بوسترپمپ اسپرینکلر و محاسبه و طراحی دبی و فشار بوستر پمپ اسپرینکلر

بدون دیدگاه

تاریخ بروزرسانی: 2 دی 1404

بوستر پمپ اسپرینکلر چیست؟

بوستر پمپ اسپرینکلر مجموعه‌ای از یک یا چند پمپ آتش‌نشانی است که وظیفه‌ی تأمین دبی (Flow) و فشار (Pressure) موردنیاز سیستم اسپرینکلر را در زمان حریق بر عهده دارد.
این سیستم زمانی استفاده می‌شود که فشار آب شبکه شهری یا مخزن ذخیره، برای فعال‌سازی هم‌زمان اسپرینکلرها کافی نباشد.

به زبان ساده:
بوستر پمپ، قلب تپنده‌ی سیستم اسپرینکلر است؛ بدون آن، اسپرینکلر فقط یک نازل تزئینی روی سقف است.

نقش فنی بوستر پمپ در سیستم اسپرینکلر

از دید مهندسی، بوستر پمپ باید هم‌زمان این سه شرط را تأمین کند:

فشار کافی در دورترین اسپرینکلر (Hydraulic Remote Area)
دبی محاسبه‌شده طبق استاندارد طراحی
پایداری عملکرد در زمان حریق (Fail-Safe)

طراحی آن معمولاً بر اساس استانداردهایی مثل NFPA 13 و NFPA 20 انجام می‌شود.

بوستر پمپ در سیستم اسپرینکلر بوستر پمپ در سیستم اسپرینکلر

لیست خرید و قیمت بوستر پمپ

لیست خرید و قیمت بوستر پمپ آتش نشانی

لیست خرید و قیمت بوستر پمپ آبرسانی

اجزای اصلی بوستر پمپ اسپرینکلر و معیارهای انتخاب مهندسی

پمپ اصلی آتش‌نشانی (Main Fire Pump)

قش فنی:
تأمین دبی و فشار طراحی‌شده برای بدترین سناریوی حریق.

معیارهای انتخاب:

دبی نامی پمپ = دبی محاسبات هیدرولیکی (نه کمتر، نه محافظه‌کارانه)
هد نامی پمپ = هد کل سیستم + ضریب اطمینان منطقی
نقطه کار پمپ باید نزدیک BEP (Best Efficiency Point) باشد
پمپ باید برای کار مداوم در بار کامل طراحی شده باشد

خطای رایج:
انتخاب پمپ صرفاً بر اساس فشار یا صرفاً بر اساس طبقات ساختمان.

پمپ رزرو (Standby Fire Pump)

نقش فنی:
پشتیبانی کامل در صورت از کار افتادن پمپ اصلی.

معیارهای انتخاب:

ظرفیت هیدرولیکی دقیقاً معادل پمپ اصلی
ترجیحاً با محرک متفاوت (مثلاً اگر اصلی الکتریکی است، رزرو دیزلی)
مسیر مکش و دهش مستقل یا حداقل با قابلیت ایزولاسیون سریع

نکته حیاتی:
پمپ رزرو نباید «کم‌توان‌تر» یا «نمادین» باشد؛ در حریق، فقط یکی زنده می‌ماند.

پمپ جوکی (Jockey Pump)

نقش فنی:
جبران افت‌های جزئی فشار و جلوگیری از استارت ناخواسته پمپ اصلی.

معیارهای انتخاب:

دبی بسیار کم (معمولاً 1 تا 5 درصد دبی پمپ اصلی)
فشار کاری کمی بالاتر از فشار استاتیک سیستم
قابلیت استارت و استاپ مکرر بدون آسیب

خط قرمز طراحی:
پمپ جوکی نباید توان تغذیه اسپرینکلر را داشته باشد؛ فقط نگه‌دارنده فشار است.

اجزای اصلی بوستر پمپ اسپرینکلر و معیارهای انتخاب مهندسی

الکتروموتور یا محرک پمپ (Driver)

نقش فنی:
تبدیل انرژی به توان مکانیکی پایدار در شرایط بحران.

معیارهای انتخاب الکتروموتور:

توان بالاتر از توان نامی پمپ (Service Factor)
کلاس عایقی مناسب کار مداوم
سازگار با تابلو آتش‌نشانی (Fire Rated)

معیارهای انتخاب موتور دیزل:

توان پیوسته در بار کامل
سیستم استارت مستقل و مطمئن
مخزن سوخت با ظرفیت زمان طراحی حریق

تابلو کنترل بوستر پمپ (Fire Pump Controller)

نقش فنی:
مغز تصمیم‌گیری سیستم در شرایط اضطراری.

معیارهای انتخاب:

استارت اتوماتیک بر اساس افت فشار
عدم وابستگی به PLCهای صنعتی معمولی
امکان تست بدون قطع سیستم
عدم خاموشی اتوماتیک در حریق

اصل طراحی:
تابلو آتش‌نشانی برای «خاموش نشدن» طراحی می‌شود، نه برای راحتی اپراتور.

کلکتور مکش (Suction Manifold)

نقش فنی:
تغذیه یکنواخت و بدون تلاطم پمپ‌ها.

معیارهای انتخاب:

قطر مناسب برای جلوگیری از افت فشار
حداقل زانویی و تغییر مسیر
سرعت جریان پایین برای جلوگیری از کاویتاسیون

نکته حرفه‌ای:
بدترین خطاهای هیدرولیکی معمولاً از مکش شروع می‌شوند، نه از دهش.

