انتخاب صفحه

همه چیز درباره همبندی در ساختمان ها

ضرورت رعایت موارد ایمنی و جلوگیری از خطرات ناشی از برق گرفتگی مانند شوک الکتریکی، سوختگی و نظایر آن از مهم ترین خطرات احتمالی برق گرفتگی الکتریکی است. روش ها و ایده های بسیاری برای جلوگیری از این خطرات مطرح شده است. با اجرای همبندی در ساختمان ها می توان تا حد بسیار زیادی از این خطرات جلوگیری کرد.

همبندی

اگر اسکلت هادی ساختمان اسکلت فلزی یا میلگردهای بتنی و بدنه هادی بیگانه (انواع لوله کشی های فلزی و نظایر آن) و بدنه هادی تجهیزات الکتریکی ساختمان ها را با یک هادی که دارای سطح مقطع بزرگ و مقاومت الکتریکی کم باشد به یکدیگر متصل شود، تمام نقاط هم پتانسیل می شود. این نوع اتصال «همبندی» نام دارد. همبندی مهم ترین روش برای پیشگیری از برق گرفتگی در یک ساختمان است. در شکل ایک سیستم همبندی نشان داده شده است.

همبندی در ساختمانهای مسکونی

یکی از دلایل مهم توجه به همبندی از طرف مهندسان برق، همه گیر شدن استفاده از ساختمانهای مسکونی با سازه های بتنی است روشی که قبلا برای ایجاد اتصال زمین و برای سیستم صاعقه استفاده شده است. سیستم الکترود زمین مستقل (بدون توجه به اجزای ساختمان برای سیستم الکتریکی بود) این سیستم زمین شامل صفحه فلزی دفن شده، میله کوبیده شده، تسمه فلزی دفن شده و زره کابل است. در این روش سنتی از تشکیل همبندی صرف نظر شده و برای حفاظت در برابر صاعقه نیز یک سیستم مستقل نزولی با استفاده از هادی های مخصوص ایجاد شده است و در نهایت به سیستم الکترود زمین مستقل مخصوص صاعقه گیر متصل می شد. برای حفاظت بیشتر یک همبندی بین دو سیستم الکترود زمین نیز ایجاد میشود. استفاده از بتن به عنوان الكترود ایجاد همبندی بسیار مهم و مقرون به صرفه است اگر چه در برخی موارد ممکن است به علت بی توجهی به بتن از نظر عبور جریان های مربوط به اتصال کوتاه یا صاعقه صدمهای شدید به آن وارد شود. سیستم همبندی از نظر استقامت مکانیکی دارای عمر طولانی بوده و نیاز به نگهداری بالایی ندارد.

همبندی به منظور هم پتانسیل شدن

 عامل جاری شدن جریان در مصرف کننده های الکتریکی اختلاف پتانسیل در دو سر مصرف کننده است

اگر پتانسیل دو سر مصرف کننده (R) یکسان باشد، بنابراین جریانی در مصرف کننده جاری نمی شود. روش همبندی نیز برای حفاظت از جان اشخاص در برابر عبور جریان به همین صورت عمل می کند. در این روش اگر شخصی قسمت فلزی دستگاه برق دار که سیم فاز به آن متصل شده را لمس کند، چون نقطه تماس دست با بدنه فلزی و ولتاژ پای شخص بر روی زمین هم پتانسیل می شود، بنابراین ولتاژ تماس صفر شده و جریانی از بدن شخص عبور نمی کند. در یک سازه بتنی که تمامی اجزای داخلی به صورت یکپارچه به هم متصل شده اند نیز ولتاژ نقاط مختلف در صورت اجرای همبندی، هم پتانسیل خواهند بود.

