حساب مضخة الحريق (fire pump calculation) يبدأ من نقطة الطلب في الحسابات الهيدروليكية المعتمدة: أعلى تصرف يحتاجه النظام والضغط المطلوب عند فلانشة الطرد، ثم يُطرح منه أقل ضغط سحب متاح لتحصل على الضغط الصافي. بعدها تختار مضخة بتصرف مقنن قياسي تقع نقطة الطلب على منحناها، وتتحقق أن المضخة تعطي 150% من التصرف المقنن عند 65% على الأقل من الضغط المقنن، وأن ضغط الإغلاق لا يتجاوز 140%. مضخة الجوكي (Jockey) تُحسب منفصلة، وتصرفها صغير يعوض التسريب فقط. هذا المقال يشرح الخطوات بمثال رقمي، ويفيد المهندس والمقاول والمالك عند مراجعة عرض مضخات الحريق المتاحة في قسم مضخات الحريق لدى أزيدك.
الخلاصة السريعة
- نقطة التصميم تأتي من الحسابات الهيدروليكية المعتمدة، لا من تقدير عام لحجم المبنى.
- الضغط الصافي للمضخة = الضغط المطلوب عند الطرد ناقص أقل ضغط سحب متاح عند نفس التصرف.
- المضخة تُختبر عند 150% من التصرف المقنن، ويجب ألا يقل ضغطها حينها عن 65% من الضغط المقنن.
- ضغط الإغلاق (Churn) يقع بين 101% و140% من الضغط المقنن، ويُضاف إليه ضغط السحب عند مراجعة تحمّل المكونات.
- مضخة الجوكي تعوض التسريب فقط، وتصرفها أقل من تصرف رشاش واحد في الأنظمة فوق الأرض.
محتويات المقال
- ما المرجع الذي يحكم حساب مضخة الحريق في السعودية؟
- الخطوة الأولى: كيف تحدد التصرف المطلوب (Flow)؟
- الخطوة الثانية: كيف تحسب الضغط الصافي للمضخة (Net Pressure)؟
- الخطوة الثالثة: كيف تقرأ منحنى الأداء 150% و65%؟
- مثال رقمي: حساب مضخة الحريق (fire pump calculation) خطوة بخطوة
- كيف تقدّر قدرة المحرك؟
- حساب مقاس مضخة الجوكي (Jockey Pump Capacity)
- ما الذي تراجعه في عرض مضخات الحريق قبل الاعتماد؟
- الأسئلة الشائعة
- الخلاصة
ما المرجع الذي يحكم حساب مضخة الحريق في السعودية؟
الإطار الملزم هو كود الحماية من الحرائق السعودي SBC 801 ومتطلبات الدفاع المدني ومواصفات المشروع. المعيار الفني الذي يعتمده المصمم لمضخات الحريق هو NFPA 20، والإصدار الذي يُعمل به يحدده الاستشاري والكود المعتمد للمشروع، لذلك ثبّت الإصدار كتابياً قبل التصميم. شرحنا أساسيات المعيار في دليل NFPA 20 لمضخات الحريق، وهنا نركز على الحساب نفسه.
من جهة المطابقة، تخضع مضخات مكافحة الحريق للائحة الفنية لمواد ومعدات مكافحة الحريق الصادرة عن الهيئة السعودية للمواصفات والمقاييس والجودة (SASO)، وتُستخرج شهادة المطابقة عبر منصة سابر. هذا لا يغير طريقة الحساب، لكنه يحدد ما يُقبل في التوريد.
الخطوة الأولى: كيف تحدد التصرف المطلوب (Flow)؟
التصرف المطلوب هو أكبر طلب لنظام واحد تخدمه المضخة. في نظام الرشاشات (السبرنكلر) يأتي من مساحة التصميم وكثافة الرش حسب تصنيف الخطورة في NFPA 13، ويُضاف إليه بدل خراطيم الحريق (Hose Allowance) إذا كانت المضخة تغذي الخراطيم أو الحنفيات. إذا كانت المضخة تخدم نظام خراطيم قائمة (Standpipe) فطلبه يُحسب وفق المعيار الخاص به. القاعدة العملية: لا تجمع طلبات أنظمة لا تعمل معاً، وخذ الحالة الأشد من الحسابات الهيدروليكية.
