طراحی برقی ساختمان چیست؟

 طراحی تاسیسات ساختمان شامل تاسیسات مکانیکی مانند لوله کشی ها، تاسیسات تهویه مطبوع، تاسیسات الکتریکی و ... می باشد. طراحی تاسیسات الکتریکی یا طراحی تاسیسات برقی یک سرمایه گذاری مسئولانه و پیچیده است و اگر به صورت حرفه ای انجام شود، عملکرد ایمن یک کارخانه، ساختمان یا یک سازه را تضمین می کند.

این یک فرآیند پیچیده و مداوم است که معمولاً به چند مرحله تقسیم می شود. برنامه ریزی مرحله افزایشی و طراحی نصب الکتریکی به طراح این امکان را می دهد که بسته طراحی یکپارچه را قبل از ادامه مرحله بعدی به مشتری ارائه دهد. این مراحل شامل طراحی نقشه های نورپردازی،طراحی سیستم روشنایی،ارتینگ،جانمایی کلیه وسایل الکتریکی و... می باشد.

 اصول طراحی تاسیسات الکتریکی

اساس طراحی الکتریکی یا طراحی تاسیسات برقی به طور کلی حداقل الزامات را برای طراحی، انتخاب، اندازه و نصب تجهیزات الکتریکی و سیستم های مرتبط با تاسیسات مشخص می کند.

 تعیین موضوع فعالیت

 ساختمان مسکونی

در این نوع طراحی تاسیسات برقی و طراحی تاسیسات الکتریکی می بایست به موضوعاتی همچون ایمنی و بحث ارتینگ، انتخاب و طراحی کوتاهترین مسیرهای سیم کشی، رعایت آسایش و بحث انرژی رعایت شود. معمولا در طراحی تاسیسات برقی این نوع از ساختمان ها از سیستم های تک فازی استفاده می شود.

ساختمان تجاری

تاسیسات الکتریکی تجاری به فرآیند راه اندازی سیستم های الکتریکی در ساختمان های تجاری مانند ادارات، فروشگاه های خرده فروشی، انبارها و کارخانه ها اشاره دارد. این فرآیند شامل نصب سیم کشی، روشنایی، پریزهای برق و سیستم های تخصصی مانند کابل کشی داده و هشدارهای امنیتی است. برخلاف تاسیسات مسکونی، پروژه های تجاری اغلب شامل ولتاژهای بالاتر و نیازمندی های پیچیده تر هستند. معمولا در طراحی تاسیسات برقی این نوع از ساختمان ها از سیستم های سه فازی استفاده می شود.

 ساختمان صنعتی

در طراحی تاسیسات برقی و یا طراحی تاسیسات الکتریکی می بایست به مقرون به صرفه بودن یعنی پیش ساخته شدن قطعات و استانداردسازی فرآیندها توجه شود. در واقع، به حداقل رساندن هزینه ها و به حداکثر رساندن بازگشت و بحث پایداری با کاهش اتلاف مواد و انرژی، ساختمان صنعتی با اصول توسعه پایدار و حفاظت از محیط زیست همسو می شود.

 ساختمان های زیرساخت

مدیریت و نگهداری خدمات ساختمان مانند روشنایی، گرمایش، تهویه و سیستم های بالابر. انجام مطالعات امکان سنجی برای پیشرفت های فنی جدید. ترسیم نقشه پروژه، ساخت مدل، نمونه اولیه و نمودار مدار تجهیزات برق فشار قوی و ضعیف.

برنامه ساخت و ساز زیرساخت های الکتریکی جریان سنگین، خطوط برق و صنایع خانگی، عمرانی و صنعتی را پوشش می دهد. فراگیران با زمینه های ارتباطات، الکترونیک صنعتی و مهندسی صدا و ابزار دقیق را در بر می گیرد.

 تعیین ساختار یا مجموعه

نسبت مساحت طبقه (FAR در املاک و مستغلات) یا شاخص فضای طبقه (FSI) نشان دهنده حداکثر فضای طبقه ای است که می توان در یک قطعه زمین ساخت. FAR در املاک و مستغلات نسبتی است بین کل مساحت طبقه ساخته شده یک ساختمان و مساحت زمین.

 قابلیت اطمینان در سرویس دهی

جامعه مدرن کاملاً به برق متکی است. این بدان معناست که اگر سیستم های الکتریکی غیرقابل اعتماد باشند، منجر به مشکلات می شوند. برای صنایع انرژی بر مانند تولید، تعطیلی برنامه ریزی نشده تولید می تواند میلیون ها هزینه داشته باشد. این بدان معناست که امنیت و اطمینان از عرضه بسیار مهم است.

 یک سیستم الکتریکی به خوبی نگهداری شده، تامین برق مداوم و مطمئن را تضمین می کند. نگهداری صحیح سیستم های قدرت نیز می تواند با بهبود بهره وری انرژی در هزینه ها صرفه جویی کند.

