חדר משאבות לכיבוי אש

חברת א.ש. הנדסה מתמחה בתכנון והתקנת חדרי משאבות כבוי אש לפי תקן ישראלי ודרישות רשויות הכבוי.

קיימים מספר סוגי משאבות כיבוי אש:

  • משאבות דיזל
  • משאבות חשמליות

המשאבות מאושרות UL/FM כולל לוחות פיקוד , משאבות גו'קי ופורקי לחץ וכו'.

חשוב להתאים את סוג וגודל המשאבה לצרכי המערכת ספרינקלרים / הידרנטים.

תקן NFPA 20 קובע את הגדרות חדר המשאבות :

תכנון משאבות כיבוי אש
בעת תכנון משאבת כיבוי אש, יש לזכור מספר גורמים, במיוחד NFPA 20

09 0142 400x300
איור 1: משאבת כיבוי אש עם מנוע דיזל .

למד איזה גודל של משאבת כיבוי אש אתה צריך.
להבין את ההבדלים בין סוגים שונים של משאבות כיבוי.
דע כיצד לתכנן צנרת משאבות כיבוי על מנת לעמוד בדרישות התקן הישראלי  NFPA 20.
דע עלויות שונות בין סוגי המשאבות.
NFPA 20: הינו תקן להתקנת משאבות נייחות להגנה מפני אש, אשר מגן על חיים ורכוש.

דרישות להתקנת משאבות כיבוי נועדו כדי להבטיח שהמערכות יעבדו כמתוכנן על מנת לספק אספקת מים מספקת ואמינה למערכות הכיבוי במקרה חירום.

מערכת מתזי אש (ספרינקלרים) הוא מרכיב קריטי וחשוב בבטיחות אש והאנשים החיים בבניין.

קוד (תקן) הבנייה הבינלאומי מאפשר במספר מקרים בודדים הפחתות בדרישות כמות המים לברזי שריפה (הידרנטים), 

חריגים אלה מאפשרים מתוך ציפייה שבמקרה של שריפה מערכת הספרינקלרים תופעל ותדחיק את האש במידה מספקת שהגרים בבניין יוכלו לפנות בבטחה וקצב התפשתות השריפה תישלט עד שיגיעו כיבוי אש  לכבות את השירפה.

לעיתים קרובות, רשת המים העירונית (לחץ וספיקה) מספקת מספיק מים להפעלת מערכת המתזים.

יש לבצע איפיון מים אחת לחמש שנים על מנת לראות שרשת המים מספקת את דרישות המערכת.

נדרשת משאבת כיבוי אש מאושר תקן FM/UL כאשר מקור המים לא אמין ולא זמין או שאין לחץ מספק.

כאשר מערכת מתזים נשענת על משאבת כיבוי אש, ביצועי המערכת תלויים בלחץ שנוצר על ידי המשאבה.

בגלל החשיבות הקריטית של משאבת כיבוי האש, יש להקפיד על בחירה ותצורה נכונה של משאבת כיבוי.

כעת נתייחס לגודל משאבת כיבוי :

גודלו של משאבת כיבוי אש מוכתב על ידי האזור התובעני ביותר במערכת הספרינקלרים (הגנת האש) כגון האזור הגבוה ביותר עם רמת הסיכון הגבוהה ביותר.

בבניינים רבי קומות רבים, יכולה להיות זאת דרישת מערכת המתזים האוטומטית הדורשת 500 גלון לדקה (GPM) ב 100 פאונד לאינץ 'מרובע (psi) בחלק העליון של הצינור המרוחק ביותר, בתוספת 250 גלון לכל הידרנט לדוגמא.

עבור בניינים לא רבי קומות, האזור התובעני ביותר יכול להיות מספר כלשהו של סכנות שונות. 

ישנם רמות שונות של אחסנה Class IIII ClassIII Class II Class I  וכן רמת אחסנה של פלסטיק, טישו וצמיגים.

יש לבחור את גודל המשאבה בהתאם לרמת הסיכון ודרישות המערכת.

ברור לנו כי למבנה משרדים בעל שלוש קומות רמת הסיכון תהיה קטנה יותר מזו של רב קומות או של מחסן המאחסן חלקי פלסטי לגובה רב

ולכן המשאבה של מבנה משרדים תהיה קטנה משמעותית מזו של אותו מחסן.

