بسمه تعالی
ضرورت ارتقاء مبحث ۱۳ نظام مهندسی ساختمان با توجه به ضرورت حرکت به سمت خودروها و موتورهای الکتریکی
خودروهای برقی (Electric Vehicles) به جای استفاده از موتورهای احتراق داخلی، از موتورهای الکتریکی برای حرکت استفاده می‌کنند. این خودروها انرژی مورد نیاز خود را از باتری‌های قابل شارژ تأمین می‌کنند و به جای تولید گازهای آلاینده، تنها بخار آب از خود منتشر می‌کنند.
اجزای کلیدی یک خودرو برقی شامل موارد زیر است:
- باتری: منبع اصلی انرژی خودرو که برق مورد نیاز موتور را تأمین می‌کند.
- موتور الکتریکی: انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل کرده و چرخ‌ها را می‌چرخاند.
- شارژر داخلی: برق AC را از منبع تغذیه خارجی دریافت و به DC تبدیل می‌کند تا باتری را شارژ کند.
- مبدل DC/DC: ولتاژ برق را برای استفاده در سیستم‌های مختلف خودرو تنظیم می‌کند.
- کنترل کننده الکترونیک قدرت: جریان انرژی را مدیریت و سرعت و گشتاور موتور را کنترل می‌کند.
- درگاه شارژ: امکان اتصال خودرو به منبع تغذیه خارجی برای شارژ باتری را فراهم می‌کند.
- ترمز احیا کننده: انرژی جنبشی حاصل از ترمزگیری را به انرژی الکتریکی تبدیل و به باتری بازمی‌گرداند.
این خودروها به دلیل کاهش آلودگی هوا، صرفه‌جویی در هزینه سوخت و کاهش صداهای مزاحم، مزایای زیادی دارند و نقش مهمی در کاهش انتشار کربن و مبارزه با تغییرات اقلیمی ایفا می‌کنند.
شارژ خودروهای برقی به دو روش اصلی انجام می‌شود: ۱- شارژ خانگی و ۲- شارژ عمومی.
شارژ خانگی
۱. پریزهای استاندارد خانگی (سطح ۱): این روش ساده‌ترین و ابتدایی‌ترین راه برای شارژ خودرو است. کافی است خودرو را به یک پریز ۱۲۰ ولتی خانگی متصل کنید. این روش ارزان‌ترین است، اما بسیار کند است و معمولاً چندین ساعت یا حتی یک شبانه‌روز برای شارژ کامل خودرو زمان می‌برد.
۲. شارژرهای دیواری (سطح ۲): این شارژرها به پریزهای ۲۰۸ تا ۲۴۰ ولتی متصل می‌شوند و سرعت شارژ بیشتری نسبت به پریزهای استاندارد دارند. نصب این شارژرها نیاز به تجهیزات خاص و گاهی اوقات به کمک یک برق‌کار حرفه‌ای دارد.
شارژ عمومی
۱. ایستگاه‌های شارژ عمومی: این ایستگاه‌ها در مکان‌های مختلفی مانند مراکز خرید، کنار اتوبان‌ها و پارکینگ‌ها قرار دارند. این ایستگاه‌ها می‌توانند خودرو را سریع‌تر از شارژ خانگی شارژ کنند و معمولاً از شارژرهای سریع DC استفاده می‌کنند که می‌توانند باتری خودرو را در مدت زمان کوتاهی شارژ کنند.
۲ شارژرهای سریع DC: این شارژرها با ولتاژ ۴۸۰ ولت یا بیشتر کار می‌کنند و می‌توانند باتری خودرو را در مدت زمان بسیار کوتاهی (معمولاً ۳۰ دقیقه) تا ۸۰ درصد شارژ کنند.