 قابلیت نگهداری

طراحی تاسیسات الکتریکی فرآیند نصب و نگهداری سیستم ها و تجهیزات الکتریکی است. ممکن است شامل کارهایی مانند نصب سیم کشی، تعمیر یا تعویض تجهیزات آسیب دیده و بازرسی سیستم های الکتریکی برای ایمنی باشد.

قابلیت نگهداری در جایی افزایش می یابد که قابلیت اطمینان ممکن است کوتاه باشد. در حالی که قابلیت اطمینان مشخص می کند که یک دارایی چه مدت می تواند بدون مشکل کار کند، قابلیت نگهداری این احتمال را توصیف می کند که همان دارایی می تواند پس از وقوع یک شکست بازیابی شود.

 انعطاف پذیری تاسیسات

به گفته آژانس بین المللی انرژی، انعطاف پذیری یک سیستم قدرت به میزانی است که یک سیستم قدرت می تواند تولید یا مصرف برق را در پاسخ به تغییرات مورد انتظار یا غیر آن تغییر دهد.

در سیستم برق، انعطاف پذیری به حفظ یا بازیابی پایداری یک سیستم کمک می کند، زیرا تنها با واکنش انعطاف پذیر به شرایط دائما در حال تغییر نوسان مصرف برق، نوسان تولید برق سیستم متعادل می شود.

 حساسیت تاسیسات به قطع ولتاژ (مثل بیمارستان ها)

هنگامی که قطعی در بیمارستان، مراقبت های فوری یا سایر مراکز پزشکی رخ می دهد، اثرات آن می تواند تهدید کننده زندگی باشد. خدمات و تجهیزات حیاتی مانند ونتیلاتورهای پزشکی، دستگاه های مختلف مثل دستگاه های دیالیز برای عملکرد به برق متکی بوده و بیماران برای زنده ماندن به آنها متکی هستند. بنابراین طراحی تاسیسات برقی و یا الکتریکی از اهمیت زیادی برخوردار بوده و می بایست در طراحی ها به برق های اضطراری نیز توجه زیادی گردد.

 مراحل طراحی تاسیسات برقی

 بررسی پلان معماری

جهت طراحی تاسیسات برقی و یا طراحی تاسیسات الکتریکی می بایست در ابتدا یک طراح به بررسی دقیق و ریز پلان به طور مثال مکان در نظر گرفته شده برای اسباب منزل در طراحی دکوراسیون داخلی پروژه، پرداخته و پس از هماهنگی ها با دیگر طراحان همچون طراح تاسیسات مکانیک به انتخاب فضاهای مورد نیاز (داکت و رایزر و مبلمان) بپردازد.  

ارت و همبندی

ارتینگ در طراحی تاسیسات برقی و یا الکتریکی فرآیندی است که در آن تخلیه لحظه ای انرژی الکتریکی با انتقال مستقیم بارها به زمین از طریق سیم با مقاومت کم انجام می شود. سیم ارث کم مقاومت به گونه ای انتخاب می شود که کمترین مسیر مقاومت را برای نشتی جریان خطا فراهم کند.

بطور کلی، به منظور رعایت موارد ایمنی و حفاظتی در ساختمان، اتصال یک رشته سیم به مدارات مصرف پریزها، بدنه فلزی چراغ ها، بدنه فلزی تابلوها و بدنه تجهیزات الکتریکی به منظور اتصال به سیستم حفاظتی زمین ضروری است. به همین دلیل در نظر گرفتن یک رشته هادی در کابل های تغذیه کل مصرف کننده ها که به نوعی از نیروی الکتریکی استفاده می نماید و اتصال این رشته به شینه اتصال زمین تابلوهای توزیع لازم می باشد. لذا پیش بینی شینه اتصال زمین در تابلوهای توزیع و اتصال شینه کلیه تابلوها به یکدیگر و در نهایت اتصال آنها به شینه اصلی اتصال زمین الزامی   می باشد . مقاومت اتصال زمین در سیستم توزیع فشار ضعیف حداکثر 2 اهم در نظر گرفته خواهد شد.

مطابق مقررات موجود، ساختمانها بایستی مجهز به سیستم اتصال زمین حفاظتی باشند. به منظور دستیابی به مقاومت زمین به میزان حداکثر 2 اهم، از روش احداث چاه زمین استفاده می گردد که الکترود زمین آن شامل 5حلقه سیم مسی خواهد بود .

مجموعه چاه های اتصال زمین ساختمان و صاعقه گیر به یکدیگر در شینه اصلی اتصال زمین ساختمان متصل می شوند که در این حالت چاه های زمین از نظر الکتریکی باهم موازی می شوند. جزئیات اجرای سیستم زمین مطابق مقررات ملی ساختمان می باشد . جهت تامین سیستم اتصال زمین برای تمامی تابلوهای برق ، کابل های ارتباطی سه فاز از نوع 5 سیمه و برای مدارت تکفاز از نوع 3سیمه خواهد بود .