کلکتور دهش (Discharge Manifold)

نقش فنی:
انتقال پایدار آب پرفشار به شبکه اسپرینکلر.

معیارهای انتخاب:

تحمل فشار حداکثری سیستم
پیش‌بینی انبساط حرارتی
امکان نصب فلوسوئیچ و تجهیزات اندازه‌گیری

شیر یک‌طرفه (Check Valve)

نقش فنی:
جلوگیری از برگشت جریان و آسیب به پمپ‌ها.

معیارهای انتخاب:

افت فشار کم
واکنش سریع
سازگاری با فشار کاری حریق

اشتباه رایج:
استفاده از چک‌والوهای تأسیساتی معمولی در سیستم آتش‌نشانی.

شیر قطع و کنترل (Isolation & Control Valves)

نقش فنی:
ایزولاسیون ایمن پمپ‌ها برای تعمیر بدون توقف کل سیستم.

معیارهای انتخاب:

قابلیت قفل شدن در وضعیت باز
مقاومت در برابر فشار و دما
قابل مانیتور شدن (Supervised)

ابزار دقیق/گیج فشار /سوئیچ فشار / پرشر سوئسچ (Pressure Gauges, Switches)

نقش فنی:
تشخیص افت فشار و فرمان استارت.

معیارهای انتخاب:

دقت بالا در محدوده کاری
مقاومت در برابر لرزش
نصب در نقاط صحیح مکش و دهش

نکته اجرایی:
محل نصب اشتباه سنسور فشار، کل منطق استارت را مختل می‌کند.

شاسی و فریم (Base Frame / Skid)

نقش فنی:
حفظ هم‌محوری و پایداری مکانیکی مجموعه.

معیارهای انتخاب:

صلبیت بالا
ترازپذیری دقیق
قابلیت نصب روی فونداسیون بتنی

لرزه‌گیر و اتصالات انعطاف‌پذیر

نقش فنی:
جلوگیری از انتقال ارتعاش به شبکه لوله‌کشی.

معیارهای انتخاب:

تحمل فشار حریق
عدم افت دبی
سازگاری با قطر و فشار سیستم

انواع بوستر پمپ اسپرینکلر (تحلیل تخصصی مهندسی)

بوستر پمپ اسپرینکلر را نمی‌شود صرفاً با «الکتریکی یا دیزلی» توضیح داد.
در واقع، نوع بوستر پمپ نتیجه‌ی پاسخ به این سؤال است:

«در بدترین لحظه‌ی ممکن (حریق + قطع برق + بیشترین دبی)، سیستم چگونه زنده می‌ماند؟»

بر همین اساس، انواع بوستر پمپ اسپرینکلر را می‌توان به شکل زیر تحلیل کرد:

بوستر پمپ اسپرینکلر الکتریکی (Electric Fire Pump Set)

این نوع بوستر پمپ زمانی انتخاب می‌شود که پایداری منبع برق قابل اطمینان باشد یا سیستم برق اضطراری (ژنراتور) به‌صورت واقعی و نه اسمی وجود داشته باشد.

منطق طراحی

پمپ الکتریکی پاسخ مهندسی به پروژه‌هایی است که:

دسترسی پایدار به انرژی دارند
محدودیت آلودگی صوتی دارند
فضای موتورخانه کنترل‌شده دارند

در این سیستم، الکتروموتور مستقیماً نیروی لازم برای تأمین هد و دبی طراحی را فراهم می‌کند و کنترل عملکرد پمپ به‌صورت کاملاً اتوماتیک انجام می‌شود.

محل استفاده مناسب

ساختمان‌های مسکونی مرتفع
پروژه‌های اداری و تجاری
پارکینگ‌ها و مراکز خرید شهری

ریسک پنهان

اگر برق اضطراری فقط «روی نقشه» وجود داشته باشد و نه در عمل، این نوع بوستر پمپ در سناریوی واقعی حریق ناکام می‌ماند.
بیشترین رد شدن‌های سیستم اسپرینکلر در بازدیدهای آتش‌نشانی، دقیقاً از همین نقطه می‌آید.

بوستر پمپ اسپرینکلر دیزلی (Diesel Engine Fire Pump Set)

این نوع بوستر پمپ پاسخ مستقیم به یک فرض بدبینانه ولی واقعی است:

«فرض کن برق نیست؛ حالا چی؟»

بوستر پمپ اسپرینکلر دیزلی (Diesel Engine Fire Pump Set)

منطق طراحی

پمپ دیزلی به‌طور کامل از شبکه برق مستقل است و برای پروژه‌هایی طراحی می‌شود که:

قطع برق در شرایط بحران محتمل است
ریسک حریق بالا است
توقف سیستم قابل‌قبول نیست

موتور دیزل باید توانایی کار مداوم در بار کامل را داشته باشد و سیستم استارت آن کاملاً مستقل و مکانیکی–الکتریکی باشد.

محل استفاده مناسب

صنایع نفت، گاز و پتروشیمی
انبارهای بزرگ و پرخطر
سایت‌های صنعتی خارج از شهر
پروژه‌هایی با الزام سطح ایمنی بالا

ریسک پنهان

پمپ دیزلی اگر:

سرویس نشود
سوخت کافی نداشته باشد
باتری استارت سالم نباشد

در لحظه بحران فقط یک جسم فلزی سنگین است.
پمپ دیزلی بدون نگهداری منظم، خطرناک‌تر از نداشتن پمپ است.

