برج
برج (ساختمان)

بُرج‌ها (به انگلیسی: Tower) سازه‌های بلند ساخته دست انسان هستند که همیشه ارتفاع آن‌ها از پهنای آن‌ها بسیار بیشتر است و معمولاً سود و کاربرد معنی داری دارند.

برج‌ها معمولاً برای استفاده از ارتفاع بلندشان ساخته می‌شوند و می‌توانند به تنهایی ایستایی داشته باشند و یا به عنوان بخشی از یک ساختار یا ساختمان بزرگتر مورد استفاده قرار بگیرند.






تاریخچه برج‌ها

برج‌ها از زمان ماقبل تاریخ توسط بشر مورد استفاده قرار می‌گرفته‌اند. بعضی از مثال‌ها و بقایای به جا مانده در شمال اسکاتلند، برج‌ها و قلعه‌های مخروطی شکل آن زمان هستند.

چینی‌ها، از برج‌ها به عنوان یک ساختار جامع و یکپارچه، یعنی دیوار بزرگ چین استفاده می‌کرده‌اند که مربوط به دویست و ده سال قبل از میلاد مسیح می‌باشد.

این مورد و مثال‌های بعدی در تمدن رم، بر استفاده حفاظتی و نگهبانی برج‌ها و نقشی که ساختمان‌های بلند در این زمینه بر عهده داشته‌اند تاکید می‌کند.

برای مثال، برج‌های ساعتی شکلی که در اسپانیا کشف شده‌است و مربوط به هزاره اول میلاد است، از منشا تمدن فینیقی‌ها و آفریقایی‌ها مشتق شده‌است و برج‌های هشت گوشه رومی‌ها که برای حفاظت از کاخ‌ها و قلعه‌ها مورد استفاده قرار می‌گرفته‌است، مربوط به حدود سال سیصد میلادی است.

یک نمونه برجسته از یک برج نا تمام، برج هاسیان در مراکش می‌باشد که زمانی که کار ساخت و ساز آن در سال ۱۱۹۹ ناتمام ماند، این برج امروزه به صورت یک آرامگاه در همان مکان بر جا مانده‌است.

برج شناخته شده دیگر، برج اصطلاحاً تکیه داده شده پیزا در شهر پیزای ایتالیا می‌باشد که کار ساخت و ساز و احداث آن از سال ۱۱۷۳ تا ۱۳۷۲ به طول انجامیده‌است.

برج‌های هیمالیا، برج‌هایی از جنس سنگ هستند که در فلات تبت قرار دارند و تقریباً می‌توان گفت که در بین قرن‌های ۱۴ و ۱۵ ساخته شده‌اند .

بعضی از برج‌های قدیمی ساخته شده در ایالات متحده آمریکا عبارتند از : برج شهر میلواکی که در این شهر و در سال ۱۸۹۵ ساخته شد و برج «ویسکونسین » و ساختمان «ولورث» که کار ساخت آن در سال ۱۹۱۳ در نیویورک یه پایان رسید.



کاربردهای برج‌ها

آسمان خراش‌ها :

نوع پیشرفته و جدید برج‌ها که آن‌ها را به نام آسمانخراش می‌شناسیم، مساحت کمتری از زمین را به نسبت فضای درونی و ارتفاع خود اشغال می‌کنند.

آسمانخراش‌ها معمولاً در دسته برج‌ها طبقه بندی نمی‌شوند، اگر چه بیشتر آن‌ها ساختاری شبیه به برج‌ها دارند و طراحی آن‌ها هم به برج شباهت دارد.

در انگلستان، ساختمان‌های بلند را به عنوان برج‌های واحد می‌شناسند. در ایالات متحده آمریکا، نام اختصاری ای که برای برج‌های دو قلو مورد استفاده قرار گرفته بود، مرکز تجارت جهانی بود که یک نام مشترک برای محافظت و پشتیبانی از این دو برج بود.

کاربردهای استراتژیک برج‌ها :

در تاریخچه برج‌ها این ساختمان‌های بلند مرتبه، امکاناتی را برای استفاده کنندگان خود به وجود می‌آورده‌اند مانند مشاهده بهتر زمین‌ها و مناطق تحت حفاظت و یا جنگی، و یا فراهم آوردن نمای بهتری از مناطق اطراف که می‌تواند شامل مناطق نظامی نیز باشد.

برج‌های محاصره‌ای، برروی دیوارهای امنیتی بلند و یا در کنار اهداف نظامی نصب می‌شده‌اند. امروز استفاده استراتژیک از برج‌ها در زندان‌ها و یا مناطق نظامی خلاصه شده‌است.


انرژی پتانسیل

با استفاده از نیروی گرانش که اجسام و جرم‌ها را به سمت پایین می‌کشد، یک برج نیز می‌تواند به عنوان ذخیره کننده مواد و مایعات عمل کند . مانند سیلوها و مخزن‌ها و یا منبع‌ها و برج‌های آبی . و یا هدف گرفتن یک وسیله و فشار آن بر روی زمین مانند برج مته زنی و حفر چاه.

سکوهای پرش با اسکی نیزاز ایده مشابهی استفاده می‌کنند . در نبود کوهستان‌ها و شیب‌های طبیعی و تپه‌ها، این مناطق می‌توانند ساخته دست انسان باشند.

بهبود بخشیدن به ارتباطات

برج‌هایی مانند فانوس‌های دریایی، برج‌های زنگ دار و برج‌های پیغام رسان، برای ارتباط در فاصله‌های دور تر مورد استفاده قرار می‌گرفته‌اند.

در سال‌های اخیر، دکل‌های رادیویی و برج‌های مخابراتی تلفن‌ها، ارتباطات را به وسیه افزایش برد فرستنده‌ها، بسیار آسان تر نموده‌اند.




پشتیبانی حمل و نقل

برج‌ها، همینطور می‌توانند به عنوان پشتیبان پل‌ها مورد استفاده قرار بگیرند. آن‌ها می‌توانند به ارتفاعی دست پیدا کنند که حتی بتوانند با ساختمان‌های بلندی در بالای آب رقابت کنند.

