آیا با خود فکر کرده‌اید که چگونه می‌توان از اتصالات ساختمانی و خطرات ناشی از برق‌گرفتگی جلوگیری کرد؟ چه تدابیری برای محافظت از افراد در برابر این اتفاقات وجود دارد؟ چاه ارت و سیستم ارتینگ یکی از مهم‌ترین روش‌های افزایش ایمنی الکتریکی است. در این مقاله از وبلاگ نیرو ایستا به معرفی چاه ارت، مزایا و روش‌های اجرای آن خواهیم پرداخت. با ما همراه باشید.
امروزه برق در زندگی افراد نقش بسیار مهمی دارد به‌طوری‌که با نبودن جریان الکتریکی همه‌ی کسب‌وکارها مختل وزندگی‌ها سخت خواهد شد؛ اما این نیروی حیاتی بشر علاوه بر اینکه یکی از ارکان مهم برای ادامه زندگی است، می‌تواند برای او خطرات مختلف و حتی مرگ را نیز به همراه داشته باشد؛ اما مهندسین و پیمانکاران برای رفع مشکلات احتمالی ناشی از اتصالی برق هنگام صاعقه و هرگونه اتفاقات مانند آن، راه‌حلی را ارائه کرده‌اند. آن‌ها با بهره‌گیری از یک مدار الکتریکی که دارای اختلاف پتانسیل صفر است و مقاومت بسیار پایینی دارد، یک چاه ارت ساخته‌اند تاهنگام اتصالی در مدار یا نشت جریان، ضمن محافظت از افراد و دستگاه‌های الکتریکی، باعث ایمنی بیشتر آن‌ها شود.
پس از برخورد صاعقه به زمین، ولتاژهای بسیار بالایی به ساختمان‌ها منتقل می‌شود که اگر کنترل نشود باعث برق‌گرفتگی، آتش‌سوزی و آسیب رسیدن به لوازم برقی خواهد شد؛ اما استفاده از چاه ارت و حفر آن در هر ساختمان این مشکل را رفع کرده و مانع از برخورد برق و شدت جریان به درون ساختمان می‌شود.
ارت به معنی اتصال دستگاه‌های الکتریکی به زمین است و چاه ارت چاله‌ای عمیق است که به‌صورت عمقی در زمین حفر می‌شود تاجریان اضافی بتواند از طریق آن خارج و خنثی شود، درنتیجه برق‌گرفتگی و خطرات ناشی از آن کاهش خواهند یافت.
درون این چاه صفحه‌ی مسی به‌صورت عمودی قرار گرفته است و اطراف آن از مواد بنتونیت پر می‌شود. یک سیم مسی به این صفحه جوش خورده است که به بیرون چاه کشیده شده و به تابلوی تست باکس برده می‌شود و از تابلوی تست باکس به کلیه دستگاه‌های الکتریکی وصل می‌شود.
همان‌طور که گفته شد، احداث این چاه در هر ساختمان امری ضروری است. از ضرورت‌های احداث یک چاه می‌توان به مواردی همچون: کاهش ولتاژ تماسی و ولتاژهایی اضافی، اطمینان بخشیدن به کارگران ساختمانی برای حفاظت هنگام کار و طول عمر بخشیدن به لوازم الکتریکی در منازل و ساختمان‌ها اشاره کرد.
با احداث یک چاه ارت، فواید و مزایای به‌سزایی برای ساختمان خود، به ارمغان خواهید آورد. ازجمله این فواید به موارد زیر می‌توان اشاره کرد:
· کاهش آتش‌سوزی‌های احتمالی ناشی از افزایش بار الکتریکی
· کاهش یافتن خطرات جانی و مالی برای پرسنل
· حفظ داده‌ها و اطلاعات الکتریکی
· محافظت و ایمنی از بخش CCU در بیمارستان
· توزیع یکنواخت و استاندارد برق در منابع مختلف
· جلوگیری از بروز جریان‌های الکتریکی که به‌طور اتفاقی رخ داده و باعث سوختن و یا خراب شدن دستگاه‌های الکتریکی می‌شود.
· کمک به تخلیه الکتریسیته ساکن که باعث جرقه و آتش‌سوزی می‌شود.
در یک مدار الکتریکی، علاوه بر سیم فاز به سيم ديگري نیاز داريم كه برق یا جريان خروجي را از وسایل الکتریکی به نيروگاه برساند، این سيم را سيم نول یا خنثی می‌نامند.
به‌طورکلی نول به نقطه‌ای از مدار الکتریکی گفته می‌شود كه با داشتن اختلاف پتانسيل صفر، شرایط را برای مدار الکتریکی فراهم می‌آورد.
