بوستر پمپ آتش نشانی

بوستر پمپ آتش نشانی، پکیجی است متشکل از دو یا چند پمپ که برای افزایش فشار آب در سیستمهای اطفای حریق استفاده می‌شود. طراحی و ساخت بوستر پمپ‌های آتش نشانی بدلیل عدم استفاده در سالهای متمادی و حضور یکباره در هنگام آتش سوزی از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است.

اطفاء‌حریق ساختمان یکی از مهمترین موارد در مبحث ایمنی ساختمان است. بنابراین طراحی سیستم اطفاءحریق و انتخاب سیستمِ تامین آب با دبی و فشارِ لازم از اهمیت بسزایی برخوردار می‌باشد. تامین آبِ سیستمِ اطفاءحریق توسط بوستر پمپ‌های آتش نشانی صورت می‌گیرد.

بوستر پمپ ، به عنوان حیاتی‌ترین بخش سیستم اطفای حریق ساختمان، نقش حائز اهمیتی در عملکرد صحیح سیستم دارد. هرگونه نقص در عملکرد این وسیله می‌تواند منجر به کاهش کارایی سیستم اطفاءحریق ساختمان و خسارات جانی و مالی غیرقابل جبران گردد. به همین خاطر، استفاده از بوستر پمپ‌های آتش نشانی دارای استانداردهای معتبر بسیار مهم است.

در کشور ما تولیدکنندگان غالبا بوستر پمپ آتش نشانی را در همان قالب مدل آبرسانی می‌سازند و متاسفانه بین این دو اختلافی قائل نمی‌شوند. حال آنکه بوسترهای آتش نشانی کاملا متفاوت بوده و استانداردهای زیادی برای آن وجود دارد.

بوستر پمپ آتش نشانی چیست؟

بوستر پمپ آتش نشانی اساسی‌ترین دستگاه در تجهیزات اطفای حریق آبی است. بوستر به معنی “تقویت کننده” و بوستر پمپ به معنی پمپ تقویت کننده خواهد بود. بوستر پمپ آتش نشانی نوعی پمپ تقویت کننده فشار و دبی آب است که به طور خاص برای افزایش فشار آب در سیستم اطفای حریق در مصارف خانگی، مجتمع‌های مسکونی، ادارای و تجاری، کارخانجات، فرودگاه‌ها و… طراحی شده است.

بهنگام آتش سوزی این امکان وجود دارد که فشار آب شهری برای فعال کردن سیستم اطفای حریق (اسپرینکلرها) و تامین دبی آب کافی برای مهار آتش کافی نباشد، از اینرو نصب بوستر پمپ آتش نشانی بسیار مهم است. بوستر پمپ‌های آتش نشانی معمولاً برقی هستند و ممکن است شامل یک دیزل ژنراتور باشند تا اطمینان حاصل شود که در صورت قطع برق به کار خود ادامه می دهند.

طراحی بوستر پمپ آتش نشانی

1. یک بوستر پمپ آتش نشانی بر اساس استانداردهای بین‌المللی حتما باید سه جزء زیر را داشته باشد:
   • یک الکتروپمپ
   • یک موتور دیزل
   • یک جوکی پمپ
2. در بوستر پمپ‌ آتش نشانی به ازای هر پمپ، یک تابلو برق مجزا باید وجود داشته باشد. در اینجا ما برای الکتروپمپ، موتور دیزل و جوکی پمپ؛ یک تابلو برق جداگانه داریم و همانند بوستر پمپ‌ آبرسانی نیست که بطور مثال اگر سه پمپ داشته باشیم تنها یک تابلو برق وظیفۀ کنترل سیستم بوستر پمپ را بعهده دارد.
3. در بوستر پمپ آتش نشانی در بخش مکش در صورت وجود مکش منفی، کلکتوری وجود ندارد.
4. در اینجا برای هر پمپ دو عدد سوئیچ فشار وجود دارد که یکی از سوئیچ ها به عنوان رزرو و استندبای قرار دارد.
5. در زیر پرشر سوئیچ یک شیر تست وجود دارد که در صورت باز کردن این شیر، پمپ ها استارت می کنند. بعلت اینکه بوستر پمپ آتش نشانی برای مدت طولانی خاموش است و صرفا در موقع حریق استارت می شود برای همین باید برای هر پمپ دو پرشر سوئیچ داشته باشیم که در صورت عمل نکردن یکی، دیگری وارد شود. همچین بوستر پمپ آتش نشانی باید بصورت دوره ای تست شود و از نظر عملکردی نیز تضمین شود و تعبیه شیر تست به همین خاطر است.
6. در این مدل هریک از پمپ ها یک منبع دیافراگمی جداگانه بر روی خط دهش خود دارند.

