كيفية اختيار مضخة حريق للمباني الشاهقة

يتطلب اختيار مضخة حريق لمبنى شاهق أكثر من مجرد اختيار مضخة ذات معدل تدفق مرتفع. يجب أن يتغلب نظام الحماية من الحرائق الشاهق على الارتفاعات الكبيرة، وفقدان الاحتكاك، ومتطلبات الضغط، والمتطلبات الهيدروليكية المختلفة مع توفير أداء يمكن الاعتماد عليه أثناء حالة الطوارئ. يجب اختيار مضخة الحريق الصحيحة وفقًا للمبنى '؛ تصميم الحماية من الحرائق، والحسابات الهيدروليكية، والقوانين والمعايير المعمول بها، وخصائص إمدادات المياه.

بالنسبة لأصحاب المباني ومهندسي الحماية من الحرائق والمقاولين ومتكاملي الأنظمة، فإن فهم العوامل الرئيسية وراء اختيار مضخة الحريق يمكن أن يساعد في تجنب المعدات الصغيرة الحجم والضغط المفرط والتشغيل غير الفعال والتغييرات المكلفة أثناء التثبيت.

1. ابدأ بالطلب الهيدروليكي

الخطوة الأولى في اختيار مضخة الحريق لمبنى شاهق هي تحديد التدفق والضغط المطلوبين في النقطة الأكثر تطلبًا في نظام الحماية من الحرائق.

يعتمد التدفق المطلوب على أنظمة الحماية من الحرائق المثبتة في المبنى. وقد تشمل هذه الرشاشات الأوتوماتيكية، أو الأنابيب العامة، أو الصنابير، أو محطات الخراطيم، أو غيرها من أنظمة إخماد الحرائق المائية.

يجب أن تحدد الحسابات الهيدروليكية طلب النظام بدلاً من اختيار مضخة بناءً على المبنى '؛ إجمالي مساحة الأرضية أو الارتفاع.

تتضمن المعلمات الرئيسية عادةً ما يلي:

• تدفق النار المطلوب

• الضغط المتبقي المطلوب

• فرق الارتفاع

• فقدان احتكاك الأنابيب

• التركيبات وفقدان الصمامات

• خسائر الضغط من خلال مكونات النظام

• ضغط مصدر المياه

• الضغط المطلوب في المنطقة النائية أو الأكثر تطلبًا هيدروليكيًا

يجب أن توفر مضخة الحريق تدفقًا كافيًا عند الضغط المطلوب في ظل ظروف التشغيل التصميمية.

2. حساب تأثير ارتفاع المبنى

يعد الارتفاع أحد أهم العوامل عند اختيار مضخة حريق المباني الشاهقة.

نظرًا لأنه يجب توصيل المياه إلى الطوابق العليا، يلزم ضغط إضافي للتغلب على الرأس الساكن الناتج عن الارتفاع. بعبارات بسيطة، كلما زادت الحاجة إلى انتقال المياه، زاد الضغط المطلوب عند تفريغ المضخة.

مطلوب حوالي 0.433 رطل لكل بوصة مربعة لكل قدم ارتفاع، أو حوالي 0.098 بار لكل متر ارتفاع، قبل النظر في الاحتكاك وخسائر النظام الأخرى.

على سبيل المثال، قد يتطلب المبنى الذي يتمتع بمسافة رأسية كبيرة بين المضخة وأعلى منطقة محمية ضغط تفريغ أكبر بكثير من المبنى منخفض الارتفاع الذي يتطلب نفس متطلبات تدفق الحريق.

ومع ذلك، فإن مجرد زيادة ضغط المضخة ليس هو الحل الصحيح دائمًا. يجب أن تأخذ الأنظمة الشاهقة أيضًا في الاعتبار الحد الأقصى للضغط المسموح به للأنابيب والصمامات والرشاشات ووصلات الخراطيم والمكونات الأخرى.

ولهذا السبب يجب تقييم الارتفاع مع الحساب الهيدروليكي الكامل.

3. تحديد معدل تدفق مضخة الحريق المطلوبة

يتم التعبير عن تدفق مضخة الحريق عادةً بالجالون في الدقيقة أو اللتر في الثانية، اعتمادًا على مواصفات السوق والمشروع.

يجب أن يعتمد التدفق المطلوب على الطلب المحسوب على المياه لنظام الحماية من الحرائق.

من الأخطاء الشائعة اختيار مضخة ذات سعة تدفق كبيرة دون التحقق من الطلب الفعلي للنظام. يمكن للمضخة كبيرة الحجم أن تخلق ضغطًا غير ضروري، وتؤثر على مكونات النظام، وتزيد من استهلاك الطاقة، وتجعل التحكم في النظام أكثر تعقيدًا.