أخطاء التقدير هنا تنتقل إلى كل ما بعدها. لذلك يبدأ أي حساب جاد من ملف حسابات هيدروليكية كامل، وهو جزء من خدمة التصميم والحسابات الهندسية لدى أزيدك.
الخطوة الثانية: كيف تحسب الضغط الصافي للمضخة (Net Pressure)؟
الحسابات الهيدروليكية تعطيك الضغط المطلوب عند فلانشة طرد المضخة لتوصيل التصرف المطلوب إلى أبعد نقطة. هذا الضغط يشمل ضغط تشغيل الرشاش الأبعد، وفقد الاحتكاك في المواسير (البايب) والوصلات، وفرق المنسوب، وفقد المحابس (الصمامات / Valve) ومانع الارتداد إن وُجد.
المضخة لا تحتاج أن توفر هذا الضغط كله إذا كان الماء يصلها بضغط. لذلك:
الضغط الصافي المطلوب = الضغط المطلوب عند الطرد − أقل ضغط سحب متاح عند نفس التصرف
عند السحب من خزان أرضي يكون ضغط السحب صغيراً ويتغير مع منسوب الماء، فاستخدم أقل منسوب تشغيلي. عند السحب من شبكة عامة يُستخدم أقل ضغط متبقٍ مثبت باختبار تدفق، وليس الضغط الساكن.
الخطوة الثالثة: كيف تقرأ منحنى الأداء 150% و65%؟
منحنى المضخة يربط التصرف بالضغط. يحدد NFPA 20 ثلاث نقاط تُراجع على كل منحنى، كما يلخصها معهد الهيدروليك الأمريكي (Hydraulic Institute) وجمعية ASPE:
| النقطة على المنحنى | التصرف | شرط الضغط | ما الذي تراجعه |
|---|---|---|---|
| نقطة الإغلاق (Churn / Shutoff) | صفر | بين 101% و140% من الضغط المقنن | أقصى ضغط في النظام بعد إضافة ضغط السحب |
| النقطة المقننة (Rated) | 100% | 100% من الضغط المقنن على الأقل | اسم المضخة على لوحة البيانات |
| نقطة التحميل الزائد (Overload) | 150% | 65% من الضغط المقنن على الأقل | قدرة المضخة عند زيادة الطلب |
أين يجب أن تقع نقطة الطلب؟ وفق ما تذكره ASPE، يجب ألا يتجاوز أكبر طلب لنظام واحد 150% من التصرف المقنن، والتشغيل فوق 140% تقريباً غير مفضل، وتحت 90% غير موصى به. ويذكر مقال Consulting-Specifying Engineer أن ملحق NFPA 20 يقترح أن يقع الطلب بين 90% و140% من التصرف المقنن. المعنى العملي: لا تختر مضخة أكبر من اللازم بكثير، ولا مضخة تعمل على حافة منحناها.
التصرفات المقننة قياسية، ويذكر معهد الهيدروليك أنها تمتد من 25 إلى 5,000 جالون في الدقيقة (gpm)، وأن المضخة المعتمدة تُقنن لضغط صافٍ 40 psi أو أكثر. اختر من التصرفات المتاحة في كتالوج المنتجات والداتا شيت الخاص بالمصنع.
مثال رقمي: حساب مضخة الحريق (fire pump calculation) خطوة بخطوة
الأرقام التالية توضيحية لشرح الطريقة فقط، وليست قيماً تصميمية لمشروع بعينه.
- الطلب من الحسابات الهيدروليكية: 1,100 gpm (حوالي 250 م³/ساعة) عند 105 psi (حوالي 7.2 بار) على فلانشة الطرد.
- أقل ضغط سحب متاح من الخزان عند هذا التصرف: 5 psi (حوالي 0.34 بار).
- الضغط الصافي المطلوب: 105 − 5 = 100 psi (حوالي 6.9 بار).
تجربة مضخة 1,250 gpm: الطلب = 1,100 ÷ 1,250 = 88% من التصرف المقنن، أي تحت النطاق الموصى به 90% إلى 140%. المضخة أكبر من الحاجة.
