Системы заземления в частном доме: разновидности, отличия и особенности конструкции

Строительство современной дачи, как правило, сопровождается значительными объемами специальных электротехнических работ. Помимо обязательной подводки электропитания, а также монтажа распределительного оборудования и обустройства электропроводки, большое значение придается хорошо просчитанной и эффективно действующей системе заземления. Неподготовленные владельцы дачных хозяйств нередко забывают об этом важном элементе личной безопасности и пренебрегают им. Однако согласно требованиям нормативов (ПУЭ, в частности) эксплуатация не заземленного электрооборудования в личных хозяйствах недопустима, т. к. это может привести к непоправимым последствиям.

Нужно ли заземление на даче?

Заземление на даче важно потому, что оно гарантирует надежную защиту всех ее обитателей от поражения током. К тому же представители электросетей не дадут разрешения на подключение дома к линии, если в нем не оборудовано полноценное заземление или же оно не отвечает требованиям ПУЭ. В загородных постройках все данные по обустройству защитного контура закладываются в проект еще на стадии его подготовки (наряду с разработкой других коммуникаций). В этом случае владельцу жилья приходится выбирать между двумя вариантами: либо приглашать специалистов и оплачивать их работу, либо делать заземляющее устройство (ЗУ) самому.

Зачем нужен заземляющий контур

Прежде чем разобраться с вопросом нужно ли заземление на дачной территории и зачем оно вообще делается – сначала ознакомимся с основами теории защитных систем, применяемых в электрических сетях. Начнем с того, что большинство загородных построек подключено к сети с действующим напряжением 220 Вольт. В ее состав входят два проводника, называемые фазным и нулевым и защитный провод, используемый в различных системах заземления по разному. Два самых распространенных способа его применения приведены на рисунке ниже.

Схема заземления и зануления

В любой из этих схем третья жила позволяет организовать на стороне потребителя так называемое «повторное» заземление, обеспечивающее защиту людей от непредвиденного удара током. Такое может случиться совершенно случайно (из-за повреждения изоляции, например) и попадания высокого напряжения на корпус бытового прибора.

Если последний надежно заземлен (электрически соединен с заземляющим контуром), то угроза поражения резко снижается. Это объясняется тем, что при попадании напряжения на защищенный корпус его величина моментально уменьшается до потенциала земли (практически до нуля). Человек просто не получает сильный токовый разряд и успевает покинуть опасную зону.

В конструкции всех электроприборов, электроинструментов, а также в различных образцах бытовой техники предусмотрен сетевой шнур с третьей заземляющей жилой, защищающей пользователя от высокого напряжения.

Для ее надежного функционирования в квартире потребуется установить розетки, имеющие такой же дополнительный контакт, подсоединенный к защитному контуру.

Из сказанного следует что устройство заземления на даче своими руками – это не только рекомендация, но и вынужденная мера. Особое значение придается этому вопросу именно на загородных участках, где соорудить заземляющую конструкцию намного проще, чем в городской квартире.

Дополнительная информация: Существуют возражения, что все перечисленные проблемы удается решить путем установки электротехнических защитных устройств типа УЗО.

Заземление и громоотвод

Громоотводное устройство и заземление представляют собой две разные вещи. Заземление в частном доме выполненное своими руками 380в или 220 в направлено на отвод в землю избыточного электричества. Громоотвод отводит электрический атмосферный заряд в землю и работает только при ударе молнии.

Организация молниезащиты дома

Не рекомендуется два этих устройства соединять вместе. Иначе заряд от громоотвода может проходить через дом и даже спровоцировать пожар.

Что нельзя использовать в качестве заземляющего устройства

Некоторые недостаточно компетентные пользователи полагают, что в качестве контура заземления можно использовать водопроводные или отопительные трубы. Специалисты убеждены, что указанный подход не только ненадежен, но и очень опасен. Доказать это удается после приведения следующих фактов:

1. Во-первых, гарантировать надежный переходной контакт, без которого невозможно нормальное заземление, в этом случае чаще всего не удается. Объясняется это тем, что бытовые трубы обычно сильно окислены и неспособны обеспечить требуемые условия для стекания аварийного тока.
2. Во-вторых, в современных водопроводных системах нередко встречаются пластиковые вставки, совершенно не проводящие тока и полностью изолирующую систему от земли.
3. В-третьих, из-за отсутствия надежного соединения с грунтом (с минимальным переходным сопротивлением) при аварии опасный потенциал накапливается на батарее, любое прикосновение к которой, как правило, приводит к неприятным последствиям.