من ناحية أخرى، قد تفشل المضخة الصغيرة الحجم في توفير المياه الكافية للمنطقة النائية هيدروليكيًا أثناء الحريق.

عند اختيار المضخة، يجب على المهندسين مقارنة طلب النظام المطلوب مع منحنى الأداء المعتمد للمضخة '؛s. يجب أن تكون المضخة قادرة على توفير التدفق المطلوب عند الضغط المطلوب في ظل ظروف التشغيل المحددة.

4. تحديد ضغط مضخة الحريق المطلوب

لا يمكن للتدفق وحده تحديد ما إذا كانت مضخة الحريق مناسبة لمبنى شاهق.

يجب أن تولد المضخة أيضًا ضغطًا كافيًا للتغلب عليه

1. خسائر الارتفاع

2. خسائر احتكاك الأنابيب

3. فقدان التركيب والصمام

4. خسائر المعدات

5. الضغط المتبقي المطلوب عند نقطة التصميم

ويمكن اعتبار العلاقة الأساسية على النحو التالي:

ضغط المضخة المطلوب = ضغط الارتفاع + خسائر الاحتكاك + خسائر مكونات النظام + الضغط المتبقي المطلوب & ناقص؛ ضغط المدخل المتاح

وهذا يوفر نقطة انطلاق مفيدة لفهم اختيار مضخة الحريق.

يجب إجراء الحساب الفعلي وفقًا للمشروع '؛s التصميم الهيدروليكي ومتطلبات الحماية من الحرائق المعمول بها.

بالنسبة للمباني الشاهقة، تصبح إدارة الضغط ذات أهمية خاصة لأن الطوابق السفلية يمكن أن تواجه ضغوطًا أعلى بكثير من الطوابق العليا. ولذلك قد يحتاج مصممو النظام إلى أجهزة خفض الضغط، أو مناطق الضغط، أو ترتيبات المضخات المتعددة، أو حلول التصميم الأخرى اعتمادًا على تكوين المبنى.

5. النظر في متطلبات منطقة الضغط

قد تتطلب المباني الشاهقة جدًا مناطق ضغط متعددة بدلاً من إمداد المبنى بأكمله من مستوى ضغط واحد.

يقوم نظام منطقة الضغط بتقسيم المبنى إلى أقسام بحيث يمكن لكل قسم أن يعمل ضمن نطاق ضغط مناسب.

اعتمادا على تصميم المبنى، قد تشمل الحلول ما يلي

• أنظمة مضخات حريق متعددة

• صهاريج تخزين المياه المتوسطة

• أجهزة خفض الضغط

• الناهضون منفصلة

• أنظمة الأنابيب العمودية المخصصة للمناطق

• نقل المضخات أو المضخات المعززة

• معدات مخصصة للحماية من الحرائق لأقسام البناء المختلفة

يعتمد الترتيب الصحيح على ارتفاع المبنى، والحسابات الهيدروليكية، وإمدادات المياه المتاحة، واللوائح المحلية، والتصميم العام للحماية من الحرائق.

بالنسبة للمباني الشاهقة للغاية، فإن اختيار المضخة دون النظر إلى تقسيم مناطق الضغط يمكن أن يؤدي إلى ضغط مفرط على الارتفاعات المنخفضة أو ضغط غير كافٍ في الطوابق العليا.

6. اختر نوع مضخة الحريق المناسبة

يجب أن يتوافق نوع المضخة مع مصدر المياه والتدفق والضغط المطلوبين وظروف التثبيت ومتطلبات المشروع.

تشمل أنواع مضخات الحريق الشائعة المستخدمة في التطبيقات الشاهقة المضخات الأفقية ذات العلبة المقسمة، ومضخات الشفط النهائية، والمضخات التوربينية العمودية، والتكوينات المعتمدة الأخرى.

مضخة حريق أفقية مقسمة

تُستخدم المضخات الأفقية ذات العلبة المقسمة على نطاق واسع لتطبيقات الحماية من الحرائق الأكبر حجمًا. يمكن أن يوفر تصميمها قدرة تدفق عالية وإمكانية وصول مريحة للصيانة.

يمكن أن تكون مناسبة عندما تتوفر مساحة ميكانيكية كافية للغرفة وترتيب مناسب لإمدادات المياه.

مضخة حريق الشفط النهائية

تُستخدم مضخات الشفط النهائية بشكل شائع في التطبيقات ذات متطلبات التثبيت المدمجة نسبيًا.

قد تكون مناسبة لبعض أنظمة الحماية من الحرائق في المباني حيث يقع التدفق والضغط المطلوب ضمن نطاق أداء المضخة '؛s.

