Размеры заземляющего контура: Правила устройства электроустановок (ПУЭ), Глава 1.7. «Заземление и защитные меры электробезопасности», пп. 1.7.80

Как рассчитать и подключить контур заземления частного дома своими руками

Безопасная работа электропроводки частного дома во многом зависит от наличия контура заземления – он способствует отведению блуждающих токов и защищает все домашние электроприборы от статического напряжения. Кроме того, отвечает за безопасность человека и защищает его от поражения электрическим током. Контур заземления частного дома, хотя и является сложной системой, требующей проведения специальных расчетов, все же в исполнении он представляет собой довольно простую конструкцию, изготовить которую самостоятельно не представляет никакого труда. Предлагаем вместе с сайтом stroisovety.org подробно изучить устройство и принципы самостоятельного монтажа контура заземления.

Контур заземления частного дома фото

Как рассчитать контур заземления

Расчет заземляющего контура необходим для того, чтобы правильно определить его сопротивление и форму, на которые влияют несколько факторов – это размеры и количество заземляющих электродов, расстояние между ними и электропроводность грунта. Именно эти факторы необходимо взять в учет при расчете контура заземления.

Начнем по порядку, и для начала определимся, для какого материала необходимо производить расчет. Монтаж контура заземления может выполняться из разного материала, но в основном это:

• металлический уголок;
• труба;
• арматура.

Монтаж контура заземления своими руками фото

Чтобы эти изделия служили на благо вашей безопасности как можно дольше, к их сечению выдвигают некоторые требования.

• Труба – вне зависимости от диаметра, она должна иметь толщину стенок не менее 3,5мм.
• Уголок – опять же, не зависимо от ширины полок, толщина металла не должна быть меньше 4мм.
• Арматура или круглый прокат должен быть диаметром не менее 16мм.
• Размеры полосы, служащей для связки заземляющих электродов, должны составлять 4х12мм.

При всем этом используемом материале длина заземляющих электродов составляет 1,5-2м.

Расчет контура заземления

Сопротивление контура заземления рассчитывается отдельно для каждого элемента системы, после чего суммируется. Как правило, расчетные данные значительно отличаются от фактических. Это связанно с тем, что в зависимости от глубины, удельное сопротивление уменьшается.

Рассчитать сопротивление заземляющего контура можно по формуле R= R1/ Kи*N,

в данном случае R1 – это сопротивление одного электрода, Ки – коэффициент использования, характеризующий нагрузку электрической цепи, и N – количество заземляющих электродов.

Расчет контура заземления нужен для того, чтобы определить количество необходимых электродов. Ленивым людям все расчеты можно осуществить с помощью компьютерной программы «Электрик v.6.6».

Как сделать контур заземления своими руками

Как монтировать контур заземления своими руками

Определив количество необходимых электродов, можно приступать к монтажу заземления. Следует понимать, что установить эти электроды можно разными способами – линейным или в виде какой-либо фигуры. Наиболее распространенная схема контура заземления – это треугольник, но здесь необходимо учитывать возможности пространства приусадебного участка. Если места хватает, то лучше расположить электроды квадратом или треугольником, если нет, то придется разместить их в линию. По большому счету это не очень важно.

Траншея для контура заземления частного дома фото

Итак, копаем траншею в виде необходимой формы на глубину 0,7м и забиваем вертикальные электроды. Расстояние между электродами примерно должно равняться их длине – если монтировать замеляющий контур в виде треугольника или квадрата, то эта величина должна характеризовать длину их граней. Забивать электроды необходимо так, чтобы в канаве они выступали на высоту 0,2м.

Ну а дальше все просто – вооружаемся сварочным аппаратом и стальной полосой. Задача заключается в том, чтобы соединить между собой все имеющиеся электроды. Здесь выдвигаются повышенные требования к сварке. Полосы и электрод необходимо сварить сплошным швом во всех возможных местах, а чтобы свести на нет процесс коррозии металла, выступающие электроды и полосу нужно покрыть слоем грунтовки.

Прежде чем закапывать получившуюся конструкцию, устройство контура заземления необходимо подключить к домашней электропроводке. Для этого также понадобится прокопать траншею и провести металлическую полосу вплоть до распределительного щитка, где и выполняется его непосредственное подключение.

