Вертикальное заземление: Вертикальное заземление: его характеристики и монтаж

Вертикальное заземление: его характеристики и монтаж

Заземлитель — важный компонент системы молниезащиты наряду с молниеприемником и молниеотводом. Посредством заземления поступающий ток выводится в землю, и таким образом нейтрализуется порядка 50% заряда. Заземлители бывают разных видов и форм, но все они условно делятся на вертикальные и горизонтальные — по расположению относительно земли. В средней полосе России наибольшее распространение получило именно вертикальное заземление, поскольку оно достаточно эффективно, хотя и в ряде случаев отличается относительной сложностью монтажа.

 Краткое содержание:

1. Что представляет собой вертикальное заземление
2. Основные характеристики вертикальных заземлителей
3. Особенности монтажа вертикального заземлителя
4. Расчет параметров
5. Этапы монтажных работ
6. Способы заглубления электродов
7. Заключение

Что представляет собой вертикальное заземление

Типичный вертикальный заземлитель — это металлический штырь, который имеет определенный диаметр и длину, необходимую для надежной фиксации в грунте. Металл выступает хорошим проводником электричества, при этом в силу финансовой целесообразности наибольшее распространение получили железные заземлители (хотя наряду с ними может использоваться медный провод).

Вертикальное заземление осуществляется непосредственно рядом со строительным объектом. В роли заземлителей используются круглые или иной формы сечения стержни. Поскольку одного металлического штыря может быть недостаточно, чтобы отводить большой заряд в землю, устанавливается одновременно несколько вертикальных заземлителей. При этом они соединяются между собой арматурой и электросваркой.   

Основные характеристики вертикальных заземлителей

При выборе материалов для вертикального заземления и подготовке к монтажным работам следует учитывать следующие параметры:

• количество и расположение стержней;
• диаметр и длина штырей;
• глубина установки;
• тип грунта, уровень промерзания.

Заземление может состоять, как уже было сказано, из одного или нескольких связанных между собой стержней. В верхней части заземлителя, ближе к поверхности земли, приваривается арматурная полоса.

Диаметр каждого стержня не должен быть меньше 16 мм, обычно устанавливаются штыри толщиной 18-20 мм. Длина заземлителей может составлять от 2,5 м, чаще всего используются 3-метровые пруты. Однако и это не предел — бывают прутья до 10 метров длиной и более.

Минимально допустимая глубина установки — 1,5 метра. При этом важно учитывать тип грунта, уровень промерзания, а также его водонасыщенность и уровень расположения грунтовой воды. Также нужно принимать во внимание количество заземлителей: например, одному штырю длиной 15 метров соответствуют три связанных между собой стержня длиной примерно 5 метров каждый.

Особенности монтажа вертикального заземлителя

Вертикальный стержень устанавливается в грунт в заранее подготовленную траншею. Ее глубина может составлять 60-70 см, это нужно для того, чтобы заземлитель был полностью погружен в землю и место присоединения токопровода находилось ниже поверхности. На этом же уровне приваривается соединительная полоса, если заземлителей два или более.

Траншея глубиной порядка 60 см может подготавливаться по периметру всего здания. При этом стержни расставляются на примерно одинаковом расстоянии друг от друга.

Монтажные работы выполняются вручную, с помощью механизированного инструмента или спецтехники. Выбор способа зависит от длины прутов, уровня заглубления, состава грунта и имеющихся возможностей. Например, если глубина небольшая, а земля мягкая — заземлитель можно вбить обычной кувалдой. В сложных случаях используется отбойный молоток или экскаватор с ковшом.

Расчет параметров

Прежде чем выбрать и смонтировать вертикальный заземлитель, следует произвести исследования местности. Важно убедиться, какая почва в месте установки и на какую глубину она промерзает в зимнее время. Кроме того, определяют водонасыщенность, уровень подземных вод.

Дело в том, что разные типы почвы обладают различным сопротивлением. Чем меньше сопротивление, тем выше эффективность заземления. И наоборот, в грунтах, обладающих большим сопротивлением, эффективность заземлителей ниже и поэтому предпринимаются дополнительные усилия по ее повышению. В частности всеми способами увеличивается площадь соприкосновения заземлителя с почвой.

