يعد حساب متطلبات تدفق مضخة الحريق أحد أهم الخطوات في تصميم نظام موثوق للحماية من الحرائق. يجب أن توفر مضخة الحريق تدفقًا كافيًا للمياه لتلبية طلب النظام مع الحفاظ على الضغط المطلوب في النقطة الأكثر تطلبًا هيدروليكيًا.
إن اختيار مضخة حريق بناءً على حجم المبنى فقط أو اختيار أكبر مضخة متاحة ليس أسلوبًا موثوقًا به. يجب تحديد التدفق المطلوب من التصميم الفعلي لنظام الحماية من الحرائق، بما في ذلك الطلب على الرشاشات، والطلب على تيار الخراطيم، والأنابيب العامة، والصنابير، والارتفاع، وفقدان الاحتكاك، وإمدادات المياه، ومعايير الحماية من الحرائق المعمول بها.
بالنسبة للمهندسين ومقاولي الحماية من الحرائق والاستشاريين وأصحاب المشاريع، فإن فهم كيفية حساب تدفق مضخة الحريق يساعد على ضمان مطابقة المضخة المختارة لمتطلبات المشروع.
.jpg)
تدفق مضخة الحريق هو حجم الماء الذي يمكن لمضخة الحريق توصيله إلى نظام الحماية من الحرائق خلال فترة زمنية محددة.
الوحدات المشتركة تشمل:
GPM: جالون في الدقيقة
LPM: لتر في الدقيقة
m³؛/ح: متر مكعب في الساعة
على سبيل المثال، قد يتم تصنيف مضخة الحريق عند 500 جالون في الدقيقة، أو 750 جالون في الدقيقة، أو 1000 جالون في الدقيقة، أو عدة آلاف من جالون في الدقيقة اعتمادًا على التطبيق.
ومع ذلك، لا ينبغي اختيار التدفق المقدر لمضخة الحريق بشكل مستقل. يجب أن يتوافق مع الطلب المحسوب على المياه لنظام الحماية من الحرائق.
المضخة التي تبلغ سعتها 1000 جالون في الدقيقة ليست مناسبة تلقائيًا للمبنى لمجرد أن المبنى كبير. وبالمثل، قد يكون لدى المنشأة الصغيرة طلب كبير على المياه بسبب خطر الإشغال أو متطلبات الحماية الخاصة من الحرائق.
يتم تحديد التدفق الصحيح لمضخة الحريق من خلال الطلب الهيدروليكي للنظام '؛s.
الغرض من مضخة الحريق هو توفير إمدادات المياه المطلوبة عندما لا يتمكن مصدر المياه المتاح من توفير التدفق والضغط الكافي في حد ذاته.
إذا كانت مضخة الحريق صغيرة الحجم، فقد لا يقوم النظام بتوصيل كمية كافية من الماء إلى الرشاشات أو الصنابير أو محطات الخراطيم أو الأنابيب العامة المطلوبة.
إذا كانت المضخة كبيرة الحجم بشكل كبير، فقد يواجه النظام ضغطًا غير ضروري وتكاليف المعدات. يمكن أن يؤدي الحجم الزائد أيضًا إلى خلق تحديات مع مكونات النظام غير المصممة للضغط الزائد.
وبالتالي فإن الحجم الصحيح لمضخة الحريق يتطلب التوازن بين تدفق المياه والضغط وطلب النظام ومتطلبات معيار الحماية من الحرائق المطبق.
قبل حساب تدفق مضخة الحريق المطلوبة، حدد جميع أنظمة الحماية من الحرائق التي قد تتطلب الماء من المضخة.
اعتمادا على المشروع، قد تشمل هذه:
أنظمة الرش الأوتوماتيكية
أنظمة الأنابيب العمودية
محطات خرطوم
صنابير إطفاء الحرائق
أنظمة الطوفان
أنظمة رش المياه
أنظمة الرغوة
أنظمة المخاطر الخاصة
ليس بالضرورة أن يعمل كل نظام في نفس الوقت. يجب أن يحدد التصميم الأنظمة أو المناطق التي تمثل سيناريو التصميم المطلوب.
وينبغي أخذ معيار الحماية من الحرائق المطبق والسلطة ذات الاختصاص في الاعتبار عند تحديد متطلبات المياه التي يجب تضمينها.
بالنسبة للعديد من أنظمة الحماية من الحرائق، يعد الطلب على الرشاشات عنصرًا رئيسيًا في تدفق المياه المطلوب.
