Можно ли фундамент использовать для заземления дома?
Считается, что арматуру фундамента можно использовать как естественный заземлитель.Давайте вместе разберемся,можно или нет,если да, то как правильно сделать контур заземления.Как гласит пункт 1.7.14. Правил устройства электроустановок (ПУЭ) естественным заземлителем называются находящиеся в соприкосновении с землей электропроводящие части коммуникаций, зданий и сооружений производственного или иного назначения, используемые для целей заземления.Вы скажете-здесь нечего объяснять — все должно быть заложено в конструкцию арматуры фундамента, самого устройства фундамента и проверен контур заземления на соответствие нормам.
Но все ли так просто?Нельзя отрицать, что большинство фундаментов гидроизолируются с внешней стороны, а значит и электрически изолируются от земли.Такая система (земля – гидроизоляция – фундамент) будет работать скорее как конденсатор, а не как активный проводник тока. Обычно заземление фундамента выполняют в виде закольцованной полосовой стали, замоноличенной в периметр фундамента.
А зачем тогда вообще делать такой заземлитель, который не будет обеспечивать растекание тока, и в котором
ну совершенно не учтён экранирующий эффект?
Чтобы сделать контур заземления,предварительно в фундаменте наружных стен необходимо в виде замкнутого кольца, заложить стальную оцинкованую полосу сечением минимум 25 х 4 мм. Арматуру свай лучше всего присоединять к этой системе в процессе вывязывания арматуры ростверка. Сваи являются наиболее эффективными элементами такого заземлителя, будучи погруженными в глубинные слои грунта, менее подверженные сезонными изменениям влажности.
Наличие закладных деталей даёт возможность присоединить любые внешние искусственные дополнительные заземляющие системы если (паче чаяния), в результате измерений, окажется, что сопротивление не удовлетворяет техзаданию.У застывшего бетона удельное сопротивление от 300 до 1000 Ом*м в зависимости от состава и влажности.
Особенно Вас впечатлит сравнение стоимости устройства естественного заземлителя в фундаменте со стоимостью модульного оцинкованного заземления.
Поэтому часто употребляемая фраза: «я приварился к фундаменту-там все нормально» не всегда работает.Прежде чем производить монтаж контура заземления,необходимо провести расчет заземлителя,потом выполнить монтаж контура заземления,а потом произвести измерения контура заземления.
Если Вам необходимо выполнить монтаж контура заземления дома,офиса,цеха или любого другого помещения,наши инженеры и монтажники сделают качественный монтаж в сжатые сроки.
Фундамент на винтовых сваях
Безопасность вашего здания — одна из тех характеристик, которая определяет степень готовности объекта к сдаче в эксплуатацию. Одни из ключевых параметров электро-безопасности при строительстве вашего дома — правильно организованное заземление на свайный фундамент. Большинство специалистов рекомендуют при создании заземления применять в качестве проводника винтовые сваи фундамента.
Многие клиенты компании «Винтовые сваи в Можайске» задаются вопросом: можно ли использовать винтовые сваи в Можайске для организации надежного заземления? С одной стороны, глубокое расположение свайного фундамента — обстоятельство, указывающее в пользу создания надежной системы заземления. Меж тем, как правило, сваи до установки их в грунт обрабатывают лакокрасочными материалами, содержащими полиуретановые смолы. Особенность этих красок в том, что они — отличные диэлектрики. Хотя такие поверхности отличаются повышенной устойчивостью к коррозии (что продлевает срок эксплуатации металла), их нельзя использовать в контуре заземлении (согласно ПУЭ 1.7.82 — винтовые сваи должны быть объединены с заземляющей системой здания). Таким образом, заземление свайного фундамента — допустимый вариант только при отсутствии диэлектрических покрытий, а для защиты свай от коррозии нужно использовать специальные токопроводящие краски или оцинкованное покрытие. Для создания заземления на свайном фундаменте специалисты рекомендуют применять оцинкованные опоры.