این استفاده از ویژگی برج‌ها، در پل‌های آویزان و پل‌های کابلی رواج بیشتری یافته‌است. استفاده از شاه تیرها و تیرهای حامل اصلی بار، که یک نمونه ساده از برج‌ها محسوب می‌شوند، همچنین می‌تواند به ساختن پل‌های راه آهن، سیستم‌های حمل بار و تجهیزات، و بندرگاه‌ها کمک فراوانی نماید.




دودکش خورشیدی

دودکش خورشیدی سازه‌ای است که با استفاده از اثر دودکش به تهویهٔ هوا کمک می‌کند. یک دودکش خورشیدی ساده می‌تواند از یک لولهٔ سیاه‌رنگ (برای جذب بیشتر انرژی خورشیدی) با قطر مناسب تشکیل شده باشد که به اندازهٔ چند متر از سقف خانه بالاتر است. در درون این دودکش‌ها ممکن است یک جرم حرارتی استفاده شود که به حفظ حرارت تا مدتی پس از غروب خورشید کمک می‌کند. به غیر از نصب بر روی بام، چنین دودکشی را می‌توان در دیواری از خانه که به سمت خط استوا است، یا روی سطحی جداگانه که از بام ساختمان بلندتر است نصب کرد. دودکش خورشیدی عمودی یا مایل نصب شود؛ آزمایش‌ها نشان می‌دهد که شیب بهینه برای یک دودکش خورشیدی در عرض جغرافیایی ۲۸٫۴°، بین ۴۵° تا ۷۰° است که همان زاویهٔ مناسب برای یک کلکتور خورشیدی است؛ این زاویه در طول روز تغییر می‌کند. با وجود تحقیقات بسیار، هنوز توافقی بر روی شکل و مشخصات دودکش خورشیدی مناسب حاصل نشده است؛ اما روشن است که هرچه پهنا و بلندای دودکش بیشتر باشد، بازدهی آن بالاتر است.

برای جلوگیری از خارج‌شدن هوای گرم در زمستان و کمک به تهویه در تابستان می‌توان از یک فن قابل تغییر جهت دور در داخل دودکش بهره جست. همچنین روشی برای ورود هوای جایگزین باید در نظر گرفته شود.

در مناطق بسیار گرم که آفتاب در مدت زیادی از روز می‌تابد، ممکن است از دو دودکش خورشیدی یکی در غرب (تهویه در بعد از ظهر) و دیگری در شرق ساختمان (برای تهویه در صبح‌هنگام) استفاده شود. بررسی جنبه‌های صوتی بخش مهمی از طراحی سامانه‌های تهویهٔ طبیعی هستند، طراحی باید به گونه‌ای باشد که ضمن تهویهٔ قسمت‌های مختلف ساختمان بتوان حریم خصوصی صوتی اتاق‌های مختلف را محفوظ نگاه داشت.




اجزاء

دودکش خورشیدی یا برج نیرو از سه عنصر اصلی ساخته شده است:

جمع‌کننده هوا
برج یا همان دودکش
توربین‌های باد این دستگاه

این سیستم مجموعه‌ای دایره‌ای هلیوستات‌ها را با یک ناحیه دایره‌ای زمین که پوشش شیشه‌ای دارد و برج گیرندهٔ مرکزی را با یک دودکش که یک توربین بادی در آن قرار دارد جایگزین شده‌است. وجود سقف و زمین زیر آن به عنوان یک کلکتور یا جمع‌کننده خورشیدی عمل می‌کند.



عملکرد
هوایی که در زیر شیشه بوسیلهٔ خورشید گرم می‌شود توسط دودکش کشیده می‌شود ودر اثر این جریان توربین ژنراتور را به گردش وا می‌دارد. هوای گرم به این دلیل که سبکتر از هوای سرد است به سمت بالای برج حرکت می‌کند. این حرکت باعث ایجاد مکش در پایین برج می‌شود تا هوای گرم بیشتری را به درون بکشد و هوای سرد پیرامونی به زیر سقف شفاف وارد می‌شود. انرژی حرارتی که به وسیله برکه‌های خورشیدی ایجاد می‌شود را می‌توان از طریق خطوط توزیع ناحیه‌ای بر گرمایش و سرمایش فضای ساختمانی بکار برد. از دمای بیشتری که توسط متمرکز کننده‌ها ایجاد می‌شود می‌توان برای گرمای فرایندی در صنایع همراه یا ذخیره حرارتی در مخزن استفاده نمود.




مزایا و معایب

اگر کمبود جا یک محدودیت بحساب نمی‌آمداین سیستم‌ها می‌توانستند تا ۸۰٪ بار گرمایی را در نواحی بسیار آفتاب‌خیز و تا ۵۰٪ همین بار را در نواحی که شرایط هوا نا مساعد تر است تامیین نمایند.

همراه با انرژی معمولی پشتیبان جهت تامین بقیه بار اما قیمت انرژی گرمایی کمتر از انرژی برقی است و بنابراین یک بازار تجاری هیچگاه برای این نوع انرژی شکل نگرفته است.

تا زمانیکه قیمت انرژی پایین باقی بماند گردآورندهٔ مدور و خطی با شارژ فوتونی بسیار زیاد تنها در کاربردهای سم‌زدایی ممکن است بکار آیند.بررسی اقتصادی نشان داده است که اگر این نیروگاه هادر مقیاس بزرگ (بزرگتر یا مساوی ۱۰۰ مگاوات) ساخته شوند قیمت برق تولیدی آنها قابل مقایسه با برق نیروگاه‌های متداول است.

برق تولیدی از دودکش‌های خورشیدی جزو انرژی‌های تجدید پذیر محسوب می‌شود.این دودکش‌ها انرژی خورشیدی را به انرژی حرارتی در یک فضای محبوس تبدیل می‌کند که سپس از این انرژی برق تولید می‌شود.این دودکش‌ها دارای تجمیع کننده نور شفاف و یک دودکش با ارتفاعی حدود ۲۰۰ متر می‌باشند. این دودکش زمانی برای تولید برق مقرون بصرفه است که ارتفاع دودکش زیاد باشد.کشور استرالیا در این زمینه در جهان پیشروست و دودکشی با ارتفاع ۱۰۰۰ متر ساخته است.