تأخذ الحسابات الهيدروليكية لنظام الرش عمومًا في الاعتبار عوامل مثل:
تصنيف المخاطر
منطقة التصميم
الكثافة المطلوبة
عدد الرشاشات العاملة في منطقة التصميم
خصائص تفريغ الرشاش
الضغط المتاح
حجم الأنابيب
طول الأنبوب
التجهيزات والصمامات
تغيرات الارتفاع
العلاقة المبسطة المستخدمة عادة للرش الفردي هي:
س = ك&راديك؛ص
أين:
س= معدل تدفق الرشاش
ك= معامل تفريغ الرشاش
ص= الضغط عند الرشاش
يعد الحساب الهيدروليكي الفعلي أكثر شمولاً لأن نظام الرش يتكون من فروع وتركيبات وأنابيب متعددة وتغييرات في الارتفاع.
يتم تحديد إجمالي الطلب على الرشاشات عن طريق حساب تدفق المياه الذي تتطلبه منطقة التصميم الأكثر تطلبًا هيدروليكيًا.
في العديد من تصميمات الحماية من الحرائق، لا يعد الطلب على الرشاشات هو متطلبات المياه الوحيدة.
قد يلزم أيضًا تضمين بدل تيار الخرطوم اعتمادًا على تصميم النظام والإشغال والمعيار المعمول به.
التمثيل المبسط للحساب هو:
إجمالي الطلب على المياه = الطلب على الرشاشات + الطلب على تيار الخرطوم
على سبيل المثال، إذا كان الطلب المحسوب على الرشاش هو 500 جالون في الدقيقة وكان بدل تيار الخرطوم المطلوب هو 250 جالون في الدقيقة، فسيكون الطلب المجمع هو:
500 جالون في الدقيقة + 250 جالون في الدقيقة = 750 جالون في الدقيقة
وهذا لا يعني أن كل مشروع يتطلب هذه القيم الدقيقة. يجب تحديد بدل الخرطوم الفعلي من متطلبات التصميم المعمول بها.
التدفق وحده لا يكفي لاختيار مضخة الحريق.
يجب أن توفر المضخة التدفق المطلوب عند الضغط المطلوب.
يتأثر الضغط المطلوب بعدة عوامل منها:
ارتفاع
احتكاك الأنابيب
تجهيزات
الصمامات
متطلبات الرش
متطلبات الصنبور
متطلبات الأنابيب
الضغط المتبقي المطلوب
ضغط إمدادات المياه المتاحة
المفهوم الأساسي لتحديد ضغط المضخة المطلوب هو:
ضغط المضخة المطلوب = ضغط النظام المطلوب + فقدان الضغط + فقدان الارتفاع والنقصان؛ ضغط الشفط المتاح
تساعد هذه العلاقة المبسطة في توضيح سبب حاجة اختيار مضخة الحريق إلى حسابات التدفق والضغط.
بالنسبة لمشروع حقيقي، يجب إجراء الحساب الهيدروليكي الكامل باستخدام شبكة الأنابيب الفعلية ومكونات النظام.
يمكن أن يكون للارتفاع تأثير كبير على متطلبات مضخة الحريق.
ينخفض ضغط الماء مع زيادة الارتفاع. ولذلك، فإن المبنى الذي يتكون من طوابق متعددة قد يتطلب ضغط مضخة أكبر بكثير من المنشأة المكونة من طابق واحد.
كلما زاد ارتفاع مخرج الرشاش أو الخرطوم فوق المضخة، زاد فقدان الضغط الساكن الناتج عن الارتفاع.
كمبدأ هيدروليكي عام، يرتبط ما يقرب من 0.433 رطل لكل بوصة مربعة من الضغط بكل قدم من ارتفاع الماء، أو حوالي 9.81 كيلو باسكال لكل متر من ارتفاع الماء.
على سبيل المثال، إذا كان أحد مكونات النظام موجودًا بشكل ملحوظ فوق المضخة، فيجب أن توفر مضخة الحريق ضغطًا إضافيًا للتغلب على فرق الارتفاع هذا.
وهذا مهم بشكل خاص في المباني الشاهقة، والمستودعات ذات رفوف التخزين العالية، والمرافق ذات مناطق المعالجة المرتفعة.
يفقد الماء الضغط أثناء تدفقه عبر الأنابيب.
يعتمد مقدار فقدان الاحتكاك على عوامل مثل:
قطر الأنبوب
طول الأنبوب
مادة الأنابيب
خشونة الأنابيب الداخلية
معدل تدفق المياه
تجهيزات
الصمامات
تغيرات اتجاه التدفق
تستخدم الحسابات الهيدروليكية عادةً صيغًا وطرقًا معترف بها لتحديد هذه الخسائر.