Таким образом хозяину частного строения, решившему использовать отопительные трубы в качестве заземления, следует не раз продумать этот вариант, прежде чем подвергать опасности себя и близких.

Устройство и принцип работы

Контур заземления представляет собой устройство из двух подсистем: внутренней и наружной. Две трассы соединяются в распределительном щитке. Вторая часть размещается на улице и состоит из электродов, которые соединены металлическими пластинами и вкапываются в землю.

Читать также: Поверка рулетки измерительной периодичность

От подобного устройства проводится металлическая шина, которая подсоединяется к главному щитку. Принцип функционирования конструкции такой, что при контакте человека с электрическим оборудованием ток устремляется в почву не через тело, а через специальный проводник. При этом можно сделать разные виды заземления в частном доме своими руками. 380в требует немного несколько иного подхода.

Устройство защиты дома

У человека показатель сопротивления – 1 кОм, а у механизма – 4 Ом. Электрический ток выбирает самый быстрый и простой путь к земле, который обладает более низким сопротивлением.

Простейшая конструкция зазмления

В состав заземляющего устройства входят:

• Заземлитель – это элемент, который соприкасается с грунтом и производит спуск и распределение тока. В частных строениях применяются естественные виды приборов из стального трубопровода, защитного покрытия силового кабеля и железобетонной части фундамента или колонны.
• Заземляющий проводник представляет собой деталь, которая соединяет электрическую установку и заземлитель.

Применяются три элемента вертикального типа, а также три горизонтальные полоcы, которые соединяют вертикальные элементы. Стальная полоса используется в качестве проводника между распределительным щитом и контуром заземления.

Организация ввода проводника в дом

При монтаже используются две схемы:

• В виде треугольника делается замкнутая схема.
• Линейная выполнятся из последовательно соединенных перемычек.

Популярная и практичная схема

Пользуется популярностью контур в виде равнобедренного треугольника. Его располагают на расстоянии нескольких метров от фундамента здания. При этом выкапывается траншея, куда вбиваются стальные элементы. Затем по периметру монтируется полоса из стали.

Полезная информация! В частном доме лучше использовать схему треугольник. Так как она отличается большей эффективностью.

Конструкция заземляющего контура

Проектируемая система заземления выполняет свои функции только при условии правильно выбранной конструкции, обеспечивающей требуемые показатели по защищенности. Она должна гарантировать надежный контакт с землей и минимальное переходное сопротивление для тока стекания. Но при подготовке заземления на даче своими руками приходится сталкиваться с грунтами разного типа, отличающимися удельным электрическим сопротивлением (смотрите таблицу).

Тип грунта	Удельное электрическое сопротивление верхних слоев земли Ом*м
Песок (при уровне грунтовых вод ниже 5 м)	1000
Песок (при уровне грунтовых вод выше 5 м)	500
Плодородная почва (чернозем)	200
Влажная супесь	150
Полутвердый или лесовидный суглинок	100
Меловой слой или полутвердая глина	60
Графитовые сланцы, глинистый мергель	50
Суглинок пластичный	30
Пластичная глина или торф	20
Подземные водоносные слои	от 5 до 50

Понятно, что слои, имеющие низкое удельное сопротивление, находятся, в основном, на удалении от поверхности земли. Но и при значительном заглублении электродов устройства заземления не всегда обладают нужными характеристиками. Возникшая проблема может быть решена несколькими способами, основные из которых приведены ниже:

• увеличение глубины погружения электродов;
• повышение их общего числа;
• выбор оптимальной формы конструкции.

Важно! Все эти меры направлены на то, чтобы увеличить общую площадь соприкосновения ее элементов с грунтом.

Виды заземляющих конструкций

В повседневной практике применяются следующие виды заземляющих конструкций (смотрите фото ниже).