بوستر پمپ اسپرینکلر ترکیبی (الکتریکی + دیزلی)

این ترکیب، پاسخ مهندسی به تفکر «Fail-Safe» است.

منطق طراحی

در این سیستم:

پمپ الکتریکی، بهره‌بردار اصلی است
پمپ دیزلی، پشتیبان بحران
پمپ جوکی، نگه‌دارنده فشار سیستم

این آرایش به‌گونه‌ای طراحی می‌شود که خرابی یک بخش، باعث از کار افتادن کل سیستم نشود.

محل استفاده مناسب

ساختمان‌های بلندمرتبه حساس
پروژه‌های شاخص شهری
بیمارستان‌ها، دیتاسنترها، مراکز حیاتی

مزیت کلیدی

این سیستم نه خوش‌بین است، نه بدبین؛ واقع‌بین است.
به همین دلیل، در بسیاری از پروژه‌های بزرگ، تنها گزینه قابل دفاع در برابر ناظر و آتش‌نشانی است.

بوستر پمپ اسپرینکلر افقی (Horizontal Split Case / End Suction)

این دسته‌بندی به آرایش مکانیکی پمپ مربوط است، نه منبع انرژی.

منطق طراحی

پمپ افقی برای شرایطی طراحی می‌شود که:

فضای موتورخانه کافی وجود دارد
دسترسی آسان برای تعمیر اهمیت دارد
پایداری مکانیکی اولویت دارد

پمپ‌های افقی معمولاً راندمان بالاتر و سرویس‌پذیری ساده‌تری دارند.

محل استفاده مناسب

موتورخانه‌های ساختمان
پروژه‌های شهری
سیستم‌های اسپرینکلر رایج

نکته مهم

اگر فضای موتورخانه محدود باشد، این نوع پمپ می‌تواند به‌اشتباه انتخاب شود و کل آرایش سیستم را به‌هم بزند.

بوستر پمپ اسپرینکلر عمودی (Vertical Turbine Fire Pump)

این نوع بوستر پمپ، پاسخ به یک محدودیت واقعی است: نداشتن فشار مکش مناسب.

منطق طراحی

پمپ عمودی زمانی استفاده می‌شود که:

منبع آب در سطح پایین‌تری قرار دارد
مکش افقی باعث کاویتاسیون می‌شود
مخزن یا چاه عمیق وجود دارد

در این حالت، پمپ به‌صورت عمودی داخل منبع آب نصب می‌شود و عملاً مشکل مکش حذف می‌گردد.

محل استفاده مناسب

مخازن ذخیره بزرگ
سایت‌های صنعتی
پروژه‌های با محدودیت شدید مکش

ریسک پنهان

طراحی اشتباه این پمپ‌ها، تعمیر و نگهداری را بسیار دشوار و پرهزینه می‌کند.

بوستر پمپ اسپرینکلر با مخزن تحت فشار (کاربرد محدود)

این سیستم‌ها معمولاً جایگزین سیستم اسپرینکلر استاندارد نیستند.

منطق طراحی

در این سیستم‌ها، حجم محدودی از آب تحت فشار ذخیره می‌شود تا پاسخ اولیه سریع ایجاد شود.

واقعیت فنی

این نوع بوستر پمپ:

برای سیستم اسپرینکلر کامل مناسب نیست
بیشتر نقش مکمل یا موقت دارد
در پروژه‌های استاندارد به‌ندرت پذیرفته می‌شود

جدول تطبیق نوع بوستر پمپ اسپرینکلر با شرایط پروژه

نوع بوستر پمپ اسپرینکلر	منطق مهندسی انتخاب	شرایط پروژه مناسب	مزیت کلیدی واقعی	ریسک پنهان در انتخاب اشتباه
الکتریکی	اتکا به منبع برق پایدار و کنترل دقیق	ساختمان‌های مسکونی، اداری، تجاری شهری	صدای کم، نگهداری ساده، راندمان بالا	وابستگی کامل به برق؛ در قطع برق بدون ژنراتور سیستم عملاً از کار می‌افتد
دیزلی	استقلال کامل از شبکه برق	صنایع، انبارها، نفت و گاز، سایت‌های دورافتاده	عملکرد پایدار در شرایط بحران	نیاز جدی به سرویس، سوخت و تست منظم؛ در صورت بی‌توجهی غیرقابل اعتماد می‌شود
ترکیبی (الکتریکی + دیزلی)	طراحی Fail-Safe و حذف نقطه شکست	پروژه‌های حساس، برج‌ها، بیمارستان‌ها، دیتاسنترها	بالاترین سطح اطمینان و تأییدپذیری	هزینه اولیه و فضای بیشتر؛ اما ریسک عملکردی نزدیک صفر
افقی (Horizontal)	دسترسی آسان و پایداری مکانیکی	موتورخانه‌های استاندارد با فضای کافی	تعمیر و نگهداری ساده، راندمان بالا	در فضاهای محدود باعث چیدمان غلط و افت عملکرد می‌شود
عمودی (Vertical Turbine)	حل مشکل مکش و NPSH	مخازن عمیق، سایت‌های صنعتی، منابع آب پایین‌تر از پمپ	حذف کاویتاسیون و مشکل مکش	تعمیر دشوار و نیاز به طراحی دقیق؛ اشتباه در طراحی بسیار پرهزینه است
با مخزن تحت فشار	پاسخ سریع اولیه (محدود)	سیستم‌های کوچک یا مکمل	واکنش سریع اولیه	برای سیستم اسپرینکلر استاندارد کافی نیست و به‌تنهایی مردود است