סיווג הסכנות השולט בבניין הכולל הוא זה של תפוסת סכנות קלות, אולם הבניין מכיל חללים המצדיקים ייעודי סכנה גבוהים יותר. כגון מחסן  דורש את רמת צפיפות המים הגבוהה ביותר (0.30), 

יש לבצע חישוב הידראולי אשר מתאר את הפסדים של מערכת המתזים, לדוגמא : במקרה שתיארנו לעיל מדובר במבנה רב קומות שבו יש להזרים את המים מקומת החניון (3-) לקומה העליונה (24) ברור לנו כי עומד המים הינו 27 קומות (27*3=81 מטר) עומד המים הינו 81 מטר (כ 118 PSI) זהו הלחץ שנדרש על מנת להביא את המים מקומת החניון לקומה העליונה, אך לחץ זה אינו מספיק כי נדרש עוד על מנת לגרום למתז המרוחק ביותר בקומה העיליונה לפעול בצורה מייטבית.

זאת אומרת שתידרש משאבה המסוגלת לספק לחץ הגדול מ 130 PSI על מנת לפצות על כל הפסדי העומד כמובן שנדרש לקחת בחשבון גם הפסדים מקומיים כגון מגוף פרפר, אל חוזר, זוויות (קשת), אורכי צנרת, מז"ח וכיוצא בזה.

את כמות המים אנחנו מחשבים על פי כמות המתזים המתוכננים להיפתח בעת שירפה באותו אזור סיכון.

בתוספת ברזי שריפה פנימיים וחיצוניים (במידה ולא מוזנים מרשת המים העירונית).

 משאבות בעלות לחץ גבוה נדרשות בהתקנת שסתום פורק לחץ אשר מכוייל לרוב ל175 PSI  על מנת לשמור על אביזרי הצנרת

מרבית אביזרי הצנרת על פי FM/UL נדרשים בלחץ עבודה של 175 PSI

ישנם אביזרים המסוגלים לעמוד ב 300PSI

 

בחירת משאבת כיבוי אש

בחירת משאבת האש תלויה בתשתית הבניין ובשטח הזמין. האפשרויות הנפוצות ביותר עבור משאבות כיבוי אש הן מנועים חשמליים ומנועי דיזל.

מנועים חשמליים הדורשים כוחות סוס (HP) גבוהים מופעלים בדרך כלל בהספק תלת פאזי 440 וולט ומעלה. טורבינות קיטור הן גם אופציה, אך הן נדירות מאוד.

בבניינים שאינם מצוידים בכוח מספיק בכדי לספק מנוע חשמלי, ניתן להשתמש במשאבת כיבוי אש המופעלת על ידי סולר.

נדרש מיכל לאחסון דלק בעל יכולת להחזיק 1 גלון דלק לכל כוח סוס בתוספת נפח נוסף בכדי לספק מקום להתרחבות תרמית.

יש להתקין מעצרה מתחת למיכל אחסון הדלק כדי להכיל דליפות דלק אפשריות.

לעתים קרובות, נדרש שסתום פורק לחץ בצד הפריקה של המשאבה כדי להקטין את עודף הלחץ במקרה שהמנוע יצא משליטה או אם שילוב של לחץ יניקה ולחץ המשאבה יעלה מעל סף מסוים.

את הפליטה של ​​מנוע הדיזל יש לנתב דרך עמעם (אגזוז) כלפי חוץ.

משאבת כיבוי אש עם מנוע דיזל חייבת להיות ממוקמת בתוך מתחם נפרד או בחדר עם גישה ישירה לחוץ. גודל החדר גדול משמעותית מהנדרש בדרך כלל עבור משאבת כיבוי אש עם מנוע חשמלי, בגלל הדלק והמצברים המאוחסנים  נדרש לספק מקור חשמל לגיבוי.

משאבות כיבוי דיזל יקרות יותר להתקנה ולתחזוקה בשל מספר רב של חלקים מכניים, העלולים להיות מועדים לכשל.

בבניינים בהם הקיבולת החשמלית אינה מהווה עניין, משאבה חשמלית הוא הבחירה המועדפת. מנועים חשמליים הם קומפקטיים יותר, דורשים פחות חלקים מכניים ומייצרים פחות השפעות סביבתיות שליליות.

אף על פי ש- NFPA 20 מספק הנחיות לסוגים שונים של משאבות (צנטריפוגליות, טורבינת, אנכית וכו..), משאבות כיבוי צנטריפוגליות הן - לרוב SPLIT CASE - הנפוצות ביותר בקרב מבנים מסחריים ולכן מודגשות בכך דוגמא.

משאבות קו אנכיות הן בדרך כלל קומפקטיות יותר, עם שטח קטן יותר. בעוד שמשאבות מארז מפוצלות צריכות להיות מותקנות על משטח  מבטון, ניתן במקום זאת להרכיב משאבות אנכיות בשורה על גבי תומכים במעמד הצינור. מסיבות אלה, משאבות אנכיות הינן לרוב בחירה מועדפת להחלפות או שיפוצים חוזרים.

