событий (с момента получения Вами детального коммерческого предложения от специализированной организации) теоретически предположить можно, практически же он зависит от многих условий, в том числе и от человеческого фактора. Поэтому этот этап остается за рамками настоящей статьи.

Александр Нигматкулов.
03.09.2006г.