Контур заземление для здания выполняется в виде замкнутой системы, по форме чаще всего как равносторонний треугольник. По вершинам углов располагают винтовые опоры, задействованные в качестве электродов. Сваи вкручивают так, чтобы они находились ниже уровня промерзания грунта. Точная величина заглубления устанавливается, исходя из нормативов, принятых для того или иного региона. Промышленность выпускает определенные типоразмеры винтовых опор для заземления частного дома, в наибольшей степени подходят сваи диаметром 57 миллиметров и длиной от 2 до 2,5 метра. Такие опоры применимы к условиям Можайского района, то есть с умеренным климатом.
Работы выполняются так:
- Выбирается площадка, удаленная от фундамента здания по крайней мере на 1 метр.
- Проводится разметка участка под дальнейшую установку винтовых свай. Дистанция между отмеченными точками должна быть равна длине опоры или превышать этот показатель.
- Вершины получившегося треугольника объединяют траншеей, выкопанной по периметру геометрической фигуры. Рекомендуемая глубина траншеи — не менее 50 сантиметров. По вершинам углов завинчивают винтовые сваи.
- После выполнения соединений сваркой, конструкция превращается в замкнутый контур. В качестве соединителей используют какие-либо металлические изделия (лента, трубы и т. п.). Толщина металлической ленты/полосы не должна быть меньше 4 миллиметров.
- Готовые соединения обрабатывают антикоррозийным составом.
- От одного угла получившегося контура заземления, копают еще одну траншею, направленную к распределительному щиту здания. В траншею кладут соединительный проводник (лента/полоса). Проводник скрепляют гайкой с заранее приваренным к обвязочному контуру болтом. Оставшийся конец проводника стыкуют с главной шиной заземления распределительного щита.
Проверка заземления
После окончания монтажа, обязательно нужно проверить сопротивление контура заземления. В соответствии с правилами устройства электроустановок показатель сопротивления для электросети с напряжением 220 Вольт не должен превышать 30 Ом. Замеры осуществляют в сухую погоду (в такие периоды наблюдается наибольшее сопротивление грунта). Если результаты измерений в пределах нормы, траншею с заземляющим контуром засыпают землей, после чего заземление готово к эксплуатации.
Прежде чем приступать к заземлению свайного фундамента, необходимо провести консультацию со специалистами компании «Винтовые сваи в Можайске». Специалисты дадут рекомендации относительно правильного монтажа и эксплуатации винтовых свай в Можайске и Можайском районе.
Можно ли использовать железобетонный фундамент в качестве заземления молниезащиты?
Современные здания, как правило, имеют в своем составе железобетонные конструкции и стоят на железобетонном фундаменте. Это обстоятельство значительно упрощает создание систем заземления. Действующие нормативные документы рекомендуют использовать в первую очередь естественные заземлители.
Применительно к заземлению электрооборудования до сих пор действует ГОСТ 12.1.030-81 «Электробезопасность. Защитное заземление. Зануление». Применительно к системам молниезащиты сложилась гораздо более сложная ситуация, поскольку в них заземление должно пропускать через себя большой электрический заряд за короткий промежуток времени.
Особенности заземления для систем молниезащиты
Основным документом, регламентирующим устройство молниезащиты, является СО 153-34.21.122-2003 «Инструкция по молниезащите зданий, сооружений и промышленных коммуникаций». Но данный нормативный документ касается вопросов использования железобетонного фундамента в качестве естественного заземлителя очень кратко. В п. 3.2.3.3 говорится, что арматура должна отвечать требованиям п. 3.2.2.5, т.е. обеспечивать электрическую непрерывность соединения между элементами. Кроме этого, для предварительно напряженного бетона необходимо оценить воздействие протекающего электрического ток на предмет возможных механических воздействий. Остальные факторы (марка бетона, свойства почвы, защитное покрытие железобетонных конструкций) в Инструкции не рассматриваются, хотя они важны для оценки возможности использования фундамента в качестве заземления. Поэтому на практике приходится обращаться к документу РД 34.21.122-87 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений».