جدول انتخاب سریع بر اساس سناریوی پروژه

سناریوی پروژه	انتخاب منطقی بوستر پمپ	دلیل فنی
ساختمان مسکونی ۶ تا ۱۵ طبقه	الکتریکی + ژنراتور	توازن هزینه، صدا و قابلیت اطمینان
برج بلندمرتبه یا پروژه شاخص	ترکیبی (الکتریکی + دیزلی)	حذف وابستگی به یک منبع انرژی
انبار پرخطر یا صنعتی	دیزلی یا ترکیبی	ریسک بالای قطع برق و شدت حریق
سایت صنعتی با مخزن آب عمیق	عمودی دیزلی	حل مکش + استقلال انرژی
پروژه با فضای موتورخانه محدود	عمودی یا افقی فشرده	بهینه‌سازی چیدمان مکانیکی
پروژه کم‌خطر کوچک	الکتریکی (با بررسی دقیق)	فقط در صورت تضمین انرژی پایدار

پارامترهای کلیدی طراحی بوستر پمپ اسپرینکلر + شیوه محاسبه دبی و فشار بوستر پمپ اسپرینکلر

1) کلاس خطر و معیار طراحی اسپرینکلر

اول باید نوع طراحی را مشخص کنید (مثلاً بر مبنای NFPA 13):

کلاس خطر (Hazard Classification): Light / Ordinary / Extra
دانسیته پاشش (Density) = $D$ D (مثلاً mm/min یا gpm/ft²)
مساحت طراحی (Remote Area) = $A_r$ Ar (m² یا ft²)
نوع سقف/ارتفاع، نوع کالا/انبارش (اگر Storage باشد)، نوع اسپرینکلر (CMDA/ESFR…)

این مرحله مستقیماً دبی مورد نیاز سیستم را می‌سازد.

2) دبی طراحی سیستم اسپرینکلر (Design Flow)

اصل محاسبه:

حالت متریک

اگر دانسیته را بر حسب $\mathrm{L/min/m^2}$ L/min/m2 داشته باشید: $Q_{spr} = D \times A_r$ Qspr=D×Ar

$Q_{spr}$ Qspr: دبی مورد نیاز اسپرینکلرها (L/min)
$D$ D: دانسیته (L/min/m²)
$A_r$ Ar: مساحت طراحی (m²)

حالت امپریال (متداول در NFPA)

$Q_{spr}(\mathrm{gpm}) = D(\mathrm{gpm/ft^2}) \times A_r(\mathrm{ft^2})$ Qspr(gpm)=D(gpm/ft2)×Ar(ft2)

نکته خیلی مهم:
این دبی «کل سیستم» نیست؛ شما باید دبی نهایی را با افزودن نیازهای جانبی (مثل هوز ریل/هیدرانت اگر در محاسبه پروژه آمده) جمع کنید: $Q_{total} = Q_{spr} + Q_{hose}$ Qtotal=Qspr+Qhose

3) تعداد اسپرینکلرهای مؤثر (به‌صورت کنترل)

برای کنترل منطقی بودن طرح: $N = \frac{A_r}{A_{cov}}$ N=AcovAr

$A_{cov}$ Acov: سطح پوشش هر اسپرینکلر (m²)

پس دبی متوسط هر اسپرینکلر: $q_{avg} = \frac{Q_{spr}}{N}$ qavg=NQspr

این به شما حس می‌دهد آیا اعداد واقع‌بینانه‌اند یا نه.

4) فشار لازم در اسپرینکلرها و رابطه K-Factor

هر اسپرینکلر رابطه‌ی دبی–فشار دارد:

امپریال (رایج)

$q(\mathrm{gpm}) = K \sqrt{P(\mathrm{psi})} \Rightarrow P = \left(\frac{q}{K}\right)^2$ q(gpm)=KP(psi)⇒P=(Kq)2

متریک (اگر K بر حسب L/min/√bar باشد)

$q(\mathrm{L/min}) = K \sqrt{P(\mathrm{bar})} \Rightarrow P = \left(\frac{q}{K}\right)^2$ q(L/min)=KP(bar)⇒P=(Kq)2

$K$ K: فاکتور نازل اسپرینکلر (وابسته به مدل)
$P$ P: فشار در اسپرینکلر

در محاسبات هیدرولیکی واقعی، شما «اسپرینکلر دورترین/بحرانی» را طوری تنظیم می‌کنید که هم دانسیته در Remote Area تامین شود، هم فشارهای حداقل رعایت گردد.

