Защита зданий и сооружений от прямого удара и вторичных проявлений молнии

Разряды атмосферного электричества способны вызывать взрывы, пожары и разрушения зданий и сооружений, что привело к необходимости разработки специальной системы молниезащиты, являющейся одним из важнейших противопожарных мероприятий.

Здания и сооружения подлежат молниезащите в соответствии с РД 34.21.122-87 и ПУЭ. Выбор защиты зависит от интенсивности грозовой деятельности в рассматриваемом районе и ожидаемого числа поражений объекта молнией в год.

Интенсивность грозовой деятельности характеризуется средним числом грозовых часов в году (n_ч) или числом грозовых дней в году (n_д). Определяют ее с помощью карты, приведенной в ПУЭ. Для Новомосковска, например, она составляет 40 – 60 часов в год.

Применяют и более обобщенный показатель – среднее число ударов молнии в год (n) на 1 км² поверхности земли, который зависит от интенсивности грозовой деятельности (таблица 10).

 

Таблица 10 – Интенсивность грозовой деятельности

Интенсивность грозовой деятельности, ч/год.	10 – 20	20 – 40	40 – 60	60 – 80	80 и более
n

 

Ожидаемое число поражений молнией в год прямоугольных зданий и сооружений (N), не оборудованных молниезащитой, определяют по формуле:

 

(11)

 

где S, L и h_x – соответственно ширина, длина и наибольшая высота защищаемого здания;

n – среднегодовое число ударов молнии в 1 км² земной поверхности в месте расположения здания.

 

В зависимости от вероятности вызванного молнией пожара или взрыва, исходя из масштабов возможных разрушений или ущерба, нормами установлены три категории устройства молниезащиты – I, II и III (таблица 11).

Здания защищают от прямых ударов молнии молниеотводами, состоящими из молниеприемников (воспринимающих на себя разряд молнии), заземлителей и токоотводов, соединяющих молниеприемники с заземлителями.

Зоной защиты молниеотвода называют часть пространства, примыкающую к молниеотводу, внутри которого здание или сооружение защищено от прямых ударов молнии с определенной степенью надежности. Зона защиты А обладает степенью надежности 99,5 % и выше, а зона защиты Б – 95 % и выше (таблица 11).

 

Таблица 11 – Типы зон и категорий устройств молниезащиты зданий и сооружений

Здания и сооружения	Местоположение	Типы зоны защиты	Категория устройства молниезащи-ты
Здания и сооружения или их части с производствами, помещения которых по Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) относятся к классам В-I и В-II.	По всей территории РФ	Зона А	I
Здания и сооружения или их части с производствами, помещения которых по ПУЭ относятся к классам В-Iа, В-Iб. В-IIа	В местах со средней грозовой деятельностью 10 ч/год и более	При ожидаемом числе поражений молнией в год зданий и сооружений N > 1 – зона А N ≤ 1 – зона Б	II
Наружные технологические установки и открытые склады, отнесенные по ПУЭ к классу В-Iг	На всей территории РФ	Зона Б	II

 

Здания и сооружения с производствами, помещения которых по ПУЭ относятся к классам П-I, П-II и П-IIа	В местностях со средней грозовой деятельностью 20 ч/год и более	Для зданий и сооружений I и II степени огнестойкости При 0,1 < N ≤ 2 и для III, IV, V степени огнестойкости при 0,02 < N ≤ 2 – зона Б; при N > 2 – зона А	III
Наружные технологические установки и открытые склады, относимые по ПУЭ к классу П-III	То же	Зона Б	III
Здания и сооружения III, IV, V степени огнестойкости, в которых отсутствуют производства, с помещениями, отнесенными по ПУЭ к классам взрыво- и пожароопасным	То же	При ожидаемом количестве поражений молнией в год 0,1 ≤ N ≤ 2 – зона Б, при N > 2 – зона А	III
Дымовые трубы предприятий и котельных, башни и вышки всех назначений высотой 15 м и более	То же 10 ч/год и более	Зона Б	III

 

Молниеотводы могут быть отдельно стоящими или устанавливаться непосредственно на здания или сооружения. По типу молниеприемника их подразделяют на стержневые, тросовые и комбинированные. Молниеотводы могут быть одиночными, двойными и многократными на одном сооружении.

Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой h ≤ 150 м представляет собой круглый конус. Вершина конуса находится на высоте h₀ < h. На уровне земли зона защиты представляет собой круг радиусом R₀. Горизонтальное сечение зоны защиты на высоте защищаемого сооружения h_x представляет собой круг радиусом R_x. По известным размерам здания можно определить полную высоту h молниеотвода для зоны Б:

 

(12)

, (13)

 

где L, S – длина и ширина защищаемого здания, м.

 

Для расчетов по зоне Б применяют также следующие соотношения:

 

(14)

(15)

 

 

Рисунок 2 – Схема зоны защиты одиночного стержневого молниеотвода