تجربة مضخة 1,000 gpm: الطلب = 110% من التصرف المقنن، داخل النطاق. لكن الضغط على المنحنى عند 110% يكون عادة أقل من الضغط المقنن، فلو اخترت 1,000 gpm عند 100 psi قد لا تحقق 100 psi عند 1,100 gpm. لذلك يُراجع منحنى المصنع لمضخة 1,000 gpm بضغط مقنن أعلى، مثلاً 110 psi (حوالي 7.6 بار)، ويُتحقق أن المنحنى يعطي 100 psi على الأقل عند 1,100 gpm.
فحص 150%: عند 1,500 gpm يجب ألا يقل الضغط عن 0.65 × 110 = 71.5 psi (حوالي 4.9 بار).
فحص الإغلاق: أقصى ضغط إغلاق مسموح 1.4 × 110 = 154 psi (حوالي 10.6 بار). أضف أعلى ضغط سحب ساكن متوقع، ولو كان 10 psi يصبح المجموع 164 psi (حوالي 11.3 بار). قارن هذا بضغط التشغيل المقنن للمكونات في الداتا شيت، فرشاشات TYCO سلسلة TY-B مثلاً يتراوح ضغط التشغيل الأقصى لموديلاتها في الداتا شيت TFP151 بين 175 psi و250 psi حسب الموديل وجهة الاعتماد. إذا اقترب الضغط من حدود المكونات أو تجاوزها، يُراجع الاختيار أو يُضاف صمام تنفيس وفق ما يسمح به المعيار.
كيف تقدّر قدرة المحرك؟
القدرة الهيدروليكية تُحسب من المعادلة العامة: القدرة (كيلوواط) = 9.81 × التصرف (م³/ث) × الرفع (م). في المثال: 1,000 gpm تساوي 0.063 م³/ث تقريباً، و110 psi تساوي حوالي 77 متر ماء، فتكون القدرة الهيدروليكية عند النقطة المقننة حوالي 48 كيلوواط. القدرة على عمود المضخة أعلى منها بحسب كفاءة المضخة في منحنى المصنع.
هذا تقدير أولي فقط. المحرك يُختار من بيانات المصنع بحيث يغطي حمل المضخة على المنحنى كاملاً، وتذكر ASPE أن المحرك يجب أن يوفر الحمل الكامل عند السرعة المقننة دون تجاوز تيار لوحة البيانات. ومع محركات الديزل في صيف السعودية تُراجع قدرة المحرك بعد تخفيض الحرارة كما يحدده المصنع.
حساب مقاس مضخة الجوكي (Jockey Pump Capacity)
مضخة الجوكي تحافظ على ضغط الشبكة وتعوض التسريب الصغير حتى لا تبدأ مضخة الحريق الرئيسية مع كل هبوط بسيط. تصرفها لا يُحسب ضمن طلب الإطفاء. الإرشادات المتداولة لحساب سعتها، كما تلخصها ASPE ومستندات لجنة NFPA 20:
- تعويض التسريب المسموح خلال حوالي 10 دقائق، أو 1 gpm (حوالي 3.8 لتر/دقيقة)، أيهما أكبر.
- في الأنظمة فوق الأرض يكون تصرفها أقل من تصرف رشاش واحد، حتى يهبط الضغط وتبدأ المضخة الرئيسية عند فتح أي رشاش.
- كثير من المصممين يبدأ بحوالي 1% من تصرف المضخة الرئيسية كقيمة عملية، وهذه ليست متطلباً في NFPA 20 أو الكود السعودي.
في المثال: 1% من 1,000 gpm = 10 gpm (حوالي 38 لتر/دقيقة). رشاش K5.6 عند 10 psi يعطي Q = 5.6 × √10 = 17.7 gpm تقريباً، فتصرف الجوكي أقل منه. الشبكات الأرضية الكبيرة قد تحتاج سعة أكبر لأن NFPA 24 يسمح بقدر من التسريب فيها. ضبط ضغط التشغيل والإيقاف وتجنب التشغيل المتكرر شرحناه في مقال مقاس مضخة الجوكي وضبط الضغط.
ما الذي تراجعه في عرض مضخات الحريق قبل الاعتماد؟
- منحنى أداء معتمد من المصنع للموديل والسرعة الفعليين، وليس منحنى عاماً للسلسلة.