סיבוב האימפלר במשאבת קו אנכית פחות רגיש לנזק מכני טורבינה מים, מה שמאפשר גמישות רבה יותר במערך הצנרת בצד היניקה של המשאבה. משאבות מארז מפוצלות אופקיות מורשות להתקין מרפקים וטיזים (אביזרי צנרת)  בניצב למשאבה רק כאשר המתקן ממוקם לפחות 10 קוטר בגודל צינור מאוגן היניקה (NFPA 20-2013, סעיפים 4.14.6.3.1 עד 4.14.6.3.3 ). דרישות אלה אינן חלות על משאבות קו אנכיים.

המדחף על משאבה מפוצלת אופקית ממוקם במעטה נפרד מול המנוע, ומאפשר גישה נוחה כאשר נדרשת תחזוקה. במשאבה קו אנכית, המדחף נמצא מתחת למנוע, ודורש להעלות את המנוע כולו ו / או להסירו בכדי לגשת לאימפלר. מסיבה זו, מומלץ לספק קרן מנוף או אמצעי הרמה אחר למשאבות מוטבעות אנכיות מעל  30 כוחות סוס.

CSE1911 MAG FFIRE 02 386x500

איור מספר 2 : התקנה נכונה של משאבה

לחצי משאבת אש

לחץ הכללי של משאבת כיבוי האש הוא האנרגיה המועברת לנוזל בזמן שהוא עובר דרך המשאבה, המתבטאת בדרך כלל ב psi.

עבור משאבות כיבוי כגון משאבות מפוצלות אופקיות ואנכיות קו אנכיות הנדרשות לפעול , הלחץ הכולל של משאבת כיבוי מחושב על ידי הוספת הלחץ הנדרש. לחץ של המשאבה משתנה לאורך עקומת ביצועים הנקבעת על ידי שלוש נקודות הגבלה: כיבוי, דירוג ועומס יתר.

"מול מגוף סגור" מייצג את לחץ המים המקסימלי המותר כאשר המשאבה פועלת בזרימה אפסית; לפעמים זה מכונה גם לחץ אפס. הדירוג הוא הלחץ המים והזרימה הרשומים שעל המשאבה לייצר כאשר היא פועלת ב 100% מכושר המשאבה. לחץ המים הכולל לא צריך להיות פחות מ- 65% מהראש הכולל המדורג כאשר המשאבה פועלת ב -150% מכושר הזרימה המדורג, זוהי נקודת עומס יתר. דרישות זרימת המערכת העולות על נקודת עומס יתר יכולות לחשוף את המשאבה לקיבולציה ונזק אפשרי.

עקומת ביצועי משאבת כיבוי : יש טווח פעולה מותר שלא יעלה על 140% מהלחץ המדורג של המשאבה.

ניקח את הדוגמה הקודמת של משאבה של 400 GPM עם לחץ של 56 psi. משאבה זו תייצר 400 GPM ב 56 psi כאשר היא פועלת ב 100% מקיבולת המשאבה. זה גם יכול לייצר נפח מקסימלי של 600 גלון לדקה ב 36 psi כאשר הוא פועל ב 65% מקיבולת המשאבה. הנפח והלחץ הזמינים משתנים לאורך עקומת המשאבה.

CSE1911 MAG FFIRE 03 500x394

איור מספר 3: עקומת משאבת כיבוי אש

אם נחזור לדוגמא בניין , נדרש להעריך 507 GPM ב 65 psi. מעקומת המשאבה באיור 3, המשאבה תספק כ 47 psi כאשר היא זורמת 507 GPM. כאשר לחץ פריקה זה משולב עם ההיצע העירוני (47 + 48 psi = 95 psi), ניכר כי המשאבה שנבחרה יכולה לספק בקלות את הדרישה ההידראולית למערכת.

אם הלחץ הסטטי עולה על 175 psi (דירוג הלחץ עבור רכיבי ספרינקלרים סטנדרטיים והלחץ המרבי המותר לחיבורי שסתומי צינור כיבוי אש), ייתכן שיהיה צורך בשסתומים להפחתת לחץ, אלא אם כן כל רכיבי המערכת מדורגים ללחץ גבוה. חשוב לכלול את דירוג נטילת המשאבה בגורמים שיש לקחת בחשבון בעת ​​שקלול כל האפשרויות לבחירת משאבה נכונה.

