Материал: Пожарная безопасность электроустановок. учебное пособие. Сушко Е.А., Бакаева Г.А
5.4. Оценка ожидаемого количества поражений молнией зданий или сооружений
Оценка среднегодовой продолжительности гроз и ожидаемого количества поражений молнией зданий или сооружений производится согласно [2, прил. 2].
Для сосредоточенных зданий и сооружений (дымовые трубы, вышки, башни) ожидаемое количество N поражений молнией в год определяется по формуле
, (5.4)
для зданий и сооружений прямоугольной формы ожидаемое количество N поражений молнией в год определяется по формуле
(5.5)
где
- наибольшая высота здания или сооружения,
м;
- соответственно ширина и длина здания
или сооружения, м;
- среднегодовое число ударов молнии в
1 км2
земной поверхности (удельная плотность
ударов молнии в землю) в месте нахождения
здания или сооружения.
Для зданий и сооружений сложной конфигурации ожидаемое количество N поражений молнией в год производится по формуле, где в качестве размеров здания принимается длина и ширина наименьшего прямоугольника, в который может быть вписано здание или сооружение в плане:
,
(5.6)
-
соответственно ширина и длина наименьшего
прямоугольника, в который может быть
вписано здание или сооружение в плане,
м.
Для определения среднегодового числа ударов молнии в 1 км2 земной поверхности (удельной плотности ударов молнии в землю) необходимо:
1)
для места нахождения здания или сооружения
определить среднегодовую продолжительность
гроз в часах
,
например, по карте среднегодовой
продолжительности гроз по [1, рис.
2.5.13-2.5.16];
2) величину удельной плотности ударов молнии в землю (табл. 5.2) можно определить, исходя из среднегодовой продолжительности гроз в часах двумя способами: по [2, табл. 1, прил.2]; по следующей формуле из [9]:
n=6,7·nч/100. (5.7)
Таблица 5.2
Удельная плотность ударов молнии в землю
Среднегодовая продолжительность гроз, ч, |
10-20 |
20-40 |
40-60 |
60-80 |
80-100 |
>100 |
Удельная плотность ударов молнии в землю n, 1/ (км2·год) |
1 |
2 |
4 |
5,5 |
7 |
8,5 |
Задачи для самостоятельного решения
А.1. Определить ожидаемое количество поражений молнией в год дымовой трубы высотой 50 м при среднегодовой продолжительности гроз 40-60 часов.
А.2. Определить ожидаемое количество поражений молнией в год вышки высотой 30 м при среднегодовой продолжительности гроз 20-40 часов.
А.3. Определить ожидаемое количество поражений молнией в год башни высотой 40 м при среднегодовой продолжительности гроз 60-80 часов.
А.4. Определить ожидаемое количество поражений молнией в год дымовой трубы высотой 25 м при среднегодовой продолжительности гроз 80-100 часов.
А.5. Определить ожидаемое количество поражений молнией в год вышки высотой 17 м при среднегодовой продолжительности гроз 40-60 часов.
А.6. Определить ожидаемое количество поражений молнией в год башни высотой 18 м при среднегодовой продолжительности гроз 80-100 часов.
А.7. Определить ожидаемое количество поражений молнией в год здания высотой 20 м и размерами в плане 100х100 м при среднегодовой продолжительности гроз 40-60 часов.
А.8. Определить ожидаемое количество поражений молнией в год здания высотой 15 м и размерами в плане 80х40 м при среднегодовой продолжительности гроз 20-40 часов.
А.9. Определить ожидаемое количество поражений молнией в год здания высотой 25 м и размерами в плане 100х60 м при среднегодовой продолжительности гроз 60-80 часов.
А.10. Определить ожидаемое количество поражений молнией в год здания высотой 35 м и размерами в плане 60х40 м при среднегодовой продолжительности гроз 80-100 часов.
А.11. При среднегодовой продолжительности гроз 80-100 часов определить ожидаемое количество поражений молнией в год здания высотой 18 м, размеры и конфигурация которого приведены на рис. 5.3.
Рис. 5.3. План здания
А.12. Определить в соответствии с формулой (5.7) (или п. 2.3.3 [9]) плотность ударов молнии в землю для следующих значений среднегодовой продолжительности гроз: 10, 20, 40, 60, 80, 100 часов в год. Сравнить полученные значения со значениями удельной плотности ударов молнии в землю, указанными в приложении 2 [2].
А.13. Определить ожидаемое количество поражений молнией в год здания высотой 15 м и размерами в плане 40х30 м, расположенного в Тамбове.
А.14. Определить ожидаемое количество поражений молнией в год здания высотой 25 м и размерами в плане 50х20 м, расположенного в Москве.