چیدمان پمپ در بوستر پمپ آتش نشانی

بوسترهای آتش نشانی هرگز دارای بیش از 3 پمپ اصلی نخواهد بود. چیدمان پمپ‌های آتش نشانی باید به یکی از 7 حالت زیر باشد.

تک پمپه (تَک خط)	دو پمپه (دو خط)	چند پمپه (چند خط)
یک الکتروپمپ یک دیزل پمپ	دو الکتروپمپ دو دیزل پمپ یک الکتروپمپ و یک دیزل پمپ	یک الکتروپمپ و دو دیزل پمپ سه دیزل پمپ

در بوستر پمپ‌های چند پمپه حداکثر یک الکتروپمپ وجود دارد و سایر پمپ‌ها دیزلی خواهد بود. جوکی پمپ می‌تواند در کنار هر یک از این انواع قرار بگیرد.

تعیین ظرفیت بوستر پمپ آتش نشانی

رویکرد اصولی برای تعیین ظرفیت و هد بوستر پمپ آتش نشانی توجه به جدول گروه‌بندی مصارف بر اساس کاربری، ارتفاع و زیربنای کلی ساختمان (جدول زیر) و استفاده از روش محاسبات هیدرولیکی است.

(کاربری)	ارتفاع (متر)	کلاس ساختمان بر اساس مساحت ناخالص (مترمربع)
		زیر 4830	4830 تا 10000	10000 و بیشتر
مسکونی، آپارتمانی، اداری، آموزشی	زیر 23 متر	S1	S2	S3
	23 تا 30 متر	S2	S3	S3
	30 متر و بیشتر	S3	S3	S3
تجاری، پارکینگ طبقاتی	زیر 12 متر	S2	S3	S3
	12 متر و بیشتر	S3	S3	S3
مسکونی اقامتی، تجمعی	زیر 23 متر	S2	S3	S3
	23 متر و بیشتر	S3	S3	S3
درمانی، مراقبتی	با هر ارتفاع و عمق	S3	S3	S3
(سردخانه صنعتی و انبار)	نوع خطر تصرف	زیر 1000	1000 و بیشتر	–
	کم‌خطر و خطر‌معمولی	S2	S3	–
	پرخطر و خاص	S3	S3	–

آیین‌نامه بوستر پمپ‌های آتش نشانی

اطلاعاتی که در ادامه ارائه می‌شود جهت پیدا کردن یک دید کلی نسبت به ظرفیت بوستر پمپ‌های آتش نشانی است. ظرفیت بوستر پمپ آتش نشانی بستگی به نوع وسایل اطفا حریق آبی در ساختمان دارد.

براساس استاندارد NFPA در ساختمان‌های مجهز به جعبه آتش نشانی با شیر آتش نشانی 1.5 اینچ، ظرفیت بوستر پمپ آتش نشانی بر مبنای مصرف 50gpm برای هر جعبه آتش نشانی و استفادۀ همزمان از دو جعبه آتش نشانی تعیین می‌گردد. در چنین شرایطی فشار آب در خروجی شیر آتش نشانی براساس استانداردهای امریکایی و اروپایی به ترتیب 3 تا 4.5 اتمسفر است.

در ساختمان‌هایی که سطح زیربنای هر یک از طبقات کمتر از 800 متر مربع باشد می‌توان به جای جعبه آتش نشانی از هوزریل استفاده کرد. در این شرایط، حداقل مقدار آب خروجی از هوزریل 30 لیتر بر دقیقه، معادل 8gpm و حداقل فشار پشت نازل آن با قطر ¼ اینچ، 1.5bar و حداقل این فشار پشت نازل 3/16 اینچ، 3 bar است.