Согласно РД 34.21.122-87, п. 1.8, рекомендуется использовать естественные заземлители, кроме случаев, когда с целью защиты от агрессивных грунтов металлические элементы фундамента имеют эпоксидное или полимерное покрытие. Также запрещается использование фундамента для заземления системы молниезащиты при влажности грунта менее 3%. П. 1.8 Инструкции требует наличия непрерывного электрического соединения железобетонного фундамента с токоотводом по арматуре, причем соединение арматуры с закладными деталями должно быть выполнено сваркой.
Современный подход к заземлению для систем молниезащиты предусматривает нормирование не значения сопротивления растеканию, а типовых конструкций заземления. РД 34.21.122-87 рассматривает железобетонный фундамент в качестве одной из таких типовых конструкций. Согласно п. 2.2 Инструкции сказано, что для использования в качестве естественного заземления молниезащиты пригодны железобетонные фундаменты произвольной формы, имеющие площадь контакта с грунтом не менее 10 кв. м. Еще одно важное ограничение — фундамент не должны разрушаться при попадании молнии.
В то же время, агрессивные грунты в большинстве случаев представляют собой естественное природное явление, которое встречается даже в самых экологически чистых местностях. Соответственно, наличие у фундамента защитного покрытия — весьма распространенное явление. Применение при этом отдельного заземления зачастую нецелесообразно ни с технической, ни с экономической точек зрения. Другой вопрос, что такой фундамент должен обеспечить необходимый уровень электробезопасности при ударе молнии.
Агрессивные грунты и защита железобетона от их действия
В настоящее время вопросы защиты железобетонных конструкций от агрессивного воздействия грунтов регулируются в России межгосударственным стандартом ГОСТ 31384-2008 «Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии. Общие требования». Согласно этому ГОСТ, агрессивность грунта определяется по глубине, на которую бетон разрушается, либо теряет защитные свойства относительно стальной арматуры, за 50 лет. Слабая степень агрессивности — менее 10 см, средняя — от 10 см до 20 см, высокая — более 20 см.
К первичным методам защиты относят изменения состава бетона, а также комплекс проектно-конструкторских решений, снижающих уровень коррозии. Бетон должен быть более плотным, обеспечивать более надежную защиту стальной арматуры, чем обычно. К вторичным мерам относят нанесение на железобетонные конструкции защитных покрытий, а также обработка антисептиком, если причиной коррозии является действие бактерий.
Вторичная защита железобетона подразумевает нанесение специального покрытия
Для слабоагрессивных грунтов применяют в основном первичные методы защиты, а вторичные — по мере необходимости. В среднеагрессивных грунтах обязательно применение как первичной, так и вторичной защиты, причем последняя ограничивает доступ веществ, вызывающих коррозию, к железобетону. Наконец, в грунтах с высокой степенью агрессивности применяются в обязательном порядке и первичные, и вторичные методы защиты, причем вторичные методы должны полностью изолировать железобетон от действия агрессивной среды.
Влияние типа бетона и свойств почвы на параметры заземления
Удельное электрическое сопротивление водоупорного бетона, используемого для первичной защиты от агрессивных грунтов, значительно выше, чем у обычного. Это связано с более плотной структурой, содержащий минимальное количество пор. Для водоупорного бетона удельное объемное электрическое сопротивления может быть вычислено на основании данных о коэффициенте водопоглощения и марке по водонепроницаемости. Также встречаются сорта бетона, устойчивые к действию агрессивных сред за счет введения в их состав специальных присадок. Объемное удельное сопротивление таких сортов бетона определяется путем проведения измерений на конкретных образцах.
Возможность использования железобетонного фундамента в качестве заземления системы молниезащиты в значительной степени зависит от свойств грунта. Как правило, если грунт обладает высокой степенью агрессивности, использование фундамента в качестве заземления также невозможно, поскольку ГОСТ требует обеспечить полную изоляцию железобетона от агрессивной среды.
