هم‌بندی و هم‌پتانسیل‌سازی چیست و در ارتینگ و حفاظت صاعقه چگونه اجرا می‌شود؟

پاسخ کوتاه: هم‌بندی یعنی قطعه‌های فلزی ساختمان را با سیم یا تسمه به هم وصل کنیم تا اگر برق یا صاعقه به یکی از آن‌ها رسید، همه با هم بالا و پایین بروند و بین دو فلزی که هم‌زمان به آن‌ها دست می‌زنیم ولتاژ خطرناکی پیدا نشود. نتیجهٔ این کار را هم‌پتانسیل‌سازی می‌گویند. پس این دو، دو سیستم جدا نیستند؛ هم‌بندی «کار» است و هم‌پتانسیل‌سازی «نتیجه».

در این راهنما ما در گروه کالوت، بدون پیچیدگی‌های مهندسی توضیح می‌دهیم که هم‌بندی چیست، چه چیزهایی باید به هم وصل شوند و چه چیزهایی نه، در ساختمانِ دارای صاعقه‌گیر چه نکته‌هایی مهم است و برای هر اتصال به چه قطعه‌ای نیاز دارید.

هم‌بندی به زبان ساده یعنی چه؟

فرض کنید یک دست شما روی شیر آب فلزی است و دست دیگرتان روی بدنهٔ ماشین لباسشویی. اگر بدنهٔ ماشین به‌خاطر خرابی برق‌دار شود و شیر آب نه، جریان برق از راه بدن شما از یکی به دیگری می‌رود. حالا اگر این دو فلز از قبل با یک سیم به هم وصل شده باشند، اختلاف ولتاژی بین آن‌ها نمی‌ماند که از بدن شما بگذرد. هم‌بندی دقیقاً همین کار را می‌کند.

یک نکتهٔ مهم: هم‌بندی قرار نیست ولتاژ همه‌چیز را «صفر» کند. هنگام خطای برق یا برخورد صاعقه، ولتاژ کل مجموعه ممکن است برای لحظه‌ای بالا برود؛ چیزی که اهمیت دارد این است که بین چیزهایی که هم‌زمان لمس می‌شوند اختلاف خطرناکی نباشد.

هم‌بندی، هم‌پتانسیل‌سازی و ارتینگ چه فرقی دارند؟

• ارتینگ (اتصال زمین): وصل‌کردن سیستم به خودِ زمین، با میلهٔ ارت، تسمه یا صفحه‌ای که در خاک قرار می‌گیرد.
• هم‌بندی: وصل‌کردن قطعه‌های فلزی به یکدیگر و به یک نقطهٔ مشترک.
• هم‌پتانسیل‌سازی: نتیجهٔ هم‌بندی؛ یعنی فلزهای یک فضا تقریباً هم‌ولتاژ بمانند.

این سه با هم کار می‌کنند و هیچ‌کدام جای دیگری را نمی‌گیرد. مثلاً اگر چاه ارت شما مقاومت خیلی خوبی داشته باشد ولی لولهٔ فلزی آب به سیستم ارت وصل نباشد، خطر هنوز سر جایش است. برای آشنایی با انواع آرایش ارت، راهنمای انواع سیستم‌های ارتینگ را ببینید.

چه چیزهایی باید هم‌بندی شوند و چه چیزهایی نه؟

معمولاً باید هم‌بندی شوند:

• بدنهٔ فلزی وسایل و تابلوهای برق: از راه سیم ارت مدار (سیم سبز و زرد که به آن PE هم می‌گویند).
• لوله‌های فلزی‌ای که از بیرون وارد ساختمان می‌شوند: مثل لولهٔ آب و گرمایش، در نقطهٔ ورود به ساختمان. برای لولهٔ گاز ضوابط شرکت گاز ملاک است.
• اسکلت و سازه‌های فلزی و میلگرد بتن، اگر طراح آن‌ها را در طرح ارت آورده باشد.
• سیستم صاعقه‌گیر، که رابطه‌اش با بقیهٔ فلزهای ساختمان باید در طرح مشخص شود (پایین‌تر توضیح داده‌ایم).