5) هد استاتیک (اختلاف ارتفاع)

هد ناشی از اختلاف ارتفاع: $H_{static}(m) = \Delta z$ Hstatic(m)=Δz

تبدیل فشار–هد: $P(\mathrm{bar}) \approx \frac{H(\mathrm{m})}{10.2} \quad\Rightarrow\quad H(\mathrm{m}) \approx 10.2 \times P(\mathrm{bar})$ P(bar)≈10.2H(m)⇒H(m)≈10.2×P(bar)

پس اگر دورترین اسپرینکلر مثلاً 30 متر بالاتر از پمپ باشد: $H_{static} = 30m \approx 2.94 bar$ Hstatic=30m≈2.94bar

6) افت اصطکاکی لوله‌ها (Friction Loss)

برای شبکه اسپرینکلر معمولاً از Hazen–Williams استفاده می‌شود (به‌خصوص در NFPA 13).

امپریال (فرم معروف NFPA)

$h_f = 4.52 \times \frac{Q^{1.85}}{C^{1.85}\, d^{4.87}} \times L$ hf=4.52×C1.85d4.87Q1.85×L

$h_f$ hf: افت هد (ft)
$Q$ Q: دبی (gpm)
$C$ C: ضریب Hazen-Williams (مثلاً 120–150 بسته به جنس/نو بودن)
$d$ d: قطر داخلی (in)
$L$ L: طول معادل (ft)

متریک (فرم متریک هم وجود دارد؛ نکته عملی)

در ایران خیلی‌ها یا با نرم‌افزار هیدرولیک (مثل HydraCALC/Elite) می‌روند یا امپریال را استفاده می‌کنند.
اگر بخواهی، من بر اساس واحدهایی که تو پروژه‌ات استفاده می‌کنی، نسخه دقیق متریک همان فرمول را هم می‌چینم تا اشتباه واحد رخ ندهد.

طول معادل (Equivalent Length):
برای زانویی‌ها، سه‌راهی، شیرها… باید طول معادل اضافه شود: $L_{eq,total} = L_{pipe} + \sum L_{eq, fittings}$ Leq,total=Lpipe+∑Leq,fittings

7) افت‌های موضعی (Minor Loss) — در پروژه‌های دقیق

اگر روش Darcy-Weisbach به‌کار رود: $h_m = K_m \frac{v^2}{2g}$ hm=Km2gv2

ولی در بسیاری از طراحی‌های اسپرینکلر، این‌ها در قالب طول معادل وارد Hazen می‌شوند.

8) فشار/هد موردنیاز در خروجی بوسترپمپ اسپرینکلر (Total Dynamic Head)

حالا جمع‌بندی: $H_{pump} = H_{static} + H_{friction} + H_{minor} + H_{required\ at\ sprinkler} – H_{suction\ credit}$ Hpump=Hstatic+Hfriction+Hminor+Hrequired at sprinkler−Hsuction credit

$H_{required\ at\ sprinkler}$ Hrequired at sprinkler: هد معادل فشار لازم در اسپرینکلر بحرانی
$H_{suction\ credit}$ Hsuction credit: اگر مکش مثبت از مخزن بالادست دارید (فشار مثبت روی مکش)

در قالب فشار: $P_{pump} = P_{spr} + P_{loss} + P_{static} – P_{suction}$ Ppump=Pspr+Ploss+Pstatic−Psuction

9) بررسی مکش و NPSH (جلوگیری از کاویتاسیون)

این بخش حیاتی است، مخصوصاً اگر منبع آب مخزن و پمپ پایین‌تر/بالاتر باشد. $NPSH_a = \frac{P_{atm}}{\rho g} + z_{suction} – \frac{P_{vap}}{\rho g} – h_{f,suction}$ NPSHa=ρgPatm+zsuction−ρgPvap−hf,suction

شرط: $NPSH_a > NPSH_r + \text{Margin}$ NPSHa>NPSHr+Margin

اگر این رعایت نشود، پمپ در حریق ممکن است کاویتاسیون کند و دبی/هد بریزد یا آسیب ببیند.

10) انتخاب منحنی پمپ و نقطه کار

پس از محاسبه $Q_{total}$ Qtotal و $H_{pump}$ Hpump، باید پمپی انتخاب شود که:

نقطه کار روی منحنی در محدوده مطمئن باشد
نزدیک BEP باشد
در دبی‌های بالاتر هم افت شدید ندهد

کنترل رایج:
پمپ‌های آتش‌نشانی معمولاً باید بتوانند در درصدهایی از دبی هم عملکرد قابل قبول داشته باشند (این بخش را دقیقاً با استاندارد و دیتاشیت پمپ چک می‌کنند).

11) پمپ جوکی (Jockey) — نحوه سایزینگ محاسباتی

برای جوکی:

دبی جوکی برای جبران نشتی‌ها و افت‌های کوچک است، نه حریق
معمولاً:

$Q_{jockey} \approx 1\% \text{ تا } 5\% \times Q_{main}$ Qjockey≈1% تا 5%×Qmain

فشار جوکی:

$P_{jockey} = P_{system\ static} + \Delta P$ Pjockey=Psystem static+ΔP

که $\Delta P$ ΔP معمولاً کمی بالاتر از فشار استاتیک تنظیم می‌شود تا قبل از پمپ اصلی وارد عمل شود.