الکترود مدفون در بتن (روش يوفر)

 دفن هادی در بتن به طوری که سطح تماس آن با خاک زیاد باشد روش يوفر نامیده می شود. بتن همواره مقداری رطوبت را در خود نگه میدارد بنابراین هدایت الکتریکی بتن، از سایر انواع خاک بهتر است. اساس طرح يوفر بر پایه تعبيه هادی زمین در بتن می باشد. امروزه مهندسین، از منافع کشف آقای يوفر آگاه هستند. اسکلت كل ساختمان بتنی با وجود میله های فولادی در ساختمان یا پی آن با پوشش بتنی، یک سیستم زمین الکتریکی با مقاومت بسیار کم ایجاد می کند (شکل 3). از مزایای دیگر این روش استفاده از خواص بتن برای کاهش مقاومت زمین است. البته این روش الزاماتی دارد از جمله اینکه هادی مسی اتصال زمین مدفون شده سیستم اتصال زمین دارای مقطع 25میلی متر مربع باشد یا میلگرد استفاده شده در بدنه بتن شماره 14باشد. همچنین فاصله هادی داخل بتن تا سطح خارجی بتن کمتر از 5 سانتی متر نباشد.

با توجه به اینکه هدف از ایجاد اتصال زمین، ایجاد امکان عبور جریان از الکترود زمین به جای بدن شخص است،  هدف از همبندی، کم کردن اندازه ولتاژ لمس می باشد. با توجه به شکل 2 کم شدن ولتاژ تماس در اثر همبندی می توان نتیجه گرفت استفاده همزمان از دو روش زمین کردن و همبندی باعث جلوگیری از خطر برق گرفتگی می باشد. برای این منظور با توجه به اینکه ممکن است به علت عایق کاری، سطح تماس بتن کف با زمین کم باشد، حداقل یک الکترود زمین معمولی را به همبندی سازه متصل و یا توسط حلقه ای از مس که دور تادور ساختمان مدفون می شود را به همبندی متصل می کنند.

مزایای اجرای همبندی:

  • مطمئن ترین روش جلوگیری از برق گرفتگی ناشی از تماس غیرمستقیم

 حفاظت از آسیب دیدن تجهیزات الکترونیکی، مخابراتی و اتوماسیون

کاهش اثرات الکتریسیته ساکن

ایجاد مسیرهای موازی برای هدایت جریان صاعقه به سمت زمین و جلوگیری از آسیب های ناشی از آن بر روی اشخاص و تجهیزات الکتریکی

  • وسایل حفاظتی به کمک همبندی اضافی
  • بالا بردن ضریب اطمینان عملکرد وسایل حفاظتی به کمک همبندی اضافی

مراحل اجرای همبندی قبل از بتن ریزی:

 اجرای همبندی ساختمان باید قبل از بتن ریزی و همزمان با اجرای شالوده ساختمان (فونداسیون) و در همه طبقات ساختمان اجرا شود

مراحل انجام همبندی به شرح زیر است :

اجرا در شالوده: در شالوده (فونداسیون ساختمان بایستی تمامی شناژهای ارتباطی همبند شوند. منظور از شناژ، محوری است که همه ستون های ساختمان را به هم متصل می کند

اجرا در ستون ها: در تمامی طبقات، ستون های واقع در گوشه های ساختمان، یکی از ستون های راه پله، تمام ستون های خرپشته و موتورخانه و در هر ۲۰ متر از طول و عرض ساختمان، شبکه همبند باید به همدیگر متصل شود

هادی همبندی:

 هادی همبندی یک رشته سیم مسی، یک تسمه، یک عدد میلگرد و یک تیر یا ستون فلزی است که بر اساس طرح همبندی در سقف ها و ستون ها قرار می گیرد

هادی همبندی مسی:

چنانچه از سیم مسی برای همبندی استفاده شود، سطح مقطع هادی همبندی مسی نباید از ۶ میلی متر مربع کوچکتر باشد. استفاده از سطح مقطع ۲۵mm ضروری نیست و همچنین سطح مقطع هادی همبندی اصلی نباید از نصف سطح مقطع بزرگترین هادی حفاظتی در تأسیسات الکتریکی کوچکتر باشد. سیمها یا تسمه های مسی باید به میلگردهای موجود سازه متصل شوند. برای این کار باید در هر ۶ متر با استفاده از جوش احتراقی (احتراقی یا اگزوترمیک) و یا بستهای پیچی مناسب، اتصالاتی ایجاد شده و همچنین در فاصله بین بست های پیچی و یا جوش ها باید به کمک سیم آرماتوربندی معمولی، به میلگردهای سازه  متصل شود

همچنین در تمامی انشعابات اعم از سه و چهارراهی باید سیم های مسی با استفاده از جوش احتراقی به هم متصل شوند تا مقاومت الکتریکی آنها به حداقل ممکن رسیده و دارای استحکام مکانیکی کافی باشد

توجه کنید هنگامی که دو فلز غیر همجنس در کنار یکدیگر قرار می گیرند، به دلیل خواص شیمیایی متفاوت، تشکیل پیل الکتریکی می دهند و در مدت زمان طولانی باعث خورده شدن فلز در محل اتصال می شود. فلز مس و آهن نیز از همین قاعده برخوردار هستند ولی به خاطر خواص شیمیایی نزدیک به هم، پیل به وجود آمده بسیار ضعیف است.

اجرا در سقف ها:

در سقف ساختمانها، شناژها و تیرهای فلزی دورتادور سقف، دورتادور آسانسور، یکی از شناژها و یا تیرهای فلزی در حمام، دستشویی، آشپزخانه، آبدارخانه و سایر فضاهایی که به طور معمول در کف آنها آبریزی می شود، همچنین شناژها و یا تیرهای فلزی در طول و عرض ساختمان، حداقل در هر ۲۰ متر، بایستی همبندی صورت گیرد

اجرا در بام ساختمان:

 در پشت بام ساختمان (آخرین سقف) تمامی شناژها و تیرهای فلزی، مانند فونداسیون باید با هادی همبند، همبندی شود

اجرا در سقف خرپشته و سقف موتورخانه های اسانسور:

 تمامی شناژها و تیرهای فلزی دورتادور سقف خرپشته و سقف موتورخانه آسانسور باید به شبکه همبندی متصل شود

اتصال هادی همبندی مسی به میلگردهای موجود در سازه

 برای اتصال هادی مسی به میلگردهای موجود در سازه دو روش وجود دارد: روش اول استفاده از بست U- Type یکی از انواع کلمپ هایی که به منظور اتصال سیم به میله ارت به کار برده می شود بست U- Type است که در طراحی بست ها توجه به استحکام مکانیکی بست و مقاومت در برابر خوردگی از اهمیت بالایی برخوردار است. طراحی این بست ها به لحاظ ابعاد و ضخامت به گونه ای انجام شده که از استحکام مکانیکی بالایی برخوردار باشد. یکی دیگر از کاربردهای این بست اتصال سیم به میلگرد است. نوعی از این بست ها وجود دارد که «بست بی متال» نامیده می شود. در قسمتی که میلگرد قرار گرفته میشود جنس بست از آهن و قسمتی که هادی مسی قرار گرفته می شود، از جنس مس می باشد. دلیل این کار جلوگیری از خوردگی است

روش دوم: استفاده از جوش احتراقی وسایل مورد نیاز استفاده از جوش احتراقی دقیقا مانند کار عملی اتصال سه راهه و چهارراهه سیم مسی می باشد و تفاوت آن در نوع قالب است. با مشاهده فیلم زیر هر دو روش را در کارگاه اجرا نمایید.

