دليل NFPA 22 لتحجيم خزان مياه الحريق
تم إنشاؤها اليوم
دليل NFPA 22 لتحجيم خزان مياه الحريق
المدة ليست رقمًا من NFPA 22. إنها تأتي من معيار تصميم النظام والسلطة ذات الاختصاص، ثم يشترط NFPA 22 أن يوفر الخزان السعة الصافية التي تنتجها تلك المدة بعد احتساب معدل التدفق التصميمي وبدل الخراطيم والحجم غير القابل للاستخدام. حدّد حجم الخزان على أساس مدة قابلة للتتبع، ووثّق ذلك الأساس حتى يمكن مراجعته.
مقدمة
كل سؤال عن خزان مياه الحريق ينتهي برقم، والرقم الذي يحدد تكلفة الخزان نادرًا ما يكون هو الرقم الذي يتجادل حوله الناس. يتم مناقشة القطر والارتفاع وألواح الغلاف والملحقات. أما المدة فتُورَّث.
هكذا يتم تحجيم الخزان وفق رقم ناتج عن قاعدة تقريبية أو مواصفة قديمة أو سابقة تم اعتمادها قبل اعتماد إصدار الكود الحالي، وهكذا يصل الخزان إلى الموقع بحجم اسمي لا يحمل الحمل الذي وافقت عليه الجهة المختصة. متطلب المدة ليس خاصية من خصائص الخزان. بل ينشأ من تصميم نظام الحماية من الحرائق، وتشترط NFPA 22 أن يلبي الخزان ما ينتجه ذلك التصميم.
يوضح هذا الدليل من أين تأتي المدة، وكيف تتحدد مع تدفق التصميم، وأين تتوقف الافتراضات القياسية عن الصلاحية، ومتى تُفرض مدة أطول، وكيف يجب كتابة الحساب ليقبله سلطة الاعتماد. المراجع هي NFPA 22 للخزان وملحقاته، وNFPA 13 لتصميم المرشات الذي يولّد الطلب، وNFPA 20 لمضخة الحريق.
ما هو متطلب المدة
متطلب المدة الزمنية هو طول الفترة التي يجب أن يظل فيها الماء المخزّن متاحًا بمعدل التدفق المطلوب. لا تضع NFPA 22 هذا المتطلب. فهي تحدد ما يجب أن تكون عليه الخزان وما يجب أن يوفره، أما المدة الزمنية فتأتي من خارجها، من تصميم نظام الحماية من الحرائق ومن الجهة ذات الاختصاص. يتضمن الفصل 4 المتطلبات العامة، بما في ذلك أساس السعة بموجب 4.1.3 و4.1.3.1، ولهذا السبب يمكن أن يكون الخزان المبني بشكل مثالي وفق NFPA 22 ذا حجم خاطئ إذا كانت المدة الزمنية المُدخلة في ذلك الأساس خاطئة.
يترتب على ذلك أمران. يجب أن تكون المدة قابلة للتتبع إلى مستند: متطلب في معيار تصميم النظام للإشغال والخطر، أو شرط مكتوب تفرضه السلطة. وتغييرها بعد الحساب يغيّر كل ما يترتب عليها لاحقًا، من حجم الطلب إلى ارتفاع الغلاف والأساس.
كيف تتحدد المدة وتدفق التصميم معًا
الحجم الذي يجب أن يحتويه الخزان هو حاصل ضرب التدفق في الزمن: V_required = Q_design x t_duration، حيث V_required هو الحجم الذي يجب أن يسحبه النظام، بالمتر المكعب (القدم المكعب)؛ Q_design هو تدفق التصميم باللتر/الثانية (جالون/دقيقة)؛ وt_duration هي المدة المطلوبة بالدقائق. هذه العلاقة بسيطة، والطريقة التي تُطبق بها هي حيث تحدث معظم أخطاء تحديد الحجم.
بالنسبة لنظام المرشات، فإن الطلب هو مجموع طلب المرشات وبدل تيار الخرطوم، ولكل منهما مدته الخاصة. التعبير الصحيح هو V_required = مجموع على i من (Q_i × t_i)، وليس إجمالي التدفق مضروبًا في أقصر مدة. وحيث يُحتسب الإمداد البلدي، لا يجوز احتساب إلا الكمية التي يمكنه توصيلها أثناء الحدث، ويجب إثبات ذلك بدلاً من افتراضه.
وبالتالي لا يحتفظ الخزان بالطلب الكامل، لأن جزءًا من الحجم المخزن لا يمكن توصيله إلى المضخة. التخزين الميت أسفل الشفط، وخلوص مانع الدوامة عند مخرج التصريف المطلوب بموجب 14.2.13، والمساحة الحرة تقلل مما هو قابل للاستخدام. وتجري العملية الحسابية كالتالي: حجم الطلب، ناقص الإمداد المحتسب، زائد الحجم غير القابل للاستخدام، يساوي السعة الصافية التي يجب أن يوفرها الخزان.