עלות משאבת כיבוי אש מבוססת במידה רבה על דירוג כוח הסוס של המשאבה וסוג הבקר. משאבות מוטבעות אנכיות בדרך כלל חסכוניות יותר בהשוואה למשאבות אופקיות מפוצלות בגדלים קטנים יותר (פחות מ -1,000 עד 1,250 GPM). מומלץ להתייעץ עם נציג מחברתנו א.ש. הנדסה (בטיחות אש) בקשר למשאבות כיבוי אש מקומי בכדי להשוות את דירוגי הסוס בין משאבות מפוצלות אופקיות למשאבות בשורה אנכית, מכיוון שדירוג כוח הסוס יכול להעלות את העלויות הקשורות לבקרות וחיבורי חשמל.

CSE1911 MAG FFIRE 04 500x386

איור 4: חתך של חדר משאבות: משאבת כניסה אנכית המצוידת במעקף מד זרימה ושסתום פריקה

תכנון משאבת כיבוי אש
יש להתקין צינור נקינה בורג ושסתום שער עול כדי לספק אמצעי בידוד מקו האספקה ​​הנכנס (NFPA 20-2013, סעיף 4.14.5.1). זהו המכשיר היחיד שמותר להתקין במפורש בקו היניקה במרחק של 50 מטר מאוגן היניקה של המשאבה, אף על פי ש- NFPA 20 אכן מספק קצבאות לציוד אחר, שעשוי להידרש על ידי הרשות הסמכותית או על ידי חלקים אחרים של תֶקֶן. על השסתומים הללו להיות פיקוח חשמלי באמצעות מערכת אזעקת האש.

כאשר מחלקת המים תאגיד מים / או העירייה דורשת התקנת מונע זרימה חוזרת בקו היניקה של משאבת האש, עליה להיות ממוקמת במרחק מינימלי של פי 10 מקוטר גודל הצינור מאוגן היניקה של המשאבה (NFPA 20-2013, סעיף 4.27.3). דרישת מרחק זו ספציפית למונעי זרימה חוזרת המצוידים במסתמי בורג ושער עול חיצוניים. אם מונע זרימה חוזרת מצויד בשסתומי פרפר, המרחק המינימלי לאוגן היניקה מוגדל ל -50 פייט (NFPA 20-2013, סעיף 4.27.3.1). מרחק מוגבר זה מסופק כדי לאפשר פיזור של בועות אוויר העלולות להיווצר כאשר מים עוברים על פני הדיסק המרכזי של שסתום פרפר פתוח לחלוטין. שיטות לא מסורתיות אחרות למניעת זרימה חוזרת.

כל משאבת כיבוי אש חייבת להיות מצוידת במכשיר מדידה או חרירי קבוע כדי להתאים לבדיקת משאבות. ציוד זה חייב להיות מסוגל להזרים מים לא פחות מ- 175% מקיבולת המשאבה המדורג (NFPA 20-2013, סעיף 4.20.2.2). כאשר התקן המדידה מותקן בסידור לולאה לבדיקת זרימת משאבת האש, יש לספק גם אמצעי חלופי למדידת הזרימה.

עדיפות לעקוף מד זרימה בחלק מהעיריות כחלק ממאמץ לחיסכון במים. מעקף מד הזרימה מאפשר לבצע בדיקות שגרתיות מבלי להזרים מים לסביבה. קו העוקף מצויד במד זרימת ונטורי הממוקם בין שני שסתומי פרפר סגורים בדרך כלל. כדי להשיג ביצועים תקינים של מד הזרימה, יש לשמור על מרחקים מינימליים שצוינו על ידי היצרן בין מד הזרימה לבין שסתומי הפרפר הסמוכים בדרך כלל. יש לחבר את מעקף מד הזרימה לאחר הבורג והחול החיצוני בצד היניקה ובין שסתום הסימון לשסתום הבקרה בצד הפריקה של המשאבה.

קוטר הצינור המינימלי ומספר השקעים הנדרשים לכותרת בדיקת משאבת אש מוגדרת על ידי יכולת הזרימה של המשאבה. דרישות מינימום אלה מתוארות ב- NFPA 20 (NFPA 20-2013, לוח 4.26 (א)). כאשר הצינור בין כותרת הבדיקה לאוגן פריקת המשאבה עולה על 15 מטר רגליים, יש להגדיל את קוטר הצינור לגודל הבא.

כאשר נדרשים אביזרי מעבר לצמצום או הגדלת קוטר הצינור באוגן המשאבה, יש להקפיד על בחירת התאמת ההפחתה המתאימה. בצד היניקה של המשאבה, מפחית האוגן חייב להיות מסוג אקסצנטרי מחודד, המותקן באופן להימנע מכיסי אוויר. המפחית בצד הפריקה של המשאבה צריך להיות מהסוג הקונצנטרי.

חיבור מכבי האש צריך להיקשר למערכת בצד הפריקה של המשאבה.

משאבות כיבוי אש רבות בעלות דירוג לחץ יניקה מקסימאלי שיכול להיות גבוה