Надо ли делать контур заземления для деревянного дома: Заземление в деревянном доме — гарантия безопасного проживания

Как сделать заземление в деревянном доме

Отвечая на вопрос, нужно ли заземление в деревянном доме, владелец постройки должен отдавать себе отчет, что подобная система является обязательным элементом обеспечения требований противопожарной защиты сооружения. Очевидно, что эксплуатацию здания без выполнения подобных работ сложно назвать по-настоящему безопасной. Особенно актуальным устройство заземляющего контура выглядит для построек из древесины.

Нужно ли заземление в деревянных домах

Необходимость выполнить заземление в частном деревянном доме не вызывает у специалистов никаких вопросов. При этом крайне важно понимать, что подобная система выполняет сразу несколько серьезных функций, в частности:

• Отвод напряжения с любых деталей и элементов системы электроснабжения, у которых повреждена изоляция. Это в равной степени относится к сетям и приборам, рассчитанным как на 220В, так и на 380В;
• Препятствование накоплению статического заряда на бытовых электроприборах;
• Выравнивание потенциалов предметов, расположенных в здании и проводящих ток, к одному уровню;
• Обеспечение безопасной эксплуатации различных электрических приборов, количество которых в современном жилом доме крайне велико;
• Создание благоприятных условий для эффективной работы различных систем безопасности и защиты, предусмотренных в доме, включая плавкие предохранители, УЗО и автоматы.

Основным принципом работы заземляющего контура является достижение надежного контакта между системой электроснабжения постройки и используемых электрических приборов с потенциалом земли, который является практически нулевым. Для этого сооружается контур, обладающим минимальным уровнем сопротивления и размещающийся в грунте.

Достаточно часто владелец постройки принимает решение выполнить заземление в деревянном доме своими руками. Сделать это вполне возможно, однако, необходимо четко понимать принцип действия такой системы, ее схему и основные элементы.

Схема и элементы системы заземления

Наиболее часто собственники решают сделать заземление в деревянном доме по простой, но при этом эффективной схеме. В этом случае система представляет собой контур из трех, а в некоторых случаях четырех электродов. Они объединяются в единую токопроводящую конструкцию при помощи стальной шины.

Основными элементами подобной системы являются электроды, которые изготавливаются из металлического уголка с размером полки примерно 5*5 см и толщиной не менее 4 мм или обычного стального прута, диаметр которого равняется 10-12 см. В некоторых ситуациях могут применяться трубы или другой профиль, имеющий схожие габариты. Оптимальным вариантом считается применение стали с оцинкованным покрытием, обеспечивающим долговечность конструкции.

Объединение электродов в единый заземляющий контур осуществляется при помощи шины. Она изготавливается из металлической полосы, ширина которой не менее 4-5 см, а толщина – равняется, как минимум, 4 мм. Нередко применяется арматура диаметром от 12 до 14 мм. Аналогичные материалы используются не только для создания контура, но и для его присоединения к точке ввода электричества в деревянный дом. Для этого сначала до цоколя прокладывается шина. Там она соединяется с проводом заземления, идущим непосредственно к распределительному щитку.

Важным условием для эффективной работы выполненного контура заземления является погружение электродов на глубину не менее 1 метра. Соединительные элементы в виде шины располагаются на расстоянии в 50 см от поверхности земли. На аналогичной глубине необходимо укладывать металлическую полосу или арматуру, ведущую к цоколю здания для дальнейшего соединения с проводом заземления.

Другим существенным требованиям к контуру заземления выступает соединение отдельных элементов при помощи сварки. Это объясняется тем, что узлы крепления на болтах под действием влажного грунта достаточно быстро окисляются. В результате повышается сопротивление контактов, что ведет к резкому снижению эффективности системы заземления.

27/12/2017

Как сделать заземление правильно

Электричество это наше все, оно должно быть безопасным. Для этого применяется заземление. Расскажу вам как сделать заземление правильно и при этом сэкономить.

Как сделать заземление правильно

Для чего нужно заземление в частном доме или квартире

Простыми словам заземление необходимо для защиты человека от возможного удара током в квартире или частном доме.

Принцип работы защитного заземления — это отведение электрического тока в землю от металлических электроприборов, при их неисправности.

В новой квартире или при строительстве дома нужно обязательно провести работу по прокладке заземляющего кабеля и его подключению к «контуру земли» или общедомовому или индивидуальному. Электроприборы потребляют большое количество энергии, их корпуса металлические и отлично проводят ток, поэтому в особенности обратите внимание на заземление: стиральных машин и холодильников, варочных панелей и духовых шкафов, электрических бойлеров и котлов отопления, микроволновых печей.

Корректная работа заземления опирается на факт того, что:

• Происходит снижение до неопасного значения разности потенциалов между заземляемым объектом и другими проводящими ток объектами, имеющими свое заземление.
• В рабочей электрической сети появление утечки тока приведет к быстрому срабатыванию защитного устройства УЗО.
• При утечке тока и контакте заземляемого проводящего объекта с фазным проводом должно происходить отведение этого тока.

Внимание! Контур заземления будет грамотно работать в комплекте с использованием устройств защитного отключения УЗО. Если прибор выйдет из строя, то величина тока на заземленных предметах не превысит опасной величины. Нерабочий участок сети будет мгновенно выключен в течение времени срабатывания УЗО.

Отсюда можно сделать выводы:

• Наиболее опасный вариант для человека, когда корпус электроприбора не заземлен и УЗО отсутствует.
• Если корпус заземлен, УЗО отсутствует, то этот вариант недостаточно безопасен, так как при высоком сопротивлении заземлителя и больших номиналах предохранителей потенциал на заземленном проводнике может достигать очень высоких величин.
• Если корпус не заземлен, но при этом УЗО установлено, утечка тока может произойти через тело человека, коснувшегося одновременно неисправного прибора и предмета, имеющего естественное заземление. УЗО отключает участок сети, как только возникнет утечка. Но человек получит лишь кратковременный удар током, не причиняющий вреда здоровью. Но УЗО может быть неисправен, поэтому лучше не рисковать и сделать все по следующему варианту.
• Корпус прибора заземлен и установлено УЗО. Это самый лучший вариант, так как выполнены два защитных решения.

Как сделать заземление правильно в квартире

Чтобы ответить на этот вопрос необходимо понимать какая система защиты установлена именно в вашем доме.

Как правило в старых домах советской постройки применялась Система TN-C, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники, объединены в один PEN проводник, и они совмещены на всем протяжении системы. Узнать такую систему можно по двухжильному кабелю, который проложен по квартире и по четырехжильному в общем щитке.

Если говорить честно, как правильно сделать заземление именно в квартире в старом фонде, то такая система защищает только от короткого замыкания и возрастает вероятность получения удара током. Поэтому говорить о защитном заземлении в данном случае необходимо с некой долей риска. Есть несколько рабочих вариантов, которые снижают риски, но при этом не являются полноценной защитой, и делаются на ваш страх и риск.

Вариант 1 Меняем проводку в квартире на трехжильную L, N, PE, но PE никуда не подключаем. В будущем, когда будет сделано общедомовое заземление, можно будет подключиться. На группы розеток обязательно устанавливаем УЗО на случай попадания фазы на корпус в пределах квартиры. Абсолютной защиты они не гарантируют. Но при повреждении бытовой техники УЗО обесточит линию и не позволит току достичь опасной величины.

Вариант 2 Договариваемся с соседями и управляющей компанией и делаем отдельный контур заземления возле подъезда по принципу как в частном доме. Этот вариант самый безопасный и правильный.

Вариант 3 Ноль оставляем как есть, провод PE берем с магистрального PEN провода. Можно с места, куда он подходит к корпусу этажного щитка. Важно, чтобы наши N и PE были подключены в разных точках. PE – на корпусе, N – на изолированной от корпуса шине, на которую ноли приходит после вводного рубильника или автомата и счетчика. При этом остается большой минус в таком решении. Нуль может отгореть на входе в дом. Вы можете думать, что домов меньше, чем квартир и вероятность возникновения такой проблемы меньше, но это опасность все же есть. Поэтому такое заземление то же не работает на 100%.

Внимание! Не делайте заземляющий провод с контактной точкой на батарее центрального отопления или водоснабжения. Нельзя делать заземление, соединив в розетке нулевой рабочий и нулевой защитный проводники. Это опасно, так как может отгореть рабочий нуль в щитке. После этого на корпусе ваших электроприборов появиться 220В.

В современных многоквартирных домах используется система TN-S, в ней проводники N и PE разделены на всём протяжении от подстанции до потребителя. Эта система самая безопасная и предпочтительная, но применяется только в новых электроустановках из-за высокой стоимости. В большинстве домов сейчас используется система TN-C-S, в которой проводники N и PE после подстанции соединены в один провод PEN, а потом, на вводе в здание, разделены.

В данном случае организовать защитное заземление можно на этапе монтажа электрики используя трехжильные провода, розетки с заземлением и защитную автоматик. При попадании фазы на корпус прибора должен сработать защитный автомат. При касании токоведущих частей должен сработать УЗО.

Для разводки электричества советую выбрать кабель с тремя жилами в двойной изоляции, лучше ВВГ НГ, для розеточных групп сечением 3 на 2.5 для световых групп 3 на 1.5. Один конец провода заводится под свободный болт шины распределительного щита, соединенной с корпусом щита, а второй — на «заземляющий» контакт розетки. Одновременно со сборкой квартирного щитка электрики проверьте подключение заземляющего провода в общем домовом щитке.

Внимание! Сделайте отдельный контур заземления для металлической ванны и раковины, металлических труб стиральной машины. Правильно соединяйте кабель заземления с металлической ванной к специально приваренному к корпусу ванны ушку, но не к регулируемым болтовым креплениям ванны.

Схематично схему защитного заземления в ванной квартире можно представить следующим образом.

Заземление в ванной

Внимание! При наличии в щитке УЗО заземляющий проводник не должен нигде иметь контакта с N проводником, так как будет срабатывать УЗО. Помните, что «земля» не должна разрываться, посредством выключателей

Как сделать заземление правильно в доме

Как правило для подачи в частный дом электричества применяется система ТТ, в такой системе заземляющий провод PE подключается к контуру заземления, и больше никуда. При такой системе, необходимо делать качественной контур заземления, чтобы в случае замыкания КЗ на землю, ток короткого замыкания был достаточен для срабатывания автомата защиты. Рассмотрим, как сделать заземление правильно в частном доме.

Контур состоит из заземлителей и металлической обвязки. Заземлители делаются из металлических штырей 2-3 метров длинной, они полностью входят в землю. Эти штыри и распределительный щит в доме соединяются металлической обвязкой. Для изготовления штырей могут применяться металлические трубы, уголки, пруты. Арматуру использовать нельзя, так как она быстрее ржавеет и теряет заземляющие свойства. Между собой штыри удобно соединять металлической полосой.
Существует принципиально две схемы контура заземления:

• Линейная схема заземляющего контура, заземлители уложены в ряд и соединяются последовательно.
• Схема с замкнутым контуром, например треугольные и квадратные, в этом случае все штыри заземления образуют замкнутый круг. Такая схема более надежна и оптимальна. Если позволяет территория возле дома, то используйте её. Самой оптимально схемой будет треугольник, расстояние между штырями должно быть одинаковым от 1 м до 1,5 м.

 

Простая схема заземления

Организацию заземления в частном доме можно разделить на три этапа работ, на монтаж контура заземлителей в земле, подключение контура к электрическому щитку и проверку работы заземления.

 

Внимание! Ответственно подойдите к выбору места для контура заземления, так как в случае утечки тока над ним не должно никого быть. Можно расположить под клумбой или дорожкой. Размещать контур нужно на расстоянии от 1 до 10 метров от дома.

ЭТАП1

• Отмечаем территорию под контур треугольника, в направлении к строению выкапываем траншею глубиной 70 см.
• В углах треугольника в землю вбиваются металлические уголки или трубы на глубину ниже уровня промерзания, около 2,3 метров. Концы штырей забивают так, чтобы после засыпания грунтом над ними было еще около 50 см почвы.
• Затем эти концы соединяются методом сварки металлическими полосами, тем самым образую замкнутый контур в виде равнобедренного треугольника.
• Затем приваривается к контуру металлическая полоса, идущая к дому. На её конце, на стене дома, привариваем болт, к которому будет закрепляться заземляющий провод от шины в электро-щитке.
• Сварочные швы красятся битумной краской или мастикой, для защиты от коррозии.
• Засыпаем грунтом траншею, и красим для защиты от коррозии земляную шину, которая выступает из земли.

Внимание! Есть заблуждение, что для лучшей работы заземления можно посыпать контур перед засыпкой солью, якобы соленая почва лучше проводит ток. Не делайте этого, так как показатели проводимости тока действительно на начальном этапе эксплуатации будет лучше, но в долгосрочной перспективе ваш контур значительно быстрее заржавеет и потеряет свою способность выполнять свои функции.

 

Контур заземления

ЭТАП2

Для подключения земляной шины к щитку лучше использовать медный провод желтого цвета, сечением не меньше 10 кв.мм.

Внимание! Для крепления медного провода к металлической полосе делается отверстие по диаметру болта, провод фиксируется гайкой с шайбой специальными клеммами, но не накручиваться на них. Это место соединения зачищаем до блеска и покрываем консистентной смазкой для защиты металла от окисления и коррозии.

К щиту медный провод крепится на корпус также винтовым соединением. Если дверца щита не заземлена, то заземлите её еще одним проводом.

Совет! Заранее подберите шины заземления в щитке с нужным количеством отверстий для разных линий, так как крепить два провода в одну точку запрещается.

Шина заземления

 

ЭТАП3

Проверьте работоспособность выполненного защитного. Лучше проводить такую проверку раз в 3 года, для вашей безопасности. Проверка проводится омметром. Может показаться, что проверить ваш контур можно при подключении обыкновенной лампочки к фазе и контуру и она будет гореть, но это ошибочно из-за низкого электропотребления.

Сопротивление контура заземления не должно быть более 4 Ом. Советую пригласить электрика и быть уверенным в том что ваш контур заземления работает корректно.

Итоговые рекомендации

Теперь вы знаете, как правильно сделать заземление в квартире или доме. Подведем небольшие итоги:

• Заземление необходимо для защиты человека от возможного удара током в квартире или частном доме.
• Самый безопасный вариант, когда корпус электроприбора заземлен и установлено УЗО.
• В старом жилом фонде лучше ни рисковать и заменить старую проводку на трехжильные кабеля ВВГ НГ и использовать защитную автоматику, при этом пытаться решить вопрос об установке общедомового контура заземления.
• В новом жилом фонде организовать защитное заземление можно на этапе монтажа электрики используя трехжильные провода, розетки с заземлением и защитную автоматику. При попадании фазы на корпус прибора должен сработать защитный автомат. При касании токоведущих частей должен сработать УЗО.
• Сделайте отдельный контур заземления для металлической ванны и раковины, металлических труб, стиральной машины, варочной панели и духового шкафа.
• В частном доме организуйте схему с замкнутым контуром заземления из трех штырей в земле, соединенных между собой и щитком земляной шиной.
• Обязательно проверьте корректность работы заземления.

Правильное заземление своими руками в частном доме и квартире

Жизнь насыщается электроприборами. «Хрущевская» норма энергопотребления в 1,3 кВт на квартиру (220 В; пробки – 6 А) ныне вызывает смех. Электроприборы дают комфорт и экономят немало денег, но есть оборотная сторона медали: возрастает опасность электрошока. Поэтому без защитного заземления (а для стиральной машины – и рабочего) теперь не обойтись. Но в старых домах его нет, а частнику нужно делать самому; цены же в специализированных организациях соответствуют объему работы. Чем платить такие деньги, проще сделать заземление в доме своими руками – работа не легкая, но и не сложная.

Можно ли делать заземление самому?

Но не будет ли проблем с электриками? Штрафовать они любят.

Если заземление сделано правильно, а измерения показали сопротивление растекания тока не более 4 Ом, формального повода для придирок не возникнет. Устройство заземления дома подробно регламентируется следующими нормативными документами:

• ПТБЭ – Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей.
• ПУЭ – Правила устройства электроустановок потребителей.
• ПТЭЭ – Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей.

Однако ни в одной из этих книжек ни сном, ни духом, ни прямым текстом не сказано, что заземление должна делать специализированная организация. Сделано по правилам, нормам соответствует – защищайтесь на здоровье, претензий быть не может. В настоящей статье описывается, как правильно сделать заземление частного дома и устроить заземление в квартире, если дом не заземлен.

Но! Если заземление сделано специализированной организацией по проекту, проверено и принято энергослужбой, и все-таки случилась авария, вы имеете полное право требовать возмещения ущерба. При самодельном заземлении такая возможность, разумеется, исключается. Можно заказать у энергетиков проект, оплатить приемку готового, получить на руки акт ввода в эксплуатацию. Однако практика показывает, что, если «шарахнуло», судиться с энергетиками бесполезно. А в договоре с коммерческой фирмой возмещение ущерба прописывается. Но и работа выходит очень дорогая.

Защитное и рабочее заземления

Защитное заземление спасает людей от электрошока, а включенную в сеть аппаратуру от выхода из строя при пробое какого-либо электроприбора на корпус. При наличии молниеотвода – также при ударе молнии.

Рабочее заземление при электрическом ЧП выполняет роль защитного, но оно же обеспечивает нормальную работу электрооборудования. Постоянное рабочее заземление применяется только в промышленном оборудовании. Для бытовой техники считается достаточным заземление через евророзетку. Но в реальных условиях кое-что из «бытовухи» полезно все же заземлить наглухо:

1. Стиральную машину. У нее большая собственная электрическая емкость, и во влажном помещении вполне исправная машина, даже включенная в надежно заземленную евророзетку, может безвредно, но ощутимо «щипаться».
2. Микроволновая печь. В ней, как известно, работает источник СВЧ – магнетрон большой мощности. При плохом контакте в розетке микроволновка может «сифонить» на опасном для здоровья уровне. На многих микроволновках сзади можно увидеть винтовую клемму под отдельный заземлитель, причем инструкция об этом стыдливо умалчивает: наличие такой клеммы переводит устройство из разряда бытовой техники в промышленное оборудование. А так – ну, это такой декоративный элемент.
3. Электродуховка и индукционная плита (варочная поверхность). Внутренняя проводка в них работает в тяжелых условиях, мощность же велика, так что высока и вероятность пробоя.
4. Настольный компьютер. Его импульсный блок питания (ИБП) компактности ради устроен так, что нормальную рабочую утечку дает побольше стиралки. От таких плавающих потенциалов на корпусе и производительность снижается, и «глюков» добавляется, и скорость интернета падает. Наглухо заземлить компьютер можно за любой крепежный винт сзади.

У автора этих строк скорость беспроводного интернета после правильного заземления компьютера возросла с 17,8 кбит/с до 310 кбит/с (!).

Части заземления

Заземлители – вбитые или врытые в землю металлические проводники. Не менее полуметра заземлителя должно находиться ниже максимального горизонта промерзания; в местах с плюсовой зимой – ниже горизонта просыхания, т.е. в слое почвы со стабильной влажностью. Чаще всего это обеспечивается при длине заземлителя в 2-3 м. Точные данные о необходимой длине и количестве заземлителей можно получить в местной энергослужбе.

Металлосвязь – сварная металлическая конструкция, соединяющая между собой верхние концы заземлителей и заведенная в дом в виде шины заземления. Вводов шин заземления в доме может быть несколько, но одна непременно должна заземлять вводный щит (ВЩ, или вводно-распределительное устройство – ВРУ). Заземлители с металлосвязью образуют жесткий цельный контур заземления.

Заземляющие проводники соединяют заземлительные клеммы электроустановок с шиной заземления. Они могут быть как голыми жесткими, так и гибкими многожильными в изоляции. В последнем случае их сечение должно быть не менее 4 кв.мм, а расцветка оболочки – желтая с продольной зеленой полосой. Допустим перенос заземляющего проводника с шины на шину заземления.

К шине заземления заземляющие проводники подключаются на специальные контактные площадки: зачищенные до блеска и смазанные консистентной смазкой ее участки с резьбовыми отверстиями не менее М4 под болты. Смазка, помимо защиты от окисления, нужна для предотвращение электрокоррозии (см. след. разд).

Ряд контактных площадок обозначается с одной или с двух сторон, если он на транзитном участке шины, парами косых, под углом 45 градусов, черными полосами. Сплошное окрашивание шины заземления недопустимо, но допустимо ее замоноличивание, кроме контактных рядов, в стену.