ساختمان وابسته به محیط زیست
ساختمان اداری موسسه علوم تحقیقات گارستون در بریتانیا از دودکش های خورشیدی به عنوان بخشی از سیستم تهویه خود بهره برده است.این دفاتر قصد داشتند مصرف انرژی و تولید گازهای گل خانه ای را تا 30% کاهش دهند و شرایط محیطی راحت را بدون به کار گیری تهویه مطبوع حفظ کنند.این دودکش ها توسط Feilden Clegg Bradley طراحی شد. ویژگی های اصلی این ساختمان ،تهویه غیر فعال خورشیدی،سایه خورشیدی،استفاده از قطعه های بتنی تو خالی که در کف قرار داده شده است،می باشند.تهویه و سیستم های گرمایشی ساختمان، توسط سیستم مدیریت ساختمان(BMS)کنترل می شود. این در حالی است که میزان استفاده هر کاربر برای تنظیم شرایط محیطی ساکنان ارائه شده است.در ساختمان 5 محور عمودی به عنوان بخش تهویه و استراتژی خنک سازی به کاربرده شده است.اجزای تشکیل دهنده این ناودان ها ،دیواره با قالب شیشه ای رو به جنوب،بلوک،فولاد ضد زنگ و خروجی ها که چند متر بالاتر از سطح بام قرار گرفته اند. دودکش ها به قطعه های بتنی تو خالی که در کف قرار دارد متصل می شوند و از طریق تهویه شبانه خنک می شوند.لوله های جاسازی شده در کف می توانند خنک سازی اضافی را با به کار گیری آب زیر زمینی فراهم کنند.در روزهایی که باد گرم می وزد، هوا در فضای تو خالی قطعات بتنی کف جریان می یابد و تهویه به طور طبیعی از طریق دودکش های فولادی ضد زنگ انجام می شود،در نتیجه جریان هوا در تمام ساختمان افزایش می یابد. حرکت هوا در سر تا سر دودکش ،تاثیر دودکش را افزایش می دهد.در روز های گرم ،ساختمان غالبا به تاثیر دود کش متکی است، این در حالی است که هوا از سمت سایه دار شمال گرفته می شود.همچنین قرار دادن فن های ضعیف در بالای دودکش ها می تواند برای افزایش جریان هوا به کار برده شوند.سیستم های تهویه قادرند هوای خنک شب را بین فضای خالی کف ذخیره و در روز بعد از آن استفاده کنند.پوشش منحنی سقف ،نما خمیده، سبب می شود سطح بیشتری در معرض هوا قرار بگیرد که این خود باعث کارایی بهتر دودکش ها می شود.تحقیقات نشان می دهد که این دودکش ها تهویه خنک سازی را درروزهای گرم و معتدل افزایش می دهند و همچنین می توانن پتانسیل خنک سازی شب هنگام را نیزداشته باشند.




غیرفعال‌سازی جریان رو به پایین برج خنک‌کننده

تکنولوژی دودکش خورشیدی همانند برج خنک‌کننده تبخیری، یک جریان رو به پایین است. در مناطق گرم و خشک، این رویکرد به شکلی پایدار ممکن است برای تهویه مطبوع مناسب باشد.تبخیر رطوبت از لنت‌های بالای ساختمانی که توسط مردم مالی در Toguna ساخته شده، در احساس خنکی افرادی که در زیر زمین استراحت می‌کردند دخیل بود. ساختمان مربوط به زنان دور از مرکز شهر بود و به صورت دودکش‌های خورشیدی معمولی تر کار می‌کرد. قاعده کلی تبخیر آب از بالای برج به دو صورت امکان پذیر می‌باشد:

با به کارگیری پد‌های خنک کننده تبخیری
با پاشیدن آب

تبخیر، هوای ورودی را خنک می‌کند و باعث جریان رو به پایین هوای خنک می‌شود و این خود باعث کاهش دمای درون ساختمان می‌شود. جریان هوا به کمک دودکش خورشیدی در ساختمان افزایش می‌یابد و همچنین باعث خروج هوای گرم از درون ساختمان می‌شود. این موضوع برای بازدید کنندگان پارک ملی zion استفاده شده است. مرکز بازدیدکننده‌ها، توسط طراحان ساختمان‌های با عملکرد بالا در لابراتوار انرژی ملی طراحی شد. (NREL)اصل جریان رو به پایین برج خنک کننده برای تولید انرژی خورشیدی نیز بیان شده است.




طبقه (ساختمان)

طبقه یا آشکوبه به هر قسمت از یک ساختمان گفته می‌شود که دارای سقف است و از آن برای زندگی، کار، ذخیره‌سازی، تفریح و غیره استفاده می‌شود.

خانه‌ها معمولاً دارای یک طبقه و یا تعداد طبقات کم هستند. ساختمان‌ها معمولاً بر اساس تعداد طبقات، طبقه‌بندی می‌شوند. بلندترین ساختمان‌ها، آسمان‌خراش‌ها هستند که بلندترینشان دارای در حدود ۱۰۰ طبقه می‌باشد.

ارتفاع هر طبقه بسته به ارتفاع اتاق‌ها تا سقف و ضخامت کفپوش‌ها است. به طور کل این اندازه در حدود ۱۰ فوت یا ۳ متر می‌باشد. با این حال بسته به نوع ساختمان ارتفاع می‌تواند کمتر یا بیشتر باشد. نیازی نیست که طبقات یک ساختمان ارتفاع یکسانی داشته باشد. برای مثال در برخی ساختمان‌ها طبقات بالای کوتاه‌تر از طبقات زیرین می‌باشند. همچنین لابی‌ها نیز اغلب بزرگتر هستند.