افتراضات المدة القياسية وحدودها
غالبًا ما تأتي المدد الزمنية الأكثر ذكرًا من معيار التصميم الخاص بنظام المرشات نفسه وليس من NFPA 22، وهي تتفاوت وفقًا لتصنيف خطورة الإشغال. المهم ليس الرقم بل الشروط المرتبطة به: فكل رقم ينتمي إلى إصدار محدد من الكود، وتصنيف خطورة محدد، ونوع نظام محدد. أما المدة المأخوذة من إصدار آخر، أو من تصميم أنابيب قائمة بدلًا من تصميم مرشات، فإنها لا تنتقل عبر السياقات.
تصف تلك الافتراضات نظام مرشات يصرف بكثافة تصميمه على مساحة تصميمه ويحافظ على ذلك المعدل. وهي لا تصف نظام إغراق يفتح كل مخرج في آن واحد، أو منطقة عمليات تحت خطورة عالية، أو موقعًا لا يمكن الاعتماد فيه على إمداد المياه العامة طوال مدة الحدث. كما أنها لا تصمد أمام تغيير يطرأ على المبنى. وحيث تفرض السلطة المختصة مدة زمنية خاصة بها، فإن ذلك الشرط يحكم الخزان ويجب إدراجه في الوثائق كشرط مكتوب.
عندما تكون هناك حاجة إلى مدة أطول
مطلوب مدة أطول عندما لا يمثل الافتراضي القياسي الموقع. المحفزات مألوفة: تفرض الجهة ذات الاختصاص مدة أطول كشرط للموافقة؛ أو يقع الإشغال أو الخطر خارج النطاق الذي كُتب من أجله الافتراضي؛ أو يكون مصدر المياه غير موثوق بما يكفي لاحتساب المصدر العام؛ أو يكون الموقع نائياً أو غير مأهول أو ذا استجابة طويلة لخدمة الإطفاء؛ أو يكون المالك قد تبنى هدف مرونة لاستجابة الحريق؛ أو يكون المؤمِّن قد فرض شرطاً خاصاً به.
النتيجة عند التدفق الثابت خطية وفورية. ضاعف المدة فتضاعف حجم الطلب وحجم الغلاف، ومعهما الأساس ووزن الألواح وعدد رفعات الرافعة ومسار النقل. وهذا هو الحجة لتحديد المدة قبل طرح الخزان للمناقصة، ولإعطاء مورد الخزان المدة كتابةً، مع تسمية الوثيقة التي استُمدت منها.
تطبيق الدليل على نظام المرشات
بالنسبة لنظام المرشات، يُولَّد الطلب من إجراء التصميم في NFPA 13. ويحدد تصنيف خطورة الإشغال كثافة التصميم ومساحة التصميم، وينتج الحساب الهيدروليكي الذي يليه تدفق التصميم عند النقطة الأكثر طلبًا في النظام. ثم تأتي المدة من متطلب المعيار نفسه لذلك الخطر، لا من الخزان.
بدل تدفق الخرطوم هو طلب منفصل ويُعالج بشكل منفصل. يُضاف إلى طلب المرشات بدلاً من دمجه في تدفق المرشات، لأن الاثنين ليسا متزامنين بالطريقة نفسها، ويُحتسب للمدة التي تحددها المعايير له. إن دمج بدل الخرطوم في تدفق المرشات ثم تطبيق مدة واحدة على الإجمالي عادةً ما يقلل من الحجم.
هناك متطلبان من NFPA 22 يكمنان وراء الرقم ويتم استيفاؤهما من خلال ترتيب الخزان بدلاً من الحسابات. يُحفظ الخزان ممتلئًا ضمن 4 بوصات (102 مم) من مستوى خدمة الإطفاء وفقًا للبند 14.4.3، ويجب أن يعيد الإمداد الحجم خلال 8 ساعات وفقًا للبند 4.2.1.4. الخزان الذي يحتفظ بالحجم الصحيح لكن لا يمكن إعادة ملئه في تلك النافذة الزمنية لا يمتلك احتياطيًا متاحًا بشكل موثوق.
تطبيق الدليل على نظام صنابير الإطفاء
إمداد صنبور الحريق له ملف طلب مختلف. يُحدَّد التدفق بناءً على تدفق الحريق المطلوب للمنطقة وعدد وأحجام صنابير الحريق قيد التشغيل، ويُغذَّى النظام عادةً من الشبكة العامة عبر مضخة حريق بدلاً من خزان جاذبية خاص. وحيثما يشكّل خزان خاص جزءاً من الإمداد، فإن مبدأ المدة لا يزال سارياً، لكن مسألة الاعتماد تأتي أولاً: فما يمكن اعتماده محدود بما يستطيع الخزان تقديمه وبموثوقية بقية الشبكة.