Наименьшим сопротивлением характеризуются плодородные черноземные почвы. Установка вертикальных стержней в них допускается на глубину от 1,5 метров. Напротив, максимальное сопротивление — у скалистого грунта, в нем железные пруты максимально заглубляются, монтажные работы при этом сопряжены со значительными трудностями.

Отдельного внимания заслуживает уровень промерзания грунта. В разных почвах он может быть различным. Это учитывают, потому что при замерзании почвы ее сопротивление значительно увеличивается, а эффективность заземления сокращается. Поэтому площадь соприкосновения с металлом в данном случае также должна быть больше. Желательно производить установку заземления ниже того уровня, до которого промерзает земля.  

Этапы монтажных работ

Существуют два возможных варианта проведения монтажных работ:

1. Предварительное исследование местности и изучение уровня сопротивления грунта с последующей оперативной установкой заземлителей.
2. Последовательный монтаж стержней с замером сопротивления вплоть до достижения оптимального значения.

В первом случае требуется проводить изыскательные работы, что предполагает дополнительные затраты времени и средств. Во втором важно неукоснительно соблюдать технологию монтажа.

Этапы последовательной установки вертикального заземлителя:

• штырь заглубляется на минимальный уровень, после чего замеряется сопротивление;
• к установленному стержню приваривается второй участок, снимается замер;
• работы продолжаются, пока не будет достигнут оптимальный показатель сопротивления.

Способы заглубления электродов

В зависимости от типа почвы и уровня заглубления электрода подбирается тот или иной способ монтажа. Выше уже было отмечено, что возможна как ручная, так и механизированная установка (с помощью инструмента или спецмашины). При этом применимы разнообразные способы внедрения прутьев.

Какие способы заглубления применимы:

• забивка;
• вдавливание;
• ввертывание;
• вибропогружение;
• бурение скважины с последующей установкой электрода.

В мягких почвах применимы такие способы как вдавливание и ввертывание. Также может применяться забивка, причем часто сочетают несколько методов. Если грунт более плотный и сложный, может использоваться только забивка (ввертывание и вдавливание уже неприменимо).

Вибропогружение с помощью специальной техники показало свою эффективность в мерзлых грунтах. Эту технологию часто применяют в зимнее время.

На самых сложных – каменистых – участках, а также в мерзлом грунте при необходимости глубокого погружения штырей, рациональным способом является предварительное бурение скважины, в которую затем помещается электрод.

Установка вертикального заземления наглядно представлена в следующем видео:

Заключение

Установка вертикальных заземлителей сопряжена с необходимостью изучения грунта и проведением расчетов, а также измерением сопротивления в процессе и по окончании монтажных работ. Решение подобной задачи следует доверять опытным специалистам.

Дата публикации: 18.10.2019

Автор: Администрация

Другие интересные статьи

← Заземлители всех видов для частных и коммерческих строений во Владимире → ← Область применения сэндвич-панелей →

Оставить заявку на продукцию

Ваше имя или название компании*:

Ваш контактный телефон*:

* Поля обязательные для заполнения

Наш каталог продукции

Сэндвич-панели

Доборные элементы

Крепеж и уплотнители

Водосточная система

Молниезащита

Металлопрокат

Cтроительство быстровозводимых зданий

Монтаж водосточной системы

Почему вертикальные заземлители нельзя располагать близко друг к другу?

Вертикальные заземлители небольшой длины

При использовании вертикальных заземлителей небольшой длины (порядка нескольких метров) для обеспечения необходимого заземления в землю устанавливают несколько штырей, которые соединяют между собой параллельно. Естественно, поскольку такой массив занимает определённую площадь, возникает соблазн сэкономить пространство и разместить штыри ближе друг к другу. Но, на самом деле, этого не следует делать — есть определённое расстояние, ближе которого размещать штыри друг относительно друга не следует. О том, чему равно это расстояние и почему слишком близко расположенные штыри — это плохо, пойдёт речь в данной статье.

Взаимное экранирование электродов

В том случае, если два электрода (штыря) находятся на бесконечно большом расстоянии друг от друга, то при их параллельном соединении идеальным проводником с нулевым сопротивлением общая проводимость такого заземлителя относительно земли будет равна сумме проводимостей обоих штырей относительно земли (напомним, что проводимость — это величина, обратная сопротивлению). Данное правило может быть обобщено и на большее количество электродов, тогда суммируются их проводимости.