شارژرهای سطح ۲ خانگی معمولاً توان خروجی بین ۳.۳ تا ۱۹.۲ کیلووات دارند. این شارژرها با ولتاژ ۲۴۰ ولت کار می‌کنند و می‌توانند خودروهای برقی را بسیار سریع‌تر از شارژرهای سطح ۱ شارژ کنند. این شارژرها معمولاً جریان بین ۱۵ تا ۸۰ آمپر دارند. مقدار دقیق آمپر بستگی به توان خروجی شارژر و ولتاژ ورودی دارد. برای مثال، یک شارژر با توان ۱۲ کیلووات و ولتاژ ۲۴۰ ولت، جریانی حدود ۵۰ آمپر خواهد داشت. بنابراین امکان نصب شارژرهای سطح ۲ در منازل با برق سه فاز وجود دارد. این شارژرها معمولاً با ولتاژ ۲۴۰ ولت کار می‌کنند که در بسیاری از منازل با برق سه فاز موجود است. در ادامه مثالی خواهم زد:
برای مثال مدت زمان شارژ خودروی فولکس ID4 برقی با یک شارژر ۷ کیلوواتی، با ظرفیت باتری حدود ۵۵.۷ کیلووات‌ساعت و با استفاده از فرمول ظرفیت باتری (کیلووات ساعت) تقسیم بر توان شارژر (کیلووات)، شارژ کامل باتری فولکس ID4 برقی حدود ۴.۵ ساعت زمان می‌برد و مسافتی حدود ۳۳۰ کیلومتر طی کرد.
استانداردهای شارژ خودروهای برقی به منظور اطمینان از ایمنی و سازگاری بین خودروها و ایستگاه‌های شارژ تدوین شده‌اند. برخی از مهم‌ترین استانداردهای شارژ خودروهای برقی عبارتند از:
- IEC 62196: این استاندارد بین‌المللی شامل الزامات مربوط به دوشاخه‌ها، پریزها، اتصالات و ورودی‌های خودرو برای ارتباط بین خودروی برقی و سامانه شارژ است. این استاندارد به چند بخش تقسیم می‌شود:
- IEC 62196-1: الزامات عمومی برای دوشاخه‌ها، پریزها و اتصالات خودرو
- IEC 62196-2: مشخصات فنی برای شارژ AC.
- IEC 62196-3: مشخصات فنی برای شارژ DC.
- CCS (Combined Charging System): این استاندارد در اروپا و آمریکای شمالی رایج است و از دو نوع اتصال CCS1 و CCS2 استفاده می‌کند. CCS امکان شارژ سریع DC و شارژ AC را فراهم می‌کند.
- CHAdeMO: این استاندارد ژاپنی برای شارژ سریع DC استفاده می‌شود و در بسیاری از خودروهای برقی ژاپنی و برخی خودروهای دیگر کاربرد دارد.
- GB/T: استاندارد چینی برای شارژ AC و DC که در چین استفاده می‌شود و شامل مشخصات فنی برای ولتاژها و جریان‌های مختلف است.
- NACS (North American Charging Standard): استاندارد تسلا که در آمریکای شمالی استفاده می‌شود و شامل مشخصات فنی خاصی برای شارژ خودروهای تسلا است.
در ایران، استانداردهای شارژ خودروهای برقی بر اساس استانداردهای بین‌المللی تدوین شده‌اند. مهم‌ترین استاندارد مورد استفاده در ایران استاندارد IEC 62196 است که شامل الزامات مربوط به دوشاخه‌ها، پریزها، اتصالات و ورودی‌های خودرو برای ارتباط بین خودروی برقی و سامانه شارژ می‌باشد. شارژرهای خانگی از نوع AC است.
در دنیا استانداردهای مدونی وجود دارند که ترکیبی از استانداردهای فنی شارژ برقی و نظام مهندسی ساختمان را پوشش می‌دهند. این استانداردها به منظور اطمینان از ایمنی، کارایی و سازگاری بین سیستم‌های شارژ خودروهای برقی و زیرساخت‌های ساختمانی تدوین شده‌اند. برخی از مهم‌ترین این استانداردها عبارتند از:
- IEC 61851: این استاندارد بین‌المللی مربوط به تجهیزات شارژ خودروهای برقی است و شامل الزامات فنی برای ایمنی و عملکرد سیستم‌های شارژ AC و DC می‌باشد.
- IEC 60364-7-722: این استاندارد به نصب و راه‌اندازی سیستم‌های شارژ خودروهای برقی در ساختمان‌ها می‌پردازد و شامل الزامات ایمنی و فنی برای سیم‌کشی و تجهیزات الکتریکی مرتبط است.
- NFPA 70 (NEC): کد ملی برق آمریکا که شامل مقررات مربوط به نصب و راه‌اندازی سیستم‌های شارژ خودروهای برقی در ساختمان‌ها است. این کد به طور خاص به مسائل ایمنی و سازگاری سیستم‌های الکتریکی در ساختمان‌ها می‌پردازد.
