Как сделать заземление на крыше: полевой справочник

Первый шаг — понять, зачем именно нужен контур на этой крыше. Если здание относится к категории по ГОСТ Р ИЭК 62305 (или старым РД 34.21.122-87) и требует системы молниезащики, крыша становится частью разрядниковой системы. Токовые выносы монтируются по периметру и по конькам с шагом по проекту, а заземляющие устройства — в фундаменте или как отдельные вертикальные стержни.

Если молниезащика по проекту нет, но на крыше стоят кондиционеры, антенны, солнечные панели или вентиляция с электроприводами — работает требование ПУЭ о защитном заземлении. Здесь задача — соединение несущих металлических частей оборудования и самой металлокровели (если она проводящая) с контуром заземления здания (PE или PEN). Схемы разные: молниезащита требует больших сечений и импульсной стойкости, защитное заземление — стойкости к тепловым нагрузкам от тока КЗ.

Частая ошибка — объединить эти контуры без расчета на месте монтажа. Объединение допускается и часто обязательно (общий заземляющий контур здания), но точки соединения должны быть доступны для контроля, а сечение общих участков выбрано по наибольшему из расчетных токов.

Для токоведущих частей молниезащиты нормативы устанавливают минимальные сечения: сталь оцинкованная — не менее 50 мм² (полоса 4×20 мм или д=8 мм), медь — не менее 35 мм² (полоса 3×12 мм или д=6 мм), алюминий — не менее 70 мм². Для защитного заземления оборудования сечение выбирают по расчету на ток короткого замыкания и время срабатывания защиты, но не менее 16 мм² для меди и 25 мм² для стали (ПУЭ п. 1.7.68).

Соединительные хомуты и зажимы должны быть из материала, совместимого с токоведущим проводником и основанием крыши, чтобы избежать парной коррозии. На медной полосе — медные или нержавеющие хомуты, на оцинкованной стали — оцинкованные или нержавеющие. Прямой контакт меди с оцинкованной сталью без промежуточного слоя или биметаллических зажимов недопустим — контакт окислится за сезон.

Крепеж на сквозных элементах стропильной системы или на парапетных стенах выполняется анкерными болтами или саморезами с прокладками из ЭПДМ/неопрена. Саморезы «по металлу» в тонколистовую кровлю без подкладки не дают надежного контакта и текут. Для мягкой кровли и битумных материалов используют специальные проходки с фланцем, вклеенные в покрытие, к которым приваривают или прижимают токовод.

На фальцевой кровле тоководы крепят специальными хомутами на фальц, не продевая крышу. Хомут обхватывает стоячий фальц, к нему приваривают или зажимают полосу токовода. Шаг крепления по проекту, обычно 0,5–1 м по коньку и склонам. На профнастиле и металлочерепице используют хомуты на волну профиля с прокладкой из ЭПДМ, которые зажимают полосу к верху волны. Контактная площадка очищается от полимерного покрытия наждачной бумагой до металлического блеска, намазывают контактной пастой и сразу устанавливают зажим.

Коньковые элементы и вьетровые аэраторы, если они металлические, соединяют с тоководом короткими перемычками. Проходные узлы (трубы вентиляции, антенны) обхватывают обручом с отводом на токовод. Все соединения выполняют перекрытием не менее 3 ширины полосы с двумя болтовыми зажимами или сваркой. Сварка предпочтительнее для стальных контуров молниезащиты — дает минимальное переходное сопротивление, но требует восстановления цинкового покрытия цинк-содержащим составом в холодном виде.

Керамика и цементно-песчаная черепица не токоведущие. Заземляют только металлические элементы: коньковую вентиляцию, снегозадержатели, антенны, рамы солнечных батарей. Для этого используют проходные элементы «мастер-флеш» или специальные коньковые плиты с интегрированным зажимом для токовода. Токовод прокладывают под черепицей в желобе или по коньку в защитной гофротрубе, выводя на коньковую планку с зажимом.

На битумной (гибкой) черепице и рулонных материалах тоководы укладывают на клейкий мастику или термосуют в верхушку покрытия, закрепляя пластиковыми хомутами на клеевой основе или механически через контрованную решетку. Важно: токовод не должен лежать свободно на гранулах — при нагреве он вдавится и потеряет контакт с зажимами. В точках соединения с оборудованием устанавливают бронзовые или нержавеющие зажимные муфты с широкой опорной площадкой, распределяющей нагрузку на мягкое основание.

После монтажа проводится измерение сопротивления заземляющего устройства. Для молниезащики нормативное сопротивление не должно превышать 10 Ом (для категории III по РД 34) или значение по проекту. Для защитного заземления электроустановок до 1 кВ — не более 4 Ом (ПУЭ п. 1.7.103), для выше 1 кВ — по расчету. Измеряют мегаомметром на напряжении 1000 В (для заземления до 1 кВ) или 2500 В (для молниезащики) по методу трех точек или замыканием на нуль при наличии ТН-С системы.

Важно: измеряют не только общий контур, но и переходное сопротивление самых длинных цепей — от конька до заземляющего устройства. Если сопротивление превышает норму, удлиняют контур дополнительными вертикальными стержнями, устанавливают электролитические заземлители или меняют схему на более короткую. Протокол замеров подписывается ответственным за электрохозяйство и лабораторией (если требуется аккредитованная). Акт сдачи-приемки скрытых работ (КС-3) оформляется на этапе укладки заземляющего устройства в грунте и монтажа тоководов до закрытия фасада.

Нельзя использовать в качестве заземлителя алюминиевые маркизы, водосточные системы из тонкого алюминия или оцинкованной стали толщиной менее 0,5 мм — они сгорят при прохождении тока молнии или КЗ. Нельзя заземлять крышу на газопровод, центральное отопление, алюминиевые обшивки фасада без расчета на ток и согласования с эксплуатирующей организацией.

Самостоятельный монтаж молниезащики категории I и II (взрывоопасные, высокие общественные здания) без проектной документации и аккредитованной лаборатории запрещен. Для частных домов категории III допускается монтаж по типовым схемам, но замеры сопротивления все равно лучше доверить лаборатории с прибором, прошедшим поверку.

Опасное условие: крыша покрыта полимерным покрытием с высоким сопротивлением (порошковая покраска, ПВФ2). Визуально токовод прижат, а контакт идет через пленку. Обязательно механическое очищение места контакта до металла и использование зажимов с закусинами, пробивающими пленку, или сварка/пайка с последующей антикоррозийной обработкой.

Рамы солнечных модулей имеют отверстия для заземления (заземляющий болт с закладной шайбой). Соединяют их медным проводом 6–10 мм² в цепочку по рядам, затем выводят на токовод молниезащики или отдельный вынос к контуру. Инвертеры заземляют через PE шину щита. Антенны и мачты заземляют отдельным выносом сечением не менее 16 мм² меди, соединяя с ближайшим тоководом крыши или выводя к заземлителю. Конденсаторы кондиционеров — через PE провод в кабеле питания, но корпус наружного блока желательно дополнительно соединить с тоководом крыши перемычкой 6 мм² для уравнивания потенциалов при ударе молнии рядом.

При монтаже СЭУ на металлической крыше без пробития используют специальные зажимные хомуты на фальц или волну с заземляющим лагом. Кабель постоянного тока от модулей прокладывают в металлической гофре или трубе, заземляемой на обоих концах, что также работает как экранирование и дополнительный токовод.