А вот с грунтами малой и средней степенями агрессивности вполне можно работать. Тем не менее, они накладывают свои ограничения не только в связи с тем, что мероприятия по защите увеличивают сопротивление растеканию. Агрессивные грунты обычно богаты сульфатами и хлоридами. В результате электролиза выделяются хлор и сера, которые вносят дополнительный вклад в разрушение железобетона. Поэтому для грунтов слабой и средней агрессивности для оценки способности фундамента «работать» заземлением в качестве критерия берется плотность тока, стекающего с арматуры (о том, где взять предельно допустимые значения этого параметра, будет сказано далее).
Методики оценки
В России до сих пор действует ГОСТ 12.1.030-81. “Электробезопасность. Защитное заземление. Зануление.” У него есть справочное приложение “Оценка возможности использования железобетонных фундаментов промышленных зданий в качестве заземлителей”. Казалось бы, вот он, официальный нормативный документ, но… В качестве критерия пригодности взято сопротивление растекания. Этот критерий пригоден для расчета заземлений электроустановок, но в молниезащите он сейчас не применяется.
Единственным справочным документом по оценке пригодности фундамента к использованию в качестве заземления применительно к молниезащите, в России до сих пор являются Материалы по проектированию и эксплуатационному контролю «Использование заземляющих свойств строительных конструкций производственных зданий и сооружений», выпущенные в 1991 г. ВНИИПЭМ. По свойствам грунта, бетона и защитного покрытия на основании приведенных в Материалах формулах и графиках вычисляется значение плотности тока, стекающего с арматуры. Сравнение данного параметра с нормативными значениями позволяет сделать вывод о возможности использования фундамента в качестве заземления. Авторы Материалов рассчитали нормативные показатели, установив зависимость между плотностью тока и напряжением прикосновения, нормируемого ГОСТ 12.1.038-82 «Электробезопасность. Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов».
То есть, параметры заземления на основе железобетонного фундамента косвенно нормируются по ГОСТ 12.1.038-82, иных же стандартов для них в России до сих пор нет. Материалы ВНИИПЭМ от 1991 г. устанавливают зависимость напряжения прикосновения от параметров почвы, бетона и конструкции фундамента. Тем не менее, их нельзя применять “механически”, возможность использования фундамента для систем молниезащиты должны оценивать специалисты.
Выводы
Основные работы по созданию методик оценки применимости фундамента в качестве заземления были выполнены в нашей стране в 80-х — начале 90-х годов. С тех пор дальнейшее развитие данное научное направление получило лишь в РЖД для решения частных проблем по замене одного типа опор контактной сети на другой.
В то же время, с начала 90-х годов в экономике России произошли значительные изменения. Вперед шагнули и технологии. Поэтому применение нормативной базы по фундаментам как заземлителям требует участия опытных специалистов. Особенно много проблем встречается в случае, когда строится новое здание на старом фундаменте, либо реконструируется старое здание, либо у существующего здания модернизируется система молниезащиты. Для того, чтобы проверить, действительно ли фундамент здания может использоваться в качестве заземлителя, обратитесь в технический центр Zandz.com
Фундаментные заземлители (Часть 1)
Повсеместность использования на территории Польши фундаментных заземлителей – это результат требования, которое введено Распоряжением Министра инфраструктуры от 12 апреля 2002г. [2] касательно технических условий, которым должны отвечать здания и их расположение. Согласно §184, абзац 1 [2]: «В качестве заземлителей электрической системы следует использоватьметаллические конструкции зданий, арматуру фундаментов, а также другие металлические элементы, размещённые в неармированных фундаментах, представляющих собой искусственный фундаментный заземлитель».
Применение фундаментных заземлителей рекомендуется также в нормативных документах, касающихся как электрических, так и молниезащитных систем. Главные причины того, что специалисты отдают предпочтение такому заземлителю, связаны с легкостью и низкой стоимостью их выполнения, хорошим контактом фундамента с почвой, стабильностью его активного сопротивления во времени (зависимость удельного сопротивления фундамента от изменений температуры и влажности незначительна) и максимальным использованием его поверхности для рассеивания в грунте токов заземления.