12) توان مورد نیاز پمپ

توان هیدرولیکی:

$P_h = \rho g Q H$ Ph=ρgQH

توان شفت (با راندمان):

$P_{shaft} = \frac{\rho g Q H}{\eta}$ Pshaft=ηρgQH

$Q$ Q: m³/s
$H$ H: m
$\eta$ η: راندمان کل

و بعد برای موتور: $P_{motor} \ge P_{shaft} \times SF$ Pmotor≥Pshaft×SF

(SF ضریب اطمینان/سرویس فاکتور)

خروجی نهایی طراحی (آنچه برای خرید/تأیید لازم است)

در نهایت باید این‌ها را داشته باشید:

$Q_{total}$ Qtotal (دبی طراحی)
$H_{pump}$ Hpump یا $P_{pump}$ Ppump (هد/فشار خروجی پمپ)
نوع پمپ و محرک (الکتریکی/دیزلی/ترکیبی)
کنترل NPSH و مکش
سایز جوکی و ست‌پوینت‌ها (Cut-in/Cut-out)
توان موتور و مشخصات تابلو

اگر داده‌های پروژه‌ات را بدهی (فقط همین 6 مورد کافی است: ارتفاع ساختمان، نوع کاربری/کلاس خطر، مساحت طراحی یا تعداد اسپرینکلر در Remote Area، طول مسیر دورترین شاخه، سایز تقریبی لوله اصلی، منبع آب و تراز آن) من همین روند را با یک مثال عددی کامل می‌کنم و در نهایت به یک نتیجه عملی می‌رسم:
پمپ اصلی: Q و H دقیق + جوکی + پیشنهاد الکتریکی/دیزلی.

جدول 1 — ورودی‌های لازم برای محاسبات بوستر پمپ اسپرینکلر (Data Sheet)

گروه داده	پارامتر	نماد	واحد	توضیح/منبع
معیار طراحی	کلاس خطر	—	—	Light / Ordinary / Extra (طبق استاندارد پروژه)
معیار طراحی	دانسیته پاشش	$D$ D	L/min/m² یا gpm/ft²	از جدول‌های استاندارد یا طراحی تاییدشده
معیار طراحی	مساحت طراحی	$A_r$ Ar	m² یا ft²	Remote Area
شبکه	سطح پوشش هر اسپرینکلر	$A_{cov}$ Acov	m²	وابسته به فاصله‌گذاری/نوع اسپرینکلر
اسپرینکلر	K-Factor	$K$ K	(L/min)/√bar یا gpm/√psi	از دیتاشیت اسپرینکلر
هندسه	اختلاف ارتفاع تا دورترین اسپرینکلر	$\Delta z$ Δz	m	تراز پمپ تا بالاترین/دورترین نقطه
لوله‌کشی	طول واقعی مسیر بحرانی	$L$ L	m یا ft	مسیر تا Remote Area
لوله‌کشی	طول معادل اتصالات/شیرآلات	$L_{eq}$ Leq	m یا ft	زانویی، سه‌راهی، شیرها…
هیدرولیک	ضریب Hazen-Williams	$C$ C	—	وابسته به جنس/نو بودن لوله
لوله‌کشی	قطر داخلی لوله‌ها در مسیر بحرانی	$d$ d	mm/in	قطر داخلی واقعی
جانبی	دبی هوز/هیدرانت (اگر لازم)	$Q_{hose}$ Qhose	L/min یا gpm	مطابق مبنای طراحی پروژه
مکش	هد مکش/فشار مثبت ورودی	$H_{suction}$ Hsuction	m	اگر مخزن بالادست است
مکش	افت مسیر مکش	$h_{f,suc}$ hf,suc	m	برای کنترل NPSH

جدول 2 — محاسبه دبی طراحی (Flow Calculation)

مرحله	فرمول	خروجی	واحد	نکته کنترل
1	$Q_{spr}=D \times A_r$ Qspr=D×Ar	$Q_{spr}$ Qspr	L/min یا gpm	دبی اسپرینکلرها در Remote Area
2 (کنترل)	$N=\frac{A_r}{A_{cov}}$ N=AcovAr	$N$ N	عدد	تعداد اسپرینکلرهای مؤثر
3 (کنترل)	$q_{avg}=\frac{Q_{spr}}{N}$ qavg=NQspr	$q_{avg}$ qavg	L/min یا gpm	دبی متوسط هر اسپرینکلر
4	$Q_{total}=Q_{spr}+Q_{hose}$ Qtotal=Qspr+Qhose	$Q_{total}$ Qtotal	L/min یا gpm	دبی کل پمپ

جدول 3 — محاسبه فشار لازم اسپرینکلر با K-Factor

آیتم	فرمول	ورودی‌ها	خروجی
رابطه دبی–فشار	$q = K\sqrt{P}$ q=KP	$q$ q, $K$ K	—
فشار لازم در اسپرینکلر	$P=\left(\frac{q}{K}\right)^2$ P=(Kq)2	$q$ q: دبی اسپرینکلر بحرانی	$P_{spr}$ Pspr (bar یا psi)
تبدیل فشار به هد	$H=10.2\times P(\text{bar})$ H=10.2×P(bar)	$P$ P	$H$ H (m)
تبدیل هد به فشار	$P(\text{bar})=\frac{H}{10.2}$ P(bar)=10.2H	$H$ H	$P$ P

نکته: در محاسبات دقیق، $q$ q برای «اسپرینکلر بحرانی/دورترین» از بالانس هیدرولیکی می‌آید؛ در محاسبه اولیه می‌توان از $q_{avg}$ qavg به‌عنوان تقریب شروع استفاده کرد.