هادی همبندی میلگرد:

 به جای سیم مسی می توان از میلگرد جهت همبندی استفاده کرد. میلگرد همبندی می تواند یکی از میلگردهای اصلی در شناژها یا ستون های سازه و یا میلگرد اضافی باشد که به میلگردهای اصلی سازه اضافه شده است. اجرای این همبندی نباید به ساختار فنی سازه آسیب وارد کند. قطر میلگرد همبندی نباید از ۸ میلی متر کمتر باشد و اگر سطح مقطع هادی اصلی فاز ساختمان ۹۵mm یا بیشتر باشد، قطر میلگرد به ۱۰ میلی متر افزایش می یابد. تمامی قطعات شبکه همبند از طریق اتصال الکتریکی مطمئن باید طوری به هم متصل شود که در محل اتصال مقاومت الکتریکی به حداقل ممکن برسد. اتصال مطمئن بین قطعات میلگرد همبندی به وسیله جوش کاری به وجود می آید که در ادامه به شکل و نحوه جوشکاری آن پرداخته می شود. و جوش کاری میلگردهای طولی مطابق شکل ۱۸ با قرار دادن امتداد میلگرد (حدود ۱۰cm) و جوشکاری آن میلگردها همبندی می شوند.

جوشکاری میلگردها در یک تقاطع چهارراهه:

 مطابق شکل  با استفاده از یک خم قائم می توان جوشکاری همبندی در محل تقاطع دو میلگرد انجام داد.

جوشکاری میلگرد در یک گوشه:

 جوشکاری میلگرد در یک گوشه، شبیه جوشکاری تقاطع چهارراه است.

جوشکاری در تقاطع سه راهه:

 در شکل جوشکاری همبندی برای یک مسیر سه راهه نشان داده شده است.

جوشکاری میلگردهای شناژ با شالوده به ستون:

 در این نوع جوشکاری نیز مانند جوش کاری سه راهه اتصال همبندی بین میلگرد شناژ با شالوده به ستون انجام می شود

مراحل اجرای همبندی بعد از بتن ریزی

اجرا در فونداسیون، سقف ها:

در صورتی که همبندی قبل از بتن ریزی در فونداسیون و سقفها انجام نشده باشد، باید با سیم مسی بدون روکش غیر افشان با سطح مقطع ۱۶mm شبکه همبند را بر روی سطح بتن اجرا نموده و آن را به نزدیک ترین شبکه همبند در دسترس متصل نمود

اجرا در ستون ها:

در صورتی که همبندی در یکی از ستونهای طبقات ساختمان، خرپشته و یا موتورخانه آسانسور قبل از بتن ریزی انجام نشده باشد، ارتباط شبکه همبند بین طبقات بالا و پایین قطع می شود، لذا باید یک رشته سیم مسی با سطح مقطع ۱۶mm غیرافشان (با روکش و یا بدون روکش) در کنار ستونهای موردنظر قرار داده و آنها را به شبکه همبندی طبقه بالاتر و همچنین طبقه یا طبقات پایین تر متصل نمود.

همبندی اسکلت های فلزی:

 در سازه های اسکلت فلزی که تیرها و ستون ها با استفاده از پیچ و مهره به یکدیگر متصل شده اند، برای ایجاد اتصال الکتریکی مطمئن بین قطعات فلزی شبکه همبند از یک قطعه سیم مسی رابط استفاده می شود. البته اتصالات جوشی قطعات فلزی از نظر اتصال الکتریکی مطمئن بوده و نیاز به اتصال اضافی ندارد. | سیم رابط که به قطعات فلزی متصل می شود، جوش ترمیک داده شده با دو سر آن را کابلشو زده و با دو عدد پیچ جوش کاری شده به قطعات متصل شود

اتصال شبکه همبند شده به سیستم اتصال زمین در جعبه همبندی

سیستم اتصال زمین و همبندی مکمل یکدیگر بوده و باید این دو سیستم به همدیگر متصل شوند. به چند دلیل باید این دو سیستم به همدیگر متصل شوند یکی از این علت ها را می توان وجود جریان های سرگردان در شبکه همبند نام برد. چنانچه این جریان ها راه خروجی از شبکه همبند نداشته باشند به مرور زمان موجب خوردگی در شبکه همبند شده و از بین رفتن سازه را به دنبال دارد