نباید مستقیم به ارت وصل شوند:

• سیم فاز، سیم نول و سیم‌های دیتا و تلفن. این سیم‌ها از راه سرج ارستر (برق‌گیر اضافه‌ولتاژ) محافظت می‌شوند، نه با اتصال مستقیم. اتصال مستقیم آن‌ها به ارت یک خطای خطرناک است.

معمولاً لازم نیست: هر تکه فلز کوچکی که خودش برق را از جایی نمی‌آورد، مثل دستگیرهٔ در، قاب پنجره یا قفسهٔ فلزی جدا، فقط چون فلزی است نیاز به هم‌بندی ندارد. ملاک این است که آن فلز بتواند ولتاژی را از بیرون به داخل بیاورد یا به سیستم برق مربوط باشد.

هم‌بندی اصلی ساختمان: همه‌چیز به شینهٔ اصلی ارت می‌رسد

در هر ساختمان یک نقطهٔ مرکزی وجود دارد که همهٔ اتصال‌های حفاظتی به آن می‌رسند: شینهٔ اصلی ارت (در نقشه‌ها با نام MET یا MEB). سیمی که از چاه ارت می‌آید، سیم ارت تابلوی اصلی و سیم‌های هم‌بندی لوله‌ها و سازه همه به همین شینه بسته می‌شوند. این کار باعث می‌شود همهٔ مسیرها مرتب، قابل‌دیدن و قابل‌آزمایش باشند.

برای این بخش به چه قطعه‌هایی نیاز دارید؟

• شینهٔ اصلی ارت: بهتر است شینه‌ای انتخاب شود که لینک قطع‌ووصل دارد تا بتوان در بازدیدهای دوره‌ای مسیر چاه ارت را جدا کرد و اندازه گرفت؛ مثل ارت بار با یک لینک قطع‌ووصل یا ارت بار با دو لینک قطع‌ووصل. برای محافظت از شینه در موتورخانه یا محیط شلوغ، جعبهٔ محافظ ارت بار را هم عرضه می‌کنیم. همهٔ مدل‌ها در دستهٔ ارت بار آمده‌اند.
• سیم‌های ارت و هم‌بندی: کابل ارت سبز و زرد برای اتصال‌های داخل ساختمان، همراه با کابلشو برای بستن تمیز و محکم سر سیم روی شینه.
• اتصال لوله‌های فلزی: لوله را باید با بست مخصوص بست؛ پیچاندن سیم دور لوله اتصال مطمئنی نیست. برای این کار بست دوپارچهٔ هم‌بندی تسمه به لوله و بست یکپارچهٔ هم‌بندی تسمه به لوله را عرضه می‌کنیم.
• اتصال سازه و اسکلت فلزی: بست اتصال سیم به صفحه و سازهٔ فلزی، بست هم‌بندی تسمه به صفحهٔ فلزی یا ارت باس (استوانهٔ فولادی هم‌بندی) که به سازه جوش می‌شود و نقطهٔ اتصال آماده‌ای می‌سازد.
• میلگرد فونداسیون و ستون‌های بتنی: صفحهٔ هم‌بندی آرماتور و باندینگ پوینت فولاد ضد زنگ پیش از بتن‌ریزی به میلگرد وصل می‌شوند تا بعداً روی سطح بتن یک نقطهٔ اتصال در دسترس داشته باشید.
• اتصال به زمین: میلهٔ ارت کاپرباند یا میلهٔ ارت مسی، استیل و گالوانیزه، همراه با دریچهٔ بازرسی ارت تا محل اتصال همیشه در دسترس باشد. برای اندازه‌گیری این اتصال، راهنمای اندازه‌گیری مقاومت ارت را ببینید.