Контур заземления своими руками

Проверка контура заземления частного дома

Но и это еще не все – чтобы избежать лишней земельной работы, нужно выполнить проверку контура заземления. По большому счету, проверку контура и замеры его сопротивления должны проводить соответствующие организации, на что выдавать определенный сертификат соответствия. Но в случае самостоятельного контроля воспользуйтесь прибором под названием «клещи» – с его помощью можно провести вычисления, не прибегая к разрывам цепи и использованию сложной устаревшей техники с множеством электродов.

Проверка контура заземления частного дома

Пользоваться таким прибором не сложно – устанавливаете переключатель в режим измерения сопротивления, замыкаете клещи вокруг стальной полосы заземления, после чего прибор выдает показания, которое согласно всем нормам не должно превышать 4Ом.

Только после такой проверки на соответствие нормам сделанный своими руками контур заземления можно закапывать. Не забудьте качественно уплотнить грунт. Проливать водой его не стоит – просто по мере подсыпания земли ее нужно хорошенько утрамбовывать. Со временем почва даст усадку и при необходимости можно будет выполнить дополнительную подсыпку.

Когда можно закапывать контур заземления частного дома

Подключение контура заземления к распределительному щитку своими руками

Задаваясь вопросом, как сделать контур заземления, нельзя упускать из виду процесс его подключения к внутренней цепи электропитания. Это соединение должно быть надежным и долговечным. Как правило, стальную полосу, идущую от контура, связывают со щитком медной жилой сечением не менее 6 квадратов. К полосе кабель подключается с помощью болта, оснащенного гайкой и двумя шайбами, а к щитку – специальной шиной с клеммами, к которой и подключаются отдельные ветви заземляющих проводов внутренней электропроводки дома.

Подключение контура заземления к распределительному щитку

Теперь вы знаете, как делается контур заземления частного дома и, вооруженные теорией, можете приступать к практике. Главное помните, что все должно делаться как можно качественнее, а соединения выполняться самым надежным способом.

Автор статьи Юрий Пановский

Диаметр стержней заземления (трубы, прутка, штыря, электрода, арматуры). Толщина полосы заземления.

Один из распространенных типов заземления является стержень заземления. Его характерная особенность заключается в том, что он представляет собой вертикальное заземление, которое состоит из кругообразного металлического штыря, состоящего из меди или стали. Размеры такого штыря:

• диаметр стержней заземления — от 15 до 20 мм;
• длина стержней заземления — от 1 до 1,5 м.

Как правило, в таком вертикальном заземлении диаметр должен быть не менее 16 мм. Чаще всего используется металлическая арматура, которая имеет диаметр от 18 до 20 мм. Монтаж заземления начинается с определения типа грунта, где планируется последующая установка заземления. далее рабочие снимают верхний слой грунта на расстоянии не менее 0,5 метра. После чего начинается сам монтаж заземления.

Особенности диаметра стрежней 

При монтаже электрики следуют правилу, что применение минимальных размеров конструкций, создают необходимый контакт с землей и обеспечивает подходящее значение такого сопротивления. Такие размеры чаще всего следующие:

1. диаметр трубы заземления не менее 16 мм;
2. диаметр горизонтальных (также они выполняют соединительную функцию) не менее 10 мм;
3. в случае использования труб:
   1. их диаметр должен составлять не менее 32мм;
   2. толщина их стенки — не менее 3,5 мм.

Правильное определение и применение при монтаже диаметра прутка для заземления позволяет добиться поставленных целей такого заземления. 

Виды стержней заземления

Разновидность стержней заземления основана на использовании того или иного металла при изготовлении такого стрежня, поэтому различают омедненные, оцинкованные и нержавеющие стержни. Появление в эксплуатации омедненных стержней заземления обусловлена заменой дорогостоящих медных стержней заземления.  Аналогично на замену медных стержней заземления пришли оцинкованные, в которых процесс протекания немного медленнее. 

Для указанных разновидностей диаметр электрода заземления ничем не отличается и равен 14, 16 или 20 мм. На практике довольно редко используется диаметр большого значения. Тип соединения стержней между собой сводится к двум видам:

1. Резьбовое соединение;
2. Самостыкующиеся заземлители.