Возможные схемы заземления дачного дома

Воспользовавшись схемой, приведенной на рис. «а», удается сделать заземление на дачной территории в виде контура из стержней, заглубленных в землю. Как разновидность этого варианта может рассматриваться набор штырей, соединенные по всему периметру дома кольцевой стальной шиной. Такой линейный способ применяется в дачном строительстве довольно редко, что объясняется значительными объемами земляных работ и особенностями местности.

Схема «б» относится к наиболее востребованным решениям, пользующимся большой популярностью у владельцев загородных строений. При ее реализации в землю забивается три штыревых электрода, соединенных на сварку толстой стальной полосой.

Такую конструкцию совсем несложно изготовить самостоятельно даже в отсутствии специальных навыков. Кроме того, для ее размещения потребуется совсем немного свободного пространства.

На рисунке «в» представлен вариант заземления на даче своими руками без сварки, изготовленного на основе одного штыря, забитого на приличную глубину. Такую систему допускается обустраивать даже в подвале частного здания. Эта схема из-за своей простоты также используется довольно часто, но реализовать ее удается только на относительно мягких грунтах. Кроме того, для обустройства одиночного заземлителя потребуется запастись электродами особого типа.

Вариант «г» считается надежным и достаточно эффективным, но обустройство заземления в этом случае обязательно производится на этапе строительства дома. Сделать это в уже обжитой постройке будет очень трудно. Из четырех предложенных схем наиболее предпочтительными с точки зрения самостоятельного изготовления считаются схемы «б» и «а». По этой причине желательно рассмотреть их более подробно.

Схема треугольник

Еще до того, как сделать заземление на даче в виде простейшей треугольной конструкции – потребуется приготовить следующие расходные материалы:

• соединительная полоса между штырями не может иметь типоразмер менее 12х4 мм (сечение 48 мм2);
• сами штыри на основе уголков выбираются со сторонами 4х4 мм и длиной 2,5-3,0 м;
• при использовании круглого арматурного прутка сечение не должно быть менее 10 мм2;
• металлическая труба должна иметь толщину стенки порядка 3,5 мм.

Поперечные сечения элементов заземления Из рабочего инструмента нужно будет запастись снаряжением для земляных работ (кувалдой, лопатой, ломом и т. п.), а также подготовить сварочный аппарат. Если придется работать с сложными по составу грунтами – может потребоваться ручной бур.

Место для размещения электродов подбирается так, чтобы провод заземления, идущий к дому, можно было подключить без излишних проблем. Оптимальным удалением от стены строения считается расстояние порядка 2,0-6,0 метров.

Порядок обустройства

В качестве электродов и соединяющих их перемычек для собираемой самостоятельно конструкции обычно используется стальной уголок 50х50х5 мм. Допускается применять для этих целей трубные оцинкованные заготовки с толщиной стен не менее 3,5 мм. Поперечная полоса делается из тех же деталей или из стальной полосы 40×4 мм. Ее же можно использовать для проводки шины заземления к месту ввода в дачный домик.

Контур заземления по схеме треугольник

Порядок монтажа может быть представлен в виде следующей последовательности операций:

1. Сначала на предварительно выбранном месте делается точная разметка.
2. Затем согласно ей вырывается небольшой котлован глубиной порядка 0,5-0,7 метра.
3. Сразу же вслед за этим роется траншея до дома той же глубины (для прокладки шины заземления).

Обратите внимание: При облегченном варианте исполнения вместо котлована по сторонам треугольника делаются траншеи шириной, достаточной для забивки штырей и проведения сварочных операций.

Также обратим внимание на то, что края угловых штыревых заготовок, вбиваемых в грунт, должны быть обрезаны таким образом, чтобы легко входить в него. Дальнейшие операции выглядят следующим образом:

1. Прежде всего подготавливаются штыри из неокрашенного металла требуемой длины. Их нижний конец обрезается шлифовальной машинкой под острым углом.
2. В намеченных точках (по углам треугольника) заготовки забиваются в грунт на нужную глубину. Они заглубляются настолько, чтобы их верхние окончания возвышались над уровнем дна траншеи где-то на 10-15 см.
3. После этого посредством сварки оголовки электродов заземлителя соединяются один с другим общей шиной из стальной полосы 40×4 мм.
4. Такой же ее отрезок приваривается к одному из вбитых в землю электродов, а затем прокладывается в траншее до дома.

Важно! В этом случае должна использоваться только сварка, несмотря на встречающиеся в Сети утверждения, что достаточно болтового соединения.