یک نکتهٔ ایمنی: در سیستم‌های رایج ساختمانی، این سیم ارت مدار است که هنگام اتصال بدنه، جریان خطا را برمی‌گرداند تا فیوز یا کلید خودکار قطع کند؛ در برخی سیستم‌ها هم کلید محافظ جان (RCD) این وظیفه را دارد. پس فقط به چاه ارت تکیه نکنید. قواعد این بخش در IEC 60364-4-41 و IEC 60364-5-54 آمده است.

هم‌بندی تکمیلی کجا لازم می‌شود؟

در بعضی فضاها که آب، رطوبت یا تجهیزات حساس هست، مثل حمام و فضاهای خیس، استخر، اتاق‌های درمانی و موتورخانه، مقررات ممکن است علاوه بر هم‌بندی اصلی، یک هم‌بندی تکمیلی محلی هم بخواهد. یعنی بدنهٔ وسایل برقی و لوله‌های فلزیِ همان فضا با سیم‌های کوتاه به یک شینهٔ کوچک محلی وصل شوند تا اختلاف ولتاژ در همان اتاق به حداقل برسد.

این اتصال جایگزین سیم ارت مدار، کلید محافظ و هم‌بندی اصلی نیست؛ لایهٔ ایمنی اضافه است. برای شینهٔ محلی می‌توانید از مدل‌های کوچک ارت بار استفاده کنید و برای اتصال قطعه‌هایی که لرزش یا جابه‌جایی دارند (مثل درِ تابلو، پمپ یا کانال فلزی)، تسمهٔ انعطاف‌پذیر هم‌بندی مسی گزینهٔ مناسبی است.

هم‌بندی در ساختمانی که صاعقه‌گیر دارد چه اهمیتی دارد؟

صاعقه‌گیر سه بخش دارد: گیرنده روی بام، هادی پایین‌رو (سیم یا تسمه‌ای که جریان را از بام به پایین می‌آورد) و ارت صاعقه در خاک. وقتی صاعقه برخورد می‌کند، جریان بسیار بزرگی برای لحظه‌ای کوتاه از این مسیر می‌گذرد و ولتاژ آن را بالا می‌برد. اگر یک لوله، کابل یا سازهٔ فلزی داخل ساختمان خیلی نزدیک این مسیر باشد و به آن وصل نباشد، ممکن است جرقه از یکی به دیگری بپرد.

برای جلوگیری از این جرقه دو راه هست و طراح یکی را انتخاب می‌کند:

1. فاصلهٔ کافی: مسیر صاعقه از فلزهای داخلی به اندازهٔ محاسبه‌شده دور نگه داشته شود.
2. اتصال کنترل‌شده: آن فلز با قطعهٔ مناسب به سیستم صاعقه‌گیر هم‌بندی شود.

این فاصله یک عدد ثابت برای همهٔ ساختمان‌ها نیست و طراح آن را بر اساس IEC 62305-3 حساب می‌کند.

در ورودی ساختمان: لوله‌ها و غلاف‌های فلزی که از بیرون وارد می‌شوند، در همان نقطهٔ ورود به شینهٔ اصلی ارت وصل می‌شوند. اما کابل برق و کابل دیتا را نمی‌توان مستقیم به ارت بست؛ برای آن‌ها سرج ارستر نصب می‌شود که در حالت عادی کاری نمی‌کند و فقط هنگام موج صاعقه، اضافه‌ولتاژ را به ارت هدایت می‌کند:

• برای تابلوی برق: سرج ارسترهای برق در کلاس‌های ۱، ۲ و ۳ و مدل‌های ترکیبی.
• برای شبکه، دوربین، تلفن و خطوط کنترل: سرج ارسترهای خطوط دیتا.

هماهنگی این حفاظت در IEC 62305-4، و الزامات سرج ارستر برق و دیتا در IEC 61643-11 و IEC 61643-21 آمده است.