Резьбовое соединение характеризуется тем, что здесь соединительным элементом выступают специальные муфты, приводящие конструкцию в действие. При самостыкующимся заземлители отсутствуют дополнительные вспомогательные соединительные элементы. Также в таком виде соединения надежность конструкции обеспечивается самой конструкцией. 

Диаметр стержней заземления в зависимости от грунта

При заземлении диаметр штыря полностью зависит от грунта, который влияет на удельное сопротивление. Таким образом, традиционно используются следующие размеры, имеющие поперечное сечение заземляющего штыря:

• обычный — 1/2 »;
• сырой — 5/8 »;
• твердый – 3/4 ».

Учитывайте, что такие показатели используются исключительно при общей длине штыря равной 3 метрам. Если длина более 3 метров, то используется 3/4 ». как можно заметить, то диаметр арматуры для заземления зависит от ряда критериев и поэтому монтаж заземления невозможно осуществить самостоятельно. 

Стальная полоса в заземлении

Электрики знают о важности использования стальной полосы для заземляющего контура. При монтаже заземления для бытового использования применяется стальная полоса, толщина которой равна 4-5 мм при ширине 40-50 мм. Толщина полосы заземления, используемая на промышленных предприятиях, имеет аналогичные показатели. Стальная полоса в заземлении одновременно выравнивает потенциалы и направляет заряд в грунт. 

Стальная полоса в заземлении должна быть пластичной, прочной, а главное свариваться без каких-либо ограничений. Отдавайте предпочтение полосам для изготовления контура заземления прокатом обычной точности, состоящие из стали. Также не стоит забывать о возможно коррозии, поскольку часть элементом заземления находится под землей. Лучшим способом защититься от коррозии – нанесение на посолы защитного цинкового слоя. 

Главная заземляющая шина в заземлении 

Неотъемлемым элементом конструкции, как электроприбора, так и заземляющего устройства является главная заземляющая шина. Функциональная особенность ее заключается в правильном соединении заземляющих и защитных проводов. Изготовлена такая шина исключительно из меди, чтобы обеспечивать минимальную проводимость, а применение алюминиевых шин не допускается. Иные характеристики главной заземляющей шины определяются индивидуально. Устройство, размеры, схема и толщина шины заземления в совокупности создают единую систему заземления, которая направлена на защиту человека от воздействия электрического тока.

Геотермальные тепловые насосы: типы заземляющих контуров

Заземляющие контуры представляют собой ряд полиэтиленовых труб, закопанных под землю, которые содержат водно-этанольную смесь для предотвращения замерзания. Существует несколько основных типов систем контура заземления, которые можно использовать для коммерческих и жилых зданий. Горизонтальные, вертикальные и пруд/озеро — все это системы с замкнутым контуром, а четвертый тип системы — это система с разомкнутым контуром. В закрытых системах используется непрерывный контур, в котором непрерывно циркулирует теплоноситель/вода. Наиболее распространенными контурами заземления в жилых системах являются горизонтальные и вертикальные контуры. Географическое положение, климат, почва и доступная земля — все это факторы, определяющие лучший тип системы для конкретного дома. Большие дома, требующие большего количества отопления или кондиционирования воздуха, а также дома в климате с экстремальными температурами, как правило, нуждаются в контурах большего размера.

Системы с открытым контуром используют подземные воды из водоносного горизонта, которые направляются прямо из колодца в здание, где они передают свое тепло тепловому насосу, а затем возвращаются обратно в землю. Системы с открытым контуром несколько устарели и могут нанести ущерб источнику воды.

Горизонтальные контуры заземления являются наиболее экономичной и распространенной системой для жилых домов, когда имеется достаточно земли для прокладки системы и легко копаются траншеи. Трубопровод укладывается в траншеи длиной от 100 до 400 футов. Горизонтальные петли обычно требуют 100-300 футов траншеи с 600-1200 футами трубы на тонну.

Рисунок любезно предоставлен Waterfurnace

Вертикальные петли, как правило, используются в городских районах из-за ограниченности доступной земли для горизонтальных петель. Они также используются, если почва слишком мелкая или ее трудно копать. Буровое оборудование используется для бурения скважин малого диаметра глубиной от 100 до 400 футов на расстоянии двадцати футов друг от друга. Трубы, помещенные в эти отверстия, соединяются внизу U-образным коленом, образуя петлю. Затем каждая вертикальная труба соединяется с горизонтальной подземной трубой, по которой жидкость поступает к внутреннему теплообменному насосу и от него. Вертикальные петли, как правило, более дороги в установке, но требуют меньшего количества трубопроводов, чем горизонтальные петли, потому что температура земли выше и более стабильна дальше от поверхности.