طبقه اول یا طبقه همکف معمولاً محل زندگی مسیول آپارتمان است. اتاق زیرشیروانی معمولاً در زیر بالاترین سقف ساختمان قرار دارد. این اتاق به دالیل داشتن سقف شیب‌دار دارای ارتفاع متفاوت در بخش‌های متفاوت است. پنت‌هاوس ساختمان در یک آپارتمان لوکس در بالای بالاترین طبقه آن قرار دارد. زیرزمین نیز به طبقه پایین‌تر از طبقه اصلی گفته می‌شود که در زیر زمین ساخته شده است.




لابی (اتاق)

اتاق لابی بخشی از ساختمان است که برای ورود یا خارج استفاده می‌شود و گاهی اوقات با عنوان راهرو بزرگ و یا سالن ورودی نامیده می‌شود.

بسیاری از ساختمان‌های بزرگ اداری، هتل‌ها و آسمان خراش‌ها لابی‌های خود را تزئین می‌کنند.



جریان الکتریسیته در ساختمان
توزیع جریان الکتریسیته در ساختمان‌های کوچک



مقایسه مس و سیم

مس و آلومینیوم هر دو بهترین هادی جریان الکتریسیته هستند و اغلب به عنوان هادی در سیم‌های الکتریکی استفاده می‌شوند. مس هادی بهتری نسبت به آلومینیوم است، ولی کابل‌های آلومینیومی کمی ارزان تر از کابل‌های مسی هستند و در ضمن قطر رشته‌های آمومینیومی باید بیشتر باشد. یکی از ویژگی‌های نامناسب آلومینیوم آن است که اکسید آهن بر خلاف مس، عایق الکتریکی است. این ویژگی موجب گرم شدن بیش از حد و آتش‌سوزی در ساختمان‌هایی شده که سیم آلومینیوم به طور نادرستی به اتصالات ثابت وصل گردیده و سبب سایش و خوردگی در مسیر عبور جریان شده است. مس به طور معمول در سیم‌هایی با قطر کوچکتر که در مدار‌های محلی درون ساختمان استفاده می‌شوند، کاربرد دارد و آلومینیوم برای سیم‌های با قطر بسیار بزرگ استفاده می‌شود.



سیم الکتریکی در ساختمان‌های کوچک

سیستم الکتریکی در یک ساختمان کوچک، مفهوم بسیار ساده‌ای دارد. سه سیم از راه هوایی و یا زمینی که به مبدلی متصل اند، عبور می‌کنند. یکی از سیم‌ها بدون بار است که هیچ گونه پتانسیل الکتریکی بین این سیم و زمین وچود ندارد. به همین دلیل است که می‌توان روی خاک خیس ایستاد و بدون خطر شوک الکتریکی، به سیم بدون بار دست زد. این سیم برای اطمینان از بدون بار بودن، به میله‌های فلزی با پوشش مسی محکم متصل و در محلی نزدیک نقطه ورود سیم بدون بار به ساختمان درون خاک قرار داده می‌شود. سیم‌های دوم و سوم سیم فاز و نول(با جریان مثبت و منفی) هستند و طوری به آنها انرژی داده شده که دارای ۲۳۰ ولت پتانسیل می‌باشند. سیم‌های مثبت و منفی قبل از ورود به ساختمان از داخل یک کنتور که مصرف انرژی را با واحد کیلووات ساعت محاسبه می‌کند، عبور می‌کنند. درون ساختمان سه سیم که از مبدل خارج شده‌اند، وارد تابلوی اصلی برق می‌شوند. سیم بدون بار به جعبهٔ فولادی تابلو که صفحهٔ کلید‌های فرمان در روی آن قرار دارند، وصل شده و از سوی دیگر به یک میلهٔ مسی یا آلومینیومی وصل می‌شود که تمام مدارهای ساختمان را به زمین وصل می‌کند. هریک از سیم‌های مثبت و منفی که به وسیله رنگ عایق دورشان کدگذاری شده‌اند، به یک میلهٔ آلومینیومی یا مسی وصل است که با متصل کننده‌ها چفت شده‌اند و مشخص است که به کدام یک از کلیدهای قطع و وصل مدار می‌توانند وصل شوند. سیم‌هایی که جریان از آن‌ها می‌گذرند، به طور قراردادی دارای روکش به رنگ‌های قرمز و سیاه هستند و هر کدام به یک میلهٔ مسی یا آلومینیومی که در جایگاه کوچکی برای قرارگرفتن فیوزهای خودکار تعبیه شده، وصل می‌شوند. دو تسمهٔ فلزی که به دقت به جعبهٔ تابلوی برق و نسبت به هم علیق بندی شده‌اند، طوری قرار گرفته‌اند که یک فیوز اتوماتیک هر کدام از سیم‌های برق را به ترتیب به آن‌ها مرتبط می‌کند، در حالی که یک فیوز دو پل اتوماتیک که روی دو اتصال مجاور قار گرفته، یک سیم را به تسمه و سیم دیگر را به تسمه فلزی متصل می‌کنند. به این منظور یک کلید تک پل اتصال مدار منفرد ۱۱۵ ولت یا ۱۲۰ ولت را قطع می‌کند که شامل یک سیم مثبت یا منفی یا عایق بندی به رنگ مشکی است که به کلید وصل است که همچنین شامل یک سیم بدون باربا عایق بندی سفید است که به تسمه آهنی متصل به زمین وصل است. بسته به این که کلی در مدار کجا قرار داده شده باشد، سیم فاز برای یک مدار ۱۱۵ ولت می‌تواند یا به سیم قرمز یا به سیم مشکی که از کنتور خارج می‌شود، وصل شود که مهم نیست به کدام یک باشد. یک کلید دو پل به هر دو سیم قرمز و مشکی وصل است و برای مدارهای ۲۴۰ – ۲۳۰ ولت استفاده می‌شود (ولتاژهای واقعی بحرانی نیستند و شرکت‌های تامین نیروی مختلف، الکتریسیته را در ولتاژهای مختلف تامین می‌کنند و همیشه در سیم‌هایی که الکتریسیته را منتقل می‌کنند، اتلاف ولتاژ وجود دارد) کلیدهایی که برای قطع و وصل مدارهای مختلف در ساختمان لازم هستند، به راحتی نصب می‌شوند. کلیدها به عنوان وسیله‌ای راحت و مناسب برای روشن و خاموش کردن جریان در مدار استفاده می‌شوند، علاوه بر این که عملکرد مهم تامین امنیت را به عهده دارند و در مواقعی که جریان بیش از حد تحمل سیم از آن عبور کند، جلوی آتش‌سوزی و داغ شدن بیش از حد را می‌گیرند. این وضعیت زمانی زمانی ممکن است به وجود بیاید که وسایل برقی بیش از حد هم‌زمان به مدار وصل شوند و در اثر سیم کشی اشتباه یا خطا در وسایل برقی، اتصال کوتاه ایجاد شده باشد.