Последнее мнение ошибочно, так как для получения надежной и долговечной заземляющей конструкции обвязку потребуется именно приварить. Делается это по той причине, что резьбовой контакт в земле быстро окисляется, а его переходное сопротивление увеличивается.

Плюсы и минусы монтажа заземления по схеме «Треугольник»

Невысокая стоимость

Не требуется большой площади

Минимальные финансовые затраты на земляные работы

Трудоемкий и длительный процесс

Требуются сварочные работы

Линейный заземлитель

Линейная конструкция (схема «а», рисунок выше) обустраивается как комплект заземления для дачи из нескольких штырей, охватывающий практически весь периметр строения. В этом случае создаются идеальные условия для стекания опасного заряда, поскольку площадь контакта с грунтом резко возрастает.

Линейный заземлитель

Монтаж линейного заземлителя

Длина вертикальных электродов берется равной 2,5 метра, а их общее количество – минимум 4-6 штук. Для их изготовления подойдет стальной уголок 50х50х5 мм, который использовался и в предыдущем случае. В качестве линейной соединительной шины применяется стальная полоска типоразмером 30х4 мм. При изготовлении ЗУ потребуется проделать следующие операции:

• Подготовить сплошную траншею длиной 9-11 метров, прорытую по периметру строения.
• Ее глубина и ширина выбираются из тех же условий, что и для треугольной конструкции.
• Далее в намеченных точках (примерно через 2,5 метра) забивается полный комплект электродов, которые соединяются затем посредством линейной шины.

Как организовать заземление

1. Подготовка места. Выкапываются три траншеи в форме равнобедренного треугольника. Глубина равна 1 м, ширина — 50 см, длина стороны 1,2 м. От одного из углов необходимо прокопать канаву, идущую к щитку.

2. Электроды забиваются в углах треугольника, чтобы это было проще сделать, можно заточить концы болгаркой. Если почва будет слишком высокой плотности, то придется заняться бурением шурфов. Стержни должны выступать над землей, чтобы к ним можно было приварить стальные элементы.

Иногда под контур нужно вырыть котлован, но в большинстве случаев достаточно канав. Фото: Instagram montazh.ustanovka

3. Далее электроды соединяются стальными полосами. Самая длинная приваривается к углу, от которого отходит канава к распределительному шкафу. Желательно сделать на ней небольшой изгиб возле места крепления для компенсации расширения металла при температурных скачках. Красить металлические части нельзя, допускается только обработка швов антикоррозионным составом.

Для защиты от окисления клемма закрывается корпусом, но лучше ее расположить внутри дома. Фото: Instagram electropavel_official

4. К концу самой длинной полосы присоединяется болт для соединения с клеммой. На нее будет приходить провод заземления из щитка. Теперь в стене нужно просверлить отверстие и вставить пластмассовую гильзу.

Если использовать штырьевой метод, то заземление получится максимально компактным. Фото: Instagram montazh.ustanovka

5. Другой вариант соединения предусматривает приваривание к полосе длинной стальной шпильки.

6. После этого провод идет к распределительному щиту. Рекомендуется объединить все провода заземления на пластине из бронзы.

Монтаж заземления без сварки в дачных условиях

В определенных ситуациях (в отсутствие поблизости электросети, например) при сооружении заземления в дачных условиях приходится обходиться без сварки. В этом случае единственно приемлемое решение – воспользоваться болтовым соединением, надежность которого несколько ниже сварного. Для продления срока службы такой конструкции нужно сделать следующее:

• Использовать оцинкованные болты, приваренные к элементам конструкции заранее в мастерской.
• Болтовые сочленения при изготовлении контура потребуется обработать антикором.
• На завершающем этапе нужно будет обернуть их несколькими слоями плотной изоляционной ленты.

Другой подход к решению проблемы – использовать для изготовления современного заземляющего устройства готовый комплект модульно-штыревого заземления.

Современная система заземляющего устройства — модульно-штыревое заземление

С помощью данного комплекта заземляющее устройство можно выполнить в виде одного глубинного электрода.

Плюсы и минусы модульно-штыревого заземления

Простой и легкий монтаж

Долгий срок службы

Сварочные работы не требуются

Незначительные трудозатраты

Высокая стоимость

Особенности монтажа

Важно правильно выбрать место для установки устройства. В этом месте должно быть исключено нахождение человека или животного, так как это может привести к летальному исходу.