در مقابل سیم نول، ارت يك پارامتر فيزيكي داراي اختلاف پتانسيل صفر است اما تفاوت آن با سیم نول این است که سیم نول دارای برق است اما ارت به هر ولتاژي كه وصل شود نيز صفر می‌شود و به همین دليل همیشه سیم نول را به ارت وصل می‌کنند. لذا از ارت نيز می‌توان به‌عنوان نول استفاده كرد.
حال با وارد کردن سيم نول در چاهي مرطوب، برای اتصال به زمین می‌توان چاه نول ساخت. چاه نول کمک می‌کند تا زمين مرطوب به‌عنوان قسمتي از مدار استفاده شود.
به‌طورکلی بر اساس عمق و کاربرد هر نوع چاه ارت، می‌توان آن‌ها را به 2 دسته سطحی و عمقی تقسیم کرد:
چاه سطحی با عمق ۸۰ سانتیمتری را زمانی حفر می‌کنیم که نتوانیم چاه ارت دیگری با اعماق بیشتری حفاری کنیم.
حفر این نوع چاه به شرایطی همچون حداقل فضای موجود در اطراف ساختمان، ارتفاع از سطح دریا، پستی و بلندی‌های اطراف و فاصله بین دکل و چاه بستگی دارد.
چاه عمقی، نوع دیگر چاه ارت است که در بین پیمانکاران رایج‌تر است. این چاه عمق بیشتری دارد و پس از رسیدن به لایه‌ی مرطوب از خاک، حفر چاه به اتمام می‌رسد؛ سپس صفحه یا میله‌ی مسی در آن قرار می‌گیرد.
علاوه بر روش میله‌ای و صفحه‌ای، روش سبدی نیز یکی دیگر از روش‌های حفر یک چاه ارت است که هزینه‌ی کمتری نیز دارد. اساس کار ساخت آن، تماس سیم‌های سبدی با زمین است. این چاه مقاومت کمتری در برابر جریان الکتریکی از خود نشان می‌دهد و در نتیجه کارآمدتر است.
مهم‌ترین ویژگی این چاه ساده، ارزان بودن آن است. این نوع چاه بهترین سیستم ارتینگ را به نمایش می‌گذارد و در آن یک لوله آهنی گالوانیزه، به قطر 38 میلی‌متر و طول 3 متر به شکل عمودی در چاه قرار می‌گیرد که به‌عنوان الکترود از آن استفاده می‌شود.
این چاه ارت در ساختمان‌های مسکونی و تجاری که میزان مصرف برق و ولتاژ اضافه بیشتر است، کاربرد بیشتری دارد و وجود آن به‌منظور حفاظت از اموال، تجهیزات الکترونیکی و جان انسان، ضروری است. به همین دلیل به آن چاه ارت ساختمان نیز گفته می‌شود.
از آنجایی که از چاه ارت، برای خنثی کردن جریان‌های ناگهانی و خارج کردن ولتاژهای اضافه از مدار استفاده می‌شود و با وصل کردن همه‌ی دستگاه‌های الکتریکی به این چاه یک سیستم ارتینگ به وجود آید، به آن، چاه ارت برق نیز گفته می‌شود.
در ساختمان‌های مسکونی که لوازم الکتریکی زیادی در حال کار کردن و استفاده از انرژی برق هستند، وجود یک این چاه جهت محافظت از این دستگاه‌ها و همچنین درست کار کردن آن‌ها ضروری است. پس برای محافظت از این دستگاه‌ها به حفر آن نیاز دارید.
حال که با ضرورت این چاه آشنا شدیم، شاید بخواهید از نحوه‌ی اجرای آن نیز اطلاعاتی را کسب کنید. برای دانستن نحوه اجرای آن در ساختمان‌های مسکونی، با ما همراه باشید.
· گودالی با عمق حداقل 4 متر و عرض 70 سانتیمتر حفر می‌کنیم تا جایی که به رطوبت کافی در خاک برسیم. رطوبت آن نیز باید در حدی باشد که پس از 3 یا 4 روز خشک نشود وگرنه باید عمق بیشتری حفر کرد.
· مواد کاهنده یا بنتونیت را طبق دستورالعمل مربوط به هر نوع مواد کاهنده با آب ترکیب کنید.
· سپس کف چاه را به‌اندازه‌ی 10 تا 20 سانتیمتر با مواد کاهنده که شامل مقداری خاک ذغال و نمک نمناک است پر می‌کنیم و لایه‌ای خاک بر روی آن می‌ریزیم.