جدول 4 — محاسبه افت فشار مسیر (Friction Loss) با Hazen-Williams (مسیر بحرانی)

آیتم	فرمول	ورودی‌ها	خروجی	نکته
طول کل مؤثر	$L_t=L+L_{eq}$ Lt=L+Leq	طول واقعی + طول معادل	$L_t$ Lt	حتماً واحدها یکسان
افت اصطکاکی (فرم امپریال رایج)	$h_f=4.52\frac{Q^{1.85}}{C^{1.85}d^{4.87}}L_t$ hf=4.52C1.85d4.87Q1.85Lt	$Q$ Q(gpm), $d$ d(in), $L_t$ Lt(ft)	$h_f$ hf(ft)	برای پروژه‌های NFPA معمولاً همین
افت اصطکاکی (روش عملی متریک)	استفاده از نرم‌افزار/جدول افت	$Q$ Q, $d$ d, $C$ C, $L_t$ Lt	$h_f$ hf(m)	اگر واحدها متریک است، از ابزار دقیق استفاده کن تا خطای ضریب رخ ندهد
افت موضعی (اگر جدا حساب شود)	$h_m=K_m\frac{v^2}{2g}$ hm=Km2gv2	$K_m$ Km, $v$ v	$h_m$ hm	معمولاً به صورت $L_{eq}$ Leq وارد می‌کنند

جدول 5 — جمع‌بندی هد/فشار موردنیاز پمپ (Total Dynamic Head)

جزء هد	نماد	روش محاسبه	واحد	توضیح
هد استاتیک	$H_{static}$ Hstatic	$=\Delta z$ =Δz	m	اختلاف ارتفاع تا بحرانی‌ترین نقطه
هد افت اصطکاکی	$H_{fr}$ Hfr	از جدول 4	m	افت در مسیر بحرانی (دهش)
هد افت موضعی	$H_{minor}$ Hminor	از جدول 4	m	اگر جدا حساب می‌شود
هد معادل فشار اسپرینکلر	$H_{spr}$ Hspr	$=10.2\times P_{spr}(\text{bar})$ =10.2×Pspr(bar)	m	فشار لازم اسپرینکلر بحرانی
اعتبار مکش مثبت	$H_{suction}$ Hsuction	تراز/فشار منبع آب	m	اگر آب با فشار وارد پمپ می‌شود
هد کل پمپ	$H_{pump}$ Hpump	$H_{static}+H_{fr}+H_{minor}+H_{spr}-H_{suction}$ Hstatic+Hfr+Hminor+Hspr−Hsuction	m	خروجی اصلی برای انتخاب پمپ

و اگر خروجی را به فشار بخواهی: $P_{pump}(\text{bar})=\frac{H_{pump}}{10.2}$ Ppump(bar)=10.2Hpump

جدول 6 — کنترل مکش و NPSH (برای جلوگیری از کاویتاسیون)

آیتم	نماد	محاسبه/کنترل	شرط قبولی
NPSH Available	$NPSH_a$ NPSHa	$\frac{P_{atm}}{\rho g}+z_{suction}-\frac{P_{vap}}{\rho g}-h_{f,suc}$ ρgPatm+zsuction−ρgPvap−hf,suc	—
NPSH Required	$NPSH_r$ NPSHr	از منحنی سازنده پمپ	—
معیار	—	$NPSH_a > NPSH_r + \text{Margin}$ NPSHa>NPSHr+Margin	باید برقرار باشد

جدول 7 — انتخاب پمپ و توان موتور

آیتم	نماد	فرمول	خروجی
توان هیدرولیکی	$P_h$ Ph	$\rho g Q H$ ρgQH	W
توان شفت	$P_{shaft}$ Pshaft	$\frac{\rho g Q H}{\eta}$ ηρgQH	W
توان موتور	$P_{motor}$ Pmotor	$\ge P_{shaft}\times SF$ ≥Pshaft×SF	kW

برای این جدول باید $Q$ Q را به m³/s تبدیل کنی:
$Q(\mathrm{m^3/s}) = \frac{Q(\mathrm{L/min})}{60000}$ Q(m3/s)=60000Q(L/min)

جدول 8 — سایزینگ جوکی پمپ (Jockey Pump)

پارامتر	نماد	مقدار/فرمول پیشنهادی	نکته تنظیم
دبی جوکی	$Q_j$ Qj	$1\%$ 1% تا $5\%$ 5% از $Q_{main}$ Qmain	فقط برای نشتی/افت جزئی
فشار جوکی	$P_j$ Pj	کمی بالاتر از فشار استاتیک سیستم	طوری تنظیم شود که قبل از Main وارد مدار شود
Cut-in / Cut-out	—	بر اساس فشار شبکه	جلوگیری از استارت مکرر Main

عد از اینکه پارامترها و محاسبات را انجام دادی، «انتخاب نهایی بوستر پمپ اسپرینکلر» دقیقاً یک خروجی استاندارد دارد: یک نقطه طراحی (Design Point) + چند کنترل اطمینان + پیکربندی سیستم. پایین‌تر روند نهایی را مرحله‌به‌مرحله می‌دهم.

انتخاب بوسترپمپ اسپرینکلر بعد از محاسبات طراحی

بعد از اینکه پارامترها و محاسبات را انجام دادی، «انتخاب نهایی بوستر پمپ اسپرینکلر» دقیقاً یک خروجی استاندارد دارد: یک نقطه طراحی (Design Point) + چند کنترل اطمینان + پیکربندی سیستم. پایین‌تر روند نهایی را مرحله‌به‌مرحله می‌دهم.