برای اماکن مجهز به هیدرانت آتش نشانی حداقل ظرفیت بوستر پمپ 500gpm تعیین می‌شود.

استانداردهای بوستر پمپ آتش نشانی

برای بوستر پمپ آتش نشانی استانداردهای متنوع و زیادی وجود دارد. سازمان آتش نشانی نیز یک پیش نویس به همین منظور تهیه کرده است. اما از مشهورترین استانداردها می‌توان موارد زیر را نام برد:

1. استاندارد NFPA 20: که شناخته شده ترین و معتبرترین استاندارد است.
2. استاندارد اروپایی EN 12845: که بعلت حضور برندهای اروپایی (مانند ایتالیایی، آلمانی و گاها انگلیسی) در کشور ما معمولا از این استاندارد استفاده می شود.

NFPA یک سازمان بزرگ بین ­المللی معتبر است که اهداف زیر را دنبال می کند:

1. کاهش بار جهانی حریق و خطرات ناشی از آن
2. ارائه کدهای عمومی و استانداردهای اطفای حریق (در حدود 300 کد و استاندارد)
3. تحقیق و آموزش

استاندارد NFPA 20 قابل­ احترام­ترین و سختگیرانه­‌ترین استاندارد جهان در زمینه بوستر پمپ­های آتش نشانی می­باشد. این استاندارد قوانینی جهت نصب و عملکرد پمپ­ها، موتورهای محرکه، کنترلرها و اجزای کمکی آن­ها دارد. تمامی بوستر پمپ­های UL/FM طراحی شده توسط شرکت ناب ملل از استاندارد فوق پیروی می­کند.

**منظور از UL-FM listed یعنی ذکر شده در فهرست گواهی­نامه فنی (دارای استاندارد یا گواهی­نامه)

تجهیزات؛ مواد و یا خدمات مشمول در فهرست منتشر شده توسط سازمان های مورد پذیرش مراجع قانونی ذیصلاح، که مورد ارزیابی (شامل بازرسی مواد و یا تولید تجهیزات مذکور در فهرست و ارزیابی خدمات به صورت دوره ای) قرار می­گیرند.

فهرست‌های این سازمان مورد پذیرش مراجع ذیصلاح بیانگر این موضوع است که تجهیزات، مواد و خدمات مطابق با استانداردهای متناسب و مشخص بوده و یا مناسب بودن آنها برای هدف مشخصی مورد آزمایش قرار گرفته است.

وظیفه جوکی پمپ در بوستر پمپ

مطابق با هر دو استاندارد اروپایی و امریکایی، سوئیچ فشار پمپ اصلی صرفا فرمان استارت را می‌دهد و پمپ را خاموش نمی‌کند. البته مطابق با استاندارد NFPA 20 چنانچه مقام قانونی صلاح بداند برای پمپ‌های با دبی کم می‌تواند فرمان قطع نیز بدهد.

عواملی مانند نشت و ماهیت آب می‌تواند سبب ایجاد نوسانات در فشار سیستم اطفاء حریق شود. این نوسانات باعث روش شدن پمپ می‌شود در حالی که هیچ حریقی رخ نداده و هیچ اسپرینکلر و یا شیلنگ آتش نشانی فعال نیست.

بوستر پمپ‌های اطفاءحریق چه از نظر تنظیم فشار سوئیچ و چه از نظر عملکرد برای روشن و خاموش شدن‌های فوری طراحی نشده‌اند و از طرف دیگر خاموش و روشن شدن یک پمپ با ظرفیت بالا ممکن است منجر به بروز ضربه قوچ بشود. علاوه بر این روشن شدن پمپ اصلی باید منجر به صدا در آمدن زنگ هشدار شود و زمانی که جوکی پمپ نباشد، این مورد می‌تواند منجر به بروز آلارم خطا در سیستم شود.

محاسبه دبی پمپ‌های جوکی ارتباط مستقیم با روزمینی و زیرزمینی بودن سامانه لوله‌کشی دارد. دبی پمپ‌های جوکی برای سامانه‌های لوله‌کشی روی زمینی از نظر استاندارد NFPA 20 معادل یک گالن بر دقیقه (1gpm = 0.227 m3/h) و یا نرخ نشت در ده دقیقه، هرکدام که بیشتر بود؛ باید در نظر گرفته شود. اما این مقدار هرگز نباید از دبی یک اسپرینکلر با کوچکترین ضریب K و دورترین مسیر هیدرولیکی بیشتر باشد.