شبکه همبند باید حداقل از سه نقطه به شینه اتصال زمین (شینه ارت) متصل شود

نقاط اتصال شبکه همبند به اتصال زمین ساختمان، روی ستونهای همبند شده، قرار می گیرد. یکی از این نقاط باید روی ستون همبند شده شفت راه پله و یک نقطه دیگر روی ستونی جانمایی شود که از محل نصب شینه اصلی اتصال زمین (تابلوی اصلی) فاصله کمتری داشته باشد. نقطه یا نقاط باقیمانده روی ستونهایی در نظر گرفته شود که دور از یکدیگر و نقاط قبلی باشد. برای اتصال شبکه همبند به اتصال زمین ساختمان از یک قطعه فولادی به نام قطعه اتصال استفاده میشود. این قطعه یک نبشی فولادی معمولی به ابعاد  50*50*5  میلیمتر و یا بزرگتر است. یکی از صفحات نبشی به هادی همبندی موجود در ستون، جوشکاری شده و صفحه دیگر برای اتصال شبکه همبند به اتصال زمین مورد استفاده قرار می گیرد و در فاصله ۳۰ سانتی متری از کف زمین و در جایی قرار می گیرد به زیبایی آن محل لطمه ای وارد نشود

برای اتصال هادی های ارتباطی به قطعه اتصال باید از جوش ترمیک استفاده شود و یا یک پیچ ضدزنگ خوردگی) روی این قطعه جوشکاری شده و هادی همبند به کمک کابلشوی مناسب روی این پیچ بسته شود. همچنین تمامی اتصالات و پیچها در درون جعبه ای با در بازشو برای بازدید و تست های اولیه و دوره ای قرار می گیرد

تست مقاومت الکتریکی همبندی:

 پس از اجرای شبکه همبندی این شبکه باید از نظر پیوستگی و مقدار مقاومت مورد آزمایش قرار گیرد. جهت انجام تست پیوستگی از اهم متر استفاده میشود که دستورالعمل و طرز کار با آن در سال دهم آموزش داده شده است. ضمنا برای اندازه گیری مقاومت شبکه همبندی از دستگاه اندازه گیری مقاومت ویژه خاک استفاده می شود. این دستگاه چهار سیم دارد؛ دو سیم رابط برای منبع جریان و دو سیم رابط برای منبع ولتاژ و زمانی در مدار قرار گیرد، مقاومت سیم مسیر در اندازه گیری تأثیر نخواهد گذاشت. لازم به ذکر است که مطابق با استاندارد ۶۲۳۰۵۳ IEC مقاومت شبکه همبند باید از مقدار ۰/ ۲ اهم کمتر باشد

اثر الکتروشیمیایی زمین بر الکترودهای همبندی شده:

علاوه بر نیروهای مکانیکی که ممکن است موجب پارگیهادی اتصال زمین شود، خوردگی شیمیاییاثر مواد شیمیایی خاک روی فلزهادی اتصال زمین و خوردگی الکتروشیمیایی (تشکیل پیل به وسیله فلزات غیر همجنس در زمین)، خطراتی است که هادی اتصال زمین با آنها روبه رو است. در مورد خوردگی الکتروشیمیایی، دو فلزی که بیش از همه به هم اتصال داده می شود، مس و فولاد است. مس ساده (بدون هرگونه رو پوش دیگر مانند قلع و غیره) نسبت به فولاد ساده (بدون هرگونه پوشش مانند گالوانیزاسیون) تشکیل قطب مثبت می دهد که سبب خوردگی سریع خواهد شد. در جدول زیر تمامی ویژگی های الکترودهای مختلف با هم مقایسه شده است.