1) خروجی محاسبات: نقطه طراحی را فیکس کن

از محاسباتت باید این دو عدد قطعی دربیاید:

دبی طراحی کل: $Q_{total} = Q_{spr} + Q_{hose}$ Qtotal=Qspr+Qhose
هد کل پمپ: $H_{pump}=H_{static}+H_{fr}+H_{minor}+H_{spr}-H_{suction}$ Hpump=Hstatic+Hfr+Hminor+Hspr−Hsuction

این دو با هم می‌شوند Design Point:

(Q_total , H_pump)

2) انتخاب نوع سیستم (الکتریکی/دیزلی/ترکیبی)

بعد از Design Point، نوع بوستر پمپ را بر اساس ریسک انرژی انتخاب کن:

اگر پروژه حیاتی/مرتفع/پرریسک است یا احتمال قطع برق جدی است → ترکیبی (الکتریکی + دیزلی)
اگر برق اضطراری واقعاً قابل اتکا و تست‌شده است → الکتریکی
اگر سایت صنعتی/دورافتاده یا برق نامطمئن است → دیزلی یا ترکیبی

قاعده ذهنی: اگر “قطع برق” مساوی “از کار افتادن سیستم” شود، انتخابت غلط است.

3) انتخاب مدل پمپ از روی منحنی (Curve Selection)

برای یک یا چند برند/مدل، منحنی را باز کن و چک کن:

نقطه طراحی داخل محدوده مجاز منحنی باشد.
نقطه طراحی تا حد ممکن نزدیک BEP باشد (بهترین راندمان).
پمپ در دبی‌های بالاتر/پایین‌تر رفتار ناپایدار نداشته باشد.

خروجی این مرحله:

سایز پمپ (مثلاً DN و نوع پروانه)
مدل/تیپ
سرعت/دور (RPM)

4) کنترل‌های حیاتی قبل از نهایی کردن

این 5 کنترل را اگر پاس نکنی، پمپ را عوض کن یا طراحی را اصلاح کن:

کنترل 1: NPSH و کاویتاسیون

$NPSH_a > NPSH_r + Margin$ NPSHa>NPSHr+Margin

اگر رد شد → مشکل مکش/منبع آب/ارتفاع نصب داری، نه مشکل “قدرت پمپ”.

کنترل 2: افت فشار مکش و سرعت در لوله مکش

قطر مکش را طوری بگیر که افت فشار مکش کم و جریان آرام باشد.
(سرعت بالا در مکش = ریسک کاویتاسیون)

کنترل 3: تحمل فشار اجزای شبکه

فشار خروجی پمپ باید با:

کلاس لوله‌ها
شیرآلات
فلنج‌ها
سازگار باشد. وگرنه باید PRV / کنترل فشار یا اصلاح کلاس تجهیزات انجام شود.

کنترل 4: قابلیت کارکرد پیوسته

پمپ و محرک باید توان کار مداوم در شرایط حریق را داشته باشند، نه صرفاً “استارت خوردن”.

کنترل 5: تطابق با الزامات تایید و تست

انتخابت باید قابل تست باشد:

تست عملکرد در دبی/فشار
تست اتوماتیک استارت
امکان تست بدون خارج کردن سیستم از سرویس (تا جای ممکن)

5) انتخاب جوکی پمپ و ست‌پوینت‌ها

بعد از انتخاب پمپ اصلی:

دبی جوکی: $Q_j \approx (1\% \ تا \ 5\%) \times Q_{main}$ Qj≈(1% تا 5%)×Qmain
فشار جوکی:
کمی بالاتر از فشار استاتیک شبکه تا قبل از Main وارد مدار شود.

ست‌پوینت‌ها (منطق):

افت فشار کوچک → جوکی روشن شود
افت فشار واقعی حریق → Main روشن شود

6) انتخاب موتور (الکتریکی یا دیزل)

برای موتور الکتریکی: $P_{motor} \ge \frac{\rho g Q H}{\eta} \times SF$ Pmotor≥ηρgQH×SF

برای دیزل:

توان پیوسته در بار کامل
سیستم استارت مستقل
ظرفیت سوخت و نگهداری واقعی

7) خروجی نهایی خرید/دفترچه محاسبات (چیزی که باید بنویسی)

در پایان باید یک مشخصات فنی دقیق داشته باشی:

Main Fire Pump:
- $Q = …$ Q=…
- $H = …$ H=…
- نوع (End suction / Split case / Vertical turbine)
- سرعت (RPM)
Standby Pump (اگر لازم): همان Q و H
Jockey Pump: $Q_j$ Qj, $P_j$ Pj
Controller: منطق استارت، نظارت، آلارم‌ها
Suction/Discharge Headers: سایز و کلاس فشار
منبع آب: نوع، حجم، تراز، شرایط مکش
تست‌ها: برنامه تست و پذیرش

خلاصه مهندسی

بعد از محاسبات، انتخاب بوستر پمپ یعنی:

Design Point را قطعی کن: Q و H
نوع سیستم را بر اساس ریسک انرژی تعیین کن
پمپ را از روی منحنی نزدیک BEP انتخاب کن
NPSH و مکش را پاس کن
جوکی و کنترل را درست تنظیم کن
مشخصات خرید را سند کن