مضخة حريق توربينية عمودية

يمكن أن تكون مضخة حريق التوربينات العمودية ذات أهمية خاصة عندما يكون مصدر المياه المتاح أقل من مستوى تركيب المضخة أو عندما يتطلب النظام مضخة قادرة على سحب المياه من خزان أو خزان أو أي مصدر آخر أقل من الدرجة.

بالنسبة للمشاريع التجارية الشاهقة والكبيرة، ينبغي النظر في مصدر المياه المتاح قبل اتخاذ قرار بشأن تكوين المضخة.

7. حدد برنامج التشغيل الصحيح

يعد سائق مضخة الحريق عامل اختيار حاسم آخر.

تُستخدم المحركات الكهربائية بشكل شائع عند توفر مصدر كهربائي موثوق. يمكن أن توفر محركات الديزل مصدرًا مستقلاً للطاقة وقد تكون مطلوبة أو مفضلة اعتمادًا على تصميم المشروع والمتطلبات المعمول بها.

بالنسبة لأنظمة الحماية من الحرائق الحيوية، يجب تقييم موثوقية مصدر الطاقة جنبًا إلى جنب مع ترتيب مضخة الحريق.

قد يشتمل نظام مضخة الحريق الكهربائية على وحدة تحكم مخصصة لمضخة الحريق وترتيب مناسب للإمداد الكهربائي. يتطلب نظام مضخة حريق الديزل اعتبارات إضافية مثل تخزين الوقود والتهوية والعادم والبطاريات والتبريد وظروف تشغيل المحرك.

تستخدم بعض المشاريع مجموعات من مضخات الحريق التي تعمل بالكهرباء والديزل لتوفير التكرار ودعم موثوقية النظام.

8. لا تنسى مضخة الفارس

مضخة الفارس هي مضخة صغيرة لصيانة الضغط مصممة للتعويض عن خسائر الضغط الطفيفة والحفاظ على نظام الحماية من الحرائق عند ضغطه الطبيعي.

ليس المقصود منه توفير تدفق الحريق الرئيسي المطلوب أثناء الحريق.

يعد الاختيار الصحيح لمضخة الفارس أمرًا مهمًا لأن مضخة الفارس ذات الحجم غير المناسب يمكن أن تتداخل مع تشغيل مضخة الحريق الرئيسية. إذا كانت مضخة الفارس كبيرة جدًا، فقد يؤدي ذلك إلى تأخير بدء تشغيل مضخة الحريق الرئيسية عند حدوث طلب حقيقي على المياه.

ولذلك ينبغي اختيار مضخة الفارس كجزء من نظام مضخة الحريق الكامل بدلاً من معاملتها كقطعة مستقلة من المعدات.

9. تحقق من منحنى أداء المضخة

لا يوفر تصنيف لوحة المضخة وحده معلومات كافية للاختيار الصحيح.

يجب على المهندسين مراجعة منحنى الأداء الكامل ومقارنته بطلب النظام.

وتشمل النقاط الهامة ما يلي:

• التدفق المقدر

• الضغط المقدر

• ضغط الاغلاق

• الضغط عند التدفق المقدر

• الضغط في ظروف التدفق الأعلى

• متطلبات قوة المحرك أو المحرك

• سرعة التشغيل

يجب أن توفر المضخة المختارة الأداء المناسب عبر نطاق التشغيل المتوقع.

على سبيل المثال، لا ينبغي تقييم المضخة المصنفة عند تدفق معين عند تلك النقطة الواحدة فقط. وينبغي أيضًا أخذ أدائها عند الإغلاق وفي ظروف التدفق الأعلى في الاعتبار فيما يتعلق بمتطلبات الحماية من الحرائق المعمول بها.

10. التحقق من الشهادات والمعايير المعمول بها

بالنسبة لمعدات الحماية من الحرائق، يعد إصدار الشهادات والامتثال جزءًا مهمًا من عملية الاختيار.

اعتمادًا على موقع المشروع ومواصفاته، قد تحتاج مضخة الحريق إلى الامتثال لمعايير الحماية من الحرائق المعترف بها ومتطلبات الاعتماد.

قد يتم تحديد المعدات المدرجة في قائمة UL والمعتمدة من FM لمشاريع معينة. قد تتبع المشاريع الأخرى متطلبات وطنية أو إقليمية مختلفة.

قبل شراء مضخة الحريق يجب على فريق المشروع التأكد من ذلك

• الشهادة المطلوبة

• معايير الحماية من الحرائق المطبقة

• متطلبات السلطة المحلية

• مواصفات المشروع

• إجراءات الاختبار المطلوبة

• الوثائق المطلوبة

• نطاق الاعتماد لنموذج المضخة المحددة وتكوينها

يجب التحقق من الشهادة للمعدات الفعلية التي يتم توفيرها بدلاً من افتراضها بناءً على مجموعة المنتجات العامة للشركة المصنعة '؛s فقط.

