يبدأ اختيار مضخة الحريق المناسبة بمعيارين أساسيين: معدل التدفق (جالون في الدقيقة) والضغط (رطل لكل بوصة مربعة). يجب أن توفر مضخة الحريق ذات الحجم المناسب كمية كافية من الماء إلى أكثر نقاط نظام الحماية من الحريق تطلبًا، مع الحفاظ على الضغط المطلوب وفقًا للوائح المعمول بها.

مع ذلك، فإن تحديد حجم مضخة الحريق يتجاوز مجرد مطابقة التدفق والضغط من الكتالوج. يحتاج المهندسون إلى مراعاة متطلبات الرشاشات وأنابيب الإطفاء، وارتفاع المبنى، وفقدان الاحتكاك، وضغط السحب المتاح، ومتطلبات الرابطة الوطنية للحماية من الحرائق (NFPA)، ومنحنى أداء المضخة من الشركة المصنعة.

صورة | نظام مضخات مكافحة الحرائق Purity PEDJ

1. كيفية تحديد معدل تدفق مضخة الحريق

تتمثل الخطوة الأولى في حساب الحد الأقصى للطلب على المياه لنظام الحماية من الحرائق.

اعتماداً على المشروع، قد يشمل ذلك:

· الطلب على نظام الرشاشات

· الطلب على نظام أنابيب الإطفاء العمودية

· الطلب المائي لخراطيم الإطفاء

· متطلبات المخاطر الخاصة

بالنسبة للأنظمة المشتركة، ينبغي تحديد الطلب الهيدروليكي الحاكم من خلال الحسابات الهيدروليكية.

يمكن أن تشكل أنظمة أنابيب الإمداد الرأسية (Standpipe systems) جزءاً كبيراً من معدل التدفق المطلوب؛ فعلى سبيل المثال، قد تفرض متطلبات الجمعية الوطنية للحماية من الحرائق (NFPA) توفير تدفق بمعدل 500 جالون في الدقيقة لأنبوب الإمداد الرأسي الأبعد، مع إضافة تدفق إضافي لأنابيب الإمداد الرأسية الأخرى. وتعتمد المتطلبات الدقيقة على تصميم النظام، وإصدار معايير NFPA المطبق، والجهة المحلية المختصة (AHJ).

المبدأ الأساسي هو:

يجب اختيار معدل تدفق مضخة الحريق بناءً على الاحتياج المحسوب للنظام، وليس بناءً على حجم المبنى فحسب.

صورة | حساب تدفق مضخة الحريق

مثال على اختيار النقاء

بمجرد حساب معدل التدفق المطلوب، تتمثل الخطوة التالية في مقارنته بمعدلات أداء مضخات الحريق المتاحة.

على سبيل المثال، إذا كان المشروع يتطلب معدل تدفق يبلغ حوالي 1400 جالون في الدقيقة (GPM)، فلا ينبغي اختيار مضخة حريق من نوع "Purity" لمجرد أن تصنيفها الاسمي (المذكور على لوحة البيانات) يقارب هذا المعدل؛ بل يتعين على المهندس تقييم التصنيف القياسي المتاح، ثم التحقق من منحنى الأداء الفعلي للمضخة عند معدل التدفق المطلوب للنظام.

وهذا يجعل منحنى أداء المضخة جزءاً أساسياً من عملية الاختيار.

2. كيفية حساب ضغط الرفع لمضخة الحريق

بعد تحديد معدل التدفق، احسب الضغط اللازم لإيصال المياه إلى أبعد نقطة.

العلاقة العملية هي:

ضغط المضخة المطلوب = الارتفاع الاستاتيكي + الضغط المتبقي + فاقد الاحتكاك − ضغط السحب المتاح

رأس ثابت

الضغط الاستاتيكي (أو الارتفاع الاستاتيكي) هو الضغط اللازم للتغلب على فرق الارتفاع.