اتواع سیم در ساختمان

به طور معمول صرف نظر از این که فشار الکتریکی ۱۱۵ یا ۲۲۰ ولت باشد، سه سیم در مدار وجود دارد، یک سیم مشکی، یک سیم مشکی و یک سیم عایق بندی نشده که به تسمهٔ متصل به زمین در تابلوی وصل است. این سیم‌ها باید هنگام عبور از داخل ساختمان در برابر آسیب‌ها محافطت شوند.



سیم کشی در ساختمان‌های چوبی

در ساختمان‌های مسکونی چوبی این کار با استفتده از یک پوشش زبر و ضخیم پلاستیکی انجام می‌شود که هر سه سیم را در خود جای می‌دهد. در ساختمان‌های بزرگ‌تر و حجیم تر سیم‌ها از لوله‌های فلزی یا پلاستیکی عبور داده می‌شوند که سیم پوش یا لولهٔ محافظ برقی نام دارند. سیم پوش‌ها در مقایسه با پوشش‌های پلاستیکی محافظت بهتری از سیم‌ها می‌کنند و در ساختمانی که به وسیلهٔ این سیم پوش‌ها سیم کشی شده، سیم‌های جدید می‌توانند درون سیم پوش‌های موجود جاسازی شوند، در حالی که این امر در کابل با پوشش پلاستیکی ممکن نیست.



پریز

در تمامی نقاطی از ساختمان که پریز برق، لامپ روشنایی یا کلید برق وجود دارد، قوطی زیر این خروجی‌ها باید طوری داخل دیوار کار گذاشته شوند، تا بتوانند به خوبی اتصال وسیلهٔ برق را تحمل کنند. هر سیم یا لوله به جعبه ا ی که سیم‌های برق وارد می‌شوند، محکم بسته می‌شود، که در صورت کشیده شدن سیم‌ها از اتصالات یا ایجاد شدن مزاحمت برای کابل یا سیم پوش از آن‌ها محافظت کند. سیم لخت بدون بار به جعبه و قاب دستگاه متصل شده، تا اطمینان حاصل شود که در صورت بروز مشکل در دستگاه، شوک‌های الکتریکی ایجاد نمی‌شود. انتهای سیم‌های سیاه و سفید ابتدا عایق بندی شده و سپس با سیم‌ها و گیره‌ها به دستگاه متصل می‌شوند. پس از آنکه مدار از نظر ایمنی و عملکرد قابل قبول کنترل شد، دستگاه به جعبه پیچ شده و یک صفحه پوشش پلاستیکی یا فلزی به آن متصل می‌شود تا دست به آن نرسد و اتصال الکتریکی را در مقابل گرد و کثیف شدن محافظت کرده و ظاهری تمیزی داشته باشد.



کدهای الکتریکی

کدهای الکتریکی حداکثر فاصله‌های افقی بین پریز‌های درون یک اتاق را تعیین می‌کنند. این امر برای آن است که اطمینان حاصل شود یک لامپ یا دستگاه با یک سیم رابط با طول استاندارد می‌تواند هر جایی در پیرامون اتاق قرار گیرد، بدون آنکه نیاز به یک سیم رابط دیگر برای افزایش طول باشد. همچنین حداقل تعداد پریز به ازای هر اتاق تعیین شده و حداکثر تعداد پریزها به ازای هر مدار تعیین می‌شود، تا از ورود جریان‌های بیش از حد ظرفیت سیم به آن جلوگیری شود.



GFA

یک وسیله تامین امنیت به نام کلید ایمنی اتصال زمین (GFA) در مدار موجود است و نقاطی را سرویس می‌دهد که خطر شوک‌های الکتریکی تصادفی بیشتر است، مانند سرویس‌های بهداشتی، آشپزخانه‌ها، استخرهای شنا و پریزهایی که در فضاهاب بیرونی قرار دارند. اگر یک (GFA) هرگونه نشت جریان را احساس کند، هرچند کوچک باشد، جریان را در همان لحظه به طور کامل قطع می‌کند. کلید ایمنی اتصال قوسی خطا در مدار (AFCIs) در مدارهایی قرار دارند که به سمت اتاق خواب‌ها می‌روند. یک جرقهٔ الکتریکی در دستگاهی که اتصال کوتاه کرده می‌تواند پوشش تخت یا لباس را آتش بزند .




آسانسور
آسانسور یا بالابر (به فرانسوی: ascenseur)، اتاقک متحرکی است که به وسیلهٔ آن از طبقه‌ای به طبقات بالا روند و یا از طبقهٔ بالا به پایین فرود آیند.به عبارت دیگر آسانسور تجهیزات حمل و نقل عمودی است که حرکت مردم و یا کالا بین طبقات را تسهیل می‌بخشد. آسانسور معمولاً به کمک موتور الکتریکی باعث حرکت عمودی کابین می‌شود.