Но что мы будем наблюдать, если расстояние между параллельно соединенными электродами меньше их длин или сопоставимо с ними? Проводимость такого заземления будет меньше суммы проводимостей двух отдельных штырей относительно земли. Такое явление называется взаимным экранированием электродов. В свою очередь, оно обусловлено так называемым отталкиванием токов.

Основным фактором, определяющим электропроводность почвы, является наличие в ней влаги, в которой растворены соли. В результате получается электролит. При прохождении электрического тока через электролит положительные ионы движутся к отрицательному электроду (катоду), отрицательные ионы — к положительному электроду (аноду). Например, при использовании электродов из меди они будут выполнять роль анода. При этом, поскольку электроды соединены между собой проводником с низким сопротивлением, потенциалы на них относительно земли будут практически одинаковы.

Ионная проводимость в электролите

Ионная проводимость в электролите

Электрический ток связан с физическим переносом ионов. При близком расположении электродов одноименно заряженные ионы будут отталкиваться, что уменьшит интенсивность их движения. Это и есть явление отталкивания токов. В итоге оно уменьшает общую проводимость системы из параллельно соединенных электродов.

Определение минимального расстояния между вертикальными заземлителями

Слишком большое расстояние между вертикальными электродами — это не только нерациональное использование земли, но и большая длина проводов, соединяющих электроды. Чем длиннее провода, тем выше их сопротивление. С другой стороны, если мы размещаем штыри слишком близко друг к другу, это снизит их эффективность. Отсюда следует, что должен быть некий оптимальный диапазон значений расстояния между вертикальными электродами заземления, в пределах которого обеспечиваются наилучшие технико-экономические показатели.

Защита сооружений от попадания молнии — крайне ответственная задача, поэтому для нее параметры заземления, состоящего из нескольких электродов, жестко прописаны, в том числе и расстояние между электродами. К примеру, согласно действующей Инструкции РД 34. 21.122-87, п. 2.2 для отдельно стоящих молниеотводов приемлемым является «искусственный заземлитель, состоящий из трех и более вертикальных электродов длиной не менее 3 м, объединенных горизонтальным электродом, при расстоянии между вертикальными электродами не менее 5 м».

При использовании заземления только для обеспечения безопасности эксплуатации электрических установок, целевым показателем является достижение нужного сопротивления заземления. Методика расчета на основании так называемого коэффициента использования приведена здесь. Чем выше значение коэффициента использования, тем заземление эффективнее. Следует отметить, что значение коэффициента использования зависит не только от расстояния между электродами, но и от количества электродов, а также от топологии их размещения (при одном и том же минимальном расстоянии между электродами расположение их в ряд дает больший коэффициент использования, чем при размещении в виде замкнутого контура).

Электричество установки заземления, часть подземного металлического каркаса

Размещение электродов по замкнутому контуру более удобно с точки зрения использования пространства, но при этом несколько снижается эффективность заземления по сравнению с электродами, расположенными в ряд

Эксперименты показали, что взаимное экранирование параллельно соединенных вертикальных электродов в земле наблюдается на уровне, оказывающим влияние на свойства заземления, при расстоянии менее 2,2L, где L – длина электрода. Дальнейшее увеличение расстояния между электродами не дает уже ощутимой выгоды. С другой стороны, при расстоянии между электродами, не превышающим 0,033L, добавление новых электродов не уменьшает сопротивление заземления.

Выводы

В реальности сопротивление заземления меняется в широких пределах в зависимости от времени года и погодных условий. Поэтому на практике для многоэлектродных вертикальных заземлителей часто используют эмпирическое правило — расстояние между электродами должно составлять не менее длины одного электрода. Максимальное значение расстояния, чтобы заземление не было слишком громоздким и дорогим — удвоенное значения длины электрода. Поскольку длина электродов для многоэлектродного вертикального заземления обычно составляет 3 — 5 м, нормы Инструкции РД 34.21.122-87 в диапазон 1 — 2 длины электрода вполне укладываются.