تُستخدم معادلة هازن-وليامز على نطاق واسع في الحسابات الهيدروليكية للحماية من الحرائق المعتمدة على الماء
P = 4.52 & مرات؛ Q¹؛·؛85²؛ /(C¹؛·؛85²؛ ×؛ d4·؛87) ×؛ ل
يعتمد الشكل والوحدات الدقيقة على طريقة الحساب المستخدمة.
حيث تمثل المتغيرات التدفق ومعامل خشونة الأنابيب وقطر الأنبوب وطول الأنبوب.
بالنسبة للتصميم الفعلي للحماية من الحرائق، يجب على المهندسين استخدام طريقة الحساب المناسبة والوحدات وخصائص الأنابيب والمعايير المعمول بها بدلاً من الاعتماد على تقديرات مبسطة.
لا تعمل مضخة الحريق بشكل مستقل عن مصدر المياه.
يجب تقييم إمدادات المياه المتاحة قبل تحديد متطلبات المضخة النهائية.
تشمل مصادر المياه المحتملة ما يلي:
إمدادات المياه البلدية
خزان مياه النار
خزان
خزان مياه تحت الأرض
نظام مخصص لمياه النار
ينبغي تقييم العرض المتاح لكل من التدفق والضغط.
على سبيل المثال، إذا كان مصدر المياه يمكن أن يوفر جزءًا من التدفق والضغط المطلوبين، فقد تحتاج مضخة الحريق فقط إلى استكمال الإمداد المتاح.
ومع ذلك، إذا كان مصدر المياه لا يحتوي على ضغط أو تدفق كافٍ، فيجب أن توفر مضخة الحريق الأداء الإضافي الذي يتطلبه النظام.
وبالتالي يمكن أن تكون اختبارات تدفق إمدادات المياه وقياسات الضغط مدخلات مهمة لتحديد حجم مضخة الحريق.
بعد حساب متطلبات النظام، حدد تدفق التصميم المطلوب.
مثال مبسط يمكن أن يوضح العملية.
افترض أن المشروع لديه:
الطلب على الرشاش: 600 جالون في الدقيقة
بدل تيار الخرطوم: 250 جالونًا في الدقيقة
الطلب المحسوب سيكون:
600 + 250 = 850 جالون في الدقيقة
ولذلك سيتطلب المشروع مضخة حريق قادرة على تلبية الطلب التصميمي المطبق عند الضغط المطلوب.
يمكن النظر في تصنيف المضخة القياسي التالي المتاح اعتمادًا على الشركة المصنعة للمضخة و#39؛ النماذج المتاحة والمتطلبات المعمول بها.
ومع ذلك، لا ينبغي أن يعتمد الاختيار النهائي على التدفق وحده. يجب مراجعة منحنى المضخة للتأكد من أن المضخة المحددة توفر الضغط المطلوب عند التدفق المطلوب.
بمجرد حساب التدفق والضغط المطلوبين، قارن نقطة العمل بمنحنى أداء مضخة الحريق.
يوضح منحنى المضخة كيفية أداء المضخة بمعدلات تدفق مختلفة.
تشمل النقاط المهمة التي يجب مراجعتها ما يلي:
التدفق المقدر
الضغط المقدر
ضغط الاغلاق
الضغط عند التدفق المقدر
الضغط عند التدفق العالي
الحد الأقصى المتوقع للطلب على النظام
يجب أن تكون المضخة قادرة على تقديم الأداء المطلوب ضمن معايير القبول المعمول بها.
يجب على الشركة المصنعة لمضخة الحريق توفير منحنى أداء معتمد أو تم اختباره للنموذج المحدد حتى يتمكن المهندسون من التحقق من ملاءمته للمشروع.
أحد الأخطاء الشائعة هو التعامل مع حجم المضخة كرقم تدفق بسيط.
على سبيل المثال، لا يمكن تقييم مضخة الحريق التي تبلغ سرعتها 750 جالونًا في الدقيقة بشكل صحيح دون معرفة أداء الضغط.
قد يكون لكل من المضختين تدفق مقدر يبلغ 750 جالونًا في الدقيقة ولكن لهما خصائص ضغط مختلفة.
وبالتالي فإن الاختيار الصحيح يتطلب كليهما:
التدفق + الضغط
يجب أن تستوفي المضخة نقطة العمل المطلوبة بدلاً من مجرد مطابقة قيمة GPM الاسمية.
قد تتطلب المرافق الكبيرة أو الحيوية أكثر من مضخة حريق واحدة.
قد يستخدم النظام مجموعات مثل:
مضخة حريق كهربائية
مضخة حريق الديزل
مضخة الفارس
قد توفر مضخات الحريق الرئيسية تدفق الحريق المطلوب، بينما تحافظ مضخة الفارس على ضغط النظام أثناء الظروف العادية وتعوض خسائر الضغط الصغيرة.