پیشینه

از بررسی معماری ساختمان‌ها در گذشته می‌توان فهمید که در گذشته توان ساخت ساختمان‌های بلند وچود داشته‌است ولی شاید دلیل اینکه چرا این کار چندان رواج نداشته، وجود پله‌های بسیار بوده‌باشد. این مشکل همچنان پابرجا بود تا اینکه یک مکانیک آمریکایی به نام الیشا اوتیس ایمنی را در بالابر با به کارگیری چرخی ضامن‌دار که در صورت پاره‌شدن طناب، اندکی پس از سقوط بالابر را متوقف می‌کرد، فراهم کرد. این اختراع که در سال ۱۸۵۴ در نمایشگاهی در نیویورک پرده‌برداری شد، مقدمه‌ای برای کاربرد گستردهٔ بالابر بود.ناصرالدین شاه در سفرنامه فرنگ خویش در تعریف و توصیف آسانسور می‌گوید: رفتیم به مریض‌خانه سنت توماس ... از مرتبه‌های زیر اسبابی دارند که ناخوش را روی تخت گذاشته از توی اطاق زیر می‌کشند به مرتبه بالا می‌برند. بسیار تماشا داشت که ناخوش حرکت نکند.

در حال حاضر یکی از مشکلات ساختمانهای بزرگ کافی نبودن فضای در نظر گرفته شده برای آسانسور است. این امر یعنی پیش‌بینی و منظور نمودن فضای کافی با محاسبه تعداد ظرفیت و سرعت مناسب آسانسورها باتوجه به ارتفاع و جمعیت ساکن و کاربری ساختمان باید در ابتدای کار یعنی در زمان طراحی ساختمانها مد نظر قرار گیرد؛ وگرنه پس از اجرای ساختمان معمولاً افزایش فضای چاه آسانسور بسیار مشکل و در اکثر موارد غیر ممکن است.

آسانسور وسیله‌ای است الکترومکانیکی، در ابتدای اختراع آسانسور به شکل امروزی، بیشتر قطعات و لوازم آسانسورها مکانیکی و الکتریکی بود ولی با پیشرفت علوم در حوزه الکترونیک و نیمه‌هادیها و همچنین ورود حوزه علوم هوش مصنوعی به صنعت این وسیله نیز تکامل یافت و به عنوان یک وسیله کاملاً کاربردی با حوزه سطح دسترسی کاملاً گسترده در بین جوامع شهری قرار گرفت. در طراحی آسانسور علومی همچون مکانیک، برق و الکترونیک، معماری و صنایع مورد استفاده‌است. به همین علت هیچگاه یک متخصص به تنهایی قادر نخواهد بود که یک آسانسور را به تنهایی و با تکیه بر یکی از شاخه‌های علوم طراحی نماید. تا قبل از دهه ۱۹۹۰، عمده اموزش‌ها در این صنعت بصورت اموزش‌های محدود و استاد و شاگردی و صرفاً در کارخانه‌های بزرگ آسانسورسازی معمول بود. به همین سبب آموزش در این صنعت محدود و پنهان بود. برای اولین بار در سال ۱۹۹۵ میلادی اتحادیه آسانسور و پله برقی انگلستان (LEIA) با همکاری پروفسور یانوفسکی و پروفسور جینا بارنی اقدام به برگزاری دوره‌های آموزشی کوتاه مدت ماژولاری در انگلستان نمود که بیشتر مورد استفاده نصابان و متخصین این کشور بود. در ادامه این اتحادیه با همکاری دانشگاه نورث همپتون انگلستان دوره‌های دانشگاهی این رشته را در مقطع کاردانی و کارشناسی آغاز نمود. اولین دوره این مقاطع در سال ۱۹۹۸ در نورث همپتون انگلستان با هدایت جانات آدامز، برایان واتز، استفان کازمارسیزیک که از اعضای هیئت علمی دانشکده مهندسی مکانیک و علوم کاربردی بودند آغاز شد. از سال ۲۰۰۰ به بعد مقاطع کارشناسی ارشد و دکتری تخصصی تحت عنوان elevator and escalator engineering آغاز گشت.



انواع آسانسور

تمامی آسانسورها در داشتن خصوصیاتی مانند داشتن کابین، حرکت عمودی و توقف در سطوح مختلف با هم مشابه اند. اما از لحاظ نحوه اعمال نیروی محرکه به کابین متفاوت هستند که معمولاً به سه دسته آسانسورهای کششی، هیدرولیک و وینچی تقسیم می شوند(البته نوع فوق پیشرفته دیگری که مغناطیسی می باشد وجود دارد).



آسانسورهای کششی

نیروی محرکه در این نوع آسانسورها از یک موتورالکتریکی که معمولاً در بالای چاه آسانسور و در محلی به نام موتورخانه نصب گردیده، تامین می شود. بر روی فلکه این موتور تعدادی کابل فولادی (اصطلاحاً سیم بکسل) وجود دارد که از یک سمت به کابین آسانسور و از سمت دیگر به وزنه‌های آسانسور که درون قابی فلزی به نام قاب وزنه قرار دارند، متصل است. جنس این وزنه ها معمولاً از چدن یا بتن است. وزن این وزنه ها به اندازه وزن کابین به علاوه نصف ظرفیت کابین است. وزن هر نفر در محاسبات مربوط به آسانسور ۷۵ کیلوگرم است. دلیل قرار دادن وزنه در سیستم آسانسور کمک به بالا بردن آسانسور است در غیر اینصورت برای این کار باید موتورهای بسیار قوی با کیلووات بالا استفاده کرد. پس با این کار توان موتور مورد استفاده کاهش می‌یابد. طبیعی است که این وزنه در پایین آمدن آسانسور مزاحمت ایجاد می‌کند، اما چون هر جسم بدون دخالت به پایین سقوط می‌کند پس استفاده از وزنه مانعی بزرگی در حرکت آسانسور ایجاد نمی‌کند.

اساس کار این نوع آسانسورها بر اساس نیروی اصطکاک بین سیم بکسلها و فلکه موتور است. در داخل فریم وزنه به اندازه وزن کابین به اضافه نصف ظرفیت کابین وزنه وجود دارد. مثلاً اگر ظرفیت کابین ۹۰۰ کیلوگرم باشد(یعنی آسانسور نفربر ۱۲ نفره چون متوسط وزن هر نفر ۷۵ کیلو گرم است)باندازه ۴۵۰ کیلوگرم باضافه وزن کابین در کادر وزنه، وزنه وجود دارد. با کمک این وزنه، نیروی کشش لازم برای حرکت کابین کاهش می یابد چرا که در صورت رعایت کردن ظرفیت کابین، اختلاف وزن بین کادر وزنه و کابین تحت هر شرایطی از نصف ظرفیت کابین (در مثال قبل ۴۵۰ کیلوگرم) بیشتر نخواهد شد و در حرکت به سمت بالا یا پایین سیستم کشش آسانسور حداکثر برای جابه جایی جرمی به اندازه نصف ظرفیت کابین توان مصرف خواهد کرد.