Учитывая, что фундаментный заземлитель состоит из металлических элементов, залитых бетоном в фундаменте строительного объекта, для обеспечения непрерывности передачи тока в такой конструкции следует обращать особое внимание на качество соединения металлических элементов. В строительной практике арматурные стержни железобетонных конструкций соединяются преимущественно с помощью вязальной проволоки (рис. 5).
Рис. 5. Соединение арматурных стержней с помощью вязальной проволоки (с согласия RST sp.j.)
В связи с этим, если фундамент должен быть эффективно использован как естественный заземлитель объекта, соединения арматуры фундамента должны быть низкоомными (с низким сопротивлением). Для получения определенных электрических соединений арматурных стержней рекомендуется комплектовать фундамент дополнительной внутренней ячеистой сетью, выполненной из стержней или полосового металла (рис. 6) и связанной со сталью арматуры с помощью винтовых зажимов. Ещё более прочными являются сварные соединения.
Рис. 6. Рекомендованное выполнение фундаментного заземлителя с использованием стальной ленты (с согласия RST sp.j.)
Все мероприятия, связанные с дополнительным соединением арматурных стержней, должны быть согласованы с конструктором фундамента, чтобы удостовериться, что прочность фундамента соответствует требованиям проекта.
Существенное преимущество фундаментных заземлителей – стабильное во времени активное сопротивление заземления. Этот вопрос был хорошо описан на примере строительных объектов в работе [6]. На стабильность активного сопротивления фундаментного заземлителя влияет то, что обычно фундаменты зданий окружены грунтом с меньшим удельным сопротивлением, чем поверхностные слои, причём удельное сопротивление более глубоких слоев грунта меньше зависит от времени года и погодных условий. Фундаментный заземлитель в зданиях с несколькими подземными этажами расположен под самым низким этажом, поэтому на таких глубинах изменения температуры и влажности почвы в течение года настолько незначительны, что ими можно пренебречь.
Соединение фундаментных заземлителей с дополнительными заземлителями
Использование фундамента как единственного элемента заземлителя наталкивается на определенные ограничения, связанные с его размерами или результирующим активным сопротивлением заземления. Так, в случае объектов, требующих молниезащиты, установленной на фундаменте с небольшой площадью поверхности, например таких, как вышки антенн, частные дома или небольшие технические объекты, может оказаться, что критерий минимальных размеров фундамента не был выполнен. Это значит, что средний радиус равновеликой поверхности re территории, охваченной фундаментным заземлителем, может не отвечать условию
требуемому в стандарте по молниезащите PN-EN 62035-3. Для III и IV уровней молниезащитной системы, типичной для таких объектов, необходимая минимальная длина заземлителя l1 составляет 5 м (рис. 2), что соответствует поверхности
Малые фундаментные заземлители
Кроме того, в специальных объектах, например таких, как отдельно стоящие распредустройства или киосковые КТП, фундаментный заземлитель из-за малого объема фундамента может оказаться недостаточным решением для обеспечения требуемого малого активного сопротивления заземления.
Более того, после подключения всех обслуживаемых устройств к объекту, в котором применен фундаментный заземлитель, измерение активного сопротивления заземления может существенно усложниться или его придется выполнять вручную вследствие эксплуатационных осложнений. На практике эта проблема связана с отсутствием соответствующих контрольно-измерительных соединений, а также с невозможностью отключения от заземлителя обслуживаемых устройств на время измерения активного сопротивления заземления.
Указанные проблемы с использованием фундаментного заземлителя можно успешно решить, применив дополнительные искусственные заземлители, которые дают возможность выполнить условие re ≥ l1 или получить соответствующее активное сопротивление заземления. Пример такого решения для небольшого фундаментного заземлителя внешней трансформаторной станции проиллюстрирован на рис. 7. Добавление подобным образом одного или нескольких вспомогательных заземлителей с соответствующими контрольными зажимами облегчит выполнение периодических измерений активного сопротивления фундаментного заземления.