به منظور ایجاد شبکه همبند طبق *ویرایش اول دستورالعمل طرح و اجرای همبندی ساختمان ها ( گروه تخصصی برق شورای مرکزی )* عمل خواهد شد . اتصال فونداسیون و اسکلت به شینه اصلی اتصال زمین ساختمان در اتاق برق زیرزمین آخر ساختمان خواهد بود . موارد همبندی به شرح زیر است :

لوله های اصلی فلزی تاسیسات ، لوله های اصلی گاز ، آهنکشی رایزرها ، سینی های برق و همبندی اضافی در مواردی که کوچکترین عدم اطمینانی نسبت به عدم عملکرد صحیح وسائل حفاظتی در طبقه وجود دارد .

شبکه همبندی شده باید حداقل در3نقطه به شینه اتصال زمین اصلی ساختمان متصل شود که این نقاط روی ستون های همبند شده منظور می گردد .

به جهت لزوم همبندی سیستم اتصال زمین صاعقه گیر با سیستم اتصال زمین ساختمان ، کلیه تابلوهای برق ، مجهز به سرج ارستر مطابق کلاس حفاظتی محصولات لگراند خواهند بود .

 محاسبات

اگر جدول ریزمساحت فضاها بر حسب نوع کاربری موجود نباشد، امکان برآورد بار بر حسب وات بر متر مربع ممکن نیست لذا برای مثال با توجه به تناژ سرمایشی فرضی چیلرها برآورد بار به شرح زیر انجام ارائه می گردد :

با توجه به مساحت مفید موجود برای سرمایش عمومی ساختمان ، مجموع بار لازم برای تامین مصرف الکتریکال چیلرها و مشاعات بهرای مثال به میزان 270 کیلووات (250 تن تبرید چیلر تراکمی حسب گزارش فاز 1 مکانیم خواهد بود . با توجه به عدم امکان برآورد بار به روش وات بر متر مربع و  تجربه های پیشین این مشاور ، میزان توان کلی مصرفی در پروژه های اداری عددی بین 1.5 الی 2 برابر مصارف بخش سرمایشی است لذا برآورد حدودی مصارف کل مجموعه با ضریب 2 حدودا برابر520 کیلووات در حد فاز یک اعلام می گردد .

که این میزان توان توسط یک پست اختصاصی (متناسب با نظر و طرح اداره برق ) تامین خواهد شد.

در مورد مصارف واحدهای مسکونی با توجه به مساحت و سطح کاربری مورد نظرد ر، حدود 200 متر مربع هر واحد در طبقه 1 تا 6 کنتور 3 فاز 25 و برای واحدهای 400 متری طبقه 7 تا 9 &کنتور 32 آمپر سه فاز 1پیشبینی میگردد ،با توجه به وجود 24 واحد حدودا 200 متر مربعی و 6 واحد تقریبی 400 متر مربعی ،مصرفی حدود 490 کیلو وات (بدون ضریب همزمانی) در واحدهای مسکونی  خواهیم داشت .

لازم به ذکر است که این محاسبات در حد فاز مطالعاتی بوده و محاسبات دقیق برآورد بار به همراه محاسبات دیماند کلیه تابلوها به همراه نقشه های فاز 2 تاسیسات الکتریکی ارائه می گردد .

 دیماند و بار

محاسبه ضریب بار، میانگین دیماند شما را بر اوج تقاضا تقسیم می کند. برای محاسبه ضریب بار خود، کل برق مصرفی (KWh) را در دوره صورت حساب در نظر بگیرید و آن را بر پیک تقاضا (KW) تقسیم کنید، سپس بر تعداد روزهای چرخه صورت حساب تقسیم کنید، سپس بر 24 ساعت در روز تقسیم کنید.

حداکثر دیماند = بار متصل × ضریب بار / ضریب توان

بار متصل = کل بار متصل در تاسیسات به کیلووات

 سیم و کابل

در طراحی تاسیسات برقی و یا تاسیسات الکتریکی برای محاسبه اندازه کابل، باید ولتاژ عبوری از کابل را بر جریان هدف تقسیم کرد. به عنوان مثال، اگر جریان ولتاژ سیم شما 150 ولت است و هدف شما 30 است، 30/150 را تقسیم می کنید. این به شما مقاومت هدف 5 را می دهد که لازم است.

 ضریب همزمانی

در طراحی تاسیسات برقی و یا تاسیسات الکتریکی تمامی تاسیسات برقی همزمان استفاده نمی شوند. بنابراین همیشه میزانی از تنوع بارها وجود خواهد داشت که با استفاده از جداول ضریب همزمانی و یا ks بر اساس IEC600500 بدست می آید.

هزینه طراحی تاسیسات برقی

هزینه طراحی ها بسته به نوع کاربری پروژه (ورزشی، مسکونی، تجاری، اداری و .....) و همچنین انتخاب نوع سرمایش و گرمایش در طراحی تاسیسات برقی و یا تاسیسات الکتریکی متفاوت خواهد بود.