Для иллюстрации расчетов, связанных с выбором места возведения молниеотвода и определением его высоты, продолжим решение примера 2.
На рис. 3 показано расположение молниеотвода по отношению к строениям 1 и 2.
Наиболее высокой и наиболее удаленной от молниеотвода точкой строения 1 является точка А, принадлежащая антенне. Ее высота составляет Н = 7,0 м, при удалении от молниеотвода на L = 16,0 м. Наиболее высокой и наиболее удаленной от молниеотвода точкой строения 2, также принадлежащей антенне, является точка Б. Ее высота составляет Н = 10,6 м при удалении от молниеотвода на расстояние L = 12 м. Как было сказано выше, единичный молниествол образует зону защиты в виде конуса, за пределы которого части строения не должны выступать. По мере увеличения высоты молниеотвода размеры конуса увеличиваются и задача определения высоты молниеотвода — это подобрать такие размеры защитного конуса, при которых даже самые высокие и удаленные точки строения не выходили бы за его пределы.
Учитывая, что размеры молниеотвода будут получены путем графических построений, точность которых зависит от масштаба и качества чертежа, наиболее целесообразно его выполнять на миллиметровой бумаге (миллиметровке) в масштабе не менее 1 метр натуры в 1 сантиметре чертежа.
Чертеж необходимо начать с построения графика параметров молниеотводов в соответствии с табл. 2, для чего по горизонтальной оси в выбранном масштабе отложить значения R0, а по вертикальной — Н0.
Отложенные точки попарно соединить прямыми линиями, как это показано на рис. 4. В том же масштабе отложить координаты точек А и Б. Определить размеры R0 и Н0 конуса, за пределы которого точки А и Б не выходят. По величине Н0 (по табл.2) определить Н. Точки А и Б находятся внутри конуса, Н0 которого равно 18,4 м, что соответствует полной высоте молниеотвода по табл. 2 (Н = 20 м).
Рис. 4.. Графическое определение высоты единичного стержневого молниеотвода
В строениях с металлической крышей она же является и молниеприемником, поэтому соединена с заземлителем. Этот вид молниезащиты, как правило, рассчитан на защиту конкретного строения. Заземляющее устройство не зависит от формы и размеров молниеприемника, и при расчете первого в случае использования металлической крыши в качестве молниеприемника можно воспользоваться сведениями, приведенные выше (одиночный стержневой молниеотвод).
Прежде чем приступить к расчету заземляющего устройства с достаточно малым сопротивлением, необходимо ознакомиться со свойствами земли и условиями, при которых между электродами заземления и землей может образоваться электрическое соединение с малым переходным сопротивлением. Электрофизические свойства земли, в которых находится заземлитель, определяются ее удельным сопротивлением р. За удельное сопротивление земли принимается сопротивление земли между противоположными плоскостями куба с ребрами в 1 м.
Как было сказано, наша страна располагается в семи климатических поясах, температура и влажность в которых разнятся в широких пределах. Для проектирования жилых зданий территория России по физико-географическим признакам разделяется на четыре района. На рис. 5 представлена карта России (со странами СНГ), на которой обозначены границы этих районов. Однако свойства земли (грунта) со сменой времен года будут меняться даже в пределах одного района. При расчетах этот факт учитывается в сезонном коэффициенте Кс.
Рис. 5. Карта схематического районирования территории России и стран СНГ по физико-географическим признакам
Удельное сопротивление грунта измеряется при средней влажности и положительной температуре в Ом∙метрах или Ом∙сантиметрах (1 Ом∙метр = 100 Ом∙сантиметрам).
Сезонный коэффициент Кс всегда больше единицы и призван компенсировать сезонное увеличение удельного сопротивления грунта.
Удельные сопротивления грунтов р и значения сезонных коэффициентов Кс приведены в таблицах 3 и 4.
Приведенные в таблице 3 данные относятся к грунтам, влажность которых — 10–20 % к их весу. Но грунт не однороден. Верхняя часть грунта на глубину около метра более подвержена намоканию, высыханию и промораживанию, что значительно изменяет удельное сопротивление верхней части грунта. Слои грунта, лежащие ниже уровня промерзания, имеют более стабильные показатели по влажности и температуре. Заземлители могут быть выполнены в виде вертикальных электродов или электродов в виде горизонтальных полос. Для того чтобы расположить электроды в более влажных и непромерзающих слоях грунта, их заглубляют так, чтобы верхняя часть вертикальных электродов находилась на глубине 0,7–1,0 м, а горизонтальные — полностью находились на этой глубине.