Тем не менее, современные здания имеют все более сложную конструкцию, в них все больше используется металлических элементов. Телекоммуникационное оборудование, особенно базовые станция мобильной связи, предъявляют очень жесткие требования к заземлению. Поэтому лучше все-таки не полагаться только на эмпирические правила, а обратиться в Технический центр ZANDZ.com, где опытные специалисты разработают вам проект заземления с учетом ваших конкретных задач и особенностей местности, где он будет реализовываться.

Смотрите также:

Вертикальные наземные производства

От чертежной доски до окончательной поставки компания Vertical Ground Productions будет с вами на каждом этапе пути. С помощью изображений и звука мы продвигаем продукт, демонстрируем события и фиксируем моменты, которые лучше всего подходят для рассказа вашей истории.

Тесс_и_Райан_FINAL

Остин_и_Эми_02

Кристин_и_Джо_FINAL

Керилин_и_Карлос_Wedding_FINAL. mp4

Danielle_and_Dylan_FINAL

Waggoner_Wedding_FINAL_Hi-Res

Brooke_and_Derek_Wedding_FINAL

Megan_and_Ross_FINAL.mov

Navarro_We dding

Cooke_Wedding_FINAL

Dave_and_Amber

Delong Wedding

Nuemann Wedding освещающий фильм

TessaKelly_Wedding_

Tumlinson_FINAL

2003 Alegria

The Copeland- Video_Tour

Reliant Pools_Shallow Cv_Final

Baemayr Realty

4-й и видеотур

Многоквартирные дома Dwello-Terra

1502 Прохождение Ridgecrest

134 W. M Istletoe Ave.

831 South Flores #2103

1407 Holly St. #A v.2

829 W Ashby

Clawson Ridge Property Highlight

Easton Park

Searight Village

Park East

271 Whirlaway

North Bluff

Eastline

Vista Point – KB Homes

Agave – Intown Homes

51 East – William Lyon Homes

Abuela Walkthrough

Settler South Congress

9 Carriage House Lane

Bear Creek Property

Bear Creek- Air Bnb

111 Коттонвуд Др.

1053 Кантри Роуд 104

120 Перепел Др. Оукс Путь

173 Лифдейл

EMBER_Sizzle_Reel

Sama Sama Sizzle Reel_FINAL

iPourIt_Instructional_FINAL

Peerless_Tents_TimeLAPSE_Final

Fancy Formulas Flavors Mix

9000 2 The Copeland- Video_Tour

The Coolest Commercial

FF Turmeric

Parade to Uplift

4th & Video Tour

Salamanderzs Uloang

Golden Milk Latte с Кэтлин

Salamanderzs Promo1

Creative Side Jewelry

Koji Garden Huts

Дом для дайвинга Ocean Tigers

Salamanderzs BOG Promo

Ocean Tigers Diving Draft

Patriot Games

Layday Surf Hostel, C anggu

Ben Fancy Formulas Отзыв

Night_to_Uplift_2020_

Stoney Point Class of 2009 High School Reunion

Night to Uplift 2k19

Ночь воодушевления 2k18

Стоуни-Пойнт 2007 год Воссоединение старшей школы

Бег в воодушевление 2k17

Ночь воодушевления CC4C

CO Winter 2021. mp4

Национальный лес Пайк и Сан-Исабель

Ла-Пас- Нижняя Калифорния, Мексика

Нуса-Лембонган

Улувату

Бали сверху

Секрет t Beach

Munduk Indonesia

Canyon Swing, Новая Зеландия

Space Jam Dinophoria ’17

Greenbelt ’17

San Marcos River Ranch

Runyon Canyon, Los Angeles

Texas Skydiving, Lexington Texas AFF Level VI

Texas Skydiving, Le xington Texas AFF уровень VII

10.mp4

Texas Skydiving, Lexington Texas AFF Level V

РАССКАЖИТЕ НАМ О ВАШЕМ ПРОЕКТЕ

В чем разница между горизонтальными и вертикальными геотермальными контурами заземления? — Маквильямс и сын

контуры геотермального заземления

В чем разница между горизонтальными и вертикальными контурами геотермального заземления? Домовладельцы и владельцы коммерческих объектов, решившие перейти на геотермальное отопление и охлаждение, могут рассчитывать на значительные преимущества в эффективности системы, комфорте в помещении и экономии средств. Однако, прежде чем эти преимущества могут быть реализованы, необходимо принять несколько решений об установке геотермального оборудования. Одним из наиболее важных из этих решений является использование горизонтального контура заземления или вертикального контура заземления для теплопередачи. Здесь представлен обзор функций геотермальной системы, факторов, которые могут повлиять на установку, и основных различий между горизонтальным контуром заземления и вертикальным контуром заземления.