بالنسبة للمياه:

1 قدم من الماء ≈ 0.433 رطل لكل بوصة مربعة (PSI)

على سبيل المثال، يُنتج فارق في الارتفاع يبلغ 200 قدم ما يقرب من:

200 × 0.433 = 86.6 رطل لكل بوصة مربعة (PSI)

الضغط المتبقي

الضغط المتبقي هو الضغط الذي يجب أن يتوفر عند أبعد مرش (رشاش) أو وصلة خرطوم أثناء تدفق المياه؛ وتعتمد القيمة المطلوبة على معيار الحماية من الحرائق المطبق وتصميم المشروع.

فقد الاحتكاك

يُفقد الضغط أثناء سريان المياه عبر الأنابيب، والوصلات، والصمامات، وصمامات منع التدفق العكسي، وغيرها من المكونات؛ لذا يجب أخذ هذه الفواقد في الاعتبار عند إجراء الحسابات الهيدروليكية.

يمكن للضغط المتاح عند مدخل سحب المضخة أن يقلل من مقدار الضغط الذي يتعين على مضخة الحريق توفيره، شريطة أن يكون مصدر المياه موثوقاً ومقبولاً وفقاً للتصميم الهيدروليكي للمشروع.

صورة | حساب رأس ضغط مضخة الحريق

3. تأثير معيار NFPA 20 على اختيار مضخات الحريق

يُحدد معيار NFPA 20 متطلباتٍ هامةً لمضخات الحريق الثابتة المستخدمة في أنظمة الحماية من الحرائق.

يجب أن تعمل مضخة الحريق بكفاءة عبر نطاق من ظروف التشغيل، وليس فقط عند نقطة التشغيل المُصنَّفة.

يجب على المهندسين التحقق مما يلي:

التدفق المقدر - التدفق والضغط المحددين للمضخة.

150% من معدل التدفق الاسمي — يجب أن تحافظ المضخة على الضغط المطلوب وفقاً لمعايير الأداء المطبقة من الجمعية الوطنية للحماية من الحرائق (NFPA) عند مستوى 150% من معدل التدفق الاسمي.

ضغط الإغلاق / ضغط الدوران (Churn Pressure) — يجب أن يظل الضغط عند معدل تدفق صفري ضمن الحد المعتمد وفقاً لمعايير NFPA.

على سبيل المثال، مضخة مصنفة عند:

1000 جالون في الدقيقة عند ضغط 125 رطلاً لكل بوصة مربعة

يجب أيضاً التحقق منها عند معدل تدفق أعلى وعند حالة الإغلاق التام.

4. أهمية منحنى أداء مضخة الحريق

يُعد منحنى أداء المضخة المعتمد من قِبَل الشركة المصنعة أداة التحقق النهائية.

لنفترض أن الحسابات الهيدروليكية تتطلب:

1400 جالون في الدقيقة عند ضغط 90 رطلاً لكل بوصة مربعة

ينبغي للمهندس تحديد نقطة التشغيل هذه على منحنى أداء المضخة الخاص بالشركة المصنعة، والتحقق من قدرة المضخة على توفير الضغط المطلوب.

مثال على منحنى أداء مضخة الحريق من شركة Purity

عند تقييم مضخة الحريق من نوع "Purity"، يمكن للمهندس مقارنة متطلبات المشروع بـ:

· معدل التدفق الاسمي

· الضغط الاسمي

· نقطة التدفق عند 140%

· معدل التدفق الاسمي بنسبة 150%

· ضغط الإغلاق / ضغط الدوران (بدون تدفق)

الهدف هو التأكد من أن المضخة المختارة تلبي الاحتياجات الهيدروليكية الفعلية ومتطلبات الحماية من الحرائق المعمول بها.