- BS 7671: مقررات سیم‌کشی در بریتانیا که شامل الزامات نصب و راه‌اندازی سیستم‌های شارژ خودروهای برقی در ساختمان‌ها است. این مقررات به مسائل ایمنی و عملکرد سیستم‌های الکتریکی در ساختمان‌ها توجه دارد.
در ایران نیز، سازمان نظام مهندسی ساختمان و سازمان ملی استاندارد ایران راهنماها و مقرراتی برای نصب و راه‌اندازی ایستگاه‌های شارژ خودروهای برقی در ساختمان‌ها تدوین کرده‌اند که بر اساس استانداردهای بین‌المللی مانند IEC 62196 و IEC 61851 است که از طریق لینک زیر قابل دستیابی است: tceo.ir/file/?263891/راهنمای-نصب-شارژر-خودروهای-برقی.pdf
استانداردهای مربوط به برق‌کشی در نظام مهندسی ساختمان ایران در مبحث ۱۳ مقررات ملی ساختمان قرار دارند. این مبحث شامل الزامات و دستورالعمل‌های فنی برای طراحی، نصب و اجرای سیستم‌های الکتریکی در ساختمان‌ها است و به منظور اطمینان از ایمنی، کارایی و سازگاری سیستم‌های الکتریکی تدوین شده است.
امکان ارتقاء مبحث ۱۳ مقررات ملی ساختمان و اضافه کردن استانداردهای مربوط به شارژرهای برقی وجود دارد. با توجه به رشد روزافزون استفاده از خودروهای برقی و نیاز به زیرساخت‌های مناسب برای شارژ آنها، به‌روزرسانی مقررات و اضافه کردن استانداردهای جدید می‌تواند بسیار مفید و ضروری باشد.
این ارتقاء می‌تواند شامل موارد زیر باشد:
- الزامات نصب و راه‌اندازی شارژرهای برقی: شامل دستورالعمل‌های فنی برای نصب شارژرهای سطح ۱ و ۲ در منازل و ساختمان‌های تجاری.
- استانداردهای ایمنی: شامل مقررات ایمنی برای جلوگیری از خطرات الکتریکی و اطمینان از عملکرد صحیح سیستم‌های شارژ.
- سازگاری با استانداردهای بین‌المللی: تطبیق مقررات ملی با استانداردهای بین‌المللی مانند IEC 62196 و IEC 61851 برای اطمینان از سازگاری و ایمنی.
- الزامات زیرساختی: شامل نیازمندی‌های زیرساختی برای تأمین برق کافی و مدیریت بار شبکه برق.
این تغییرات می‌توانند به بهبود زیرساخت‌های شارژ خودروهای برقی و تسهیل استفاده از این خودروها کمک کنند.
نتیجه گیری
طراحی و تدوین ضوابط ساخت وساز مربوط به تأمین و استقرار سیستم های شارژ خودروهای برقی در ساختمان ها که یک ضرورت در آینده ای نه چندان دور خواهد بود به عنوان یکی از مباحث فنی در مقررات ملی ساختمان پیشنهاد می گردد. در حال حاضر با توجه به جدید بودن موضوع خودروهای برقی تمهیدات مناسبی به منظور رفاه شهروندان در در دسترس بودن ایستگاه های شارژ در سطح شهر پیش بینی نشده است. شهروندان در حال حاضر از طریق شارژهای پرتابل حداکثر ۳ کیلوواتی اقدام به شارژ خودرو می کنند که علاوه بر زمانبر بودن (حدود ۸ ساعت) مشکلاتی را در رعایت حریم همسایگی، ایمنی ساختمان و مصرف برق مشاع به وجود می‌آورد. لذا نیازمند بازنگری و ارتقاء مبحث ۱۳ مقررات ملی ساختمان هستیم. اینجانب آمادگی خود را به منظور تشکیل کارگروه کارشناسی برای تهیه پیش نویس سند مزبور اعلام و از تمامی کارشناسان علاقه‌مند و دغدغه‌مند دعوت می نمایم.
دکتر فاطمه عباسی – معمار و عضو انجمن مفاخر معماری ایران
fatemehabbasi17@gmail.com