Электрическое сопротивление металлосвязи измеряется от ЗАЗЕМЛИТЕЛЬНОЙ КЛЕММЫ электроустановки до наиболее удаленной от нее наземной части контура заземления. То есть, заземляющий проводник электрически считается частью металлосвязи. Сопротивление любой металлосвязи не должно превышать 0,1 Ом.

Зачем несколько заземлителей?

Одним заземлителем нельзя обойтись, потому что земля – проводник нелинейный. Ее сопротивление сильно зависит от приложенного напряжения и площади контакта с заземлителем. У одного заземлителя площадь поверхности слишком мала, чтобы обеспечить надежную защиту. Между двумя заземлителями, разнесенными на 1-2 м, возникает потенциальная поверхность, и эффективная площадь контакта с землей возрастает в сотни раз. Но разносить заземлители слишко далеко нельзя: потенциальная поверхность разорвется, и останется просто два заземлителя. Оптимальное расстояние между заземлителями в рыхлом грунте вне зоны вечной мерзлоты – 1,2 м.

Как нельзя заземлять

Непригодное по ПУЭ заземление

П. 1.7.110 ПУЭ категорически запрещает заземлять электроустановки на любые трубопроводы. «Радиолюбительское» заземление на водяную трубу теперь также недопустимо: любой кусок пластиковой трубы в домовой разводке многократно увеличивает поражающее действие тока пробоя. А что будет, и по закону и по-свойски, если пробой у вас убьет принимающую душ жену соседа, объяснять не нужно.

Также запрещено выводить наружу заземляющие проводники и подключать их к шине заземления на неподготовленные контактные площадки. На рисунке справа – дважды непригодное к использованию заземление.

Дело тут в том, что каждый металл имеет свой электрохимический потенциал. При неизбежном снаружи увлажнении образуется гальваническая пара и начинается электрокоррозия; смазка спасает от нее только в сухом помещении. Коррозионный процесс распространяется под оболочку заземляющего проводника. Хозяин пребывает в полной уверенности, что «его заземление его бережет», но при аварии заземляющий проводник мгновенно отгорает.

Также запрещено заземлять электроустановки последовательно, друг через друга, и подключать более одного заземляющего проводника на одну контактную площадку шины заземления (рис. ниже). В первом случае одна аварийная установка «потянет» за собой другие, и все они будут создавать помехи друг другу; это называется – электромагнитная несовместимость. В обоих случаях работы по устранению аварии связаны с риском для жизни.

Правльное (справа) и неправильное (слева и в центре) подключения к заземлению

О молниеотводах

По ПУЭ объект, снабженный контуром заземления, обязательно должен оборудоваться и молниеотводом. Особенно необходим молниеотвод на даче. Дачные поселки и так места, предпочтительные для ударов молний: ведь дачники, стараясь снабдить себя водой, копают колодцы, забивают скважины на воду, прокладывают водопроводные трубы неглубоко или вообще по поверхности почвы. Дачные же строения большей частью возводятся из горючих материалов, а пожарная охрана далеко, и грозу всегда сопровождает сильный ветер.

Известны случаи, когда целые дачные поселки выгорали от удара молнии. И если на пожарище обнаружится контур заземления, но не найдется остатков молниеотвода, и властям, и соседям виновника долго искать не нужно.

Простейший молниеотвод – две заостренных арматурины, торчащие вверх от концов конька крыши на 1,2–1,5 м. С контуром они соединяются стальной проволокой не менее 6 мм, или стальной же шиной 15х3 мм, или полосой из нескольких слоев оцинковки, набранной до нужного сечения – 45 кв.мм.

Шина молниеовода не должна быть шире 60 мм, иначе при ударе молнии произойдет разбрызгивание плазмы, последствия которого разрушительны. Попросту говоря, слишком широкая шина сработает как своего рода антенна, не отводящая молнию в землю, а распространяющая ее в стороны.

Все детали молниеотвода соединяются только сваркой. Слоеную шину нужно по краям проварить прихватами с шагом 50-60 см с захватом всех слоев.

Заземление частного дома

Контур заземления частного дома может быть выполнен различными способами в зависимости от особенностей строения и свойств грунта. Три наиболее распространенных показаны на рисунке. Во всех случаях заземлители лучше делать из труб со сплющенным в острие концом. На нижнем полуметре трубы насверливают вразброс десяток-полтора отверстий 5-8 мм. Летом, в жару и сушь, в такой заземлитель можно заливать раствор соли (полпачки на ведро воды), чтобы сопротивление растекания держалось в норме.

Также во всех случаях шина заземления такая же, как для молниеотвода. Но использовать для металлосвязи «слойку» из оцинковки нельзя: быстро проржавеет.

Различные виды контуров заземления

Для дачного дома или аналогичного ему жилья, а также в качестве рабочего заземления при наличии защитного зануления строят простейший контур (на рисунке – справа). В постоянно влажном грунте или для рабочего заземления можно обойтись двумя заземлителями; для защитного заземления нужны три, расположенные в ряд или, лучше, треугольником. Размещают заземлители не ближе 1,2 м от края отмостки.

Линейный контур с двумя группами заземлителей (средний рисунок) нужно делать если присутствует хотя бы один из следующих факторов:

• Электроввод – подземный через ВЩ.
• В дом заведены коммуникации: вода, канализация, газ, связь, в любом сочетании или хотя бы одна из них.
• Долговременно (свыше 20 мин.) потребляемая мощность превышает 1 кВт.

И, наконец, полный контур заземления (левый рисунок) необходим при наличии любого из следующего:

• Электроввод – 220/380 В через ВРУ или ЩВС (щит вводный силовой).
• Общая площадь помещения – свыше 100 кв. м.
• Долговременно потребляемая мощность – свыше 3 кВт.
• Наличие стационарных электроустановок промышленного типа (с клеммой заземления; напр. – сверлильный станок, циркулярка и т.п.).
• Наличие ДГУ резервного электропитания.

Измерение заземления

Сделали вы себе контур, и вам, разумеется, хочется убедиться, надежно ли он вас защитит. Для этого нужно измерить сопротивление растекания тока в почве и сопротивление металлосвязи. Профессионалы для этого пользуются специальными приборами, как старыми советскими ПКП-3, так и современными электронными.

Вам же измерить заземление бытовым тестером нельзя: данные будут достоверными при подаче измерительного напряжения в 600 В. Вспомним: земля – нелинейный проводник. Поэтому одолжите или возьмите напрокат электронный измеритель заземлений или старый, но надежный электроиндукционный ручной мегомметр – меггер. Меггеры до сих пор в употреблении: в них нет никакой электроники, они не требуют элктропитания, нечувствительны к наводкам в измерительных проводах и не создают шумов в измеряемой цепи. Правда, металлосвязь меггером не промеряешь, но у сварного контура и правильно подключенных заземляющих проводниках она десятилетиями держится в норме.

Сопротивление же растекания меггером, включенным на омы, измеряют по схеме на рисунке. Расстояние пары измерительных электродов (они справа) до угла или края металлосвязи – 12-15 м. Электроды должны быть голыми и зачищенными до блеска; металл – любой. Электроды погружают в грунт на 0,6-1 м на расстоянии 1,2-1,5 м друг от друга.

Измерение сопротивления растекания заземления меггером

Полярность подключения меггера нужно соблюдать: защитное заземление должно выдерживать удар молнии. Обычные молнии – отрицательные, т.е. представляют собой поток электронов. Отмечены единичные случаи положительных молний: из земли прямо в небо бьет толстенный столб огня. Но разрушительная сила такой природной катастрофы примерно равна взрыву тактического ядерного заряда, только без проникающей радиации и радиоактивного загрязнения местности, так что заземление от положительной молнии не спасает.

Собственно же процедура измерения элементарна: крутят ручку меггера и смотрят, сколько показала стрелка на шкале.

Предупреждение: использовать для измерения заземления сетевое напряжение, гасящий резистор и миллиамперметр смертельно опасно!

Видео: пример монтажа комплекта заземления

Квартирное заземление

В СССР и РФ до 1997 г. электроснабжение многоквартирных домов осуществлялось по схеме с глухозаземленной нейтралью (схема TN–C). В этой схеме домовый проводник защитного заземления (PE) совмещен в нейтралью трехфазного ввода (N). Эта схема дает большую экономию металла, и в огромном СССР, при необходимости интенсивного жилищного строительства и жестком централизованном управлении энергослужбами, во времена слабой насыщенности жилья электроприборами была вполне оправдана. Но у нее есть два существенных недостатка, «во всей красе» проявивших себя в рыночном обществе века электроники:

1. Схема TN–C мало пригодна в качестве рабочего заземления: ток в нейтрали – сам по себе электропомеха.
2. В случае отгорания нуля на подстанции происходит тяжелая авария: в розетках дома оказывается фазное напряжение 380 В; электроприборы взрываются и возгораются; в доме возникает пожар. На металлических же корпусах электроустановок появляется линейное напряжение 220 В; отсюда – массовый электротравматизм со смертельными случаями.

Энергетики, нужно отдать им должное, прекрасно, как профессионалы, понимая ситуацию, даже во время ельцинской «демократии» насколько могли, ноль держали. Ныне энергоснабжающие предприятия в достаточной степени обеспечены финансами на зарплату специалистам и материалы для ремонта. Случаев отгорания нуля не отмечено уже несколько лет.

Но проблема электромагнитной совместимости из-за отсутствия рабочего заземления остается. Поэтому с 1997 г. новыми СНиП и ПУЭ предусматривается запитка многоквартирных домов по схеме TN–C–S. При этом каждый дом снабжается контуром заземления, а защитный проводник PE разводится по квартирным евророзеткам.

Как узнать, есть ли заземление в доме? Для этого нужно открыть домовый ЩВС. Этого на полном законном основании может потребовать любой владелец приватизированной квартиры, но открывать должен ДЭЗовский электрик; вы можете только смотреть в его присутствии. Даже если у вас группа допуска к электроустановкам IV или V, дающая право единоличного их осмотра.

Осмотра достаточно: если от подстанции приходят пять жил кабеля, у вас система TN–C–S, и вам эта статья вообще не нужна. Если же жил четыре – у вас TN–C, и нужно думать, как заземлиться.

Скажем сразу: сделать контур заземления для многоэтажки своими силами нереально: нужно разрешение ДЭЗа, нужен утвержденный проект, нужен большой объем земляных работ с применением спецтехники на придомовой территории (а если там детская площадка?) Если вопрос решается поквартирно, то единственный выход: защитное зануление и УЗО.

Защитное зануление

В качестве рабочего заземления защитное зануление пригодно лишь для стиральной машины. Микроволновка от него только больше «засифонит», а компьютер – заглючит. Но при нуле, соответствующем ПТБ и ПУЭ, защиту оно даст надежную.

Устройство защитного зануления сводится к подведению заземляющего проводника от этажного щитка к заземляющим контактам евророзеток. Самому заниматься этим нет смысла: за такую работу охотно и за небольшую плату берутся ДЭЗовские или РЭСовские электрики (РЭС – район электросетей; районное энергоснабжающее предприятие). Но если ноль (нейтраль) слабоват, нужно еще и ставить УЗО.

Как узнать, хороша ли у вас нейтраль? Верный признак плохого нуля – бессистемные колебания напряжения в сети при стабильной погоде. Или внезапное повышение напряжения сети вечером, при максимальной нагрузке. Если это наблюдается сразу во всем доме – ноль плохой, и нужны УЗО.

УЗО

УЗО – устройство защитного отключения. Они бывают трехфазными и однофазными, а по принципу работы – дифференциальными реле (дифреле) и электронными заземлениями.

Дифреле измеряет токи в фазе и нуле. Если утечки нет, то токи равны. Если ток в фазном проводе больше, чем в нейтрали – где-то «течет», и срабатывает аварийный контактор. Выключившее электричество дифреле обесточивает и себя, так что по устранении причины утечки его нужно включать вручную.

Дифреле выполняются либо в виде настенной розетки, либо в виде блочка, размещаемого рядом со встроенной розеткой или распределительной коробкой («дозой») возле счетчика, сразу на всю квартиру, либо в виде включаемой в розетку коробочки, в которую, в свою очередь, включается электроприбор. Первые и последние удобны, но менее надежны: в них размыкатель тиристорный, а не электромеханический.

Электронное заземление, грубо говоря, имитирует электромонтера с индикатором. Чувствительность современной электроники на порядки выше, чем у неонки, и для создания рабочей электроемкости достаточно собственной емкости монтажа. Электронные заземления монтируются непосредственно на корпусе электроустановки.

Однако все УЗО имеют два недостатка:

• УЗО совершенно непригодны в качестве рабочего заземления: они или не устранят помеху, или будут упрямо выключать и выключать совершенно исправный прибор.
• УЗО защищают только от пробоя на корпус. При отгорании нуля, когда защита более всего нужна, УЗО сами сгорают быстрее, чем успевают что-либо отключить.

Как все-таки заземлить квартиру

Но как же все-таки сделать заземление в квартире? К счастью, обрыв нуля случается не чаще, чем удар молнии. Поэтому для домов, запитанных по схеме TN–C можно рекомендовать следующий порядок заземления:

1. Для стиральной машины оборудовать евророзетку с защитным занулением. Это обойдется намного дешевле, чем разводить защитный проводник по всей квартире.
2. Дорогие устройства запитать через УЗО-дифреле. Для лампочек в нем смысла нет: сгоревшую заменить дешевле.

А затем приступить к радикальным мерам: собраться всем миром, то бишь всем домом, избрать надежного доверенного человека – владельца приватизированной квартиры, и поручить ему выяснить, во что обойдется устройство контура заземления специализированной фирмой, и смогут ли они сделать контур для вашего дома. Если по ПУЭ контур возможен, а расходы в расчете на квартиру окажутся посильными – пусть общественный ходатай, не заходя в ДЭЗ, заключает с ними договор, а все оргвопросы те уж сами уладят – это их хлеб, так что процедура отработана.

Напоследок

Электроснабжение TN–C и дома без контура заземления – не самое легкое из наследий развитого социализма. Но вспомним законы Мэрфи, среди них есть и положительные. Один их них такой: «Из всякого безвыходного положения существует по крайней мере два выхода».

***

© 2012-2020 Вопрос-Ремонт.ру

Загрузка…

что еще почитать:

Вывести все материалы с меткой:

Заземление частного дома своими руками

Для любого строения всегда делается заземление,будь-то многоэтажный жилой дом, общественное здание в городской застройке  или частный малоэтажный дом.

В частном строительстве,на коттеджах,на дачах и ,особенно,на участках садоводческих товариществ,этот важный аспект совсем упускается из виду.

Тем более,что заземление частного дома своими руками сделать достаточно просто.

В любом строении,будь то коттедж,садовый домик или баня имеется куча современных электрических приборов от мелких кухонных: чайник,плита,духовка,мультиварка и т.п., до крупных бытовых,типа:

• стиральной машины,
• водонагреватель,
• камина,
• котла,
• банная каменка

Любой из электрических приборов может выйти из строя.Например,в случае повреждения изоляции в водонагревателе вода может быть под напряжением и тогда, при помывке посуды, вас начинает бить током….

Или в котле, при пробивке тенов на массу, возникает разность потенциалов и такая утечка тока опасна для человека.

И котел,и водонагреватель необходимо заземлять.

Как сделать заземление в частном доме своими руками:

1. сделать контур заземления вне здания, к которому в дальнейшем будет выведен внутренний контур
2. сделать контур заземления внутри здания,к которому будут подключены заземляющие проводники от каждого прибора
3. стационарное электрическое оборудование дома с помощью заземляющего проводника подключить к внутреннему контуру заземления

Контур заземления делается в земле:

1. выкапывается траншея глубиной 0,5м в виде равнобедренного треугольника со сторонами, желательно равными размерам вертикальных заземлителей,но не менее 1.2м
2. забиваются в углах треугольника в землю три вертикальных заземлителя на глубину 2-3м. В качестве таких заземлителей используются или равнополочные уголки 50х50ммх4(5)мм,которые необходимо заострить,чтобы они легче заходили в грунт. Можно  арматуру Д16мм или трубу диаметром не менее 32мм (согласно ПУЭ)
3. вертикальные заземлители соединяются между собой горизонтальными заземлителями-полосой сечением не менее 160 мм2(40х4мм,хотя в ПУЭ минимальное сечение 100 мм2) с помощью сварки
4. от вертикального контура  в здание через стену вводится заземляющий проводник сечением  100 мм2 (например,полоса(шинка) 20х5мм). Можно применять арматуру Д10мм.
5. все засыпается обратно землей

Размеры заземлителей и заземляющих проводников согласно ПУЭ главы 1.7 «Заземление и защитные меры электробезопасности»:

Размеры вертикальных и горизонтальных заземлителей,согласно ПУЭ

Во влажных грунтах достаточно заглубиться вертикальными штырями(заземлителями) на 1,5-2м,  а вот в  сухих грунтах придется  «копать глубже».

В результате в контуре заземления должно быть не более 4 Ом

Устройство заземления в доме в 2-х вариантах:

1. можно подсоединить горизонтальный заземляющий проводник от внешнего контура к распределительному шкафу,а уж все остальное оборудование подключать к шкафу трехжильным кабелем,в котором желтая жила с полоской предназначена  для  заземления.
2. можно провести горизонтальный заземлитель(полоса 50х2 мм) по стенам всего дома и к нему уже подсоединять все оборудование. Так делалось раньше,когда не использовались трехжильные кабели. И сейчас эту схему применяют в общественных и производственных зданиях,где очень много приборов и оборудования.

В частном доме проще всего применять трехжильный кабель.Если уж этого не сделано сразу,тогда нужно заземление делать  отдельным медным проводом.

Для надежности дополнительно желательно отдельным медным проводом заземлять металлические корпуса оборудования и приборов.

В щитке(шкафу) нулевой провод и провод заземления нужно соединить перемычкой,что дает дополнительную гарантию безопасности.Детали соединения чисто монтажные: лучше использовать две шинки и соединить медным проводом на 16мм2.

Приборы,работающие во влажных помещениях и работающие с водой,такие ,как водоподогреватель, должны подключаться через УЗО.

В таком строение ,как отдельно стоящая  баня,которое не считается капитальным,но является по пожарным нормам более опасным сооружением ,чем кирпичный дом(в бане соединены и огонь и вода),желательно  заземлить все подряд электрические приборы,потому что приборам и оборудованию (электрическая каменка,водоподогреватель) приходится работать в среде не только с повышенной влажностью,но  и высокой температурой.

Заземление частного дома своими руками необходимо сделать сразу же,как только вы подключили дом к электричеству и, поставили распределительный шкафчик.

заземление и молниезащита для частного дома, дачи, коттеджа

Уважаемые читатели! Инструкция объёмная, поэтому специально для вашего удобства мы сделали навигацию по её разделам (см. ниже).

Дом только что построен или куплен — перед вами именно то заветное жилище, которое вы ещё недавно видели на эскизе или фотографии в объявлении. А может быть вы живёте в собственном доме уже не первый год, и каждый уголок в нём стал родным. Обладать своим личным домом замечательно, но вместе с ощущением свободы, в довесок вы получаете и ряд обязанностей. И сейчас мы не будем говорить о домашних хлопотах, речь пойдёт о такой необходимости, как заземление для частного дома. Любой частный дом включает в себя следующие системы: электрическую сеть, водопровод и канализацию, газовую или электрическую систему обогрева. Дополнительно устанавливаются система охраны и сигнализации, вентиляции, система «умный дом» и др. Благодаря этим элементам, частный дом становится комфортной средой жизни современного человека. Но по-настоящему он оживает благодаря электрической энергии, которая приводит в работу оборудование всех указанных выше систем.

К сожалению, электричество имеет и обратную сторону. У всего оборудования есть срок службы, в каждый прибор заложена определенная надёжность, поэтому работать они будут не вечно. Кроме того, при проектировании или монтаже самого дома, электрики, коммуникаций или оборудования также могут быть допущены ошибки, которые способны сказаться на электробезопасности. В силу этих причин часть электрической сети может оказаться повреждённой. Характер аварий бывает разный: могут произойти короткие замыкания, которые отключаются автоматическими выключатели, а могут случиться пробои на корпус. Сложность в том, что проблема пробоя носит скрытый характер. Произошло повреждение проводки, поэтому корпус электрической плиты оказался под напряжением. При неправильных мерах заземления, повреждение никак себя не проявит, пока человек не прикоснется к плите и не получит удар током. Поражение электричеством случится из-за того, что ток ищет путь в землю, а единственным подходящим проводником послужит тело человека. Допускать этого нельзя.