Рисунок любезно предоставлен Waterfurnace

Менее распространенная, но более дешевая альтернативная система с замкнутым контуром — это система пруд/озеро, которая применима только в том случае, если на участке имеется соответствующий водоем, который достигает минимального объема, глубины и качества. Труба проходит под землей от здания к воде и скручивается в кольца достаточно глубоко под поверхностью воды, чтобы предотвратить замерзание. Жидкость циркулирует под водой по трубе в замкнутой системе так же, как через вертикальный и горизонтальный контуры заземления. Поскольку это закрытая система, вредного воздействия на водную систему нет.

Как работают геотермальные тепловые насосы
Преимущества и эффективность геотермальных тепловых насосов
Установка и стоимость

Программное обеспечение для проектирования теплообменников контура заземления

GLHEPRO для Windows

GLHEPRO используется для проектирования теплообменников контура заземления для использования с геотермальным тепловым насосом системы.

Доступна версия 5.0!

Описание новых функций GLHEPRO V5.0 доступно здесь.

Вы можете скачать руководство пользователя GLHEPRO V5.0 здесь.
 

GLHEPRO был разработан в качестве вспомогательного средства при проектировании вертикальных скважинных теплообменников контура заземления, используемых в системах геотермальных тепловых насосов. Хотя GLHEPRO можно использовать для проектирования жилых систем, он предназначен для коммерческих систем. Теплообменник может состоять из любого количества отверстий, расположенных в различных конфигурациях.

GLHEPRO выполняет три разные задачи:

• Моделирование (на срок до 100 лет) теплообменников контура заземления для определения среднемесячной и пиковой температуры жидкости на входе и выходе теплового насоса, а также потребляемой мощности теплового насоса.
• Определение требуемой глубины скважины для соблюдения заданных пользователем минимальных и максимальных температур теплоносителя на входе в тепловой насос.
• Определение размеров гибридных систем теплового насоса с грунтовым источником (HGSHP) путем определения требуемой глубины скважины и необходимого размера дополнительного отвода тепла (градирни, жидкостного охладителя) или отвода тепла (котла).

GLHEPRO основан на методологии, разработанной Эскилсоном в Университете Лунда в Швеции, которую д-р Спитлер считает лучшей доступной в настоящее время методологией.

Технический документ с описанием GLHEPRO версии 3.0 (pdf): большая часть обсуждений по-прежнему относится к GLHEPRO версии 4.1.

Сюй и Спитлер (2006 г.) (pdf): обсуждение новой модели GLHE, которая включает улучшенные расчеты теплового сопротивления скважины и учет тепловой массы.

Статья была опубликована в 2015 г. Cullin et al. о проверке результатов GLHEPro по сравнению с реальной системой и методом проектирования справочника ASHRAE. Итог проверки.

Руководство для GLHEPRO v4.1 (pdf)

GLHEPRO требует четыре основных набора входных данных:

• Ежемесячные и месячные пиковые нагрузки на отопление и охлаждение тепловых насосов. Их можно получить из таких программ, как HVAC Load Calculations для Windows, Trane Systems Analyzer и других подобных программ. GLHEPRO имеет интерфейс к вышеназванным программам, который автоматизирует передачу данных. Для других программ нагрузки необходимо вводить вручную.
• Тепловые свойства грунта. GLHEPRO имеет небольшую базу данных тепловых свойств грунта для нескольких различных типов грунта. Для более крупных работ рекомендуется провести испытание на месте с использованием методологии, разработанной в Университете штата Оклахома.
• Информация о теплообменнике контура заземления. Пользователь должен выбрать конфигурацию скважины и указать некоторую соответствующую дополнительную информацию — диаметр скважины, расстояние между скважинами, свойства цементного раствора и трубопровода, а также тип жидкости и скорость потока. Доступны открытые и закрытые прямоугольные, линейные, U-образные, L-образные и сложенные L-образные конфигурации; Кроме того, можно приобрести опцию «Большой прямоугольник», которая обеспечивает дополнительные конфигурации скважин до 900 скважин.