Геотермальное отопление и охлаждение: как это работает

Геотермальное отопление и охлаждение работают за счет очень эффективного процесса теплопередачи. Геотермальные системы сами по себе не обеспечивают отопление или охлаждение, как стандартная печь или кондиционер. Вместо этого этот тип системы HVAC улавливает тепло и перемещает его с места на место. Удаление тепла из помещения обеспечивает охлаждение, в то время как отопление включает в себя извлечение наружного тепла и перемещение его внутрь, чтобы сделать дом или офисное здание теплым и комфортным.

Два основных типа геотермальных тепловых насосов — это системы с контуром заземления и контуром с водой. Наиболее распространены геотермальные установки с контуром заземления.

Основная концепция геотермального отопления или охлаждения основана на том факте, что на определенном расстоянии под землей температура почвы или воды остается неизменной в течение всего года. Независимо от того, насколько жарко или холодно погода на поверхности, примерно от шести до 10 футов под землей температура всегда будет в диапазоне от 45 до 70 градусов. По этой причине даже замерзший участок почвы (такой как жилой двор) может по-прежнему служить эффективной средой для улавливания и выделения тепла. Этот теплообмен происходит в контуре заземления.

Наземный контур

Наземный контур представляет собой длинный ряд труб, закопанных в землю на такой глубине, где температура остается постоянной круглый год. В системе с замкнутым контуром заземляющий контур содержит воду или раствор антифриза, который циркулирует по наружным трубам к внутреннему теплообменнику и приточно-вытяжной установке и снова возвращается к наружным трубам. Когда эта жидкость проходит через заземляющий контур снаружи, она поглощает или выделяет тепло в зависимости от температурных требований, потребностей домовладельца и состояния грунта.

Зимой, например, жидкость в контуре заземления поглощает тепло окружающей почвы. Затем нагретая жидкость поступает во внутренний блок системы, который содержит важные компоненты, такие как теплообменник и система кондиционирования воздуха, которая распределяет теплый воздух по всему зданию. Тепло из жидкости отводится в теплообменник. Вентиляторы нагнетают воздух через теплообменник. Воздух поглощает тепло и направляется в воздуховоды и вентиляционные отверстия по всему зданию, где он нагревает внутреннюю среду. Затем более холодная жидкость в системе циркулирует обратно в трубы наружного контура заземления, где она получает больше тепла и снова начинает цикл теплопередачи.

Летние операции очень похожи, за исключением того, что они работают в обратном порядке. Вода или антифриз в системе поглощают тепло внутри вашего дома или коммерческого объекта, а затем отдают его в контур заземления снаружи. Этот процесс обеспечивает охлаждение внутренних помещений вашего здания.

Вертикальный контур заземления или горизонтальный контур заземления?

Поскольку контур заземления является жизненно важной частью системы геотермального теплового насоса, его необходимо правильно разместить, чтобы он работал с максимальной эффективностью и экономичностью. В зависимости от условий в вашем доме или офисе вам может потребоваться сделать выбор между вертикальным контуром заземления или горизонтальным контуром заземления. Оба типа петлевых систем работают одинаково хорошо, но выбор между ними обычно определяется тем, сколько места на земле доступно для петли.

Горизонтальный контур заземления, вероятно, является наиболее распространенным из двух. Он устанавливается на большой площади земли и закапывается на оптимальном уровне от шести до 10 футов. Горизонтальные контуры заземления требуют значительного количества открытого пространства для установки труб. Петлевые трубы зарыты в траншеи длиной около 100 футов. Трубопровод для заземляющего контура часто скручивают и укладывают друг на друга, чтобы обеспечить большую площадь для теплопередачи.

В отличие от этого, вертикальный контур заземления устанавливается в скважинах, пробуренных глубоко в землю, обычно на глубину 400 футов и более. Петлевые трубы помещаются в эти отверстия, которые обычно располагаются на расстоянии около 20 футов друг от друга. Циркуляция теплоносителя происходит так же, как и в горизонтальном контуре, за исключением того, что раствору воды или антифриза может потребоваться дополнительное давление, чтобы поддерживать его движение вверх и вниз.