Такие повреждения представляют наибольшую угрозу для безопасности людей, потому что для их раннего обнаружения, а, следовательно, чтобы защититься от них, обязательно нужно иметь заземление. В рамках данной статьи рассматривается, какие действия нужно предпринять по организации заземления для частного дома или дачи.

Необходимость установки заземления в частном доме определяется системой заземления, т.е. режимом нейтрали источника питания и способом прокладки нулевого защитного (PE) и нулевого рабочего (N) проводников. Также может быть важен тип питающей сети — воздушная линия или кабельная. Конструктивные различия систем заземления позволяют выделить три варианта электроснабжения частного дома:

Система TN-S

Основная система уравнивания потенциалов (ОСУП) объединяет все крупные токопроводящие части здания, в обычном состоянии не имеющие электрического потенциала, в единый контур с главной заземляющей шиной. Рассмотрим графический пример выполнения СУП в электроустановке жилого дома.

Вначале рассмотрим самый прогрессивный подход к электрическому питанию дома – систему TN-S. В этой системе PE и N проводники разделены на всем протяжении, и необходимости в установке заземления у потребителя нет. Нужно только завести PE-проводник на главную шину заземления, и далее развести с нее проводники заземления к электроприборам. Реализуется такая система как кабельной, так воздушной линией, в случае последней прокладывается ВЛИ (воздушная линия изолированная) с помощью самонесущих проводов (СИП).

Но такое счастье выпадает далеко не всем потому, что старые воздушные линии передачи используют старую систему заземления – TN-C. В чём же её особенность? В данном случае PE и N на всём протяжении линии прокладываются одним проводником, в котором совмещены функции и нулевого защитного и нулевого рабочего проводников — так называемый PEN-проводник. Если раньше использовать такую систему разрешалось, то с введением в 2002 году ПУЭ 7 изд., а именно пункта 1.7.80 применение УЗО в системе TN-C оказалось под запретом. Без использования УЗО ни о какой электробезопасности не может быть речи. Именно УЗО отключает питание при повреждении изоляции, как только оно произошло, а не в тот момент, когда человек прикоснется к аварийному прибору. Чтобы соблюсти все необходимые требования, систему TN-C необходимо модернизировать до TN-C-S.

 

Система TN-C-S

В системе TN-C-S по линии так же прокладывается PEN-проводник. Но, теперь уже, пункт 1.7.102 ПУЭ 7 изд. говорит, что на вводах ВЛ к электроустановкам должны быть выполнены повторные заземления PEN-проводника. Выполняются они, как правило, у электрического столба, с которого выполняется ввод. При повторном заземлении производится разделение PEN-проводника на отдельные PE и N, которые и заводятся в дом. Норма повторного заземления содержится в пункте 1.7.103 ПУЭ 7 изд. и составляет 30 Ом, либо 10 Ом (при наличии в доме газового котла). Если заземление у столба не выполнено, необходимо обратиться в Энергосбыт, в чьём ведомстве находится электрический столб, распределительный щит и ввод в дом потребителя, и указать на нарушение, которое должно быть исправлено. Если распределительный щит находится в доме, разделение PEN нужно выполнить в этом щите, а повторное заземление сделать возле дома.

 

В таком виде TN-C-S успешно эксплуатируется, но с некоторыми оговорками:

• если состояние ВЛ вызывает серьезные опасения: старые провода находятся не в лучшем состоянии, из-за чего возникает риск обрыва или перегорания PEN-проводника. Это чревато тем, что на заземленных корпусах электроприборов окажется повышенное напряжение, т.к. путь тока в линию через рабочий ноль прервется, и ток вернется с шины, на которой выполнялось разделение, через нулевой защитный проводник на корпус прибора;
• если на линии не выполнены повторные заземления, то есть опасность, что ток повреждения перетечёт в единственное повторное заземление, что также приведёт к повышению напряжения на корпусе.

В обоих случаях электробезопасность оставляет желать лучшего. Решением этих проблем является система ТТ.

Система ТТ

В системе ТТ PEN-проводник линии используется в качестве рабочего нуля, а отдельно выполняется индивидуальное заземление, которое можно установить возле дома. Пункт 1.7.59 ПУЭ 7 изд. оговаривает такой случай, когда невозможно обеспечить электробезопасность, и разрешает использовать систему ТТ. Обязательно должно быть установлено УЗО, а его правильная работа должна обеспечиваться условием Rа*Iа<=50 В (где Iа — ток срабатывания защитного устройства; Ra — суммарное сопротивление заземлителя). «Инструкция по устройству защитного заземления» 1.03-08 уточняет, что для соблюдения этого условия сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 30 Ом, а в грунтах с высоким удельным сопротивлением – не более 300 Ом.

 

Цель заземления для частного дома состоит в том, чтобы получить необходимое сопротивление заземления. Для этого используются вертикальные и горизонтальные электроды, которые в совокупности должны обеспечить необходимое растекание тока. Вертикальные заземлители подходят для монтажа в мягком грунте, тогда как в каменистом их заглубление связано с большими трудностями. В таком грунте подойдут горизонтальные электроды.

Защитное заземление и заземление молниезащиты выполняются общими, один заземлитель будет универсальным и выполнять оба назначения, об этом говорится в пункте 1.7.55 ПУЭ 7 изд. Поэтому полезно будет узнать, как унифицировать молниезащиту и заземление. Чтобы наглядно увидеть процесс монтажа этих систем, описание процесса заземления для частного дома будет разделено на этапы.

Этап 1. Установка защитного заземления

Отдельным пунктом следует выделить защитное заземление в системе TN-S. Исходной точкой для установки заземления будет тип системы питания. Различия систем питания были рассмотрены в предыдущем пункте, поэтому мы знаем, что для системы TN-S заземление монтировать не нужно, нулевой защитный (заземляющий) проводник приходит с линии – требуется только присоединить его к главной заземляющей шине, и в доме будет заземление. Но нельзя говорить, что дому не нужна молниезащита. Значит это лишь то, что мы, не обращая внимание на этапы 1 и 2, сразу можем перейти к этапам 3-5, см. ниже
Системы TN-C и TT всегда требуют установку заземления, поэтому перейдём к самому главному.

Защитное заземление устанавливается у столба, либо у стены дома, в зависимости от того в каком месте выполняется разделение PEN-проводника. Желательно располагать заземлитель в непосредственной близости от главной заземляющей шины. Отличия TN-C от TT лишь в том, что в TN-C место заземления привязано к месту разделения PEN. Сопротивление заземления в обоих случаях должно быть не более 30 Ом в грунте с удельным сопротивлением 100 Ом*м, например суглинке, и 300 Ом в грунте с удельным сопротивлением более 1000 Ом*м. Значения одинаковые, хоть и опираемся мы на разные нормативы: для системы TN-C 1.7.103 ПУЭ 7 изд., а для системы ТТ — на пункт 1.7.59 ПУЭ и 3.4.8. Инструкции И 1.03-08. Так как отличий в необходимых мероприятиях нет, будем рассматривать общие решения для этих двух систем.

Для заземления достаточно забить шестиметровый вертикальный электрод.

Такое заземление получается очень компактным, установить его можно даже в подвале, никакие нормативные документы этому не противоречат. Необходимые действия для заземления описаны для мягкого грунта с удельным сопротивлением 100 Ом*м. Если грунт имеет сопротивление выше, требуются дополнительные расчёты, обратитесь к техническим специалистам ZANDZ.ru за помощью в расчётах и подборе материалов.

Этап 2. Заземление для газового котла

Если в доме установлен газовый котел, тогда, газовая служба может потребовать заземление с сопротивлением не более 10 Ом, руководствуясь пунктом 1.7.103 ПУЭ 7 изд. Данное требование должно быть отражено в проекте газификации.

Тогда для достижения нормы необходимо установить 15-ти метровый вертикальный заземлитель, который устанавливается в одну точку.

Установить можно и в несколько точек, например, в две или три, соединив затем горизонтальным электродом в виде полосы вдоль стены дома на расстоянии 1 м и на глубине 0,5-0,7 м. Установка заземлителя в несколько точек послужит также для цели молниезащиты, чтобы понять каким образом, перейдём к её рассмотрению.

Этап 3. Заземление для молниезащиты

Перед тем как монтировать заземление, нужно сразу решить, будет ли выполняться защита дома от молнии. Так, если конфигурация заземлителя для защитного заземления может быть любой, то заземление для молниезащиты должно быть определенного типа. Устанавливаются минимум 2 вертикальных электрода длиной 3 метра, объединённые горизонтальным электродом такой длины, чтобы между штырями было не менее 5 метров. Данное требование содержится в пункте 2.26 РД 34.21.122-87. Монтироваться такое заземление должно вдоль одной из стен дома, оно будет являться своего рода соединением в земле двух спущенных с крыши токоотводов. Если токоотводов несколько, правильным решением выглядит прокладка контура заземления для дома на расстоянии 1 м от стен на глубине 0,5-0,7 м, а в месте соединения с токоотводом установка вертикального электрода длиной 3 м.

Теперь настало время узнать, как сделать молниезащиту частного дома. Состоит она из двух частей: внешней и внутренней.

Этап 4. Внешняя молниезащита

Выполняется в соответствии СО 153-34.21.122-2003 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций» (далее СО) и РД 34.21.122-87 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений» (далее РД).

Защита зданий от разрядов молнии осуществляется с помощью молниеотводов. Молниеотвод представляет собой возвышающееся над защищаемым объектом устройство, через которое ток молнии, минуя защищаемый объект, отводится в землю. Оно состоит из молниеприёмника, непосредственно воспринимающего на себя разряд молнии, токоотвода и заземлителя.

Молниеотводы устанавливаются на кровлю таким образом, чтобы обеспечивалась надёжность защиты более 0,9 по СО, т.е. вероятность прорыва через молниеприёмную систему должна быть не более 10%. Более подробно о том, что такое надёжность защиты читайте в статье «Молниезащита частного дома». Как правило, они устанавливаются по краям конька кровли, если крыша двускатная. Когда крыша мансардная, четырёхскатная или ещё боле сложной формы, молниеприёмники могут быть закреплены на дымовых трубах.
Все молниеприёмники соединяются между собой токоотводами, спуски токоотводов выполняются к заземляющему устройству, которое у нас уже имеется.

Установка всех этих элементов обеспечит защиту дома от молнии, а точнее от опасности, которую несёт её прямой удар.

Этап 5. Внутренняя молниезащита

Защита дома от перенапряжений выполняется с помощью УЗИП. Для их установки необходимо заземление, потому что ток отводится в землю с помощью нулевых защитных проводников, присоединяемых к контактам этих устройств. Варианты установки зависят от наличия или отсутствия внешней молниезащиты.

1. Имеется внешняя молниезащита
   В таком случае устанавливается классический защитный каскад из расположенных последовательно устройств классов 1, 2 и 3. УЗИП класса 1 монтируется на вводе и ограничивает ток прямого удара молнии. УЗИП класса 2 устанавливается либо также в вводном щитке, либо в распределительном, если дом большой, и расстояние между щитами больше 10 м. Предназначен он для защиты от наведенных перенапряжений, их он ограничивает до уровня 2500 В. Если в доме есть чувствительная электроника, то желательно установить и УЗИП класса 3, ограничивающий перенапряжения до уровня 1500 В, такое напряжение может выдержать большинство устройств. Устанавливается УЗИП класса 3 непосредственно у таких приборов.
2. Внешняя молниезащита отсутствует
   Прямое попадание молнии в дом не берётся в расчёт, поэтому необходимости в УЗИП класса 1 нет. Остальные УЗИП устанавливаются так же, как описано в пункте 1. Выбор УЗИП также зависит от системы заземления.

На рисунке показан дом с установленными защитным заземлением, системой внешней молниезащиты и и комбинированным УЗИП класса 1+2+3, предназначенным для установки в системе ТТ.

Перечень оборудования для заземления и молниезащиты:

В таблице учтено устройство защиты от импульсного перенапряжения (УЗИП) комбинированного типа класса 1+2+3 для системы ТТ. Выбор подходящей модели УЗИП зависит от системы заземления и других факторов, которые были учтены в приведённом примере.

Этап 6. Измерение сопротивления заземления

После установки системы заземления необходимо произвести замеры и получить протокол измерения сопротивления. Право оформлять и выдавать протокол имеют специалисты зарегистрированной в Ростехнадзоре электротехнической лаборатории. Найти уполномоченных специалистов можно в нашем Клубе Экспертов, который работает на всей территории России.

Протокол нужен для приёма газового оборудования в эксплуатацию, для газовой службы это будет подтверждением, что заземление соответствует норме 10 Ом. Понадобится протокол и для того, чтобы быть уверенным, что обеспечивается электробезопасность частного дома. Соблюдение требований нормативов будет гарантией безопасной эксплуатации электрической системы.

Рассмотрев поэтапно необходимые мероприятия, вы уже знаете, что нужно делать, чтобы обеспечить частный дом надёжными заземлением и молниезащитой.

 

---

Смотрите также:

Смотрите также:

Как своими руками обустроить заземление для дома

Электричество – важнейшее изобретение в истории человечества. Но, как и огонь, электрическая энергия очень своенравна и моментально может выйти из-под контроля. Чтобы обезопасить использование электричества в быту, и необходим контур заземления дома.

Какую пользу приносит заземление?

Необходимо оно для того, чтобы предупредить многие неприятные ситуации, связанные с утечкой тока. Для его обустройства используют кабель ВВГ, чтобы сделать монтаж надежной системы токоотвода. Кроме того, у подобной защиты есть еще одна функция – обеспечение нормальной работы бытовых электроприборов. Уменьшение потребления энергии, отсутствие вредного излучения и даже долговечность аппаратуры зависят именно от качественного заземления. К слову, подтвержденный факт: при наличии надежно смонтированного токоотводящего контура даже интернет-соединение начинает работать несколько быстрее.

Но важнее всего – заземление в деревянном доме, которое убережет его не только от короткого замыкания проводки, но и от удара молнии.

Как сделать заземление в доме своими руками?

Защитный контур в принципе не очень сложная конструкция, поэтому можно как обратиться за помощью в специализированную организацию, так и смонтировать его самостоятельно.

Шаг 1. Выбор точки монтажа заземляющего контура.

Лучше всего выбирать место недалеко от дома, но там, где люди бывают нечасто. Оптимально место должно находиться больше в тени, чтобы земля не пересыхала и не теряла токопроводящей способности.

Шаг 2. Земляные работы

Стержни токоотвода должны напрямую контактировать с землей, в которую они закапываются. По общепринятым правилам оптимальная глубина – на уровне точки замерзания.

Шаг 3. Монтаж конструкции

Она может иметь разную схему, что зависит от предпочтений владельца дома, типа строения и даже используемых строительных материалов. Для внутренней проводки с заземляющим контуром оптимальный выбор – провод СИП 2, обеспечивающий максимальную безопасность розеток, выключателей и других точек потребления.

Шаг 4. Проверка системы

Заземляющий контур должен представлять собой замкнутую систему, на функционал которой не влияют даже небольшие ее поломки.

Лучше всего делать места соединений сварными, что исключает риск окисления металла и исчезновения контакта. Допускается стык и посредством болтов, но с повышенной периодичностью проверок работоспособности защиты.

Ни в коем случае нельзя покрывать металлические элементы краской, используется только антикоррозийная обработка.

Заземление в частном доме 220 В не должно контактировать с трубопроводами и другими металлическими коммуникациями.

Правила итоговой проверки

Для проверки обычно используется лампа накаливания 100 Вт, но визуально определить качественность этим «прибором» сложно, лучше доверить контроль специалисту с соответствующим оборудованием. Тем более, что тогда станут известны точные параметры защиты для внесения изменений в систему, пока она еще не приступила к действию.

Важно! Данная статья несет исключительно ознакомительный характер. Для правильного обустройства заземления в доме необходимо обязательно проконсультироваться у квалифицированного специалиста.

Компания «СТРОКА» несет ответственность только за качество предоставляемых материалов (кабели, провода).

Заземление дома своими руками — как правильно сделать заземление в частном доме своими руками

Каждый частный дом оснащен множеством самых разнообразных электрических устройств и розеток. Во избежание поражения электрическим током и выхода из строя бытовой электроники, возникновения пожаров, частный дом необходимо заземлить. Сделать это может специализированная бригада, однако стоимость их услуг будет далеко не низкой. Вполне возможно выполнить составление схемы и заземление дома своими руками. Если сеть имеет напряжение 220в, то монтаж защитного заземлительного контура не обязателен, но при условии, что напряжение в сети 380в — изготовление контура заземления потребуется.

Что значит «заземлить»?

Заземлить — значит соединить точки электрического оборудования с землей. Почва в этом случае выступает в роли проводника. Состоит любое заземление из 2 частей:

• контура
• проводников

Чтобы сделать заземление в загородном доме, нужно смонтировать контур заземления. Изготавливается он из вертикальных заземлителей, которые попросту вбиваются в грунт. Проводники соединяются при помощи горизонтальных лент. Таким образом, создается определенный контур, который после будет соединен с электрощитом.

Как сделать заземление в доме?

Заземление в частном доме своими руками выполняется в несколько шагов:

• этап подготовки
• работа с почвой
• вбивание электродов
• проделывание технических отверстий в стенах дома
• установка провода
• проверка функциональности

На подготовительном этапе осуществляется выбор участка, на котором предполагается расположение контура. После этого проводятся работы с землей. В земле создается треугольник (равносторонний, как правило), он и станет контуром заземления. Затем роются углубления и желоба, их глубина не должна быть меньше полутора метров. Помните, что траншеи лучше всего расположить не ближе, чем на один метр от фундамента вашего старого деревянного дачного дома. Ширину желобов рассчитывайте с учетом того, чтобы после без труда можно было выполнить сварку электродов. На следующем этапе в землю вбиваются электроды на каждой вершине треугольного контура. Вбивать их следует на глубину два-три метра. Нельзя допускать деформации электродов. Далее соедините электроды болтиками. Они привариваются к краям полос для крепления провода. К самому краю болтика необходимо будет прикрепить медный провод, который будет вести на распределительный щит. Последний этап — проверка. Измерение величины сопротивления производится с помощью омметров специализированными лабораториями. Самому же возможно будет проверить заземление при помощи специального устройства — меггера, включенного на омы. Сопротивление растекания тока не должно составлять более 4 Ом для сети 380 в, для сети 220 в — не более 30 Ом. Электрическое же сопротивление металлосвязи — не более 0,1 Ом.

Основные схемы контура заземления

Выделяется три основных схемы контура заземления:

• простой контур — для рабочего заземления будет достаточно двух заземлителей, для защитного — три, располагаться они будут по краям треугольника
• линейный контур — имеет две группы заземлителей, необходим, если в доме есть такие коммуникации, как газопровод, водонагреватель и т.д., если долгое время потребляется мощность более 1 кВт
• полный контур — нужен, если в наличии есть электровод 220/380в через ВСЩ, площадь помещения превышает 100 м2 или в наличии стационарные электрические установки (в т.ч. водонагреватели)

Перед тем, как приступать к заземлению, необходимо ознакомиться с особенностями каждого из контуров.

Самым популярным материалом считается сталь и медь (а точнее сталь в оболочке из меди). Однако, не стоит забывать, что медь — материал не из дешевых, но и качество оправдывает ее цену. Выбирая электрод, обратите внимание на площадь сечения.

 

Как правильно сделать заземление в частном доме: что делать запрещено?

При установке заземления запрещается следующее:

• заземлять на трубы, металлические или пластиковые
• заземлять электрические устройства и розетки последовательно
• заземлять электрические устройства и розетки на одну контактную площадь
• разрывать проводники (как заземляющие, так и нулевые) коммутационными аппаратами

Несоблюдение этих правил может привести к риску для вашей жизни и здоровья. Еще один важный момент при прокладывании заземления — почва, в которой оно будет находиться. Подходящими вариантами грунта являются суглинистые и глинистые. Нежелательные типы грунта — это супеси, мергели, песчаные, известняки, каменистые и скальные.

Если вам не повезло с грунтом, существует одна хитрость. Чтобы повысить электропроводность, в месте установки контура заземления сверлится несколько скважин, в которые будет залит соляной раствор. Также можно просто заполнить пробуренные для электродов скважины почвой, смешанной с солью. Соблюдая все вышеперечисленные правила и рекомендации, вы сможете сделать заземление для вашего частного дома своими силами качественно и быстро. Оно верно прослужит вам еще много лет и обеспечит абсолютную безопасность вашему дому и родным. Главное, придерживаться основных правил и выполнять работу с учетом рекомендаций профессионалов.