11. النظر في مساحة التثبيت والصيانة

غالبًا ما تحتوي المباني الشاهقة على مساحة ميكانيكية محدودة للغرفة، مما يجعل التركيب المادي أحد الاعتبارات المهمة.

قبل الانتهاء من اختيار المضخة، تحقق من المساحة المتاحة لـ:

• مضخة وسائق

• وحدة تحكم

• الأنابيب

• الصمامات

• معدات الاختبار

• تهوية

• نظام العادم لمحركات الديزل

• الوصول للصيانة

• إزالة واستبدال المكونات

ينبغي النظر في الوصول إلى الصيانة منذ بداية التصميم. قد تلبي المضخة المتطلبات الهيدروليكية ولكنها لا تزال تخلق مشاكل عملية إذا لم يتمكن الفنيون من الوصول بأمان إلى المكونات الحيوية.

بالنسبة لمضخات الحريق الكبيرة، يجب أن يتيح تصميم المعدات أيضًا مساحة كافية للفحص والاختبار والخدمة والاستبدال النهائي.

12. النظر في الموثوقية والتكرار

مضخة الحريق هي معدات الطوارئ. والغرض منه هو توفير المياه عندما يكون المبنى '؛ نظام الحماية من الحرائق في أمس الحاجة إليه.

بالنسبة للمباني الشاهقة، ينبغي النظر في الموثوقية في جميع أنحاء النظام بأكمله.

وتشمل العوامل الهامة ما يلي:

• إمدادات مياه موثوقة

• طاقة كهربائية موثوقة

• احتياطي الديزل عند الحاجة

• اختيار وحدة التحكم المناسبة

• الظروف المناسبة لغرفة المضخة

• الفحص والاختبار المنتظم

• الصيانة الوقائية

• التكليف الصحيح

• توافر المكونات البديلة

عندما تتطلب متطلبات المشروع مضخات متعددة، يجب تقييم النظام الكامل كترتيب متكامل بدلاً من اختيار كل مضخة بشكل مستقل.

13. العمل مع الشركة المصنعة لمضخة الحريق مبكرًا

يكون اختيار مضخة الحريق أكثر فعالية عندما تشارك الشركة المصنعة في وقت مبكر من المشروع.

يمكن للشركة المصنعة مراجعة التدفق والضغط ونوع المضخة والسائق ووحدة التحكم وظروف التثبيت ومتطلبات الاعتماد المطلوبة قبل الانتهاء من المعدات.

يعد توفير معلومات دقيقة عن المشروع أمرًا ضروريًا. يجب أن يتضمن الاستفسار الفني النموذجي معدل التدفق المطلوب، والضغط المطلوب، ومصدر المياه، والارتفاع، وإمدادات الطاقة، وموقع التثبيت، والشهادات المعمول بها، ومعايير المشروع.

كلما كانت المعلومات أكثر اكتمالا، كان من الأسهل تحديد التكوين المناسب لمضخة الحريق.

الخلاصة: حدد مضخة الحريق بناءً على النظام الكامل

يعد اختيار مضخة حريق لمبنى شاهق قرارًا هيدروليكيًا وهندسيًا، وليس مجرد مسألة اختيار مضخة ذات تدفق أكبر أو أعلى ضغط.

يجب أن تبدأ عملية الاختيار بطلب النظام المطلوب ثم تأخذ في الاعتبار الارتفاع، وفقدان الاحتكاك، والضغط المتبقي، وإمدادات المياه، ومناطق الضغط، ونوع المضخة، والسائق، ومضخة الفارس، ومنحنى الأداء، والشهادة، وظروف التثبيت، والصيانة طويلة المدى.

يجب أن تعمل مضخة حريق المباني الشاهقة المختارة بشكل صحيح كجزء من نظام الحماية الكامل من الحرائق وتوفر التدفق والضغط المطلوبين عندما يتطلب النظام ذلك.

بالنسبة لمصنعي مضخات الحريق، فإن الهدف ليس مجرد توفير مضخة. إنه توفير المعدات التي تتوافق مع المتطلبات الهيدروليكية للمشروع '؛ وظروف التشغيل والمعايير المعمول بها وبيئة التثبيت. يمكن أن يساعد الاختيار الدقيق في مرحلة التصميم المقاولين وأصحاب المباني على تحقيق نظام موثوق وقابل للصيانة للحماية من الحرائق للتطبيقات الشاهقة.