Горизонтальные контуры заземления используются в ситуациях, когда имеется достаточно открытого пространства для рытья и рытья траншей, необходимых для прокладки труб. Многие сельские или пригородные дома имеют достаточную площадь земли для этой установки, как и отдельные коммерческие здания, построенные на собственных участках земли. Установку контура заземления можно сделать еще проще и удобнее, если строитель или проектировщик составит конкретные планы геотермальных систем на начальных этапах строительства дома или коммерческого объекта.

Вертикальные контуры заземления подходят для ситуаций, когда для установки контура имеется небольшая площадь земли. В то время как горизонтальные петли устанавливаются широко, вертикальные петли устанавливаются глубоко. Общие случаи, когда уместны контуры заземления, включают городские или пригородные условия, где наземное пространство имеет большое значение. Они также используются в случаях, когда верхний слой почвы тонкий и недостаточно почвы, чтобы закопать петлю на требуемую глубину. Каменистая почва или слои коренных пород под слоями верхнего слоя почвы также могут потребовать использования системы вертикальной петли.

Подготовка к установке геотермального контура заземления

Независимо от того, используете ли вы вертикальный контур заземления или горизонтальный контур заземления, перед установкой контура и других компонентов геотермальной системы потребуется некоторая подготовка.

• Подготовка двора: Перед началом установки ваш подрядчик по ОВКВ должен убедиться, что двор максимально свободен. Необходимо убрать садовую мебель или другие переносные предметы. Возможно, потребуется перенести существующие конструкции, бетонные плиты или подземное спринклерное оборудование.
• Подготовка к сбою: Ваш установщик геотермальной энергии предпримет все необходимые шаги для защиты вашего двора и ландшафта, но рытье траншей и рытье траншей, необходимые для установки любого типа контура заземления, неизбежно вызовут некоторые разрушения и повреждения ваших открытых площадок. Поверхности и газоны могут быть смещены, а также могут появиться большие дыры. Землеройная техника оставит следы, ведущие к месту установки петли. Грязь и вода могут скапливаться в дорожках или ямах, особенно если земляные работы пересекаются с водоносным горизонтом или источником грунтовых вод.
• Размер: Выбранная вами геотермальная система должна иметь надлежащие размеры, чтобы обеспечить необходимое количество тепла и охлаждения для вашего дома или коммерческого предприятия. Это не относится к физическим размерам оборудования. Вместо этого размер относится к мощности и мощности оборудования, что влияет на то, насколько хорошо система сможет обогревать и охлаждать ваше здание. Прежде чем выбрать или установить геотермальную систему, ваш специалист по HVAC должен провести расчет нагрузки на отопление и охлаждение вашего дома или коммерческого здания. Это включает в себя тщательную оценку физических и тепловых характеристик конструкции, а затем математический расчет, который показывает, сколько тепла и охлаждения потребуется для поддержания температуры внутренних помещений здания, которую вы предпочитаете. Когда ваш подрядчик знает нагрузку на отопление и охлаждение здания, он сможет порекомендовать оборудование надлежащего размера и мощности для удовлетворения этой нагрузки. Убедитесь, что расчет нагрузки выполнен в соответствии с принятыми в отрасли источниками и методами, такими как Руководство J подрядчиков по кондиционированию воздуха в Америке, «Расчет жилой нагрузки».

Преимущества геотермального отопления и охлаждения

Независимо от того, выберете ли вы горизонтальный или вертикальный контур заземления, вы увидите существенные преимущества от установленной геотермальной системы.

• Высокая эффективность и экономия средств: Геотермальные системы невероятно эффективны, обеспечивая уровень эффективности обогрева 400 процентов и более. Их высокая эффективность означает, что они могут сократить ваши ежемесячные расходы на отопление и охлаждение на 50 и более процентов.
• Повышенный комфорт: Геотермальное отопление и охлаждение постоянны, что снижает количество горячих или холодных точек в вашем доме.
• Гибкость: Геотермальная система очень тихая и может использоваться в любом климате для жилых или коммерческих объектов любого размера.
• Экологичность: Геотермальные системы не сжигают ископаемое топливо и не производят парниковых газов.