يكي از مباحث مهم كه در هر بنا يا سازه در حال احداث يا ساخته شده بايد به آن پرداخته شود، طراحي و اجرای سیستم ارتینگ است. در واقع سیستم زمین مجموعهای از الكترودهای رساناست كه مطابق محاسبات خاصي با شكلهای مختلف جانمايي ميشوند. هدف از اجرای اين الكترودها، انتقال جريانهای مزاحم و سرگردان ناشي از عوامل مختلف چون صاعقه، تخلیه بارهای الكترواستاتیكي، تداخالت الكترومغناطیسي و خطاهای سیستم تغذيه، و پخش اين جريانها در جرم كلي زمین خواهد بود. اين انتقال بايد به گونهای انجام شود كه از ايجاد هرگونه اختالف پتانسیل جلوگیری كرده و مانع آسیب به جان انسانها و حیوانات، سیستمهای الكتريكي و الكترونیكي و تاسیسات و ساختمانها شود.
هدف از اجرای سیستم ارت اطمینان خاطر از عملكرد و ايمني موارد زير خواهد بود:
- عملكرد ايمن سیستمهای الكتريكال ( منابع تغذيه)
- عملكرد ايمن سیستمهای ديتا و مخابرات تجهیزات الكترونیكي
- عملكرد سیستم حفاظت در برابر صاعقه و سرج (Surge)
- سازگاری الكترومغناطیسي (EMC) و كاهش نويز
يكي از روشهای سیستم زمین، مطابق با استانداردهای ملي و بین المللي اين حوزه اعم از ,50522 EN 50310, EN 60364-5-54, IEC62305, DIN18015-1, DIN ارت فونداسیون است؛ روشي بهینه كه اجرای آن درهمان مراحل ابتدايي عملیات ساختماني ميتواند راهكار مقرون به صرفهای در جهت دسترسي به شبكه زمین با طول عمر بالابه حساب آيد. بنابراين پیش از اجرای فونداسیون تمهیدات الزم در اين خصوص انديشیده شود. اين روش از آن جهت اقتصادی است كه نیازی به حفاریهای اضافه در جهت اجرای الكترودهای عمقي نداشته و با توجه به آنكه در بتن مدفون ميشود، احتمال به سرقت رفتن منابع هادی وجود ندارد. همچنین نیاز به آبیاری و سرويس دورهای ندارد؛ اگرچه بازرسيهای مربوطه در زمانهای مقرر بايستي انجام شود.
در اين روش شبكه آرماتورهايي كه در اجرای فونداسیون استفاده ميشوند، به عنوان الكترودهای كمكي و طبیعي سیستم زمین و يک شبكه مشبندی از هادیهای مناسب، مطابق با استانداردهای مربوطه، به عنوان الكترودهای ارت مشخص خواهد شد كه با اتصال اين شبكه با فونداسیون، اين مجموعه الكترودها عمالً به عنوان سیستم زمین در نظر گرفته ميشوند. حجم فونداسیون و هادی مورد استفاده در محاسبات مربوط به شبكه زمین وارد شده و يک شبكه گسترده و يكپارچه با امپدانس بسیار پایین ميتواند ازچنین پیكربندی حاصل شود.
- ابعاد مش بندی شبکه زمین فونداسیون نباید از20mx20m تجاوز کند و اگر سازه تحت حفاظت نیاز به سیستم حفاظت خارجی صاعقه داشته باشد این ابعاد کمتر نیز خواهد بود (10mx10m) .