- نقطة الطلب مرسومة على المنحنى، ونسبة التصرف المقنن واضحة.
- قيمة الضغط عند 150% وعند الإغلاق، مع مجموع الإغلاق وضغط السحب مقارنة بتحمّل المكونات.
- شهادة الاعتماد UL أو FM للموديل كما هو في القائمة، وطريقة التحقق منها في مقال التحقق من اعتماد مضخات الحريق UL وFM.
- تجهيزات غرفة المضخات والتصريف والاختبار، وراجع قائمة غرفة مضخات الحريق.
من مضخات الحريق المتاحة لدى أزيدك سلاسل Jack Pump المعتمدة UL: طرفية السحب VES، والغلاف المنقسم MSC، والتوربينية الرأسية VTP، إضافة إلى مضخات WATEX. المقارنة بينهما في مقال Jack Pump أم WATEX. وبعد التركيب يتأكد اختبار الاستلام من أن المضخة تحقق منحناها في الموقع، كما في مقال اختبار مضخات الحريق وتشغيلها.
الأسئلة الشائعة
ما هي خطوات fire pump calculation باختصار؟
حدد أكبر تصرف مطلوب والضغط عند الطرد من الحسابات الهيدروليكية، اطرح أقل ضغط سحب متاح، اختر تصرفاً مقنناً قياسياً يقع الطلب فيه بين 90% و140% تقريباً، ثم راجع نقطتي 150% والإغلاق على منحنى المصنع.
ماذا تعني قاعدة 150% و65% في مضخة الحريق؟
المضخة يجب أن تعطي 150% من تصرفها المقنن بضغط لا يقل عن 65% من ضغطها المقنن. هذه النقطة تُراجع على المنحنى وتُختبر في اختبار الاستلام.
هل يوجد fire pump sizing calculator يغني عن الحسابات الهيدروليكية؟
لا. أي حاسبة تحتاج التصرف والضغط المطلوبين كمدخلات، وهذه القيم لا تأتي إلا من حسابات هيدروليكية لشبكة المشروع الفعلية. الحاسبة تفيد في التحويل والتحقق السريع فقط.
ما هو jockey pump capacity as per NFPA؟
الإرشاد المتداول من ملحق NFPA 20 هو تعويض التسريب المسموح خلال 10 دقائق أو 1 gpm أيهما أكبر، مع أن يكون التصرف أقل من تصرف رشاش واحد في الأنظمة فوق الأرض. قاعدة 1% من تصرف المضخة الرئيسية ممارسة تصميمية وليست نصاً ملزماً.
لماذا لا أختار مضخة أكبر من الحاجة لزيادة الأمان؟
المضخة الأكبر ترفع ضغط الإغلاق وقد تتجاوز تحمّل المكونات، وتعمل بعيداً عن نطاقها المفضل، وتزيد التكلفة وحجم المحرك. ASPE لا توصي بأن يقع الطلب تحت 90% من التصرف المقنن.
كيف أحول بين gpm والمتر المكعب وpsi والبار؟
1 gpm يساوي 3.785 لتر/دقيقة تقريباً، و1,000 gpm حوالي 227 م³/ساعة. و1 psi يساوي حوالي 0.069 بار، أي أن 100 psi حوالي 6.9 بار.
الخلاصة
حساب مضخة الحريق ليس اختيار رقم من جدول. ابدأ من الحسابات الهيدروليكية، احسب الضغط الصافي بعد طرح ضغط السحب، ضع نقطة الطلب على منحنى موديل محدد، ثم راجع 150% والإغلاق وتحمّل المكونات وقدرة المحرك. بعدها تأتي مضخة الجوكي بحسابها المستقل. وثّق كل ذلك في ملف الاعتماد قبل التوريد، وارجع إلى أنظمة مكافحة الحريق لنطاق العمل الكامل.
تحتاج مراجعة حساب مضخة الحريق لمشروعك؟ أرسل الحسابات الهيدروليكية والمخططات، ويراجع فريق أزيدك نقطة التصميم ويقترح المضخة المناسبة من الموديلات المتاحة. تواصل مع فريق أزيدك