Геотермальные тепловые насосы | Министерство энергетики

Геотермальные тепловые насосы (GHP), иногда называемые GeoExchange, земные, наземные или водные тепловые насосы, используются с конца 1940-х годов. В качестве обменной среды они используют постоянную температуру земли, а не температуру наружного воздуха.

Хотя во многих частях страны наблюдаются сезонные экстремальные температуры — от палящей жары летом до минусовых морозов зимой — в нескольких футах ниже поверхности земли температура земли остается относительно постоянной.В зависимости от широты температура земли колеблется от 45 ° F (7 ° C) до 75 ° F (21 ° C). Как и в пещере, эта температура земли теплее воздуха над ней зимой и прохладнее воздуха летом. GHP использует это преимущество, обмениваясь теплом с землей через наземный теплообменник.

Как и любой тепловой насос, геотермальные тепловые насосы и тепловые насосы на основе воды могут нагревать, охлаждать и, если таковые имеются, снабжать дом горячей водой. Некоторые модели геотермальных систем доступны с двухскоростными компрессорами и регулируемыми вентиляторами для большего комфорта и экономии энергии.По сравнению с воздушными тепловыми насосами они тише, служат дольше, не требуют особого обслуживания и не зависят от температуры наружного воздуха.

Тепловой насос с двумя источниками энергии объединяет тепловой насос с воздушным источником и геотермальный тепловой насос. Эти устройства сочетают в себе лучшее из обеих систем. Тепловые насосы с двойным источником имеют более высокие показатели эффективности, чем агрегаты с воздушным источником, но не так эффективны, как геотермальные агрегаты. Основное преимущество систем с двумя источниками энергии состоит в том, что они стоят намного дешевле в установке, чем одиночная геотермальная установка, и работают почти так же хорошо.

Несмотря на то, что стоимость установки геотермальной системы может в несколько раз превышать стоимость установки системы с воздушным источником тепла и охлаждения, дополнительные затраты окупаются за счет экономии энергии через 5–10 лет. Срок службы системы оценивается до 24 лет для внутренних компонентов и 50+ лет для контура заземления. Ежегодно в США устанавливается около 50 000 геотермальных тепловых насосов. Для получения дополнительной информации посетите Международную ассоциацию наземных тепловых насосов.

Геотермальные возможности для старых домов

Возможно, ваша заветная система горячего водоснабжения или пара катастрофически замерзла, или система вентиляции и кондиционирования с принудительной подачей воздуха подходит к концу. Или, может быть, счета за отопление и охлаждение в этой беспорядочной куче, которую вы называете домом, сокращают пенсионные сбережения. Если какое-либо из этих обстоятельств кажется вам знакомым, ваш дом может быть кандидатом на установку геотермальной системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, даже если дом находится на небольшом участке в историческом пригороде трамвая.

Геотермальные системы используют бесплатную возобновляемую энергию, хранящуюся в земле. Геотермальный тепловой насос использует постоянную температуру под землей в качестве обменной среды для обогрева и охлаждения вместо наружного воздуха. Всего в нескольких футах от поверхности земли температура воздуха значительно выше зимой и намного прохладнее летом, обычно в среднем около 50 ° F круглый год. По этой причине геотермальный тепловой насос использует меньше энергии для нагрева воздуха в помещении, когда он холодный, и для охлаждения воздуха, когда на улице жарко, — и все это без прямого сжигания ископаемого топлива.

В рамках геотермальной установки с вертикальной петлей буровая установка готовится к бурению глубоких ям во дворе дома королевы Анны в историческом районе Сиракуз.

Предоставлено Natural Systems Engineering

Хотя первоначальные затраты на геотермальную энергию примерно в два раза выше, чем на традиционные системы, экономия энергии настолько значительна, что большинство домовладельцев окупят свои затраты через 5-10 лет — скорее, с учетом налогов штата и федерального налога. теперь доступны стимулы.(Некоторые из крупных геотермальных компаний также предлагают финансирование на выгодных условиях.) Бесшумные системы также имеют смысл для старых домов с большой планировкой этажей и минимальной изоляцией.

Ключевым компонентом любой геотермальной системы является система контура заземления. Состоящая из труб из полиэтилена высокой плотности, которые содержат смесь воды и этанола для предотвращения замерзания, петлевая система заглублена ниже линии замерзания. В холодную погоду чувствительная к температуре жидкость циркулирует и забирает тепло от устойчивых температур под землей и доставляет его в дом.Тепловой насос концентрирует тепловую энергию и передает ее в обычные воздуховоды или излучающую систему под полом, которая обеспечивает циркуляцию тепла. В теплые месяцы процесс обратный, и более холодная жидкость выводит тепло из дома. В качестве бонуса агрегат может помочь с водяным отоплением.

Существует несколько типов систем контура заземления, и все они требуют значительных земляных работ и ремонта газона. Наиболее распространенной и рентабельной является система с горизонтальной петлей . Трубопровод укладывается в траншеи длиной от 100 до 400 футов.Конечно, для установки траншей требуется достаточно земли — не менее 0,25 акра, а часто и до 0,75 акра. В варианте, называемом «Slinky», петлевание трубы в перекрывающихся кругах позволяет использовать больше трубы в более короткой траншее, сокращая затраты на установку и позволяя горизонтальную установку на меньших площадках.

Вертикальные петлевые системы используются в местах, где недостаточно земли для прокладки горизонтальной системы, например, на небольших участках в исторических кварталах. В вертикальной системе отверстия просверливаются с помощью буровой установки, и в отверстия вставляется пара труб со специальными U-образными изгибами.Типичный дом требует от трех до пяти отверстий с расстоянием между отверстиями примерно 15 футов.

Если вам повезло, и у вас есть пруд размером в пол-акра или больше, ваш дом может быть кандидатом на установку петельной системы пруда . На дно водоема опускается серия закрученных замкнутых контуров. Петля соединяется с домом через дополнительную трубу, проложенную в горизонтальной траншее. Теплообмен вода-вода намного эффективнее теплопередачи вода-воздух, поэтому геотермальная система этого типа очень экономична и эффективна.

Какой бы тип контура ни потребовался, помните, что срок службы обычного геотермального теплового насоса составляет от 15 до 20 лет; петлевые системы могут прослужить 20 лет и более. Для систем с принудительной подачей воздуха потребуется тепловой насос «вода-воздух», в то время как для водяных систем лучистого отопления потребуются тепловые насосы «вода-вода».

Хотя геотермальные тепловые насосы можно легко интегрировать с существующими системами, такими как воздушное или лучистое напольное отопление, вам понадобится место в подсобном помещении или подвале для всех необходимых компонентов.Там, где нет воздуховодов, необходимо спроектировать и установить систему доставки, предпочтительно такую, которая нарушает как можно меньше исходных стен и потолков. Например, для двухэтажного дома может иметь смысл установить сплит-систему, разместив воздуховоды и кондиционер для первого этажа в подвале, с аналогичной установкой на чердаке для обслуживания верхнего этажа.

Проектирование и установка геотермальной системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха — сложный процесс. Само собой разумеется, что это не самостоятельный проект.Ищите подрядчика / инжиниринговую фирму со значительным опытом в области геотермальных установок, желательно сертифицированную Международной ассоциацией наземных тепловых насосов (igshpa.org).

Совет: Мощность геотермальной системы измеряется в тоннах. 3-тонная установка обычно подходит для дома площадью около 2000 квадратных футов.

Ожидайте, что после того, как система будет введена в эксплуатацию, немного поработаем над ландшафтом, как показано на этой исторической геотермальной установке в долине Гудзона.

Предоставлено Hudson Valley Geo

Получите налоговую льготу

В феврале были восстановлены федеральные налоговые льготы для жилых и коммерческих геотермальных установок в США.S. Налоговые льготы покрывают любые геотермальные проекты, начатые с января 2017 года, и будут охватывать новые, которые начнутся к январю 2022 года. Чтобы соответствовать требованиям, система должна использовать землю или грунтовые воды в качестве источника тепловой энергии для обогрева жилища. Система также должна соответствовать стандартам Energy Star, действующим на момент установки.

Кредиты предоставляют налоговые льготы в размере от 22 до 30 процентов от общей стоимости системы, включая затраты на установку. Для системы стоимостью 30 000 долларов, установленной в период максимального кредита, это потенциальная экономия средств в размере 9 000 долларов.Государственные кредиты, если таковые имеются, могут значительно увеличить экономию денежных средств после уплаты налогов. В штате Нью-Йорк, например, 4-тонная система имеет право на скидку в размере 6000 долларов. Это много теста.

Типы петель

Три наиболее распространенных типа петель для подземных геотермальных источников: (1) горизонтальные, (2) вертикальные и (3) петли для прудов. Все три требуют серьезных земляных работ, чтобы проложить необходимый трубопровод.

1. Геотермальный горизонтальный контур.

Бесплатная печь для воды

2.Вертикальные геотермальные подземные петли.

Предоставлено водяной печью

3. Петли геотермальных подземных водоемов.

Предоставлено водяной печи

Это зеленый

Около 70 процентов энергии, используемой геотермальной системой теплового насоса, поступает в виде возобновляемой энергии из земли. Согласно EPA, высокоэффективные геотермальные системы в среднем на 48 процентов эффективнее газовых печей, на 75 процентов более эффективны, чем масляные печи, и на 43 процента более эффективны в режиме охлаждения.

Поскольку системы отопления с геотермальными насосами не сжигают ископаемое топливо для производства тепла, они производят гораздо меньше парниковых газов, чем обычная печь. Они также обеспечивают более высокое качество воздуха, поскольку не выделяют окись углерода. В целом, 3-тонная бытовая геотермальная система с тепловым насосом производит в среднем примерно на фунт меньше углекислого газа в час по сравнению с традиционной системой. За 20 лет этого достаточно, чтобы удалить из атмосферы 10 метрических тонн углерода.Если в ближайшие несколько лет будут введены в эксплуатацию 100000 геотермальных установок, это может сэкономить столько же энергии, как удаление почти 60000 автомобилей с автомагистралей США.

Посетите dsireusa.org , чтобы узнать о налоговых льготах, предоставляемых государством.

Обзор молниезащиты

— Институт молниезащиты

Общая информация по отрасли

Институт молниезащиты — это общенациональная некоммерческая организация, основанная в 1955 году с целью продвижения образования, осведомленности и безопасности в области молниезащиты.Индустрия молниезащиты началась в Соединенных Штатах, когда Бенджамин Франклин постулировал, что молния — это электричество, и что можно использовать металлический стержень, чтобы отвести молнию от здания. Молния является прямой причиной более 50 смертей и 400 травм ежегодно, и трудно защитить людей на открытых открытых площадках. Прямые удары молнии причиняют ущерб от пожара, превышающий 200 миллионов долларов в год, и страховые компании прямо или косвенно оплачивают претензии на миллиарды долларов, связанные с молнией.Большая часть этих имущественных потерь может быть сведена к минимуму, если не устранена, путем применения надлежащей молниезащиты для конструкций. LPI стремится к тому, чтобы современные системы молниезащиты обеспечивали наилучшее качество как материалов, так и методов установки, обеспечивая максимальную безопасность.

Национальная ассоциация противопожарной защиты . (NFPA) публикует документ № 780 , озаглавленный «Стандарт для установки систем молниезащиты». считается национальным руководством по проектированию полных систем молниезащиты в Соединенных Штатах.NFPA опубликовало свой первый документ по молниезащите в 1904 году. Документы NFPA, такие как Национальный электротехнический кодекс (NEC — NFPA 70), Национальный кодекс по топливному газу (NFPA 54) и Единый пожарный кодекс (NFPA 1), разрабатываются комитетом для проверки. принятие новой информации по безопасности по конкретным вопросам, связанным с пожарами.

Стандарт защиты от молний № 780 пересматривается с трехлетним циклом для обновления. NFPA 780 включает молниезащиту для типовых строительных конструкций в четвертой главе как требования к обычным конструкциям.Документ 780 охватывает многие специальные конструкции от хранилищ опасных материалов до лодок и кораблей и открытых сооружений для пикников, а также дает рекомендации по личной безопасности на открытом воздухе. NFPA 780 предоставляет лучшее, что мы знаем сегодня в теории и технологиях, о системах защиты, протестированных опытными профессионалами отрасли в юридически признанном формате.

Тестирование компонентов материалов молниезащиты на заводе перед отправкой для включения в список и маркировки проводится Underwriters Laboratories, Inc.(UL) . Стандарт UL 96 отвечает минимальным требованиям к конструкции молниеприемников, кабельных жил, фитингов, соединителей и крепежных деталей, используемых в качественных системах молниезащиты. В UL есть инспекционный персонал, который регулярно посещает производственные предприятия, чтобы проверить соответствие требованиям для дальнейшего использования одобренных ими товарных этикеток.

Полевые проверки завершенных установок молниезащиты также могут быть организованы с UL через подрядчиков по установке, перечисленных в их программе.UL выпускает продукт «Master Label» для систем, полностью соответствующих их Стандарту UL 96A в течение многих лет. Стандарт 96A основан на общих требованиях NFPA 780, но UL имеет техническую группу по стандартам (STP) для проверки требований к более удобному для проверки формату, что приводит к некоторым различиям. UL также будет проверять на соответствие некоторым другим национально признанным стандартам (например, NFPA 780) для полностью соответствующих систем. Некоторые частичные конструкции могут быть доступны для полевой инспекции в рамках их программы «Письмо с выводами».

Институт молниезащиты (LPI) принимает последнюю редакцию стандарта NFPA 780 в качестве справочного документа для проектирования систем. LPI выступает за использование UL в качестве стороннего органа по проверке компонентов в соответствии с их документами UL 96. LPI публикует этот документ # 175 , основанный на NFPA 780, с дополнительными пояснительными материалами, полезными для установщиков и сотрудников инспекторов.

LPI предоставляет отраслевую программу самоконтроля для сертификации участников подмастерьем, мастером-установщиком и дизайнером-инспектором.Люди сдают экзамены, которые включают требования перечисленных выше Стандартов молниезащиты и применение этих принципов к примерам проектирования. Продление членства требуется каждый год, при этом дополнительные экзамены сдают примерно каждые три года при обновлении национальных стандартов. Заключение контрактов со специалистами, прошедшими квалификацию в рамках процесса LPI, обеспечивает дополнительный уровень гарантии качества для первоначальной установки системы и ресурс для будущих проверок и обслуживания существующих систем.

LPI внедрила программу проверки для завершенных установок под названием LPI-IP . LPI-IP предоставляет услуги по сертификации более тщательно и полно, чем любая предыдущая программа проверки от LPI или других, доступных в настоящее время на рынке. Благодаря использованию контрольно-пропускных пунктов, проверок и проверок на месте сертификация системы LPI-IP обеспечивает безопасность с привлечением квалифицированного монтажного персонала и независимых инспекторов. LPI-IP предлагает «Главный сертификат установки» для полных конструкций, «Восстановленный мастер-сертификат установки» для ранее сертифицированных конструкций и «Осмотр ограниченного объема» для частичных систем в определенных контрактах.Это критически важный элемент для специалиста, владельца и страховщика имущества, обеспечивающего проверку качественных установок молниезащиты сторонним независимым источником.

Системы молниезащиты для сооружений, как правило, не являются требованиями национальных строительных норм и правил, хотя стандарты могут быть приняты властями, имеющими юрисдикцию для общего строительства или определенных помещений. Поскольку молниезащита может рассматриваться как вариант, крайне важно, чтобы разработчик, строительный подрядчик и страховщик имущества были знакомы с национальными стандартами для обеспечения наивысшего уровня безопасности. Системы молниезащиты отлично защищают людей от физической опасности, структурных повреждений зданий и отказов внутренних систем и оборудования. Полученная ценность начинается с правильного проектирования, продолжается с помощью методов качественного монтажа и должна включать проверку и сертификацию. Конечная цель — это безопасная гавань, безопасность инвестиций и устранение потенциального простоя системы в противовес одному из самых разрушительных природных явлений.

Общая информация о системе

Стандарты США для полных систем молниезащиты включают NFPA 780, UL 96 и 96A и LPI 175 . Эти стандарты основаны на фундаментальном принципе обеспечения разумно прямого металлического пути с низким сопротивлением и низким сопротивлением для прохождения тока молнии, а также принятия мер по предотвращению разрушения, пожара, повреждения, смерти или травмы, когда ток течет с крыши. уровни ниже класса.Стандарты представляют собой консенсус властей в отношении основных требований к конструкции и характеристикам квалифицированных конструкций и продуктов. Ожидается, что полная система защиты, основанная на принципах надежной инженерии, исследованиях, протоколах испытаний и полевом опыте, обеспечит безопасность людей и конструкций от молнии и ее побочных эффектов. Стандарты постоянно пересматриваются в отношении новых продуктов, строительных технологий и подтвержденных научных разработок, направленных на устранение опасности молнии.Хотя материальные компоненты могут казаться очень похожими, конфигурация общей конструкции системы за последние 25 лет кардинально изменилась, чтобы отразить современный образ жизни.

Имеется пять элементов , которые должны быть установлены для обеспечения эффективной системы молниезащиты. Устройства для прекращения ударов должны быть пригодны для приема прямого удара молнии и иметь рисунок, чтобы принимать удары до того, как они достигнут изоляционных строительных материалов. Кабельные жилы направляют ток молнии через конструкцию без повреждений между ударными выводами наверху и системой заземляющих электродов внизу.Система заземляющих электродов ниже класса должна эффективно перемещать молнию к ее конечному пункту назначения вдали от конструкции и ее содержимого. Соединение или соединение системы молниезащиты с другими внутренними заземленными металлическими системами должно быть выполнено таким образом, чтобы исключить возможность попадания молнии в боковую вспышку изнутри. Наконец, устройства защиты от перенапряжения должны быть установлены на каждом служебном входе, чтобы остановить проникновение молнии от инженерных сетей и дополнительно уравнять потенциал между заземленными системами во время грозовых разрядов.Если эти элементы правильно идентифицированы на этапе проектирования, включены в аккуратную рабочую установку и в здании не происходит никаких изменений, система защитит от повреждений молнией. Элементы этой системы пассивного заземления всегда выполняют аналогичную функцию, но общая конструкция индивидуальна для каждой конкретной конструкции.

Компоненты молниезащиты изготовлены из материалов , устойчивы к коррозии и должны быть защищены от ускоренного износа.Многие компоненты системы будут подвергаться воздействию атмосферы и климата. Комбинации материалов, образующих электролитические пары в присутствии влаги, не должны использоваться. Компоненты токоведущей системы должны обладать высокой проводимостью. Преобладающие почвенные условия на площадке будут влиять на компоненты подземной системы. Срок службы системы и цикл обслуживания / замены зависят от выбора материала и местных условий. Системные материалы должны быть согласованы с используемыми конструкционными материалами, включая облицовки, колпачки, кожухи вентиляторов, различные кровельные системы, чтобы поддерживать влагозащитную оболочку в течение предполагаемого срока службы здания.

Медь, медные сплавы (включая латунь и бронзу) и алюминий являются основными материалами компонентов системы. Они служат наилучшим сочетанием функций для переноса тока и защиты от атмосферных воздействий. Поскольку алюминиевые материалы имеют немного меньшую токонесущую способность и механическую прочность, чем изделия из меди аналогичного размера, перечисленные и маркированные материалы для молниезащиты включают детали большего физического размера. Например, чтобы считаться эквивалентным, воздушный терминал минимального размера должен иметь диаметр ½ дюйма в алюминии по сравнению с диаметром 3/8 дюйма в меди.

Вода, вытекающая из меди, будет окислять алюминий и гальванизированные поверхности, поэтому при согласовании конструкции системы необходимо учитывать гальванические аспекты для устранения возможных проблем с монтажом. Квалифицированные биметаллические фитинги используются для согласования компонентов системы для необходимых переходов от алюминия к меди. Они могут включать перечисленные продукты для этой цели или, в некоторых случаях, компоненты из нержавеющей стали. Алюминий никогда не контактирует с землей или почвой. Алюминий никогда не должен контактировать с краской на щелочной основе или встраиваться непосредственно в бетон.

Если какое-либо изделие подвергается необычному механическому повреждению или смещению, оно может быть защищено молдингом или покрытием, но необходимо проявлять осторожность, чтобы противоударные устройства и другие компоненты, устанавливаемые на крыше, могли выполнять свою функцию при приемке навесного оборудования. Компоненты молниезащиты под ударными клеммами могут быть скрыты, внутри здания ниже уровня крыши во время строительства или когда они доступны. Скорость тока молнии и разделение потока между несколькими путями не позволят компонентам нагреться до любой мгновенной температуры возгорания, опасной для типичных строительных материалов.Включение системы в конструкцию позволяет соединять структурный металлический каркас и внутренние заземленные системы и обеспечивает защиту от проблем смещения и обслуживания, которые полезны для продления срока службы системы.