· الکترود (میله‌ای، صفحه‌ای، نعلی و یا تسمه‌ای) را به‌طور عمودی و با زاویه کمتر از 60 درجه، طوری داخل چاه قرار می‌دهیم تا با خاک ذغال و نمک مرطوب شده تماس نداشته باشد.
· سپس چاه را با خاک و بنتونیت اکتیویته خشک پر می‌کنیم طوری که صفحه مسی پنهان شود. به جای نمک و پودر ذغال می‌توان از مواد شیمیایی مانند سولفات منگنز و سولفات مس نیز استفاده کرد.
نکته: الکترود باید با خاک سطح زمین حداقل 50 سانتیمتر فاصله داشته باشد.توجه داشته باشید که میزان استفاده از خاک بنتونیت برای پر کردن گودال، متناسب با نوع الکترودی که در آن قرار داده می‌شود متفاوت است.
· لوله پلیکایی را به شماره 6 یا 8 به منظور مرطوب نگه‌داشتن خاک در فصل‌های گرم و خشک، داخل چاه قرار دهید و هرچند ماه یک‌بار داخل آن مقداری آب بریزید.
· در قسمت بالای چاه، بر روی دیوار، جعبه تست باکس برای تست دوره‌ای مقاومت چاه ارت نصب کنید.
· در آخر برای سنجش میزان مقاومت چاه در برابر شدت جریان‌های ناگهانی، تست چاه را فراموش نکنید.
اولین مرحله برای حفر چاه ارت، طراحی نقشه آن است. در این نقشه با رعایت تمامی اصول و استاندارها، حفر چاه صورت می‌گیرد. در یک نقشه، برای نشان دادن هر وسیله از یک نشانه یا علامت اختصارى استفاده می‌شود. معمولاً این نقشه با کمک نرم‌افزار اتوکد و برای استفاده در نقشه تأسیسات برقی، رسم می‌شود.
قبل از شروع به ساخت یک چاه، ابتدا لوازم و تجهیزات چاه ارت را باید فراهم کرد. از جمله:
· یک صفحه مسی یا میله آهنی
· مواد کاهنده یا ژل
· خاک رس
· سیم مسی
· جعبه ارت
· لوله پلیکا
· وسایل جوش
· خاک بنتونیت
· نمک
اما روش ساخت این چاه به‌صورت زیر خواهد بود:
· ابتدا گودال یا کانالی به عمق 75 و عرض 40 سانتیمتر حفر کنید. دقت کنید که اگر زمین یخ زده باشد، کانال حفر شده باید تا زیر لایه یخ‌زدگی زمین حفر گردد.
· بنتونیت و آب را به نسبت ۶۵ درصد به ۳۵ درصد، با یکدیگر مخلوط کرده و کف کانال را با تا ارتفاع ۱۰سانتیمتر با این محلول سفیدرنگ بپوشانید.
· سیم مسی را مطابق با دستورالعمل‌های استاندارد، در لایه کف بخوابانید.
· مجدداً روی سیم را با بنتونیت تا ارتفاع ۱۵ سانتیمتر بپوشانید.
· حال خاک نرم درون گودال ریخته تا آن را پر نمایید.
پس از ساخت چاه ارت نوبت به اجرای آن می‌رسد. سیم خارج شده از کنتور برق ابتدا از داخل دیوار به عمق زمین و سپس به صفحه‌ی مسی جوش داده می‌شود. برای اجرای این چاه می‌توان به روش‌های زیر اقدام کرد:
· روش میله‌ای
· شعاعی یا سبدی
· حلزونی شکل
· روش شبکه‌ای
· مختلط
· روش الکتروشیمیایی
پس از اقدام به ساخت و اجرای چاه ارت، اقدامات بعدی طبق مراحل زیر انجام می‌شود:
مرحله اول) یک صفحه مسی به ابعاد 50 در 50 سانتیمتر را به شکل عمودی داخل چاه طوری قرار می‌دهیم که با کف چاه تقریباً 20 سانتیمتر فاصله داشته باشد. یک سیم مسی به صفحه جوش داده و انتهای سیم مسی را خارج از چاه قرار می‌دهیم.
مرحله دوم) اطراف صفحه مسی را تا 10 سانتیمتر هم بالاتر از صفحه با بنتونیت پر می‌کنیم. مدتی صبر می‌کنیم تا مواد کاملاً سفت شوند، سپس یک لوله پولیکا به شماره 10 را روی صفحه قرار داده و چاه را با خاک نرم پر می‌کنیم. دقت کنید که سطح لوله نباید کمتر یا بیشتر از سطح باغچه باشد و لازم است که کاملاً هم‌سطح باشند تا آب به‌راحتی به داخل چاه نفوذ پیدا کند.