اما در سامانه‌های لوله‌کشی زیرزمینی امکان بروز نشتی بیشتر از سامانه‌های روی‌زمینی است (به ویژه در سیستم‌های قدیمی) و به همین علت باید دبی جوکی پمپ‌ها در این سیستم را بیشتر از حالت قبل (سیستم روی زمینی مانند سیستم‌های اسپرینکلر) در نظر گرفت.

به‌عنوان محاسبات سر انگشتی، دبی جوکی پمپ در سامانه‌های لوله‌کشی زیرزمینی معادل 1% دبی پمپ‌های اصلی در نظر گرفته می‌شود. در سیستم‌های قدیمی به دلیل امکان نشتی بیشتر، ممکن است نیاز به جوکی پمپ بزرگتری باشد.

حداقل اختلاف فشار پرشر سوئیچ پمپ جوکی با پمپ اصلی باید 0.7 بار (7 متر هد ستون آب) باشد تا از عملکرد پمپ‌های اصلی اطمینان حاصل شود.

چه پمپی برای ساخت بوسترپمپ آتشنشانی مناسب است؟

پمپی که برای مونتاژ بوستر پمپ آتشنشانی استفاده می‌شود باید منحنی عملکرد آن شیب ملایمی داشته باشد تا با افزایش جریان آب تغییرات فشار کم باشد.

به خاطر اهمیت بسیار زیاد پمپ‌های آتش‌نشانی،استاندارد NFPA 20‌  الزاماتی را هم برای متریال و هم برای منحنی عملکرد این پمپ‌ها تعیین کرده است. ویژگی‌ها و منحنی عملکرد پمپ‌های آتش‌نشانی نسبت به سایر پمپ‌ها متفاوت است. پمپ‌هایی که برای کاربری‌های دیگر مانند آبرسانی استفاده می‌شوند با توجه به معیارهایی همچون ماکزیمم بازده و مسائل اقتصادی انتخاب می‌شوند اما برای انتخاب پمپ‌های آتش‌نشانی این موضوعات اولویت اول نیستند. بوسترپمپ‌های آتش‌نشانی برای عملکرد مطمئن در تمام طول عمر خود طراحی و ساخته می‌شوند. این پمپ‌ها با هدف بیشینه کردن ایمنی و فشار خروجی تولید می‌شوند.

عملکرد بوسترپمپ آتش نشانی :

زمانی که فشار سیستم افت می‌کند اولین اتفاقی که رخ می‌دهد این است که که پرشر سوئیچ جوکی پمپ عمل می‌کند و جوکی پمپ وارد مدار می‌شود (در واقع Cut-in پرشرسوئیچ جاکی پمپ بالاترین عددی است که در بوسترپمپ آتش‌نشانی تنظیم می‌شود). اگر جوکی پمپ بتواند فشار مورد نیاز را تامین کند مانند حالتی که نشتی در سیستم وجود دارد و یا به مقدار آب کمی نیاز داریم بعد از تامین نیاز سیستم خاموش می‌شود. اما اگر فشار سیستم تامین نشود، پمپ اصلی وارد می‌شود. اگر در عملکرد پمپ اصلی اشکالی به وجود آید یا اصلا پمپ اصلی نتواند روشن شود، پمپ رزرو استارت می‌خورد و وارد مدار می‌شود.

در حالتی که دو پمپ داریم، هر کدام از پمپ‌ها باید بتواند به تنهایی نیاز آب سیستم آتشنشانی را تامین کند و پمپ دیگر صرفا بعنوان پمپ رزرو است. به عبارت دیگر در صورت استفاده از دو پمپ، هر پمپ به تنهایی توانایی آبدهی کل را داشته باشد. بوستر پمپ آتش‌نشانی همانند بوستر پمپ‌های آبرسانی نیست که سیستم آن به گونه‌ای طراحی می شود که هر کدام از پمپ‌ها بخشی از جریان شبکه مصرف را تامین می‌کند.