قطعه‌های سیستم صاعقه‌گیر: برای هادی پایین‌رو از سیم‌ها و تسمه‌های ارت استفاده می‌شود و پایین هر هادی پایین‌رو یک سکسیونر (اتصال آزمون) قرار می‌گیرد تا بتوان مسیر را برای اندازه‌گیری جدا کرد. بست‌های دیواری، اتصال‌های چندراهه و پایه‌ها در بست‌ها و یراق‌آلات صاعقه‌گیر آمده‌اند. قطعه‌های اتصال سیستم صاعقه‌گیر طبق IEC 62561-1 آزمایش می‌شوند؛ بستی که فقط «محکم به نظر می‌رسد» لزوماً جریان صاعقه را تحمل نمی‌کند.

یک مورد خاص: در مخازن نفت با سقف شناور، سقف مدام بالا و پایین می‌رود و هم‌بندی آن با بدنهٔ مخزن به وسیلهٔ ویژه‌ای نیاز دارد. برای این کار دستگاه هم‌بندی سقف شناور ARG® را طراحی کرده‌ایم.

اتصال خوب چه ویژگی‌هایی دارد؟

• کوتاه و مستقیم: سیم هم‌بندی تا جای ممکن کوتاه باشد و دور خودش حلقه نزند؛ مخصوصاً برای جریان صاعقه، هر پیچ و طول اضافه اثر اتصال را کم می‌کند.
• با قطعهٔ مخصوص، نه پیچاندن سیم: برای هر نوع اتصال (سیم به میلهٔ ارت، تسمه به تسمه، سیم به سازه) بست مخصوص همان کار وجود دارد. مجموعهٔ کامل را در بست‌های ارتینگ و هم‌بندی ببینید.
• اتصال‌های داخل خاک و بتن: جایی که بعداً دسترسی نیست، اتصال دائمی بهترین انتخاب است؛ جوش احتراقی کالولد سیم و تسمه را به‌صورت یکپارچه به هم یا به میلهٔ ارت جوش می‌دهد.
• فلزهای سازگار: در خاک، مس و فولاد گالوانیزه را مستقیم به هم وصل نکنید؛ تماس این دو فلز در خاک باعث خوردگی می‌شود.
• قابل‌دیدن و قابل‌آزمایش: نقطه‌های اصلی اتصال باید در دسترس بمانند، برچسب داشته باشند و در بازدیدهای دوره‌ای کنترل شوند.

کدام قسمت به کجا وصل می‌شود؟

این جدول راهنمای کلی است. اینکه دقیقاً کدام قطعه، با چه سایز و از کجا وصل شود، به نقشهٔ ساختمان، نوع سیستم برق و طرح صاعقه‌گیر بستگی دارد.

قدم‌به‌قدم: هم‌بندی یک ساختمان چگونه انجام می‌شود؟

1. فهرست فلزها را تهیه کنید: تابلوها، لوله‌های ورودی، اسکلت فلزی، میلگرد فونداسیون، کانال‌ها و مسیر کابل‌های برق و دیتا را روی نقشه علامت بزنید.
2. محل شینهٔ اصلی ارت را تعیین کنید: جایی نزدیک تابلوی اصلی و نقطهٔ ورود لوله‌ها، در دسترس و قابل‌بازدید.
3. اتصال‌های اصلی را اجرا کنید: چاه ارت، تابلوی اصلی، لوله‌های ورودی و سازه را با سیم یا تسمهٔ مناسب و بست مخصوص به شینه ببندید.
4. فضاهای ویژه را بررسی کنید: اگر مقررات برای حمام، استخر یا اتاق‌های درمانی هم‌بندی تکمیلی می‌خواهد، آن را اضافه کنید.
5. اگر صاعقه‌گیر دارید، فاصلهٔ آن از فلزهای داخلی و محل سرج ارسترهای برق و دیتا را با طراح هماهنگ کنید.
6. آزمایش و ثبت کنید: پیوستگی اتصال‌ها را با دستگاه بسنجید، نتیجه را در مدارک تحویل ثبت کنید و بازدید دوره‌ای را فراموش نکنید. روش بازرسی و آزمون تأسیسات در IEC 60364-6 آمده است.