مرحله سوم) تست کردن این چاه با روش‌هایی که در ادامه بیان خواهند شد، برای اطمینان از کارکرد آن یک امر مهم است که هر 6 ماه تا 1 سال با دستگاه‌های مختلفی صورت می‌گیرد.
برای حفر این چاه همان‌طور که گفته شد، ابتدا گودالی در سطح زمین ایجاد می‌شود تا به خاک مرطوب برسند، سپس تخته مسی را داخل چاه قرار داده و یک سیم از تخته به بیرون چاه به وسایل الکتریکی متصل می‌کنند. از مزیت‌های این چاه می‌توان به حفظ لوازم برقی و الکتریکی در مقابل صاعقه و ولتاژهای اضافه و همچنین جلوگیری از آسیب رسیدن به نیروی انسانی اشاره کرد.
عمق چاه، با توجه به مقاومت و نوع زمینی که در آن حفر می‌شود، از 4 تا 8 متر متفاوت است و قطر آن نیز معمولاً تا 80 سانتیمتر در نظر گرفته شده است.
برای مثال در زمین‌هایی که خاک نرم‌تری مانند رس دارند نیاز به عمق کمتر و در زمین‌های شنی و مقاوم‌تر، نیاز به حفر گودال بزرگ‌تری است.
البته عوامل مختلفی در حفر چاه تأثیرگذارند؛ برای مثال اگر پس از حفر یک کانال 4 متری، چاه به رطوبت کافی دست نیافت می‌توان عمق بیشتری تا 6 متر حفر کرد.
ابعاد و اندازه‌ی این صفحه‌ی مسی چاه ارت که درون چاه قرار می‌گیرد، با توجه به هر منطقه متفاوت است. برای مناطق شمالی کشور این صفحه در ابعاد 0.5 در 40 در 40 سانتیمتر، مناطق کویری در 0.5 در 70 در 70 سانتیمتر و در مناطق نیمه‌خشک بهتر است در ابعاد در 0.5 در 50 در 50 سانتیمتر استفاده شود. لازم به ذکر است که ضخامت صفحه مسی معمولاً 3 تا 4 میلی‌متر است.
بنتونیت چاه ارت یکی از مواد و مصالح اصلی و ضروری برای حفر این چاه است. این ماده به دلیل داشتن خاصیت جذب و نگهداری آب، به مرطوب نگه‌داشتن چاه کمک بزرگی می‌کند و درواقع مهم‌ترین ویژگی یک چاه ارت مرطوب بودن آن است. در قدیم از محلول آب‌نمک برای این منظور استفاده می‌شده که امروزه بنتونیت جایگزین خوبی برای آن شده است.
هزینه چاه ارت موارد متعددی را شامل می‌شود که بیشترین آن‌ها مربوط به صفحه مسی است. ازآنجایی‌که معمولاً مس را به‌صورت کیلویی خرید و فروش می‌کنند، هر چه صفحه‌ی مسی انتخاب‌شده ابعاد و قطر بیشتری داشته باشد، قطعاً هزینه بیشتری نیز خواهد داشت. از دیگر هزینه‌های چاه ارت، هزینه‌ی مربوط به کابل مسی است. همچنین هزینه‌های دیگری همچون هزینه حفر چاه و دستمزد کارگران نیز وجود دارد. ناگفته نماند که کیفیت بالاتر و میزان مصرف مصالح مرغوب نیز، بر قیمت تأثیر به‌سزایی دارد.
در کنار هزینه‌هایی که برای حفر یک چاه ارت لازم است، باید هزینه‌هایی را نیز برای تست چاه ارت در نظر گرفت. علاوه بر این باید به هزینه صدور تأییدیه برای ساختمان‌های مسکونی و تجاری، شهربازی‌ها و سایر اماکن عمومی اشاره کرد که این هزینه بسته به تعداد چاه‌های حفرشده متفاوت است.
البته این را باید در نظر گرفت که کاهش هزینه‌های جانی و مالی در گرو حفر یک چاه استاندارد است و قطعاً ارزش هزینه‌هایی که برای این چاه می‌شود را دارد.
در این مقاله سعی کردیم تا کاربردها، مزایا و ویژگی‌های یک چاه ارت را به‌طور کامل برای شما بیان کنیم. همیشه به یاد داشته باشید که هنگام حفر این چاه به نوع خاک، منطقه‌ی چاه و نکات مهمی که گفته شد توجه داشته باشید. از همراهی شما سپاسگزاریم.
منابع :
https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/earth-construction
https://www.designingbuildings.co.uk/wiki/Earth_building