آسانسورهای هیدرولیک

امروزه آسانسورهای هیدرولیکی نیز جای خود را در بین کاربران خانگی باز کرده‌اند. در اروپا بیش از 70 درصد از آسانسورهای زیر 5 طبقه هیدرولیک استفاده می شوند که از محاسن این نوع آسانسورها می‌توان به نرمی حرکت در استارت اولیه ؛ خرابی و استهلاک بسیار کم ؛ سهولت در عیب یابی و تعمیر ؛ ایجاد آسانسورهای زیبا و شیشه ای به دلیل حذف کادر وزنه و سیم بکسل ؛ احتیاج به سازه سبک ؛ عدم نیاز به موتورخانه در پشت بام ؛ ایجاد آسانسورهای باربر و سنگین با تناژ بالا و زیبایی بام خانه و همچنین تراز شدن دقیق آن در طبقات اشاره نمود اما از محدودیتهای استفاده از این نوع آسانسورها می‌توان به محدودیت در ارتفاع و کندی نسبی سرعت آنها و تنها قرارگیری در چاهک را اشاره کرد.( البته امروزه با استفاده از درایو و سیستم خنک کننده می توان به سرعت 1 متر به صورت معمول دست یافت. آسانسورهای هیدرولیک با پمپ فشار روغن و جک هیدرولیک کار می‌کنند.

در آسانسورهای هیدرولیک به خاطر اینکه کادر وزنه وجود ندارد و سیستم جک هیدرولیکی باید تمامی کابین و مسافران را جا به جا کند نیاز به موتورهای قوی تری هست. در این آسانسورها یک موتور سه فاز غوطه ور در روغن به همراه یک شیرالکتریکی مخصوص که اصطلاحاً پاور یونیت نامیده می شوند وظیفه تامین فشار روغن برای جک هیدرولیک را داراست. برای راه اندازی موتور به خاطر وجود موتورهای قوی تر در صورت استفاده از درایو یا سافت استارتر نیاز به هزینه بسیار بالاتری است پس لذا معمولاً برای شروع به کار موتور پمپ هیدرولیک از سیستم رایج ستاره - مثلث استفاده می شود. اما این موتور و فشار تنها در حرکت به سمت بالا مورد نیاز است و برای حرکت کابین به سمت پایین نیازی به روشن کردن موتور و مصرف توان نیست و تنها با بازکردن یک شیر و خالی کردن روغن جک کابین به آرامی به سمت پایین حرکت می کند. به عبارت دیگر یک سیستم هیدرولیک تنها در نیمی از مسافت حرکتی خود (تنها به سمت بالا) خود توان قابل ملاحظه ای مصرف می کند و در نیمه دیگر (تنها به سمت پایین) از نیروی گرانش استفاده می کند و این موضوع مصرف برق بالاتر آن نسبت به آسانسورهای دوسرعته را منتفی می کند.



آسانسورهای وینچی

نوعی آسانسور است كه با زنجیر یا طناب فولادی آویزان شده و نیروی رانش به طریقی به غیر از اصطكاك به آن وارد می شود. در این نوع آسانسورها قاب وزنه وجود ندارد.




نیروی محرکه

نیروی محرکه موتور آسانسورها سابقاً از موتورهای جریان مستقیم و توسط برق برق جریان مستقیم بود که برای این گونه موتورها از راه اندازهای گوناگونی همانند وارد - لئونارد استفاده می شد. با از دور خارج شدن موتورهای جریان مستقیم (DC) و معرفی موتورهای القایی سه فاز سالهاست که از موتورهای الکتریکی سه فاز القایی یا آسنکرون و اخیراً از موتورهای مغناطیس دائم (PM) و یا سنکرون استفاده می شود. در این موتورها از مکانیسم لنت ترمز استفاده می شود که با استفاده از نیروی اصطکاک مانع از حرکت ناخواسته موتور در حالت توقف می شود.

موتورهای القایی مورد استفاده در آسانسور به همراه گیربکس (جعبه دنده) و چرخ طیار به کار می روند. این موتورها در ابتدا دارای یک استاتور و تک سرعته بودند. این سیستم دارای اشکالاتی از جمله تکان شدید در هنگام کار بود. به خاطر همین تکان شدید بود که سرعت نهایی کابین در این موتورها کم بود. پس از مدتی موتورهای دوسرعته به بازار عرضه شدند. این موتورها دارای دو استاتور جدا گانه هستند که برای دو سرعت تند و کند به کار می روند. تعداد قطب استاتور دور کند معمولاً چهار برابر دور تند است که باعث می شود سرعت دور کند موتور یک چهارم دور تند باشد. در این نوع موتورها استارت کار موتور با دور تند است. دو عامل یعنی نیروی عکس العمل دنده ها در گیربکس و وجود چرخ طیار یا فلای ویل متصل به محور روتور موتور که دارای لختی دورانی است، مانع از تشدید تکان ها می شوند. برای توقف موتور با استفاده از یک مدار الکتریکی استاتور دور کند وارد مدار شده و دور تند از مدار خارج می شود. تغییر جهت حرکت نیز با جابه جایی دو فاز امکان پذیر است.