هادیهايي مناسبي كه برای شبكه مشبندی ميتواند مورد استفاده قرار گیرند، میل گرد با حداقل قطر 10 میلیمتر مربع و يا تسمه فوالدی با حداقل ابعاد 30mmx3.3mm است. هادی های ديگر بايستي از نقطه نظر خوردگي و هدايت جريان ويژگيهای مشابهي داشته باشند. محل اجرای شبكه مش بندی با توجه به نوع فونداسیون و شرايط محل احداث سازه تعیین ميشود. در شرايط معمولي اين شبكه روی آرماتورهای زير اجرا شده و سپس بر روی آن بتن ريزی ميشود. چنانچه از هادی تسمهای برای شبكه مش استفاده شود، با توجه به نوع بتن مسلح يا غیرمسلح ، جهت اجرای تسمه ( اينكه بصورت فلت يا از پهلو اجرا شود) مشخص ميشود. حداقل ضخامت اليه بتن بايستي 5سانتيمتر باشد تا ازآسیبهای جاني ناشي از ولتاژهای تماس و گام جلوگیری شود.
- رطوبت پذیری و رسانایی بتون مانند محافظی مانع از خوردگی الکترودهای زمین شده و مقاومت را نیز به حد قابل توجهی کاهش میدهد.
در زمان طراحي ارت فونداسیون، توجه به برقراری اتصال الكتريكي با زمین الزامي بوده و در صورت استفاده از بتن ضد آب، استفاده از عايق حرارتي، قیراندود كردن، استفاده از پالستیکهای مقاوم در برابر ضربه و يا استفاده از مصالح با هدايت الكتريكي پايین، پس از اجرای شبكه مش بندی به شیوه توضیح داده شده، بايستي بیرون از فونداسیون نیز يک رينگ هادی بصورت حلقه بسته اجرا شود كه در حقیقت هدايت كننده جريان به سمت شبكه- ی زمین اصلي خواهد بود. رينگ هادی چون مستقیماً در خاک دفن ميشود و پس از مرحله بتنريزی اجرا مي- شود، احتمال خوردگي باالتری دارد، بنابراين هادی مناسب و مقاوم در برابر خوردگي چون استنلس استیل (به ابعاد )30mmx3.5mm با تركیبات استاندارد و يا استفاده از هادی مسي (به سطح مقطع 50 میلیمتر مربع) پیشنهاد ميشود.
مطابق استاندارد 50522 EN برای ساختمانهايي مجهز به سیستم تغذيه MV، ايستگاههای ترانسفورماتورهای كمپكت و شبكه های مخابراتي، سطح وسیعي از الكترودهای هادی در شبكه زمین مورد نیاز است، تا توانايي حمل جريانهای زياد را داشته باشند. از اين رو جنس الكترود و كلمپهای استفاده شده در اين راستا حائز اهمیت است. همچنین طبق استاندارد 50316 EN، ابعاد شبكه مش بندی فونداسیون در اين حالت كمتر از مقدار ماكزيمم اعلام شده است.
در مجموعه های وسیع كه متشكل از ساختمانهای زيادی است و از طريق خطوط كابلي الكتريكي و ديتا بهم متصلاند، شبكه زمین بايد برای هر يک از ساختمانها بطور جداگانه اجرا شود و در نهايت تمام آنها بهم همبند شوند تا علاوه بر كاهش مقاومتنهايي سیستم زمین، از ايجاد هرگونه اختالف پتانسیل بین شبكههای زمین گوناگون ساختمانها جلوگیری شود.
پس از مرحله بتن ريزی، دسترسي به سیستم زمین اجرا شده ممكن نخواهد بود؛ لذا ضروری است در بخشهايي انشعاباتي گرفته شود و با ايجاد ترمینال- هايي مناسب، دسترسي سیستم زمین برای اجرای همبندیهای فضاهای داخلي خارجي ساختمان كه به منظور همپتانسیل سازی صورت ميگیرد، ايجاد شود. توصیه ميشود اين ترمینالها از نقطه خروج از بتن به اندازهی 1.5 متردر دسترس باشند و به خوبي نشانه گذاری شوند.
تهیه مدارک سیستم زمین فونداسیون بايد قبل از مرحله ی بتن ريزی انجام شود و نقشه های محل قرار گیری الكترودهای زمین، تصاوير گويا از نحوه اجرا و نتايج اندازه گیریها را در بر داشته باشد. دياگرام زير از استاندارد 18014 DIN آورده شده است و معیارهای طراحي سیستم ارت فونداسیون را مشخص مي كند.