Материалы, подходящие для использования в системах молниезащиты, внесены в список , помечены и протестированы как в соответствии со стандартом UL 96. Конструкция проводника включает максимальное увеличение площади поверхности для переноса молнии и гибкость конфигурации для выполнения изгибов и поворотов, необходимых при установке.Основания аэровокзала эффективно передают удар от оконечного устройства к проводнику кабеля и надежно крепятся к различным поверхностям здания в суровых погодных условиях. Фитинги для сращивания должны поддерживать контакт с проводниками, длина которых должна быть достаточной для передачи тока и выдерживать воздействие окружающей среды. Заземляющие электроды должны обеспечивать надлежащий контакт с землей для рассеивания заряда и удовлетворять требованиям по пригодности для жизненного цикла в различных составах почвы. Размеры скрепляющих устройств позволяют обеспечить надлежащее соединение систем для выравнивания потенциалов по всей конструкции.Устройства защиты от импульсных перенапряжений соответствуют требованиям более высоких уровней тока для удовлетворения потребностей, связанных с молниеприемниками.

Прекращение забастовки

Защитные устройства выполняют системную функцию по подключению прямых молниеотводов. Они представляют собой зонтик от проникновения молнии в непроводящие строительные материалы для защиты от пожара или взрыва. Любое металлическое тело толщиной 3/16 дюйма или более, выступающее над конструкцией, выдержит удар молнии, не прожигая.Поэтому в некоторых случаях строительные элементы могут быть включены в качестве прекращения забастовки. Высокие мачты или подвесные заземляющие провода, аналогичные средствам защиты линий электропередач, могут служить в качестве защиты от ударов. В большинстве случаев, однако, небольшие воздушные терминалы специального назначения составляют большинство систем защиты от ударов. Эти ненавязчивые компоненты предпочтительны из-за простоты монтажа и эстетических соображений, и их можно скоординировать в наиболее эффективную конфигурацию для всех типичных строительных конструкций.

Окружающая нас атмосфера электрически заряжена, но свободный воздух поддерживает относительно сбалансированное распределение ионов. Когда мы поднимаем в воздух здание, дерево или даже человека, в меньшей степени, мы меняем этот электрический баланс. Электрическое поле накапливается, чтобы изменить точки в геометрии наземных объектов. Такие элементы, как гребни и особенно концы гребней, края зданий с плоской крышей и даже больше, углы становятся точками накопления ионов, которые увеличивают восприимчивость к ударам молнии.Надлежащая система устройств защиты от ударов учитывает эти реалии за счет использования молниеприемников в сконфигурированной схеме, предназначенной для использования точек естественного накопления ионов в здании для втягивания молнии в систему защиты. Чем выше конструкция и чем серьезнее плоские изменения (например, от вертикальной стены до горизонтальной плоской крыши), тем больше возможностей для крепления на этих критических стыках. Проектирование системы воздушных терминалов , выступающих всего на 10 дюймов над этими структурными точками акцента и вдоль гребней и краев, было доказано более чем столетней практикой для обеспечения перехвата примерно 95% зарегистрированных вспышек молний, ​​включая большинство жестокий.Некоторые удары молнии с меньшим потенциалом теоретически могут возникать на плоских плоскостях вдали от устройств защиты от ударов, разработанных в соответствии со стандартами, но последствия находятся в допустимых пределах для обычного строительства. Учитывая более низкий уровень энергии, необходимый для байпаса, другие компоненты структурного заземления, включенные в полную систему молниезащиты, и случайную вероятность соединения с компонентом системы в любом случае, этот метод защиты здания считается наиболее эффективным.

Защита самых высоких и наиболее выступающих элементов здания с помощью устройств защиты от удара, в зависимости от геометрии здания, также обеспечивает некоторый уровень защиты для нижних пристроек конструкции или элементов, находящихся в «тени» более высоких полностью защищенных областей. Зона защиты существует от любого устройства для защиты от вертикальных ударов и больше от вертикального полностью защищенного уровня здания. Зона защиты описана в Стандартах молниезащиты с использованием сферической модели с радиусом 150 футов (46 метров) для определения объектов, находящихся под защитой более высоких элементов системы, или расширения зданий на расстояния, требующие дополнительной защиты с помощью дополнительных ударных клемм.Это похоже на катание мяча диаметром 300 футов (92 метра) с высоты по зданию, а затем по зданию на противоположный уровень во всех мыслимых направлениях. Если мяч касается изолированного строительного материала, то добавляется дополнительная ударная клемма. Зоны, поддерживаемые ударными клеммами, ударными клеммами и уклонами, а также вертикальные стены, тогда находятся под защитой правильно спроектированных элементов системы. Эта геометрическая модель для защиты целых конструкций основана на последнем этапе процесса присоединения молнии и снова покрывает более 90% возможных ударов.На более ответственных конструкциях, таких как те, которые содержат взрывчатые вещества или легковоспламеняющиеся жидкости и пары, модель уменьшается до сферы радиусом 100 футов (30 метров), которая покрывает более 98% зарегистрированных ударов молний.

Система защиты от ударов защищает конструкцию от ударов молнии, обеспечивая предпочтительные точки крепления. В большинстве случаев предпочтительнее использовать медные или алюминиевые молниеотводы из-за их проводимости и устойчивости к погодным условиям.Квалифицированные выступающие металлические строительные элементы также могут выполнять эту функцию. В особых обстоятельствах, когда нельзя допустить проникновения молнии, использование высоких мачт и воздушных заземляющих проводов, используемых в модели с уменьшенной зоной, может обеспечить дополнительную защиту. Защита таких вещей, как стандарты освещения или деревья, может обеспечить некоторую защиту области на основе модели зоны. Конструктивная конфигурация ударно-заглушки — это первый ключевой элемент в обеспечении полной системы молниезащиты.

Проводники

Система проводников Компонент полной молниезащиты включает в себя кабели основных размеров, конструкционную сталь здания, а также соединительные или соединительные провода с внутренними заземленными системами здания.Основные проводники , выполняют токопроводящую функцию от устройств защиты от удара до системы заземления. Основные кабели изготовлены из меди или алюминия с высокой проводимостью, которые хорошо работают во внешних условиях. Молния ищет путь к земле, поэтому даже при использовании очень проводящих материалов кабели должны прокладываться горизонтально или вниз. Это похоже на концепцию самотечного потока воды на наклонных плоских участках в водосточные желоба или в водосточных желобах в водосточные системы.Кабели необходимо прокладывать, используя длинные плавные изгибы не менее 90 градусов. Молния создает значительную механическую нагрузку на кабели, в результате чего могут быть повреждены острые изгибы или углы, а в худшем случае молния может перекинуться через дугу. Эту механическую силу можно сравнить с отправкой воды под давлением через пожарный шланг — проводник будет пытаться выпрямиться, вызывая опасность повреждения стыковых фитингов, креплений или самого проводника.

Медные и алюминиевые жилы основных кабелей для молниезащиты спроектированы по стандарту гладкого переплетения или канатной свивки с использованием отдельных проводов меньшего сечения.Такая конструкция обеспечивает максимальную площадь поверхности на единицу веса проводника для размещения молнии, которая быстро распространяется по поверхности. Эта конструкция также позволяет упростить изгиб и формирование системы проводников вдоль, вокруг и над элементами конструкции здания. Открытые проводники крепятся с максимальным интервалом в три фута, чтобы удерживать систему на месте от ветра и непогоды. Все устройства защиты от удара должны быть подключены к проводникам с минимальным двумя путями к системе заземления.Устройства защиты от ударов, покрывающие различные области конструкции, должны быть соединены между собой для образования единой системы либо посредством проводов на крыше, либо через токоотводы, либо путем соединения элементов системы заземления для разных уровней или выступов крыши. Жилы молниеотводов могут быть скрыты под или внутри конструкции — на чердаках и в стенах, или в бетонных насыпях — потому что скорость молнии снижает возможность нагрева проводников до температуры искрового воспламенения строительных материалов, намного ниже опасного уровня.

Нисходящие или токоотводы — это элементы системы основных проводов, которые обычно переносят молнию от системы уровня крыши в систему заземления. Сюда может входить кабельный провод или сплошной стальной каркас , соответствующий требованиям , толщиной 3/16 дюйма или больше, или их комбинация. Арматурная сталь или арматура неприемлемы в качестве замены проводника кабеля, но каждый нисходящий вывод кабеля должен быть прикреплен к несущему каркасу вверху и внизу каждого вертикального участка.Все устройства защиты от ударов должны иметь как минимум два пути к земле, чтобы разделить молнию по нескольким путям, поэтому в самом маленьком здании должно быть минимум два нисходящих вывода. Нисходящие линии для больших зданий могут быть рассчитаны со средними интервалами 100 футов для площади периметра здания, хотя системные компоненты для специальных элементов конструкции здания могут потребовать дополнительных токоотводов для удовлетворения требований к нескольким путям. Важно рассчитать площадь защищаемого периметра, чтобы получить правильное распределение нисходящих водопроводов для коньковых крыш, которые включают ударные заделки только вдоль вершины.

Обеспечение множественных путей для тока молнии имеет большое преимущество в снижении общей энергии на любом проводнике. Это влияет не только на размер проводника, но и удерживает молнию на указанных нами путях, чтобы свести к минимуму боковые мигания во внутренние системы и уменьшить потенциальные проблемы внутренней индукции. Стандарты молниезащиты требуют минимального количества по периметру, но большее количество путей может быть очень полезным для обеспечения клетки защиты для оборудования и людей внутри.Тот факт, что стальная рама создает наибольшее количество квалифицированных вертикальных путей, соединенных горизонтально на многоуровневых структурах, делает его использование в качестве нисходящих проводов предпочтительным для обеспечения улучшенной защиты от проникновения побочного эффекта молнии. Несмотря на то, что кабельные жилы необходимы для нисходящих водопроводов в бетонных конструкциях, необходимое соединение арматуры помогает создать аналогичную сеть защиты в проектах высотного строительства.

Заземление

Правильно выполненные заземляющие соединения необходимы для эффективного функционирования системы молниезащиты, так как они служат для распределения молнии по земле.Это не означает, что сопротивление заземляющего соединения должно быть низким, а скорее, что распределение металла в земле или на ее поверхности в крайних случаях должно быть таким, чтобы обеспечить рассеивание разряда молнии без причинения ущерба.

Низкое сопротивление желательно, но не обязательно, что может быть продемонстрировано крайними случаями, с одной стороны, здания, покоящегося во влажной глинистой почве, а с другой стороны, здания, стоящего на голом камне. В первом случае, если грунт имеет нормальное удельное сопротивление, сопротивление надлежащего заземляющего электрода должно быть менее 50 Ом, и два таких соединения с землей на небольшом прямоугольном здании опытным путем были признаны достаточными.В этих благоприятных условиях просто обеспечить адекватные средства для рассеивания энергии вспышки без возможности серьезного повреждения. Во втором случае было бы невозможно выполнить хорошее заземление в обычном смысле этого слова, потому что большинство видов горных пород изолируют или, по крайней мере, обладают высоким удельным сопротивлением; следовательно, чтобы получить эффективную основу, необходимы более сложные средства. Наиболее эффективные системы представляют собой разветвленную сеть проводов , проложенную на поверхности скалы, окружающей здание, к которой подключены токоотводы.Сопротивление между таким устройством и землей может быть высоким, но в то же время распределение потенциала вокруг здания по существу такое же, как если бы оно покоилось на проводящей почве, и результирующий защитный эффект также по существу такой же. Система заземляющих электродов для защиты от молний служит для отвода молнии в любые существующие слои почвы и отвода ее от конструкции.

Сеть заземляющих электродов будет определяться в основном опытом и суждением лица, планирующего установку, с должным учетом минимальных требований Стандартов, которые предназначены для охвата обычных случаев, которые могут возникнуть, соблюдая Имейте в виду, что, как правило, чем шире доступный металл под землей, тем эффективнее система заземления.Схема заземления зависит от характера почвы: от одиночных заземляющих стержней, когда почва глубокая, до использования нескольких электродов, заземляющих пластин, радиальных проводов или подземных проводных сетей, где почва неглубокая, сухая или с плохой проводимостью. Каждый нисходящий кабель должен заканчиваться соединением заземляющего электрода, предназначенным для системы молниезащиты. Электроды или электроды системы связи не должны использоваться вместо электродов заземления молнии. Конечный продукт должен включать соединение отдельных заземляющих электродов разных систем.

По возможности, заземляющие электроды должны быть подключены снаружи к фундаментной стене или достаточно далеко, чтобы избежать заглубленных опор, заглушек труб и т. Д. Заземляющие электроды следует устанавливать ниже линии замерзания, где это возможно. Материалы, используемые для заземляющих электродов, должны подходить к любому щелочному или кислотному составу почв для длительного срока службы.

Во время разряда молнии по системе проводников заземляющие электроды следует рассматривать как точки, через которые протекает сильный ток между системой защиты от удара молнии и землей вокруг конструкции.Следовательно, размещение с целью отвода потока тока от конструкции наиболее выгодным образом является важным. Это будет реализовано путем размещения заземляющих устройств на внешних оконечностях, таких как углы и внешние стены конструкции, и избегая, насколько это возможно, протекания тока под зданием. В некоторых случаях, особенно когда речь идет о пристройках к существующему зданию, может возникнуть необходимость разместить отводы и заземление внутри и под конструкцией.

Заземляющий контур , окружающий конструкцию, соединяющую все нисходящие кабели в их основании и / или устройства заземляющих электродов, является лучшим способом уравнять потенциал для всей системы молниезащиты. Всегда можно иметь разные значения сопротивления заземляющих электродов даже на одной и той же конструкции.

Поскольку разделение молнии по нескольким путям начинается в точке завершения удара и проходит через систему проводников к земле, разные значения сопротивления электродов могут нарушить эту функцию.Контур заземления решает эту потенциальную проблему и обеспечивает разветвленную сеть проводов для улучшения системы заземления. Контур заземления требуется для каждой конструкции , превышающей 60 футов в высоту. Если соединительный контур нельзя установить в земле, его можно разместить внутри конструкции, чтобы выполнить это требование. Этот контур уровня земли также обеспечивает соединение с другими заземленными системами здания.

Все заземляющие средства в конструкции или на ней должны быть соединены между собой для обеспечения общего потенциала земли с использованием молниеотвода основного размера.Это включает в себя систему заземляющих электродов молниезащиты, заземления системы электрических, коммуникационных и антенн , а также металлические трубопроводы. Системы , входящие в конструкцию, такие как линии воды, газа и сжиженного нефтяного газа, металлические трубопроводы и т. Д. Подключение к газовым линиям должно производиться заказчиком. сторона счетчика, чтобы избежать выхода из строя катодной защиты линий обслуживания. Если все эти системы подключены к непрерывной металлической системе водопровода, требуется только одно соединение между заземлением молниезащиты и водопроводом.Системное соединение может быть выполнено в нескольких точках возле входов в конструкции для систем, или может использоваться одно жесткое соединение на шине заземления. Приведение всех заземленных систем здания к одному и тому же потенциалу на определенном уровне — это первый шаг к защите внутренних компонентов и людей от молнии. Он начинает процесс склеивания против боковых ударов от компонентов системы к внутренним системам здания.

Выравнивание потенциалов (соединение)

Основные токоведущие компоненты системы молниезащиты были описаны в их самой ранней форме Бенджамином Франклином.Современные методы изготовления компонентов и конструкции, включающие систему в конструкции и внутри нее, изменили внешний вид системы, но философия, лежащая в основе прекращения удара, проводимости и заземления, остается аналогичной — принять молнию и отправить ее на землю. Наиболее существенные изменения в конструкции системы молниезащиты происходят из-за адаптации того, как мы строим и оснащаем современное здание, или того, что мы могли бы назвать «фактором внутренней сантехники». Современное здание включает в себя металлические трубопроводы, такие как водопровод, канализация и газовые системы, а также схемы для электрических и коммуникационных систем, которые обеспечивают внутренние пути для молнии, чтобы повредить компоненты и приблизить людей к опасности.

В начале удара молнии в систему может произойти немедленное повышение до 1 000 000 вольт на основных компонентах, переходящее к 0 вольт на земле. Любая другая независимо заземленная система здания в непосредственной близости от компонентов молниезащиты будет иметь напряжение 0 вольт, поэтому естественная тенденция состоит в том, что некоторые или все молнии покидают нашу токоведущую систему и вспыхивают на альтернативный путь заземления. Если расстояние между потенциальными путями достаточно мало, дуга или боковая вспышка могут возникать через воздух или строительные материалы, что создает опасность возгорания или взрыва.

Поскольку внутренние заземленные системы здания пронизывают конструкцию, этот потенциал существует на уровне крыши, на стенах здания или в них и даже потенциально ниже уровня земли. Молния распространяется от заземляющих электродов системы у поверхности земли и может возвращаться по металлическим трубам или другим основаниям обратно в здание. Альтернативные пути от внутренней заземленной схемы не предназначены для пропускания тока молнии (опасность возгорания), а соединения в металлических трубах не предназначены для использования в качестве токонесущих устройств, приводящих к тепловой деформации или ударам.Оборудование внутри сооружений, от раковины, подключенной как к водопроводу, так и к канализационной сети, до персонального компьютера, подключенного как к электросети, так и к телефонным или антенным цепям, становится дополнительными точками для тока молнии в дугу между независимо заземленными системами , создавая значительные разрушения.

Полная система молниезащиты решает эту проблему путем соединения или соединения металлических систем здания с системой молниезащиты для создания общего потенциала земли .Когда заземленные системы соединены вместе, у молнии нет причин покинуть наш проектный путь прохождения тока, потому что не существует произвольной дуги по точкам. Требуется соединить каждую заземленную систему здания и систему непрерывных металлических трубопроводов с системой заземляющих электродов молниезащиты вблизи уровня земли. Низкопрофильные конструкции могут нуждаться во взаимном соединении систем только около уровня крыши, когда они находятся в непосредственной близости от компонентов системы молниезащиты.По мере того, как конструкции становятся выше, возникает потребность в соединении верхней части вертикального расширения каждой внутренней заземленной системы с системой крыши с молниезащитой. Наконец, в многоэтажном строительстве системы заземления здания соединяются между собой на уровне земли, на уровне крыши и на промежуточных уровнях, чтобы обеспечить достаточное выравнивание потенциалов между длинными проводниками во избежание возникновения дуги.

Внутренняя дуга между заземленными системами также зависит от количества путей от системы молниезащиты на крыше до системы заземления.Чем больше путей, тем больше мы разделяем молнию на сегменты с более низким напряжением, тем меньше вероятность возникновения дуги через любую среду и альтернативные системы. Включение стальной надстройки в систему молниезащиты обеспечивает колонны, балки и промежуточные соединения для максимального разделения молнии и, таким образом, минимизации разницы потенциальных проблем внутри. Стандарты требуют, чтобы кабельные нисходящие провода соединялись с арматурной сталью (арматурой) в литых колоннах вверху и внизу каждого участка, создавая аналогичный эффект, хотя эта механическая структурная система не считается подходящей для проведения тока молнии сама по себе.Арматурная сталь, заземленные внутренние системы и молниезащита также должны быть соединены между собой с интервалом в 200 футов по вертикали для поддержания выравнивания потенциалов.

Соединение вместе заземленных систем обычно выполняется с помощью арматуры меньшего размера и кабелей или проводов , проложенных на крышах конструкций. Соединение для выравнивания потенциалов — это не то же самое, что обеспечение пропускной способности по току. Однако во многих случаях проще использовать полноразмерные компоненты системы, потому что в конструкции они размещаются близко к желаемым точкам соединения.Когда мы склеиваем внутри конструкции или ниже уровня, более типичным является использование полноразмерных компонентов, главным образом для большей механической прочности в соответствии с реалиями строительства.

Расширение системы молниезащиты за счет включения системы заземления Крепление для любой конструкции является критическим элементом, основанным на индивидуальном проектировании здания для проживания и процессов, характерных для его предполагаемого использования.