با معرفی سیستم های کنترل دور موتور القایی که متشکل از یک مبدل (یکسو ساز) و یک اینورتر هستند، استفاده از آنها در صنعت آسانسور به سرعت پیشرفت کرد. مزیت های این درایورها عبارتند از: نرمی حرکت و توقف، بهبود ضریب توان و کاهش بار رآکتیو شبکه برق، امکان استفاده از موتورهای تک استاتوره و حذف چرخ طیار یا فلایویل و در نتیجه کاهش برق مصرفی. این داریورها که انواع مخصوص استفاده در تابلو فرمان آسانسور آن نیز عرضه شده است، با تغییر فرکانس، نمودار حرکتی منظمی از شروع تا انتها و ایستادن آسانسور ایجاد می‌کند. در انواع پیشرفته تر این درایورها معمولاً امکان اتصال به یک تاکومتر یا انکودر نیز وجود دارد. این انکودر با اتصال به محور موتور امکان کنترل حلقه بسته را برای درایور فراهم می کند. وجود فیدبک برای یک سیستم کنترل بسیار حایز اهمیت است و باعث نرمی حرکت فوق العاده در آسانسور می شود.

در هنگام توقف آسانسور به علت بالا بودن اندازه حرکت(تکانه) کابین گاهی اوقات موتور به صورت ژنراتوری کار می کند و نیاز است که انرژی تولید شده توسط موتور در جایی تخلیه شود. در آسانسورهای دوسرعته و در سیستم های قدیمی این انرژی به شبکه برق برگشت داده می شد اما در درایور ها به علت وجود یکسوساز، این انرژی قابل برگشت نیست و باعث ازدیاد شدید ولتاژ بر روی بانک خازنی موجود در درایور شده و امکان آسیب زدن به آن وجود دارد. به همین منظور از یک مقاومت با توان بالا جهت تخلیه این انرژی استفاده می شود که به آن اصطلاحاً مقاومت ترمز گفته می شود.

اما با همه این ها موتورهای القایی با گیربکس معایبی نیز دارند. از جمله آنها پایین بودن بازده الکتریکی موتور (در حدود هشتاد درصد) و پایین بودن بازده مکانیکی گیربکس (در حدود 45 درصد) که موجب افزایش هزینه ها و استهلاک سیستم می شود. به همین خاطر موتورهای سنکرون با مغناطیس دائم کم کم در صنعت آسانسور پدیدار شدند که بازده نهایی آنها گاهی به 95 درصد هم می رسد. گشتاور بسیار بالاتر محور موتور باعث می شود که نیازی به استفاده از گیربکس در این موتورها نباشد.این موتورها دارای سیستم راه اندازی پیچیده‌ای هستند و لزوماً باید با استفاده از درایور و تاکومتر مورد استفاده قرار بگیرند.





تابلو فرمان آسانسور
آسانسورها در گذشته نه چندان دور بوسیله تابلوهای رله‌ای فرماندهی می‌شدند. فرمان از این تابلوها به موتورهای به اصطلاح دوسرعته می‌رسید. این موتورها بوسیله دو سیم پیچی که داشتند قادر بودند با دو سرعت حرکت تند و کند کنند. آسانسور با سرعت تند حرکت می‌کرد و برای ایستادن در سطح طبقات و کاهش تکان زمان ایستادن با تغییر به سرعت کند و طی مسیر کوتاهی با این سرعت می‌ایستاد.

ایراد بزرگ این سیستم تکان در سه زمان در حرکت است. تکان در هنگام راه افتادن, تغییر سرعت به دور کند و ایستادن است. ایراد دیگر مصرف بالای برق و کاهش ضریب توان در این سیستم بدلیل اتصال مستقیم برق سه‌فاز به موتور جهت حرکت است. ضمناً ابعاد این تابلوها بسیار بزرگ و سیستم آن بسیار پیچیده بود و رفع خرابی آن به زمان و مهارت بسیاری نیاز داشت.

ایراد دیگر این سیستم متغیر بودن سطح کابین با طبقات با بارهای متفاوت است چون بدلیل عدم اطلاع موتور از وزن کابین (پر یا خالی بودن آن) همیشه نیروی یکسانی به موتور وارد می‌شود. ایراد دیگر این سیستم آسیب هایی است که در دراز مدت به موتور بدلیل اتصال ناگهانی ولتاژ وارد و باعث کاهش عمر مفید آن می‌شود. ضمناً این شوک در هنگام استارت آسانسور باعث نوسان ناگهانی ولتاژ می‌شود که نه تنها برای آسانسور بلکه برای سایر وسایل برقی مضر است. هر چند از این آسانسورها دیگر نصب نمی‌شود اما تعداد قابل توجهی از این آسانسورهای قدیمی در حال کارکردن هستند.

اما برای رفع اشکالات این تابلوهای رله‌ای بتدریج تابلوهای میکروپروسسوری وارد بازار شد. که در آن آی‌سیها و میکروها جایگزین رله ها شدند و با زبانهای مختلف برنامه‌نویسی برنامه‌ریزی می‌شدند تا حجم تابلوها کوچکتر شود و تعمیرات و رفع خرابی آن توسط افراد متخصص‌تر اما با راحتی بیشتری انجام شود.

این نوع تابلو که به تابلوی دوسرعته معروف است تمام ایرادات تابلوهای رله‌ای را جز ابعاد بزرگ و پیچیدگی تابلو داراست. نصب این تابلو همچنان ادامه دارد با اینکه بدلیل تاثیرات مخرب بر ولتاژ و مصرف بالا در برخی شهرهای بزرگ در ایران ممنوع شده‌است. اما در ساختمانهایی که نیاز به پروانه پایان کار ندارند و یا در تعمیرات آسانسورهای قدیمی همچنان به دلیل قیمت پایین تر آن نسبت به تابلوهای جدید پیشنهاد می‌شود. با پیشرفت الکترونیک صنعتی و ارزان‌تر شدن اینورترها استفاده از آن‌ها در تابلوهای فرمان آسانسور رایج شده است و کم کم جایگزین سیستم‌های کنتاکتوری می‌شوند. کاهش تکان ها در هنگام تغییر سرعت و افزایش ضریب توان به دلیل اتصال با واسطه از طریق بانک خازنی اینورتر از مزایای تابلوهای فرمان اینورتری است که به تابلوهای درایودار شناخته می شوند. آسانسور کلمه ای فرانسوی میباشد. 
... page1 - page2 - page3 ...