Важные составляющие правильного контура

Эту зону нужно тщательно оградить, или закрыть каким либо валуном или скульптурой. Особые правила нужно учитывать, выполняя заземление в частном доме своими руками 220в. Схема предполагает использование заземлителей, которые вбиваются на глубину около трех метров.

Порядок установки глубинного заземлителя

Затем пруты обрезаются на 15-20 см ниже уровня земли. Между ними делаются каналы, куда укладываются соединяющие элементы. Для крепления применяется сварка. Контуры 220в и 380в отличаются разным значением сопротивления.

Рекомендации по заземлению в частном доме

Если устройство выполняется своими руками, то нужно учитывать следующие правила:

• Металлические элементы могут покрыться коррозией, что увеличит сопротивление материала.
• При высокой влажности почвы нужно применять приборы и элементы с гальваническим покрытием.
• Не рекомендуется монтировать контур рядом с трубопроводами, где почва может прогреваться.
• Электроды лучше соединять с помощью сварки.
• Между электродами должно быть расстояние, превышающее их длину.
• Элементы должны располагаться ниже глубины промерзания.
• Сопротивление всей системы не должно превышать 4 Ом.

Монтаж может выполняться на разные глубины

Выбор качественных материалов и соблюдение всех правил при монтаже станет гарантией защиты всех электрических приборов в доме от поломок и от опасных возгораний.

Читать также: Станки для изготовления профилированного бруса

Земляные работы и сборка конструкции

Земляные работы нужно проводить аккуратно. За ранее следует обдумать периметр работ с учётом возможного залегания в грунте коммуникаций различного назначения: трубопроводов, телефонных линий, кабельных линий электропередач. Лучше расположить контур вдали от таких объектов.

Земельные работы выполняются с применением стандартных инструментов: лопаты, лома, бура.

Монтаж контура заземления

При обустройстве траншей, их необходимо делать достаточно широкими. Это нужно для удобства выполнения сварочных работ. Ведь от качества сварочных соединений во многом зависит эффективность работы системы защитного заземления.

Болтовое соединение разрешается использовать лишь в месте вывода стальной полосы непосредственно к дому и соединения её с вводным щитом электросети.

В некоторых заземлителях заводского производства используют болтовые соединения, но качественный контакт в этих случаях достигается за счёт прижимных пластин и обмеднённых поверхностей электродов.

Соединение обмеднённых элементов контура прижимными пластинами

Сварочные соединения должны быть сплошными, длина сварочного шва не менее 100 мм.

Для наглядности приведен видеоролик, в котором представлен процесс обустройства контура защитного заземления в частном доме.

Видеоролик взят с интернет-ресурса Youtube, используется в ознакомительных целях и не является рекламой.

Видео: самостоятельный монтаж контура заземления

Определённо, система защитного заземления в частном доме — это необходимость. Как видно, выполнение такой задачи вполне посильно каждому. Главное, верно подобрать место установки контура, правильно рассчитать его параметры и подопрать соответствующие материалы. Качественно выполненое заземление обеспечит защиту вашего дома и живущих в нём.

Работа заземления совместно с УЗО

Защитное заземление является основной защитой от поражения электрическим током. Но одной меры предосторожности не всегда может быть достаточно. Для дополнительной защиты в цепь устанавливается устройство защитного отключения (УЗО). Если объяснять техническим языком, то УЗО – это коммутационный аппарат, предназначенный для автоматического отключения от сети поврежденного прибора при появлении тока утечки.

Будет интересно➡ Что такое термопара: об устройстве простыми словами

Когда внутри электроприбора (будь до стиральная машина, бойлер, компьютер и т.п) происходит повреждение изоляция и фаза попадает на заземленный корпус, ток начинает стекать в землю. На протекание этого тока реагирует УЗО, которое мгновенно срабатывает и отключает поврежденный прибор, тем самым оставляя цепь без напряжения. По внешнему виду и принципу работы УЗО похоже на обычный автомат. Только автомат защищает саму электрическую цепь от больших токов, а УЗО человека от попадания под напряжение.

Работа заземления совместно с УЗО.