Защита от перенапряжения

Системы молниезащиты спроектированы в первую очередь как системы противопожарной защиты — чтобы предотвратить возгорание здания и потерю людей и оборудования внутри.Включение металлических услуг в конструкцию обеспечивает пути, по которым молнии могут следовать из внешней среды и создавать опасности внутри. Мы связываем или соединяем заземления и трубы с системой молниезащиты, чтобы частично избежать этой проблемы. Следующим шагом является обеспечение защиты цепей, связанных с электрическими линиями, линиями связи и / или данных, которые могут передавать молнию в конструкцию. Самые серьезные проблемы связаны с инженерными коммуникациями , которые представляют собой разветвленные системы, установленные на столбах или заглубленные, которые могут передавать дополнительные непрямые удары в здание.Полная система молниезащиты в соответствии со стандартами включает устройства защиты от перенапряжения на каждом входе служебных проводов здания, независимо от того, являются ли они коммунальными или, возможно, монтируются в конструкции, например, антенная система.

Устройства защиты от перенапряжения для входов в здание предназначены для «плавания» по линии, обнаружения проблем с перенапряжением и передачи избыточной энергии непосредственно на землю. УЗИП, предназначенные для грозовых перенапряжений, должны быстро реагировать на появление резко возрастающей формы волны и быть в состоянии поддерживать соединение с землей во время сильного перенапряжения, а затем возвращаться к своей роли мониторинга.Большинство устройств имеют два или более внутренних элемента для выполнения этой задачи и реагируют примерно на 150% от стандартного рабочего напряжения системы. Элементы SPD можно рассматривать как самопожертвованные и могут со временем сгореть, защищая от множества небольших скачков (например, стандартных коммутационных скачков при передаче энергии) или нескольких массивных скачков, таких как прямые молнии. Поэтому важно, чтобы SPD был доступен для просмотра или имел световые индикаторы или другие идентификаторы, чтобы знать, что ваша защита работает, как задумано.Поскольку служебные входы для различных систем работают при разном напряжении, компоненты SPD должны иметь индивидуальный размер для каждой системы и обычно упаковываются индивидуально для выполнения определенных функций, но если службы входят в подсобное помещение для распределения по всему зданию в общей зоне, одно SPD может спроектирован так, чтобы выполнять несколько функций в одном корпусе. Поскольку добавление длины пути заземления служит только для замедления времени реакции компонентов SPD, устройство SPD следует подключать как можно напрямую к системе заземления всегда с минимальной длиной провода.

Правильно установленные устройства защиты от перенапряжения на всех входах на фидерах проводников цепи защищают массивный вход молнии в конструкцию, сохраняя проводку от возгорания и в целом защищая такие объекты, как большие двигатели, осветительные приборы и другое прочное оборудование. Это конкретное требование Стандартов — защищать здание от разрушения. Внутри каждой современной структуры у нас есть множество устройств, которые работают при низком напряжении, включая печатные платы, действительно не предназначенные для работы на уровне пропускания 150%, только для SPD.

Также возможны индукционные эффекты для внутренней проводки и оборудования даже с хорошо спроектированной системой молниезащиты. Ток мощного прямого удара молнии в конструкцию создает магнитное поле, исходящее от проводников, поэтому в любой ближайшей альтернативной цепи может возникать некоторое добавленное напряжение за счет индукции. Хотя только в Стандартах по молниезащите и Национальном электротехническом кодексе защита от перенапряжения на внутреннем оборудовании рассматривается как дополнительная, это может быть критически важной потребностью в защите для владельца.Защита аудио / видео компонентов, систем связи, компьютерного оборудования и / или технологического оборудования может иметь большое значение для качества предприятия, непрерывности бизнеса без перерывов и физической защиты пользователей оборудования. УЗИП, установленные на используемом оборудовании, должны обеспечивать защиту всех цепей, питающих устройство, чтобы обеспечить общую точку заземления. Поскольку системы утилизационного оборудования, как правило, специфичны для объекта, обычно требуется индивидуальная оценка для определения рентабельных решений.

Когда устройства защиты от перенапряжения посылают энергию в систему заземления, это мгновенное соединение всех систем проводки обеспечивает выравнивание потенциалов для этих металлических систем, так же как соединение между компонентами системы молниезащиты и альтернативным заземлением системы здания обеспечивает общее соединение. Достижения в области технологий продолжают изменять среду структур, в которых мы живем, работаем и развлекаемся. Применение SPD вместе с токоведущими компонентами и соединением заземленных систем здания обеспечивает полный пакет для полной системы молниезащиты для защиты конструкции, людей и оборудования внутри.

Осмотр и обслуживание

Открытые компоненты системы молниезащиты — это медь, алюминий или другой металл, предназначенный для того, чтобы проводить ток, обеспечивать контактные соединения и сохранять работоспособность в открытой погодной среде. Как и в случае с любым другим строительным элементом, изготовленным из аналогичных материалов, окисление или коррозия компонентов не ожидается при нормальных условиях в течение длительного периода или нормального «срока службы» конструкции .Компоненты системы, скрытые внутри конструкции между крышей и перекрытием, защищены от атмосферных воздействий и неправильного обращения. Система заземляющих электродов может быть защищена от атмосферных воздействий погодных условий, но подвержена потенциальной деградации из-за состава почвы и влаги. Можно ожидать, что правильная первоначальная установка обеспечит защиту навсегда или, по крайней мере, в течение разумного срока службы конкретного здания.

Существуют дополнительные реалии строительства, использования нами зданий и даже неизвестные в местных условиях, которые требуют рассмотрения технического обслуживания для системы молниезащиты.Пассивную систему заземления, такую ​​как молниезащита, нелегко оценить неспециалистам — вы не можете щелкнуть выключателем или включить кран, чтобы проверить, находится ли он в рабочем состоянии.

Есть очевидные моменты, когда изменения в структуре вызывают необходимость в обслуживании или расширении исходной системы. Замена кровли здания, внесение дополнений в конструкцию здания или добавление вентиляционных труб или антенн для новых внутренних процессов — очевидные области, требующие пересмотра и обработки.Не так очевидно, но, как сообщается, основной причиной необходимого пересмотра систем является привычка рабочих из других профессий удалять и не переустанавливать компоненты системы, потому что они не понимают важности общей конструкции системы молниезащиты. Также возможно, что соседний технологический стек будет выделять вещество, переносимое ветром к компонентам вашей системы, которое разрушает материалы намного быстрее, чем ожидалось. Все эти элементы требуют периодических проверок и технического обслуживания, чтобы гарантировать работоспособность системы в условиях удара молнии, но это, безусловно, может быть проигнорировано с серьезными непредвиденными последствиями.

Программа осмотра и возможного технического обслуживания должна быть реализована, чтобы гарантировать постоянную эффективность системы на конструкции. Визуальный осмотр может выполняться ежегодно с использованием контрольного списка и умеренного обучения вашего поставщика молниезащиты, чтобы учесть любой мелкий ремонт, такой как незакрепленная арматура, неправильное крепление, повреждение оголенных кабелей, замена снятого оборудования или повреждение устройств защиты от перенапряжения. Это может сделать обычный специалист по обслуживанию здания или даже владелец здания под руководством.Если специалист по молниезащите не привлекается для каждой ежегодной проверки, то с интервалом в пять лет будет важно проводить «тестовую» проверку с привлечением знающего человека — инспектора или установщика — для более тщательной проверки.

Полная испытательная проверка будет включать визуальные проверки вместе с проверкой целостности для проверки эффективности системы от крыши до уровня и наземные испытания для проверки функции скрытых подземных электродов.Программа обеспечения качества, разработанная для обслуживания вашей системы молниезащиты, устранит неожиданности, которые могут привести к катастрофическим последствиям.

Реализация системы молниезащиты включает в себя искусство, науку, мастерство и технологическую интуицию. Это специализированная отрасль со своими собственными стандартами, разработанными специально для борьбы с великим случайным разрушителем природы. Как и в любом другом начинании, образование, обучение и сертификация лиц, участвующих в проектировании, установке и проверке полной системы молниезащиты, определяют высшее качество. Институт молниезащиты фокусирует наши усилия на обучении профессионалов, владельцев, пользователей и широкой общественности безопасной и эффективной молниезащите и предоставляет качественные ресурсы через наше членство для выполнения этой важной услуги для всей строительной отрасли.

Общие сведения о заземлении гитары и распространенные ошибки

Практика игры на гитаре делает вас лучшим гитаристом. Понимание гитарной проводки сделает вас лучшим мастером тембра.А правильное заземление электроники гитары делает ее настолько тихой, насколько это возможно. В сегодняшней статье мы углубимся в мир заземления: основы, распространенные мифы и лучшие практики!

---

ОСНОВЫ:

Соединение Земля (или Земля ) — это термин, который относится к множеству тем, связанных с электротехникой. Для наших целей и целей правильное соединение Ground является важной частью проводки вашей гитары.Заземление соединяет каждый кусок металла на вашей гитаре и действует как обратный путь к усилителю. Частично заземление гитары помогает удалить нежелательные шумы и имеет важное значение для безопасности — оно позволяет электричеству безопасно поступать в усилитель и рассеиваться.

Ваша гитара окружена множеством вещей, которые излучают или производят EMI или электромагнитные помехи. Оглянитесь вокруг — вы, вероятно, находитесь перед компьютером, возле источника света и, скорее всего, рядом с электрическими линиями.

Это все источники EMI, и их тысячи вокруг нас. Ваша гитара уловит их множество. Однако, если вы правильно заземлите свою гитару, вы можете сделать ее настолько тихой, насколько это возможно (одиночные катушки по-прежнему будут гудеть), и не вводить звук из-за неправильного заземления.

---

ОСНОВНЫЕ МИФЫ ГИТАРЫ:

Есть несколько мифов о заземлении гитары, которые мы хотим развеять:

БОЛЬШЕ — ЛУЧШЕ:

Определенно нет. Правильное заземление означает, что необходимо правильно подключить к земле только один раз . Многократное заземление предметов создает несколько проблем. Во-первых, использование провода для заземления ряда электролизеров по кругу создает одновитковую катушку . Если вы читали нашу статью о хамбакерах, то знаете, что электромагнитные помехи обычно попадают в катушку, а не через магнитное поле. Создание петли заземления внесет шум в ваш сигнал.

Взгляните на следующие изображения.Вы увидите неправильный и правильный способ заземления Gibson Les Paul®.

Это неправильный способ заземления Les Paul или Telecaster Deluxe. Добавление дополнительного провода заземления завершает контур заземления, вызывая шум. Это правильный способ заземления Gibson Les Paul или Telecaster Deluxe. Каждый горшок, сохраняя форму «Подковы», заземляется один раз.

ВЫ ЗАЗЕМЛЯЙТЕ СТРУНЫ:

Заземление струн необходимо для получения более тихой гитары.Если вы когда-нибудь замечали, что звук вашей гитары становится тише, когда вы касаетесь струн, вы могли подумать, что ваше тело заземляется на части гитары. Вы ошиблись, если бы это сделали. Оказывается, человек делает довольно хорошие антенны EMI (электромагнитные помехи)! Ваше тело — это антенна для всех видов электромагнитных помех, поэтому, когда вы касаетесь струн гитары, гитара заземляет вас! Довольно круто, правда?

«ЗВЕЗДНОЕ» ЗАЗЕМЛЕНИЕ: ХОРОШО ИЛИ ПЛОХО?

Заземление звездой относится к методу заземления, при котором все заземления подключаются к единой точке .Например, подумайте о задней части горшка Strat Volume Pot: он обычно является центральным узлом для заземления. Некоторые инженеры-электрики заявляют, что звездное заземление не имеет значения, но Линди предпочитает этот метод. Его рассуждения? Все заземляющие соединения в любом случае подключаются к муфте выходного гнезда. Кроме того, сложнее создать контур заземления, практикуя заземление звездой.

---

НАИЛУЧШИЕ ПРАКТИКИ:

ПОДКЛЮЧАЙТЕ ВСЕ, НО СОЕДИНЯЙТЕ ЕГО ОДИН РАЗ.

Взгляните на следующее изображение Strat — обратите внимание, как каждая часть соединяется с землей один раз.Заметили перемычки? Shielding на задней панели накладок соединяет все. Если бы вы добавили перемычки между электролизерами, вы бы создали «контур заземления» и внесли бы шум в вашу схему.

Это метод «заземления звездой». Вы можете видеть, что Volume Pot более или менее является центральным узлом для всех точек соприкосновения с землей. Добавление дополнительных перемычек заземления к деталям создаст больше путей заземления и внесет шум. Однако есть один главный выход — рукав выходного разъема. Если ваша накладка не имеет экранирования: вам необходимо добавить экранирование или перемычки для заземления электроники гитары.

Prewired Strat Pickguard

Не соглашайтесь на универсальную универсальную накладку. Создайте свой собственный из материалов высочайшего качества в отрасли. Наши предварительно зашитые накладки Strat — идеальный продукт для всех, кто хочет мгновенно получить оттенок Fralin Tone. Мы используем лучшие доступные материалы: от CTS® Pots, AllParts® Pickguards и CRL® Switches.

345–362 долл. США

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ НА ВАШУ ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ:

Многие ошибки при заземлении возникают из-за того, что не проверяют свое окружение. Если ваши детали устанавливаются на металлическую пластину или экран, скорее всего, они уже подключены электронным способом. В этой ситуации установка дополнительных перемычек приведет к чрезмерному заземлению вашей электроники.

Плата управления Telecaster, изображенная ниже, соединяет всю электронику. Подключив только один провод заземления от потенциометра к выходному разъему , вы тщательно заземлите свои детали.

См. Ниже:

На изображении слева показан неправильный способ заземления контрольной пластины Telecaster. Изображение справа правильное!

Если винты вашего бриджевого звукоснимателя ввинчиваются в стальную пластину, как у нас, этого должно быть достаточно, чтобы заземлить струны, поскольку стальная пластина соединяется с землей. Кроме того, еще раз убедитесь, что под седловой пластиной нет лишних проводов заземления.

Предварительно подключенная панель управления Telecaster

Настройте и модернизируйте свой Telecaster мгновенно с помощью панели управления Lindy Fralin Telecaster Control Plate.Имея более 150 доступных комбинаций, вы можете выбрать свои варианты, и мы подключим их так, как вам нравится. Установка включает в себя пайку нескольких проводов на место. Как всегда, мы используем только самые качественные детали, произведенные в США, которые только можно найти.

100–110 долл. США

---

ОХОТА НА ПРОБЛЕМЫ НА ЗЕМЛЕ:

Если у вас возникли проблемы с грунтом на вашей гитаре, есть простой способ их найти. Если у вас его еще нет, инвестируйте в мультиметр — вы можете приобрести приличный за 25 долларов.Выполните следующие шаги здесь:

1. Открыв электронные гнезда гитары, поверните мультиметр в положение DC Resistance около 20K.
2. Возьмитесь за одну клемму на задней панели регулятора громкости ( B на приведенном выше изображении стратограммы).
3. Используйте свободный вывод, чтобы прикоснуться к каждому металлическому предмету, и обратите внимание на показания мультиметра.

Если ваш мультиметр показывает «0,0», у вас надежное соединение — между двумя частями отсутствует сопротивление.Если ваш мультиметр показывает «0.L», у вас разорвано соединение, и это, по крайней мере, одна из ваших проблем. Вам нужно будет установить перемычку заземления, чтобы убедиться, что деталь правильно заземлена.

Примечание: Убедитесь, что вы выполняете это на каждой части гитары, включая Bridge, Switch и вкладку Output Jack Sleeve.

Note 2: Если с вашей гитарой все в порядке, начните искать кабель . Убедитесь, что муфта вашего кабеля правильно заземлена.

И наконец, Примечание 3: Если у вас Shielding или Conductive Paint, убедитесь, что есть заземление.

---

Это должно сделать это сейчас! Заземлить очень просто: убедитесь, что все заземлено, но только один раз. Не переусердствуйте!

Сравнение смоделированной и испытанной в полевых условиях свайной системы теплообменника грунта для жилого дома и смоделированного эффекта вспомогательной перезарядки тепла грунта † | Международный журнал низкоуглеродных технологий

Абстрактные

Тепловой насос с грунтовым источником может снизить потребность в электроэнергии для обогрева зданий до 70% по сравнению с электрическим резистивным обогревом; однако стоимость установки контура заземления может сдерживать их использование.Фундаментные конструкции, такие как бетонные сваи, особенно подходят для заделки контуров и, как таковые, представляют собой экономичное решение для установки контуров заземления в новых зданиях. В настоящее время считается, что жилые энергетические сваи могут быть не только экономичными, но и обеспечивать необходимое количество тепла, которое сохраняется на протяжении всего срока службы здания. На испытательном участке площадью 72 м ² (площадь первого этажа) было построено 16 бетонных свай по периметру 10 м глубиной, с одной U-образной трубой в каждой.В течение отопительного сезона 2007/2008 года тепловой насос отбирал тепло из контура свайного контура, и тепловая нагрузка контролировалась таким образом, чтобы моделировать потребность в тепле современного отдельно стоящего низкоэнергетического жилого дома с четырьмя спальнями. Физические и термические свойства грунта были исследованы с помощью лабораторных испытаний и теплового отклика на месте. Эти результаты использовались в программе моделирования скважинного месторождения Earth Energy Designer (EED) для компьютерного моделирования эволюции средней температуры циркулирующего гликоля в течение сезона.Эти результаты сравнивались с результатами полевых испытаний. В дальнейшем EED использовался для исследования эффекта восстановления тепла грунта, когда наблюдается повышение температуры циркулирующей жидкости.

1 ВВЕДЕНИЕ

Энергия, необходимая для горячего водоснабжения и отопления жилого фонда Великобритании, составляет около 27% от общего потребления первичной энергии в Великобритании. Следовательно, любое снижение энергопотребления в зданиях окажет значительное влияние на общий целевой показатель сокращения выбросов CO ₂ в Великобритании [1].В попытке смягчить рост общих выбросов CO ₂ в жилых домах требуется, чтобы в новых домах использовались нагревательные приборы, которые способны подавать тепло с гораздо большей эффективностью, чем обычные газовые или электрические бойлеры резистивного типа.

Земельный тепловой насос (GSHP) — это энергоэффективный метод подачи тепла в здание. Для извлечения тепла из земли GSHP охлаждает и обеспечивает циркуляцию раствора гликоля / воды через контуры заземления с замкнутым контуром. Тепло, отбираемое тепловым насосом, может быть передано в систему водяного отопления, например, в теплый пол.Потребляемая электрическая мощность требуется для перекачивания циркулирующей жидкости контура заземления и для приведения в действие компрессора теплового насоса. Мгновенная мера эффективности теплового насоса известна как коэффициент полезного действия (COP): 1

COP зависит от разницы температур между источником тепла и радиатором; более теплая земля (и, следовательно, более высокая температура жидкости контура заземления) и более низкие температуры подачи тепла приводят к более высокому COP. Суммарный СОР за полный отопительный сезон известен как сезонный коэффициент полезного действия (SPF), и в системах с тепловыми насосами, которые обеспечивают только отопление, можно достичь SPF 400%.

Обычно контуры заземления устанавливаются либо в глубоких вертикальных скважинах ~ . Траншеи глубиной 100 м или горизонтальные ок. . 1,5 м глубиной. Стоимость установки и / или земли, требуемые для таких установок, могут быть непомерно высокими, и поэтому требуются новые методы установки контура заземления. Один из методов — использовать фундамент здания путем включения контуров заземления внутри конструкции. Вертикальная бетонная свая является одной из таких конструкций, которая особенно подходит для включения петель, и действительно, многие коммерческие здания использовали эту технологию с так называемыми «энергетическими сваями».Весьма информативный обзор технологии фундамента с тепловым насосом предоставлен Брандлом [2].

Жилые здания представляют собой другую ситуацию по сравнению с коммерческими зданиями из-за того, что расстояние между сваями, как правило, намного меньше, а объем земли вокруг свай намного меньше. Считается, что из-за близкого расстояния между жилыми сваями тепловое взаимодействие между соседними сваями приведет к значительному снижению локальной температуры грунта и, таким образом, к снижению средней температуры циркулирующего гликоля.Следствием этого будет соответствующее падение КПД теплового насоса. Однако тепловая нагрузка нового жилого дома значительно ниже, чем у зданий, построенных всего несколько лет назад, и ожидается, что тенденция к ее снижению продолжится. Следовательно, возможно, что требуемое тепло грунта может быть удовлетворено за счет типичной длины сваи, которая требуется для структурных целей, т.е.не требуется лишняя длина для целей отвода тепла.