بالنسبة للمرافق الأكبر حجمًا، قد يتضمن تصميم الحماية من الحرائق إمدادات مياه متعددة أو ترتيبات للمضخات. يجب تحديد التدفق المطلوب لكل مضخة من خلال تصميم النظام المعمول به ومتطلبات المشروع.
بمجرد تحديد التدفق المطلوب، ينبغي تقييم عدة عوامل إضافية.
اعتمادًا على التطبيق، قد يتطلب المشروع مضخة أفقية مقسمة، أو مضخة شفط نهائية، أو مضخة توربينية رأسية، أو تكوين آخر مناسب لمضخة حريق.
يمكن تشغيل المضخة بواسطة محرك كهربائي أو محرك ديزل وفقًا لإمدادات الطاقة المتاحة ومتطلبات المشروع واللوائح المعمول بها.
قد تحدد المشاريع شهادات أو موافقات معينة، مثل المعدات المدرجة في قائمة UL أو المعتمدة من FM. يجب تأكيد الشهادة المطلوبة قبل اختيار المضخة.
يمكن أن تؤثر المساحة المتاحة وظروف الشفط وارتفاع مصدر المياه والظروف البيئية والتهوية ومتطلبات العادم والوصول إلى الصيانة على التكوين النهائي.
يعد اختبار الأداء مهمًا للتأكد من أن المضخة المصنعة تلبي متطلبات التدفق والضغط المحددة.
يمكن أن تؤدي العديد من الأخطاء إلى اختيار المضخة بشكل غير صحيح.
منطقة البناء لا تحدد بشكل مباشر تدفق مضخة الحريق. تصنيف المخاطر والطلب الهيدروليكي أكثر أهمية بكثير.
حيثما ينطبق ذلك، ينبغي إدراج الطلب على تيار الخراطيم في الحساب الإجمالي للطلب على المياه.
يجب أن توفر المضخة التدفق والضغط المطلوبين.
يمكن أن تتطلب الأنظمة عالية الارتفاع ضغطًا أكبر بكثير للمضخة.
يؤثر حجم الأنابيب وطولها وتركيباتها وصماماتها على فقدان الضغط.
يجب اختيار المضخة بعد تحديد طلب النظام بشكل صحيح.
قد تظل المضخة التي تلبي المتطلبات الهيدروليكية غير مناسبة إذا كان المشروع يتطلب شهادة أو موافقة محددة.
قبل طلب عرض أسعار مضخة الحريق، قم بإعداد المعلومات التالية:
نوع المشروع والإشغال
منطقة محمية
تصنيف المخاطر
كثافة تصميم الرش
منطقة التصميم الهيدروليكي
الطلب على الرشاش المحسوب
الطلب على تيار خرطوم
تدفق النظام المطلوب
الضغط المطلوب
فرق الارتفاع
خسائر احتكاك الأنابيب
إمدادات المياه المتاحة
ضغط الشفط
سعة خزان المياه
نوع مضخة الحريق المطلوبة
سائق كهربائي أو ديزل
الشهادة المطلوبة
شروط التثبيت
معايير الحماية من الحرائق المطبقة
الاختبارات والوثائق المطلوبة
إن توفير هذه المعلومات إلى الشركة المصنعة لمضخة الحريق يسمح للشركة المصنعة بالتوصية بالمعدات بناءً على متطلبات المشروع الفعلية بدلاً من الافتراضات.
.jpg)
يعد حساب متطلبات تدفق مضخة الحريق جزءًا أساسيًا من تصميم نظام فعال للحماية من الحرائق. تبدأ العملية بتحديد الطلب على المياه في المنطقة المحمية ثم النظر في تدفق الرشاشات، والطلب على تيار الخرطوم، ومتطلبات الضغط، والارتفاع، وفقدان الاحتكاك، وإمدادات المياه المتاحة.
يجب أن يعتمد الاختيار النهائي لمضخة الحريق على نقطة العمل الهيدروليكية الكاملة بدلاً من التدفق وحده. يجب على المهندسين أيضًا مراعاة نوع المضخة والسائق والشهادة وظروف التثبيت ومتطلبات الاختبار والتوافق مع نظام الحماية الكامل من الحرائق.
بالنسبة لمصنعي مضخات الحريق، تعد المعلومات الدقيقة للمشروع أمرًا ضروريًا لاختيار المعدات الصحيحة. ومن خلال الجمع بين الحسابات الهيدروليكية وبيانات أداء المضخة الموثوقة والاختبار المناسب، يمكن لفرق المشروع اختيار مضخة حريق تلبي التدفق والضغط المطلوبين وتدعم الموثوقية الشاملة لنظام الحماية من الحرائق.