А.15. Определить ожидаемое количество поражений молнией в год здания высотой 17 м и размерами в плане 45х30 м, расположенного в Новгороде.
А.16. Определить ожидаемое количество поражений молнией в год здания высотой 23 м и размерами в плане 37х20 м, расположенного во Владимире.
А.17. При среднегодовой продолжительности гроз 60-80 часов определить ожидаемое количество поражений молнией в год здания высотой 26 м, размеры и конфигурация которого приведены на рис. 5.4.
А.18. Определить ожидаемое количество поражений молнией в год здания высотой 26 м и размерами в плане 70х36 м, расположенного в Пензе.
А.19. Определить ожидаемое количество поражений молнией в год здания высотой 16 м и размерами в плане 60х40 м, расположенного в Кирове.
А.20. Определить ожидаемое количество поражений молнией в год здания высотой 27 м и размерами в плане 55х45 м, расположенного в Архангельске.
А.21. Определить ожидаемое количество поражений молнией в год здания высотой 13 м и размерами в плане 27х20 м, расположенного в Санкт-Петербурге.
Рис.
5.4. План
здания
5.5. Определение категории молниезащиты
Тяжесть последствий удара молнии зависит от технологических и конструктивных характеристик объекта, наличия взрывоопасных или пожароопасных зон, огнестойкости и пожарной опасности строительных конструкций, поэтому в [2] принят дифференцированный подход: здания и сооружения по устройству молниезащиты разделены на три категории.
К I категории относятся производственные здания, в которых при нормальных технологических режимах могут образовываться взрывоопасные смеси, и любое поражение молнией которых вызывает взрыв, создает повышенную опасность разрушений и жертв не только для данного объекта, но и для близрасположенных.
Во II категорию попадают производственные здания и сооружения, в которых образование взрывоопасных смесей возможно при нарушении технологических режимов или при авариях, и для которых удар молнии создает опасность взрыва только при совпадении с технологической аварией или при срабатывании дыхательных или аварийных клапанов на наружных установках.
К III категории относятся объекты, последствия поражения которых связаны с меньшим материальным ущербом, чем при взрывоопасной среде. Это здания и сооружения с пожароопасными помещениями или строительными конструкциями низкой огнестойкости, причем для них требования к молниезащите ужесточаются с увеличением вероятности поражения объекта. К III категории также отнесены объекты, поражение которых представляет опасность электрического воздействия на людей и животных: большие общественные здания, животноводческие строения, высокие сооружения типа труб, башен, монументов. К III категории отнесены мелкие строения в сельской местности, где чаще всего используются сгораемые конструкции.
В соответствии с назначением зданий и сооружений необходимость выполнения молниезащиты и ее категория определяются по табл.5.3 (п. 1.1 [1]) в зависимости от среднегодовой продолжительности гроз в месте нахождения здания или сооружения, а также от ожидаемого количества поражений его молнией в год. Устройство молниезащиты обязательно при одновременном выполнении условий, записанных в графах 3 и 4 табл. 5.3. В настоящее время классификация зданий по степени огнестойкости и классификация взрывоопасных зон регламентирована требованиями ФЗ № 123 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» [10].
Таблица 5.3
Категории молниезащиты
|
Здания и сооружения |
Среднегодовая продолжительность гроз, ч/год |
Тип зоны защиты при использовании стержневых и тросовых молниеотводов |
Категория молниезащиты |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
1 |
Здания и сооружения или их части, помещения которых согласно ПУЭ относятся к зонам классов В-I и В-II |
Любая |
Зона А |
I |
2 |
То же классов В-Ia, В-Iб, В-IIа |
≥10 |
при N>1 – зона А; при N≤1 – зона Б |
II |
3 |
Наружные установки, создающие согласно ПУЭ зону класса В-Iг |
Любая |
Зона Б |
II |
4 |
Здания и сооружения или их части, помещения которых согласно ПУЭ относятся к зонам классов П-I, П-II, П-IIа |
≥20 |
Для I и II степеней огнестойкости при 0,1<N≤2 и для III-V степеней огнестойкости при 0,02<N≤2 – зона Б;
при
|
III
|
Продолжение табл. 5.3 |
||||
|
Здания и сооружения |
Среднегодовая продолжительность гроз, ч/год |
Тип зоны защиты при использовании стержневых и тросовых молниеотводов |
Категория молниезащиты |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
5 |