الزامات منحنی عملکرد پمپ‌های بوستر پمپ آتشنشانی براساس NFPA 20:

برای انتخاب پمپ آتشنشانی مهمترین مساله منحنی مشخصه آن است. بهترین پمپ برای تامین فشار در بوستر پمپ آتشنشانی پمپی است که منحنی مشخصه آن در محدوده ظرفیت مورد نظر از شیب نسبتا کم برخوردار باشد. پمپی که  منحنی مشخصه آن شیب کمی دارد از این مزیت برخوردار است که با تغییرات مصرف آب، افت فشار آن نسبتا کم خواهد بود. چنانچه منحنی عملکرد پمپ ما دارای شیب تند باشد (اصطلاحا منحنی آن تیز باشد) افزایش جریان منجر به افت سریع فشار می‌شود.

براساس استاندارد  NFPA 20 اگر شما پمپی دارید که در دبی 100 درصد ، هد 100 درصد ایجاد می‌کند، منحنی عملکرد آن باید به گونه‌ای باشد که اگر دبی تا 150 درصد افزایش پیدا کند فشار آن از 65 درصد فشار نامی سیستم کمتر نشود.

البته در عمل چنین  پمپی وجود ندارد و این شرایط ایده‌آل است. اما مهمترین بخش منحنی عملکرد پمپ برای ما بخش مربوط به افزایش دبی است. زیرا در صورت گسترش حریق و عمل کردن اسپلینکرهای بیشتر به دبی آب بیشتری نیاز داریم و با زیاد شدن تعداد مصرف‌کننده‌ها برای خاموش کردن آتش نباید فشار آب خیلی کم شود.

با توجه به توضیحات بالا سه اصل اساسی که باید  پمپ‌های به کار رفته در بوسترپمپ‌های آتش‌نشانی دارا باشند عبارتند از:

۱– این پمپ‌ها فشاری معادل ۱۴۰ – ۱۲۰ درصد فشار نامی خود در شرایط نرخ جریان صفر تولید کنند.

۲– نقطه نامی پمپ فشار و جریان معادل ۱۰۰ درصد فشار و جریان نامی را ایجاد کند.

۳– بیشترین آبدهی مورد انتظار از یک پمپ آتشنانی، نرخ جریانی برابر با ۱۵۰ درصد آبدهی نامی در فشاری معادل ۶۵ درصد فشار نامی است.

آبدهی یک پمپ آتش‌نشانی چقدر است؟

با توجه به مکانی که بوسترپمپ آتشنشانی وظیفه اطفا حریق آن را به عهده دارد اینکه مجتمع مسکونی، اداری، تجاری یا انبار باشد و میزان اشتعال‌پذیری مواد پاسخ‌های متنوعی برای این پرسش وجود دارد که پس از انجام محاسبات هیدرولیکی و با توجه به استانداردهای مربوطه توسط متخصصین تعیین می‌گردد.

محدوده‌ی ظرفیت پمپ‌های آتش‌نشانی از gpm ۲۵ تا gpm ۵۰۰۰ و بیشتر و محدوده فشار آن‌ها از psi ۵۰ تا psi ۱۲۵ و بیشتر تغییر می‌کند.

در جدول زیر دبی های اصلی پمپ های آتش نشانی بر اساس NFPA آمده است :

انواع پمپ‌های آتشنشانی

در استاندارد NFPA 20‌ چهار دسته پمپ معرفی شده‌اند:

۱- پمپ‌های سانتریفیوژ تک طبقه‌ای یا همان مکش از ته

۲- پمپ‌های عمودی خطی

۳- پمپ‌های اسپلیت کیس یا همان پمپ‌های دو مکشه

۴- پمپ‌های عمودی توربینی

نکته‌ی مهم: محل استقرار پمپ‌ آتشنشانی همواره باید در تراز ارتفاعی پایین‌تر نسبت به مرکز مخزن ذخیره آب باشد. مگر اینکه پمپ آتشنشانی که برای مکش آب از ترازی پایین‌تر نسبت به مخزن استفاده می‌شود جز پمپ‌های فهرست شده باشد مانند پمپ‌های عمودی توربینی.