صورة | منحنى أداء مضخة الحريق Purity ومثال على الاختيار

وهذا فرق مهم:

لا يشترط دائماً أن يتطابق كل من الطلب المحسوب للنظام والسعة المقننة للمضخة؛ إذ يحدد منحنى أداء المضخة ما إذا كانت المضخة المختارة قادرة فعلياً على تلبية متطلبات النظام.
رابط برنامج اختيار النقاء:https://purity.xpump.net/web/#/EN/Index

5. ارتفاع المبنى وتقسيم مناطق الضغط

يؤثر ارتفاع المبنى بشكل مباشر على ضغط مضخة الحريق؛ لأن الارتفاع يزيد من الضغط الاستاتيكي (الرأس الاستاتيكي).

ارتفاع المبنى ↑ ← الضغط الاستاتيكي ↑ ← ضغط المضخة المطلوب ↑

في المباني الشاهقة، قد يحتاج المهندسون إلى تقسيم نظام الحماية من الحرائق إلى مناطق ضغط، بدلاً من الاكتفاء باختيار مضخة ذات ضغط أعلى.

يمكن أن يساعد التقسيم المناسب للمناطق في الحفاظ على ضغط كافٍ في الطوابق العليا، مع منع الضغط المفرط في الأقسام السفلية.

6. اختيار نوع مضخة الحريق

بمجرد تحديد معدل التدفق وارتفاع الضخ (الرأس)، يمكن اختيار تهيئة المضخة المناسبة.

مضخة حريق كهربائية: مناسبة في الحالات التي يتوفر فيها مصدر طاقة كهربائية موثوق.

مضخة حريق تعمل بالديزل: تُستخدم عندما يتطلب المشروع مصدر طاقة مستقلاً أو احتياطياً.

مضخة التعويض (Jockey Pump): تحافظ على ضغط النظام وتعوّض الفقد الطفيف في الضغط، بدلاً من تلبية احتياجات التدفق الرئيسية لمكافحة الحريق.

توفر شركة Purity مضخات حريق كهربائية، ومضخات حريق تعمل بالديزل، ومضخات تعويض الضغط (Jockey pumps) لتلائم مختلف تكوينات أنظمة الحماية من الحرائق؛ حيث يمكن تحديد الخيار النهائي بما يتوافق مع معدل التدفق المطلوب، والضغط، ومصدر الطاقة، والشهادات المعتمدة، وظروف المشروع.

7. قائمة التحقق لاختيار مضخة الحريق

قبل اعتماد مضخة الحريق نهائياً، تحقق مما يلي:

· تم حساب التدفق المطلوب بشكل صحيح.

· يتم تحديد الارتفاع الهيدروليكي (أو الضغط) المطلوب.

· تم تضمين الارتفاع الساكن

· يتم حساب فواقد الاحتكاك.

· يتم الحفاظ على الضغط المتبقي المطلوب.

· يتم أخذ ضغط السحب المتاح في الاعتبار

· تم استيفاء متطلبات NFPA المعمول بها.

· يؤكد منحنى المضخة نقطة التشغيل المطلوبة.

· يقع ضغط الإغلاق/التدوير ضمن الحد المطبق

· تم استيفاء الشهادات المطلوبة واللوائح المحلية.

صورة | برنامج اختيار النقاء

خاتمة

تبدأ عملية تحديد حجم مضخة الحريق بالمتطلبات الهيدروليكية لنظام الحماية من الحرائق.

يمكن تلخيص العملية بأكملها فيما يلي:

حساب معدل التدفق ← حساب الارتفاع الهيدروليكي (Head) ← التحقق من متطلبات NFPA ← التحقق من منحنى أداء المضخة ← اختيار مضخة الحريق

أهم مبدأ هو:

اختر مضخة الحريق بناءً على النظام الهيدروليكي بالكامل، وليس فقط بناءً على معدل التدفق أو الضغط الاسمي.

بالنسبة للمشاريع التي تتطلب تدفقًا أو ضغطًا أو تكوينًا كهربائيًا أو ديزلًا محددًا، أو شهادة مضخة حريق، يمكن لشركة Purity مساعدة المهندسين في تقييم المتطلبات الهيدروليكية ومطابقتها مع حل مضخة حريق مناسب ومنحنى الأداء.

Picture |Purity Company Profile