Расположенные в сельской местности небольшие строения III-V степеней огнестойкости, помещения которых согласно ПУЭ, относятся к зонам классов П-I, П-II, П-IIа |
≥20 |
N<0,02 |
III п. 2.30 |
6 |
Наружные установки и открытые склады, создающие согласно ПУЭ зону классов П-III |
≥20 |
При 0,1<N≤2 – зона Б, при N>2 – зона А |
III |
7 |
Здания и сооружения III, IV, V степеней огнестойкости, в которых отсутствуют помещения, относимые по ПУЭ к зонам взрыво- и пожароопасных классов |
≥20 |
При 0,1<N≤2 – зона Б, при N>2 – зона А |
III |
8 |
Здания и сооружения из легких металлических конструкций со сгораемым утеплителем, в которых отсутствуют помещения, относимые по ПУЭ к зонам взрыво- и пожароопасных классов |
≥10 |
При 0,02<N≤2 – зона Б, при N>2 – зона А |
III |
9 |
Небольшие строения (N<0,1) III-V степеней огнестойкости, расположенные в сельской местности, в которых отсутствуют помещения, относимые по ПУЭ к зонам взрыво- и пожароопасных классов |
≥20 |
- |
III п.2.30 |
10 |
Здания вычислительных центров, в том числе расположенные в городской застройке |
≥20 |
Зона Б |
II |
11 |
Животноводческие и птицеводческие здания и сооружения III-V степеней огнестойкости: для крупного рогатого скота и свиней на 100 голов и более, для овец на 500 голов и более, для птицы на 1000 голов и более, для лошадей на 40 голов и более |
≥40 |
Зона Б |
III |
12 |
Дымовые и прочие трубы предприятий и котельных, башни и вышки всех назначений высотой 15 м и более
|
≥10 |
- |
III п.2.31 |
Окончание табл. 5.3 |
||||
|
Здания и сооружения |
Среднегодовая продолжительность гроз, ч/год |
Тип зоны защиты при использовании стержневых и тросовых молниеотводов |
Категория молниезащиты |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
13 |
Жилые и общественные здания, высота которых более чем на 25 м превышает среднюю высоту окружающих зданий в радиусе 400 м, а также отдельно стоящие здания высотой более 30 м, удаленные от других зданий более чем на 400 м |
≥20 |
Зона Б |
III |
14 |
Отдельно стоящие жилые и общественные здания в сельской местности высотой более 30 м |
≥20 |
Зона Б |
III |
15 |
Общественные здания III-V степеней огнестойкости следующего назначения: детские дошкольные учреждения, школы и школы-интернаты, стационары лечебных учреждений, спальные корпуса и столовые учреждений здравоохранения и отдыха, культурно-просветительские и зрелищные учреждения, административные здания, вокзалы, гостиницы, мотели и кемпинги |
≥20 |
Зона Б |
III |
16 |
Открытые зрелищные учреждения (зрительные залы открытых кинотеатров, трибуны открытых стадионов и т.п.) |
≥20 |
Зона Б |
III |
17 |
Здания и сооружения, являющиеся памятниками истории, архитектуры и культуры (скульптуры, обелиски и т.п.) |
≥20 |
Зона Б |
III |
–
зона А
Не всегда бывает так, что все помещения здания или сооружения требуют устройства одной и той же категории молниезащиты. В этом случае молниезащиту всего здания или сооружения необходимо выполнять по наивысшей из требуемых для помещений категории молниезащиты в соответствии с [2, п.п. 1.3, 1.4]. Если площадь помещений, для которых требуется наивысшая категория молниезащиты, небольшая, то допускается снижать категорию молниезащиты всего здания (см. табл. 5.4).
Таблица 5.4
Особенности выполнения молниезащиты
Требуемая категория молниезащиты здания |
Допускается выполнять категорию молниезащиты здания |
|||||
Условия |
Категория |
Условия |
Категория |
Особенности выполнения молниезащиты |
||
Помещения, здания или сооружения требуют устройства молниезащиты I и II или I и III категорий |
|
I |
Если
|
II |
На вводе в помещения I категории молниезащиты должна быть предусмотрена защита от заноса высокого потенциала по подземным и наземным (надземным) коммуникациям, выполняемая согласно [2, п.п. 2.8 и 2.9] |
|
|
I |
II |
||||
Помещения здания или сооружения требуют устройства молниезащиты II и III категорий |
|
II |
Если
|
III |
На вводе в помещения II категории молниезащиты должна быть предусмотрена защита от заноса высокого потенциала по подземным и наземным (надземным) коммуникациям, выполняемая согласно [2, п.п. 2.22 и 2.23] |
|
Обозначения:
- площадь помещений, требующих устройства
молниезащиты I
категории;
- площадь помещений, требующих устройства
молниезащиты II
категории;
- площадь всех помещений здания (на всех
этажах).
Задачи для самостоятельного решения
Б.1. Определить необходимость оборудования молниезащитой, а в случае необходимости – ее категорию, для здания, помещения которого согласно ПУЭ относятся к зоне класса В-I.