عددهایی مثل سطح مقطع سیم، فاصلهٔ ایمن از صاعقه‌گیر یا حد مجاز مقاومت، برای هر پروژه جداگانه و از روی استاندارد و محاسبات طراح تعیین می‌شوند.

چه چیزهایی مهم است و چه چیزهایی کمتر؟

واقعاً مهم است:

• همهٔ فلزهایی که می‌توانند ولتاژ را از بیرون بیاورند، به یک نقطهٔ مشترک وصل باشند.
• اتصال‌ها محکم، تمیز، با قطعهٔ مناسب و بدون خوردگی باشند.
• سیم فاز، نول و دیتا هرگز مستقیم به ارت وصل نشوند.
• نقطه‌های اتصال در دسترس بمانند و دوره‌ای آزمایش شوند.

کمتر از آنچه فکر می‌کنید مهم است:

• فقط عدد مقاومت چاه ارت: عدد پایین خوب است، اما اگر لوله‌ها و سازه هم‌بندی نشده باشند، ایمنی کامل نیست.
• وصل‌کردن هر تکه فلز: قطعه‌های فلزی کوچک و جدا که ولتاژی را از جایی نمی‌آورند، معمولاً نیازی به هم‌بندی ندارند.

اشتباهات رایج در هم‌بندی و ارتینگ

• فکر اینکه «با هم‌بندی همه‌چیز صفر ولت می‌شود»: هدف، نبودن اختلاف خطرناک بین فلزهای نزدیک به هم است، نه صفر شدن ولتاژ.
• دل‌خوش بودن به یک میلهٔ ارت: یک چاه ارت خوب، جای هم‌بندی لوله‌ها و سیم ارت مدار را نمی‌گیرد.
• وصل‌کردن مستقیم سیم نول یا سیم‌های دیتا به ارت: این کار خطرناک است؛ حفاظت آن‌ها با سرج ارستر است.
• جدا یا وصل کردن دلخواهِ ارت صاعقه‌گیر و ارت برق: رابطهٔ این دو باید در طرح مشخص شود، نه با سلیقهٔ اجراکننده.
• پیچاندن سیم دور لوله یا میلگرد: این اتصال با گذشت زمان شل می‌شود و زنگ می‌زند؛ از بست مخصوص استفاده کنید.
• سیم‌های بلند و حلقه‌دار: مخصوصاً در مسیر صاعقه، سیم کوتاه و مستقیم بهتر عمل می‌کند.

استانداردهای مرجع

این استانداردها هرکدام بخشی از موضوع را پوشش می‌دهند. برای پروژه‌های داخل ایران، مبحث سیزدهم مقررات ملی ساختمان و ضوابط محلی ملاک اصلی است و استانداردهای بین‌المللی کنار آن‌ها به کار می‌روند.

جمع‌بندی

هم‌بندی یعنی فلزهای ساختمان را به هم و به یک نقطهٔ مشترک وصل کنیم تا بین آن‌ها اختلاف ولتاژ خطرناکی پیدا نشود. شینهٔ اصلی ارت قلب این کار است؛ لوله‌های ورودی، سازه، تابلوها و چاه ارت به آن می‌رسند. کابل‌های برق و دیتا با سرج ارستر محافظت می‌شوند، نه با اتصال مستقیم. در ساختمانی که صاعقه‌گیر دارد هم باید فاصله یا اتصال آن با فلزهای داخلی از قبل طراحی شود. برای مطالعهٔ بیشتر، راهنمای محاسبهٔ مقاومت الکترود زمین را ببینید.

اگر نقشهٔ ارت، مسیر لوله‌ها و کابل‌های ورودی یا طرح صاعقه‌گیر پروژه‌تان را برای ما بفرستید، کارشناسان ما در گروه کالوت کمک‌تان می‌کنند تا برای هر نقطه، بست، شینه، هادی و سرج ارستر مناسب را انتخاب کنید.