Целью экспериментального исследования было наблюдение за температурой грунта и сваи и соответствующими параметрами работы теплового насоса при извлечении тепла для удовлетворения потребности в тепле жилого дома, которое сегодня можно отнести к категории низкоэнергетических зданий. .Система свай была указана только по конструктивным причинам, с единственной модификацией, которая заключалась в включении одной U-образной трубы в центр сваи для отвода тепла от грунта. Предварительные результаты, касающиеся изменений температуры грунта и производительности теплового насоса, были приведены в предыдущих статьях [3,4]. Также были проведены исследования по определению теплофизических свойств земли в непосредственной близости от площадки энергоблока. Проприетарное программное обеспечение, такое как Earth Energy Designer (EED) [5], доступно для моделирования влияния отвода тепла на накопление тепла в грунте для вертикальных скважинных систем и впоследствии определяет изменение средней температуры циркулирующего гликоля.Математическая работа Эскилсона [6] и Хеллстрома [7], касающаяся движения и накопления тепла в скважинном поле, является основой для расчетов, выполняемых программным обеспечением EED.

В этом документе сообщается об изменении средней температуры гликоля, полученной в ходе экспериментальных испытаний в течение отопительного сезона, и по сравнению с тем, что было предсказано EED.

2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ СИСТЕМА

Был построен фундамент дома для испытательного участка площадью 72 м ² , который имел планировку непрерывных пролетных буронабивных свай глубиной 21 × 10 м (диаметр 300 мм), как показано пронумерованными точками на Рисунке 1.Расстояние между сваями было применимо к несущему фундаменту, который обычно устанавливается инженерами по фундаментам, Roger Bullivant Ltd.. Каждая свая имела U-образную абсорбирующую трубу с внешним диаметром 32 мм, вставленную на глубину ~ 10 м. Температура каждой сваи и окружающей почвы (в местах, отмеченных буквами) отслеживалась на разной глубине, как показано на Рисунке 1.

Рис. 1.

Схема расположения сваи и массива термопар.

Рис. 1.

Схема расположения сваи и массива термопар.

На испытательном участке фундамента не было построено жилище, поэтому была использована система отвода тепла для отвода тепла, доставляемого GSHP. Чтобы извлечь тепловую нагрузку на грунт, которая была бы репрезентативной для современного жилого дома с низким энергопотреблением, необходимо было использовать сезонный профиль тепловой нагрузки для управления временем работы теплового насоса. Используемый тепловой насос имел номинальную тепловую мощность 5,7 кВт [EN255 (температура подачи 35 ° C)] и, следовательно, работал с расчетными интервалами для обеспечения суточной нагрузки отвода тепла (кВтч), которая соответствовала бы суточной потребности в тепле для «смоделированное» здание, как показано в Таблице 1.Из-за первоначальных испытаний системы в сочетании с изменениями, которые необходимо было внести в контур свайного коллектора, тепловая нагрузка не имела плавного профиля в течение всего сезона. Фактическая тепловая нагрузка приведена в таблице 1.

6

Месяц .	Отвод тепла из грунта (МВтч) (на основе SPF = 3,62) .	Тепловая мощность («Строительная нагрузка») в месяц (МВтч) .
октябрь	0	0
ноябрь	1.48	2,04
Декабрь	1,70	2,34
Январь	1,70	2,36
Февраль	1,98	6 9023
апрель	2,06	2,84
май	1,26	1,74
Всего	12.52	17.29

706

Месяц .	Отвод тепла из грунта (МВтч) (на основе SPF = 3,62) .	Тепловая мощность («Строительная нагрузка») в месяц (МВтч) .
октябрь	0	0
ноябрь	1,48	2,04
декабрь	1,70	2,34		2,34	2,34	2,36
февраль	1,98	2,74
март	2,33	3,23
апрель	2,06	6 2,84 2,84
Итого	12,52	17,29

906 Февраль 9066

Месяц .	Отвод тепла из грунта (МВтч) (на основе SPF = 3.62) .	Тепловая мощность («Строительная нагрузка») в месяц (МВтч) .
октябрь	0	0
ноябрь	1,48	2,04
декабрь	1,70	2,34	1,70	2,34	1,98	2,74
Март	2.33	3,23
апрель	2,06	2,84
май	1,26	1,74
Всего	12,52	6 17 месяцев .	Отвод тепла из грунта (МВтч) (на основе SPF = 3,62) .	Тепловая мощность («Строительная нагрузка») в месяц (МВтч) .
октябрь	0	0
ноябрь	1.48	2,04
Декабрь	1,70	2,34
Январь	1,70	2,36
Февраль	1,98	6 9023
апрель	2,06	2,84
май	1,26	1,74
Всего	12.52	17,29

На рис. 2 показана система энергоснабжения с тепловым насосом и сухой охладитель, который отводит генерируемое тепло от теплового насоса, чтобы представить потребность жилого дома в тепле.

Рисунок 2.

Схема GSHP с энергетическими сваями.

Рис. 2.

Схема ГТЭС с энергетическими сваями.

Эффективность и производительность теплового насоса наблюдались путем мониторинга обычных параметров теплового насоса по потребляемой электроэнергии, расходам и температурам воды и гликоля.Параметр, известный как равновесная температура гликоля (GET), был проанализирован как ключевой индикатор. GET — это среднесуточное значение температуры подачи и возврата гликоля в энергетические блоки от теплового насоса. Это среднее значение рассчитывается на основе зарегистрированных температур, когда тепловой насос работает в течение одного дня. GET обеспечивает долгосрочную индикацию изменения температуры гликоля в отличие от мгновенных средних измерений, на которые влияет то, как долго тепловой насос работал в цикле включения / выключения одного теплового насоса.Долгосрочный анализ GET свидетельствует об изменении теплового воздействия грунта.

После предварительных испытаний было решено использовать только 16 свай по периметру, которые были соединены с помощью четырех параллельных цепей, каждая из которых состоит из четырех свай в последовательной колонне. Четыре схемы можно увидеть на рисунке 1. Удельный отвод тепла на погонный метр сваи составлял ~ 26 Вт / м.

Геология участка была типичной для участка «коричневое месторождение». Глубина первых 3 м характеризовалась неоднородной «перегрузкой».Однородный слой очень мягкой глины был виден на глубине от 3 до 10 метров. Содержание влаги в глинистом слое колебалось от 16% до 23%.

EED требует ввода следующих параметров типа грунта, ежемесячных тепловых нагрузок и схемы поля скважины (или, в данном случае, схемы энергетической сваи). Программное обеспечение также требует знания «термического сопротивления скважины» ( R _b ) (м · К / Вт), которое может быть введено как константа, если известно из экспериментов, или может быть рассчитано путем определения типа циркулирующей жидкости и расхода. скорость, тип и размер трубы, а также детали ствола скважины, такие как тип раствора и расстояние между опорами (расстояние между стойками) U-образной трубы.Ограничением программного обеспечения является то, что геометрия скважинного поля, доступная для моделирования, предварительно задана, а расстояние между скважинами постоянное в обоих направлениях. В случае моделирования участка сваи энергии использовался открытый прямоугольник скважины 5 × 5, что согласуется с реальной ситуацией. Однако, поскольку необходимо было определить постоянное расстояние между сваями, было использовано среднее значение 2,2 м, что привело к открытой прямоугольной схеме 77 м ² .

3 РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

U-образные трубки не имели фиксированного расстояния между стойками, и расчеты R _b , выполненные EED, показали, что изменение расстояния между стойками изменяет значение R _b в диапазоне ± 15% от среднего значения. стоимость.Поэтому были рассчитаны два крайних случая, и среднее из этих двух значений было использовано при 0,27 Вт / мК. Тестирование теплопроводности земли дало экспериментально определенное значение R _b (0,22 Вт / мК), которое оказалось немного ниже, чем рассчитанное EED; поэтому для моделирования в EED также использовалось более низкое значение 0,22 Вт / мК.

Рисунок 3 показывает, что существует общее согласие в тенденции GET между экспериментальными результатами и прогнозом EED.Линейный график GET в период с декабря по середину января не согласуется с графиком EED, хотя в этот период времени возникли проблемы с начальным контуром коллектора, что привело к тому, что ряд свай не получил потока жидкости. Схема заголовка была переработана в середине января 2008 года, и можно увидеть последующее увеличение GET. Похоже, что EED прогнозирует несколько худшие условия в этот первый год, что может быть индикатором того, что грунтовые воды в этом районе отдают тепло системе и, следовательно, немного повышают среднюю температуру гликоля.Фактическая нагрузка в течение периода тестирования изменялась по мере необходимости и не обязательно в соответствии с началом или концом месяца, тогда как дискретные данные о месячной нагрузке вводятся в EED, и программа выдает среднюю температуру гликоля в конце месяца. В этом отношении, следовательно, видно, что фактические и смоделированные линейные графики не совпадают по фазе во времени. Для сравнения показана полиномиальная линия тренда фактических данных GET (без учета периода с 9 декабря по 15 января).Среднее сезонное значение GET, полученное тестированием в тот же период, составило 2,2 ° C, в то время как EED рассчитывает значения 2,1 и 2,8 ° C для R _b , значения 0,27 и 0,22 мК / Вт соответственно. Следует помнить, что ЭЭД не учитывает тепловую емкость ствола скважины; однако в случае бетонных энергетических свай это накопленное тепло является значительным. Испытания показали, что температура снаружи сваи была значительно выше, чем температура гликоля; следовательно, тепловая масса бетона будет обеспечивать значительное тепло, которым нельзя пренебрегать.Это возможная причина, по которой EED обеспечивает более низкие температуры гликоля, чем те, которые были показаны экспериментами.

Рис. 3.

Фактические GET и EED спрогнозировали температуру гликоля в течение отопительного сезона.

Рисунок 3.

Фактические GET и EED спрогнозировали температуру гликоля в течение отопительного сезона.

Математический подход EED предполагает линейный профиль радиального переноса тепла в скважину и из скважины и не учитывает концевые эффекты скважины, т.е.е. передача тепла от поверхности земли и из-под конца скважины. Это упрощает расчет и дает подходящие результаты для длинных скважин; однако конечные эффекты пропорционально увеличиваются с уменьшением глубины. Б. Саннер (личное сообщение) предполагает, что за пределами глубины 10 м конечные эффекты можно не учитывать, поэтому следует понимать, что моделирование в случае сваи энергии находится на границах приемлемой глубины.

Ограничением EED является то, что для расчета нагрузки отвода тепла на земле в месяц требуется показатель SPF.На самом деле тепловая нагрузка грунта не прямо пропорциональна SPF в каждый момент времени, но является функцией температуры гликоля и температуры воды на выходе (LWT) на стороне нагрева, которые оказывают термодинамическое влияние на COP. В период с марта по апрель по тем же причинам КПД реальной системы снизился до 3,2. В результате этого будет уменьшена тепловая нагрузка на землю, и, следовательно, температура гликоля может упасть не так, как предсказывает EED. Усовершенствованием программного обеспечения будет предоставление возможности вводить значения LWT и соответствующие уровни COP для используемого теплового насоса.

После приведенного выше сравнения считается, что EED может дать результат, который будет репрезентативным для тенденции в последующие годы, хотя могут быть расхождения в абсолютных значениях, полученных по причинам, обсужденным ранее. Месячные тепловые нагрузки, используемые в следующей ситуации, были рассчитаны относительно средней температуры воздуха, то есть равномерного профиля тепловой нагрузки из года в год. На рисунке 4 показано, как температура гликоля падает с каждым годом и медленно начинает выходить на плато примерно к 5 году.Такая тенденция согласуется с тенденцией, выраженной Эскилсоном [6], который показал, что две трети снижения до стационарного состояния происходит в первые 2 месяца, а устойчивое состояние по существу достигается через 5 лет. Тем не менее, видно, что температура гликоля ниже 0 ° C, и следует избегать длительных периодов этого состояния при использовании энергетических свай.

Рисунок 4.

Эволюция GET в течение первых 10 лет.

Рисунок 4.

Эволюция GET в течение первых 10 лет.

Видно, что для каждого зимнего периода GET опускается до ниже нуля и достигает примерно -1,43 ° C в 10-м году, а, как и ожидалось, к 25-му году уровень снизился лишь незначительно до -1,46 ° C. Уровень ниже 0 ° C обычно сохраняется в течение 4 месяцев в течение каждого зимнего периода с декабря по март. Можно предположить, что такая продолжительная температура замерзания может нанести вред фундаменту.Система с прогнозируемыми уровнями температуры подойдет для работающего теплового насоса; однако лучшая система, которая может достичь более высокого GET, позволит избежать возможного замерзания ворса и обеспечить более высокий SPF.

Одним из фундаментальных ограничений программного обеспечения является то, что теплопередача внутри земли рассматривается исключительно как проводящий механизм. Движение воды и конвекция не принимаются во внимание, и такие механизмы сильно влияют на теплопередачу к объекту и теплопередачу в окрестностях.Следовательно, в такой ситуации большого массового расхода воды результаты программного моделирования могут быть несколько неточными. EED предполагает, что средняя температура грунта берется как единственный ввод для температуры грунта, и это разумный подход для глубоких скважин. Однако на первые несколько метров глубины грунта существенно влияют сезонная температура воздуха и солнечное излучение, причем сезонные циклы обнаруживаются даже на глубине 10 м, и поэтому ими нельзя пренебрегать. Б. Саннер (личное сообщение) предполагает, что точность модели EED снижается на глубине менее 15 м из-за влияния климата на температуру грунта.EED также ограничивается внесением одного типа почвы; однако для мелководья тип почвы в пределах первых нескольких метров обычно неоднороден. Для глубоких скважин этот слой невелик по сравнению с общей глубиной, и численный анализ показал, что для слоя <10 м верхним слоем грунта можно пренебречь, а тепловые характеристики влияют на <2% [6]. Очевидно, что в случае малых глубин требуются входы различных типов почвы, поскольку на этой глубине большая изменчивость.

Как видно, уровень GET в течение последующих лет снижается до тех пор, пока квазиравновесие не будет достигнуто примерно в 5-м году.Поскольку SPF напрямую зависит от GET, которая впоследствии зависит от местной температуры грунта, можно считать, что обеспечение теплом земли в летние месяцы будет препятствовать общему снижению температуры. Действительно, это испытание энергетической сваи проводилось изолированно, в то время как реальные установки могли бы быть частью застройки с высокой плотностью застройки, где подзарядка грунта теплом окружающей среды может быть нарушена из-за количества жилищ, затеняющих землю. Считается, что вспомогательная перезарядка тепла грунта может осуществляться в летние месяцы путем поглощения солнечного тепла с крыши с помощью либо петли за кровельным материалом, либо, в качестве альтернативы, использования системы солнечного термального нагрева воды с последующей передачей этого тепла в теплообменник. заземление через соединение с цепью энергоблока.

Была проведена простая предварительная оценка для оценки потенциального годового выхода тепла от поглощения тепла из-за ткани крыши. Подсчитано, что дом с такой площадью основания будет иметь площадь поверхности, обращенную на юг, равную 44,3 м ² (при условии, что здание обращено строго на юг), и предполагается, что 70% этой площади доступно в качестве «солнечного коллектора». Используя ежедневные данные о солнечной радиации для местоположения в Саттон-Бонингтоне (Великобритания) и предполагая, что эффективность коллектора составляет 25%, была рассчитана месячная урожайность.Исследования, проведенные Медвед и др. . [8] показали, что простая конструкция стальных кровельных панелей, модифицированная трубами для циркуляции жидкости, может достигать эффективности ~ 25% в летние месяцы. Также предполагалось, что тепло, вырабатываемое массивом, в первую очередь компенсирует нагрузку на горячую воду для бытового потребления, а избыточное тепло сверх этого требования затем передается в контур энергоаккумулятора. На рисунке 5 показано производство солнечного тепла, и видно, что избыточное производство тепла наблюдается только с июня по август.Результат «эффективного» снижения требуемой тепловой нагрузки в дополнение к восполнению тепла грунтом в летние месяцы можно увидеть на Рисунке 6 в сравнении со стандартной системой на Рисунке 4.

Рисунок 5.

Тепловая нагрузка условного дома 72 м ² и влияние тепловложения на 19 м ² солнечной тепловой батареи.

Рис. 5.

Тепловая нагрузка условного дома 72 м ² и влияние тепловложения на 19 м ² солнечной тепловой батареи.

Рисунок 6.

Эволюция GET в течение первых 10 лет, с использованием солнечной тепловой энергии / наземной подзарядки и без нее.

Рисунок 6.

Эволюция GET в течение первых 10 лет, с и без солнечной тепловой помощи / наземной подзарядки.

Видно, что гликоль не падает до того же низкого уровня, что и в стандартной системе, и это привело бы к повышению эффективности системы.Программное обеспечение использует входные данные для ежемесячных нагрузок в качестве данных базовой нагрузки и, как таковые, моделирует долгосрочное поведение грунта с точки зрения отвода / нагнетания тепла. В действительности солнечная батарея будет обеспечивать пиковые нагрузки, которые будут значительными, особенно в летние месяцы.

Предполагается, что при добавлении тепла к земле средняя температура окружающей почвы будет увеличиваться по сравнению с тем, где она была бы без подпитки. Это повышение температуры оказывает прямое влияние на сезонное значение GET, и поэтому производительность и эффективность теплового насоса увеличиваются.Увеличение COP (или SPF в течение сезона) фактически увеличивает нагрузку на отвод тепла на землю, и, как таковое, это будет иметь эффект попытки снизить температуру почвы. Очевидно, существует долговременный динамический эффект, который сводился бы к тепловому равновесию. Вышеупомянутая модель не принимает во внимание эту динамическую природу, поскольку SPF принимается как входное постоянное значение. Считается, что эффект подпитки от грунта будет заключаться в улучшении SPF системы за счет более высокого «качественного» тепла.Физически было бы замечено, что температура земли претерпевает более высокие изменения с начала сезона, но в конечном итоге не упадет до такого низкого уровня, как в противном случае.

4 ВЫВОДЫ

Сложность точного определения термического сопротивления скважины, R _b , ограничивает точность результатов моделирования; однако было замечено хорошее соответствие тенденций между экспериментальными и смоделированными данными.Также было замечено, что EED имеет тенденцию переоценивать максимальное снижение температуры гликоля по сравнению с наблюдаемыми экспериментальными данными, хотя средний уровень GET в течение сезона, определенный экспериментальными данными, находится в диапазоне температур, прогнозируемых EED, равном 2,1–2,8 ° C. .

В примере, показывающем солнечную подзарядку, было видно, что уровень GET был лишь немного повышен за счет использования солнечной подзарядки; Тем не менее, необходимо отметить, что тепловая нагрузка современных зданий продолжает снижаться, и, следовательно, необходимый отвод тепла из грунта также снизится.Следовательно, солнечная подпитка будет становиться все более значительной как доля требуемой годовой тепловой нагрузки. В этом отношении будет очевиден больший пропорциональный эффект от солнечной подзарядки. Считается, что использование солнечной подзарядки в сочетании с GSHP улучшит сезонные характеристики системы за счет повышения местной температуры земли.

БЛАГОДАРНОСТИ

Мы хотели бы поблагодарить Roger Bullivant Ltd за их полную поддержку в этом проекте, без которой полевые испытания были бы невозможны.Мы также признательны за финансовую поддержку EPRSC.

ССЫЛКИ

2.

Энергетические фундаменты и другие термоактивные грунтовые сооружения

,

Geotechnique

,

2006

, vol.

56

(стр.

81

—

122

) 4.

Исследования новых геотермальных тепловых насосов

,

Кандидатская диссертация

,

2009

Кафедра искусственной среды. Ноттингемский университет

5,,.

Использование энергетических свай в жилом здании и их влияние на температуру грунта и эффективность теплового насоса

,

Geotechnique

,

2009

, vol.

59

(стр.

287

—

90

) 6.

Термический анализ теплоотводящих скважин

,

1987

Кафедра математической физики. Университет Лунда

7.,

Хранение тепла в грунте: термический анализ канальных систем хранения.

,

1991

Кафедра математической физики. Лундский университет

8,,.

Крупнопанельный неостекленный жидкостный солнечный коллектор, интегрированный в крышу — энергетическая и экономическая оценка

,

Solar Energy

,

2003

, vol.

75

(стр.

455

—

67

)

Заметки автора

© Автор, 2010. Опубликовано Oxford University Press. Все права защищены. Для получения разрешений обращайтесь по электронной почте: [email protected]

.

Геотермальное охлаждение — все, что вам нужно знать

Знаете ли вы, что летом можно использовать двор для охлаждения дома?

В этом посте мы подробно расскажем обо всем, что связано с геотермальным кондиционированием воздуха: что это такое, как он работает, чем он отличается от обычных систем переменного тока и чем он отличается от геотермального отопления.Мы также поможем вам понять некоторые из основных преимуществ геотермального кондиционера, включая эффективность, стоимость, удобство, комфорт и экологичность.

Я думал, геотермальная энергия нужна для отопления вашего дома. Можно ли использовать геотермальную энергию для охлаждения ?

Да! Ваш геотермальный тепловой насос на самом деле представляет собой систему отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха «два в одном», которая используется как для отопления, так и для охлаждения. Несмотря на вводящее в заблуждение название, геотермальные насосы « heat » столь же эффективны для охлаждения вашего дома летом, как и для обогрева его зимой!

Как работает геотермальное охлаждение?

Напомним, геотермальное отопление работает за счет перемещения теплопроводящей жидкости по подземной петле труб под вашим домом или рядом с ним.Это позволяет жидкости собирать тепловую энергию, накопленную в Земле от солнца. Это хорошо работает даже в самые холодные зимы, потому что температура земли ниже линии замерзания составляет 55 градусов по Фаренгейту в течение всего года. Тепло возвращается обратно в насос, а затем равномерно распределяется по всему дому с помощью воздуховодов.

Теперь к большому вопросу: как тот же геотермальный тепловой насос, который обогревает ваш дом зимой, также производит кондиционер летом?

По сути, процесс теплопередачи работает в обратном направлении.Вот краткое объяснение: поскольку воздух циркулирует в вашем доме, тепловой насос отводит тепло из воздуха и передает его жидкости, которая циркулирует в земле. Поскольку земля имеет более низкую температуру (55 ° F), тепло рассеивается от жидкости к земле. Ощущение, когда в ваш дом дует холодный воздух, является результатом процесса удаления тепла из циркулирующего воздуха, передачи этого тепла земле и возврата холодного воздуха обратно в ваш дом.

Вот немного более длинное объяснение: цикл начинается, когда компрессор внутри вашего теплового насоса увеличивает давление и температуру хладагента.Этот горячий хладагент проходит через конденсатор, где он контактирует с жидкостью контура заземления и передает тепло жидкости. Затем эта жидкость циркулирует по трубопроводу контура заземления, где отдает тепло земле.

Но вернемся к тепловому насосу. После передачи тепла контурам заземления хладагент проходит через расширительный клапан, который снижает как температуру, так и давление хладагента. Теперь холодный хладагент проходит через змеевик испарителя, чтобы вступить в контакт с горячим воздухом внутри вашего дома.Тепло из воздуха внутри поглощается холодным хладагентом, оставляя только холодный воздух. Этот цикл повторяется, пока ваш дом не достигнет желаемой температуры.

Чем отличается геотермальное охлаждение от обычного кондиционирования воздуха?

КПД

Когда дело доходит до эффективности, геотермальный кондиционер намного превосходит обычный центральный кондиционер. Ваш геотермальный тепловой насос не тратит впустую электроэнергию, пытаясь перекачивать горячий воздух из помещения в и без того жаркую улицу; вместо этого он легко выделяет тепло в прохладное подземелье.

Как вы понимаете, ваш геотермальный тепловой насос всегда будет эффективно охлаждать ваш дом даже в самое жаркое лето. Установка геотермального кондиционера может снизить потребление электроэнергии на 25-50 процентов! Использование геотермального охлаждения — отличный способ избежать болезненных скачков счетов за коммунальные услуги в предстоящие жаркие летние месяцы.

Чем выше коэффициент энергоэффективности (EER), тем больше энергии вы получаете от своей системы HVAC по сравнению с тем, сколько энергии требуется для ее работы.Система HVAC с EER 3,4 находится в точке безубыточности, где вырабатывает столько энергии, сколько требуется. Геотермальные системы переменного тока обычно имеют EER от 15 до 25, в то время как даже самые эффективные традиционные системы переменного тока имеют EER только от 9 до 15!

Возможно, вы слышали о некоторых других методах измерения эффективности, таких как сезонный EER (SEER) и коэффициент производительности (COP). Однако все эти разные аббревиатуры — всего лишь сбивающий с толку результат нестандартизации в отрасли.По сути, все они выполняют одну и ту же функцию. Таким образом, независимо от того, какой метод измерения вы используете, рейтинги эффективности систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха остаются неизменными, и геотермальные источники энергии каждый раз побеждают.

Чем эффективнее ваша система HVAC, тем больше вы получите от своих вложений! Выбор эффективной системы HVAC с высоким EER, такой как геотермальный кондиционер, поможет вам минимизировать ежемесячные счета за охлаждение.

Стоимость

Важно отметить разницу между авансовыми и эксплуатационными затратами: авансовые затраты переводятся как единовременные затраты (или множественные единовременные затраты, если вы выбираете оплату в рассрочку), в то время как операционные затраты повторяются ежемесячно.Обычные системы HVAC обычно имеют более низкую первоначальную стоимость, но более высокие эксплуатационные расходы, в то время как обратное верно для геотермальных систем HVAC.

В конце концов, геотермальный кондиционер обычно оказывается намного более доступным, чем обычный кондиционер, потому что после более высоких первоначальных затрат возникают очень низкие эксплуатационные расходы. Экономия на эксплуатации геотермального переменного тока становится очевидной, когда вы видите свой счет за электричество: геотермальные тепловые насосы сокращают потребление электроэнергии летом!

Самое приятное то, что через несколько лет ваша геотермальная система в конечном итоге окупится экономией! Мы называем это время «сроком окупаемости».

Другими важными соображениями относительно затрат являются федеральные, государственные и коммунальные льготы, предлагаемые домовладельцам, которые переходят на геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха с традиционных систем. Геотермальная энергия не сжигает ископаемое топливо для обогрева и охлаждения зданий, поэтому в программах использования возобновляемых источников энергии часто используются финансовые стимулы для дальнейшего поощрения домовладельцев к модернизации и экологичности. Эти финансовые стимулы дополнительно снижают первоначальные затраты на геотермальную энергию, в то время как эксплуатационные расходы остаются прежними. Это означает, что ваш геотермальный «период окупаемости» сокращается еще больше благодаря финансовым стимулам — в некоторых случаях он может достигать пяти лет!

Удобство

Geothermal — это чистое удобство по сравнению с обычными системами отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.Если бы вы могли упростить и сократить количество деталей, необходимых для достижения тех же результатов, почему бы вам этого не сделать? В обычных системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха разные приборы выполняют разные функции. Эти различные движущиеся части играют свою роль в зависимости от сезона.

Возможно, вы отапливаете свой дом с помощью центральной печи, работающей на природном газе, электричестве или даже масле. Или, может быть, у вас есть котел, работающий на природном газе, топливе или масле. Возможно, вы используете газовые или электрические обогреватели в дополнение к дровяной печи или камину.

Летом это оборудование не используется, и ваше внимание обращается на центральный кондиционер с его различными частями, как внутри, так и снаружи. Как минимум, для обычного отопления и охлаждения требуются две совершенно разные системы для разных сезонов.

Геотермальная система состоит всего из двух частей: контура заземления и теплового насоса. Эта простая, понятная и удобная система может обеспечить как нагрев , так и охлаждение , что экономит ваши деньги, пространство и так много головной боли.Вместо того, чтобы устанавливать, эксплуатировать и обслуживать как минимум два отдельных оборудования HVAC в вашем доме, у вас может быть просто одно, которое будет обслуживать ваш дом круглый год.

Обслуживание и срок службы

Обычные системы центрального кондиционирования обычно служат от 12 до 15 лет. Часто основные компоненты значительно деградируют в течение первых 5-10 лет, вызывая неуклонное снижение эффективности. Они также требуют более регулярного обслуживания и с большей вероятностью будут повреждены, поскольку компрессор подвергается воздействию элементов.

Насос геотермальной системы охлаждения служит более 20 лет, а подземная система замкнутого контура служит более 50 лет. В течение этого времени они также требуют очень небольшого обслуживания, если вообще требуют. Не подвергаясь воздействию элементов, элементы, которые поддерживают работу геотермальной системы, служат дольше и в течение этого времени сохраняют отличную эффективность.

Одной из причин продления срока службы геотермальной системы является ее защита от внешних воздействий: контуры заземления находятся глубоко под землей, а тепловой насос находится в закрытом помещении.Обе части геотермальной системы с гораздо меньшей вероятностью пострадают от сезонных повреждений из-за колебаний температуры и неблагоприятных погодных условий, таких как снег и град.

Напротив, обычные блоки переменного тока оставляют над землей и снаружи, поэтому воздействие элементов вызывает повышенный износ. В результате рекомендуется регулярное техническое обслуживание системы, если оно не требуется.

Комфорт

Обычные блоки переменного тока имеют репутацию шумных, но не секрет, почему они такие громкие.Обычные блоки переменного тока ведут непрекращающуюся тяжелую борьбу с наукой, перекачивая тепло из помещения в жаркую погоду и потребляя при этом огромное количество энергии.

Геотермальные системы кондиционирования намного тише, потому что они направляют горячий воздух в помещении в прохладную землю. Вместо того, чтобы беспокоиться о перегрузке кондиционера, вы можете расслабиться и насладиться освежающим комфортом тихого прохладного дома летом.

Какое влияние на окружающую среду и здоровье оказывает геотермальный кондиционер?

Геотермальное охлаждение не оказывает отрицательного воздействия на здоровье, а также отрицательного воздействия на окружающую среду!

Геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха используют только температуру земли и электричество для выработки тепла или переменного тока для вашего дома.В некоторых случаях геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха все еще не могут быть полностью возобновляемыми, поскольку некоторые поставщики коммунальных услуг поставляют электроэнергию только из невозобновляемых источников энергии.

Тем не менее, вы можете быть уверены, что косвенное использование невозобновляемой энергии геотермальной системой по-прежнему меньше, чем прямое использование ископаемого топлива в любых традиционных системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в больших количествах. Таким образом, в целом использование геотермальной энергии вместо обычного переменного тока снижает ваш экологический след.

Геотермальная энергия также лучше обычных систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, когда речь идет о воздействии на здоровье человека.Когда вы включаете отопление зимой, обычные системы отопления на основе сжигания выделяют в качестве побочного продукта окись углерода, которая является ядовитой и вызывает болезнь или даже смерть. Окись углерода не имеет запаха, вкуса и цвета, поэтому ее часто невозможно обнаружить, пока не станет слишком поздно.

Между тем геотермальные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха вообще не сжигают ископаемое топливо ни зимой, ни летом. С геотермальной энергией нет опасности для здоровья ни вам, ни вашим близким!

Более того, качество воздуха внутри вашего дома остается чистым, поскольку в нем отсутствуют пары или твердые частицы, образующиеся при сжигании ископаемого топлива.

В широком смысле это относится не только к качеству воздуха в вашем доме, но и к нашей атмосфере в целом. Переход на геотермальную систему отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха — одна из самых эффективных вещей, которые вы можете сделать для поддержания более здоровой окружающей среды. Только кондиционеры в США ежегодно выбрасывают в атмосферу более 100 миллионов тонн углекислого газа.

Подходит ли вам геотермальная энергия?

Geothermal — это здоровая, безопасная и устойчивая альтернатива обычным системам переменного тока, которые имеют негативные последствия как для окружающей среды, так и для здоровья человека.

Думаете о переходе на геотермальный кондиционер на лето? Пришло время обратиться за дополнительной информацией о геотермальном охлаждении для вашего дома. Свяжитесь с нами здесь!

Часто задаваемые вопросы о геотермальном контуре заземления — Dandelion Energy

Что такое контур заземления?

Контур заземления — это серия труб, проложенных под землей на глубине, где температура остается постоянной круглый год. Он служит важным звеном, позволяющим геотермальным тепловым насосам использовать землю в качестве источника тепла или радиатора, в зависимости от того, требуется ли обогрев или охлаждение.

Как работает контур заземления?

Всего в нескольких футах от поверхности земли температура земли поддерживается на уровне 50-55 градусов независимо от температуры наружного воздуха. Эта разница в температуре позволяет земле действовать как источник тепла зимой и отвод тепла летом. Геотермальный тепловой насос (расположенный внутри дома) улавливает эту энергию путем циркуляции теплопроводной жидкости через замкнутый контур заземления.

Зимой жидкость поглощает тепло от более теплой земли и переносит его в тепловой насос, где попадает в теплообменник и используется для обогрева вашего дома.

Летом процесс обратный, когда домашнее тепло улавливается и отводится в более прохладную землю, оставляя ваш дом комфортным с кондиционером.

Типы систем контура заземления

Существует несколько типов конструкций контура заземления, но все они делятся на две основные категории: замкнутый контур и разомкнутый контур.

Геотермальные системы с замкнутым контуром

Есть 3 типа геотермальных систем с замкнутым контуром: вертикальные, горизонтальные и пруд / озеро.Поскольку петли прудов / озер требуют наличия источника воды на территории, они относительно редки, и мы не обсуждаем их подробно.

Горизонтальный контур заземления

Горизонтальный контур заземления устанавливается на большой площади земли и требует достаточно места для рытья траншей длиной в сотни футов и глубиной 6-10 футов. Горизонтальные контуры заземления можно использовать только при наличии достаточного дворового пространства и легком копании траншей.

Установка горизонтального контура заземления

Для установки горизонтальной системы рабочие используют траншеекопатели или экскаваторы для выкапывания траншей на глубине 5-10 футов под землей, а затем устанавливают серию пластиковых труб, из которых состоит геотермальный теплообменник.Затем они засыпают траншею, следя за тем, чтобы острые камни или мусор не повредили трубы. Обычная практика — свернуть трубу в обтяжку, чтобы она соответствовала полю контура на меньшей площади. При этом уменьшается необходимая площадь земли, но для этого потребуется установка большего количества труб.

Эта конфигурация обычно является наиболее рентабельной, поскольку для нее требуется рытье траншеи, а не бурение.

Вертикальный контур заземления

Вертикальный контур заземления устанавливается в одной или нескольких скважинах на глубине от 200 до 500 футов в земле.Каждое отверстие имеет диаметр от 5 до 6 дюймов, а если у вас их больше, чем одно, расстояние между ними составляет около 20 футов. Эта конфигурация идеальна для домов, где пространство двора ограничено, когда скальные образования находятся очень близко к поверхности, или для модернизированных применений, где желательно минимальное нарушение ландшафтного дизайна.

Установка вертикального контура заземления

Для установки вертикальной петли подрядчик будет использовать оборудование для бурения скважин, чтобы пробурить вертикальную скважину диаметром 6-8 дюймов в земле глубиной 200-500 футов.Далее в отверстие вставляется однотрубная петля с П-образным отводом внизу. После того, как труба будет вставлена, отверстие будет залито, заполняя его снизу вверх.

Затирка выполняет две основные функции:

1. Обеспечивает контакт между трубами и землей для улучшения теплопередачи.
2. Изолирует отверстие от любых водоносных горизонтов или источников грунтовых вод, которые могли быть пробиты во время процесса бурения. Защита глубоких слоев земли с помощью подходящего материала для затирки так же важна, как и обеспечение теплопередачи между системой трубопроводов и окружающей землей.

Вертикальные петли, как правило, дороже в установке, но требуют меньше трубопроводов и меньшую площадь земли, чем горизонтальные петли. Dandelion Geothermal в настоящее время устанавливает только системы с вертикальным контуром заземления. Этот тип геотермальной системы идеально подходит для городских или пригородных районов в долине Гудзон и в столичном регионе Нью-Йорка, где пространство в дефиците.

Компания Dandelion разработала инновационный запатентованный комплект акустической буровой установки, который легче, чище и может устанавливаться в 14 раз быстрее, чем обычная буровая установка.

Геотермальные системы с открытым контуром

Геотермальные системы с открытым контуром извлекают воду непосредственно из колодца или пруда и пропускают ее через водо-хладагентный теплообменник в геотермальном тепловом насосе. После передачи тепла между забираемой водой и тепловым насосом вода сбрасывается обратно в колодец, в пруд или в дренажную канаву в зависимости от местных норм.

Этот тип заземления используется реже, но его можно использовать с меньшими затратами, если грунтовых вод много.

Установка с разомкнутым контуром

Системы

с разомкнутым контуром являются самыми простыми в установке и успешно используются в течение десятилетий в областях, где это разрешено местными правилами. В системе этого типа грунтовые воды из водоносного горизонта направляются непосредственно из колодца в здание, где они передают тепло геотермальному тепловому насосу. После того, как вода покидает здание, она выбрасывается обратно в тот же водоносный горизонт через второй колодец, называемый сливным колодцем, расположенный на подходящем расстоянии от первого.При рассмотрении вопроса о разомкнутой системе следует консультироваться с местными должностными лицами по охране окружающей среды.

Поскольку в системах с разомкнутым контуром вода используется «за один проход», их часто называют системами «с насосом и сбросом». Производительность системы GSHP может со временем ухудшиться, если присутствуют проблемы с качеством воды (высокое содержание минералов или растворенных твердых веществ и т. Д.) Или если подача воды снижается по какой-либо причине.

Каковы размеры геотермальных контуров заземления?

Размер контура заземления зависит от размера геотермального теплового насоса, почвенных условий собственности и общего климата.Чем больше нагрузка на отопление и охлаждение дома, тем больше требуется геотермальный тепловой насос и, следовательно, тем больше требуется контур заземления.

Каков срок службы контура заземления?

Геотермальные контуры заземления могут прослужить 50+ лет — даже до 100 лет!

После установки подземный контур заземления будет постоянным приспособлением на участке до тех пор, пока есть здание, которое нужно обогревать и охлаждать.

Из какого материала делают контуры заземления?

Полиэтилен высокой плотности (HDPE) и сшитый полиэтилен (PEXa) — единственные материалы, официально утвержденные для геотермальных систем замкнутого цикла Международной ассоциацией наземных тепловых насосов (IGSHPA).Полиэтилен, самый распространенный пластик в мире, используется в широком спектре применений, таких как упаковка для пищевых продуктов, пластиковые бутылки и пакеты, лайнеры для бассейнов и, конечно же, геотермальные трубопроводы.

Полиэтиленовая труба долговечна, устойчива к коррозии и может выдержать даже землетрясение, согласно данным Института пластиковых труб.

Dandelion Geothermal использует HDPE, пищевой пластик, который часто используется для изготовления молочных кувшинов.

Какая жидкость циркулирует по контурам заземления?

В геотермальных системах с замкнутым контуром обычно циркулирует смесь воды и небольшого количества антифриза для понижения точки замерзания раствора.Смесь одуванчика состоит всего на 22% из пропиленгликоля.

Dandelion Geothermal использует смесь воды и пропиленгликоля, пищевой нетоксичный антифриз, обычно используемый в качестве добавки в смеси для напитков, заправки, смеси для торта, безалкогольные напитки, попкорн, хлеб и молочные продукты.

Где Одуванчик берет воду, которая используется для заполнения системы контура заземления?

Для заполнения петли используем воду домовладельца. Это делается только один раз и требует умеренного количества воды.Одна и та же вода используется снова и снова в замкнутом контуре.

Могут ли геотермальные контуры заземления выйти из строя под землей или протечь?

Контуры заземления

HDPE чрезвычайно устойчивы к коррозии и химическим воздействиям, что означает, что нормальное (или ненормальное) движение воды и жидкостей под землей практически никогда не повредит им.

По окончании строительства весь узел трубопровода находится под давлением и проверяется на герметичность перед вводом в эксплуатацию. Это гарантирует отсутствие утечек в системе до запуска.

Однако в некоторых редких случаях они могут быть повреждены:

1. Механическая травма. Любая механическая работа, выполняемая в области петель, может повредить контуры заземления, особенно при сверлении глубоких отверстий для столбов.
2. Утечки из плохих сварных соединений. Это ошибка установки, при которой контуры заземления имеют «холодный предохранитель», но утюг не удерживался на фитингах достаточно долго.

Dandelion Geothermal требует, чтобы все стыки и соединения трубопроводов выполнялись плавлением, и не допускает использования заглубленных механических фитингов.

Можно ли проехать по контурам заземления?

Да, их можно безопасно переехать, когда они закопаны в землю. Тем не менее, если грунт все еще мягкий после укладки, он не будет сильно уплотнен.

Пока земля не затвердеет, мы рекомендуем положить лист фанеры (или что-то подобное) поверх дорожки шины, чтобы распределить нагрузку от проезжающих по ней транспортных средств.

Можно ли сажать деревья над участком, где проложены контуры заземления?

Мы не рекомендуем сажать деревья там, где проложены контуры заземления, по двум основным причинам:

1. Корневая система деревьев может врастать в петли .