ثلاثة فروق تفصل حالة الصنبور عن حالة المرشة. فالتدفق هنا على شكل اندفاع وليس تدفقاً تصميمياً مستمراً، لذا فإن ترتيب المخارج وهندسة الشفط يحملان نصيباً أكبر من التصميم. والاحتكاك في المسار بين الخزان ونقطة الاستخدام يشكّل حصة أكبر من الضغط المطلوب، لذا يجب تقييم الحجم القابل للاستخدام مقابل مسار الإمداد وليس الخزان وحده. أما المدة فعادةً ما تأتي من معايير تدفق الحرائق الخاصة بالجهة المختصة، لذا يجب الحصول عليها كتابةً.
حيث تنطبق مدة مختلفة
ثلاث حالات تضع بشكل روتيني رقمًا مختلفًا على الطاولة. الأولى هي اعتماد الكود. خارج أمريكا الشمالية، قد يكون الإطار الحاكم معيارًا أوروبيًا أو معيارًا وطنيًا آخر، وجدول مدة الرشاشات في NFPA 13 ليس ببساطة المرجع؛ فـ EN 12845 هو الإطار الموازي لأنظمة الرشاشات وإمدادات المياه الخاصة بها. قد يظل الخزان مبنيًا وفق NFPA 22 ووفق AWWA D103، لكن المدة التي يُحدَّد حجمه على أساسها تأتي من الكود المحلي المعتمد، ويجب التوفيق بين الأساسين صراحةً بدلًا من افتراض تكافؤهما.
الثاني هو تشغيل قبول المضخة. يتطلب NFPA 20 اختبار مضخة الحريق عند معدلات تدفق تتجاوز سعتها المقدرة، ويجب أن يوفر الخزان معدل التدفق الاختباري ذلك. الاختبار حدث قصير، لكنه سحب حقيقي من الاحتياطي، ويجب التخطيط له بحيث يُعاد ملء الخزان ويُستعاد الاحتياطي بعده.
الثالث هو تعديل بعد الموافقة. يمكن أن يغيّر تغيير الإشغال أو المواد المخزنة أو نظام الحماية كثافة التصميم ومنطقة التصميم، وبالتالي كلًا من معدل التدفق والمدة. عندئذٍ يجب إعادة النظر في أساس المدة المعتمد بدلًا من نقله كما هو، وإعادة التحقق من الخزان وفقًا له.
توثيق تحديد السعة للموافقة
حساب الأحجام هو المستند الذي تراجعه الجهة المختصة، ويجب أن يكون مطلوباً. وبالترتيب، يجب أن يبيّن معدل التدفق التصميمي ومصدره؛ والمدة والمستند الذي يفرضها؛ وبدل الخرطوم الذي يُعامَل كمطلب مستقل بذاته؛ وأي إمداد بلدي مُحتسب مع أساس الاحتساب؛ وحجم الطلب الناتج بوحدات الحساب وبالوحدات التي سيُطلب بها الخزان؛ والحجم غير القابل للاستخدام وسبب كل عنصر من عناصره؛ والسعة الصافية التي يجب أن يوفرها الخزان، مع الإشارة إلى 4.1.3 و4.1.3.1؛ وأساس إعادة التعبئة مُدقَّقاً مقابل 4.2.1.4.
أرفق مستندات تصميم النظام التي تدعم المدخلات بدلًا من إعادة ذكرها. وحيث تختلف المدة عن القيمة الافتراضية القياسية، أرفق الشرط المكتوب الصادر عن الجهة المختصة وحدد المستند أو البند الذي يستند إليه.
كن دقيقًا بشأن الحجم الذي تقصده. السعة الصافية والسعة الإجمالية والحجم القابل للاستخدام أرقام مختلفة وتُستخدم بالتبادل في المحادثة. حدد الرقم الذي تم طلب الخزان على أساسه والنقطة المرجعية التي تشير إليها قياسات المستوى. إذا كان الاحتياطي موزعًا على أكثر من خزان واحد، فيجب أن يُظهر الرسم التخطيطي التوصيل البيني الذي يجعل الاحتياطي المشترك حقيقيًا.
من أين يأتي أساس المدة
مصدر المدة | ما الذي يحدده | الأدلة التي تُحفظ مع الحساب |
معيار تصميم النظام، على سبيل المثال NFPA 13 لنظام المرشات | المدة الخاصة بتصنيف خطر الإشغال ونوع النظام | البند من إصدار الكود المعتمد الذي يتطلب ذلك |
شرط تفرضه السلطة المختصة | مدة أطول أو معدلة لهذا الموقع | شرط الموافقة المكتوب، مُشارًا إليه بالتاريخ |
متطلب شركة التأمين | المدة وأي التزام إضافي بتوريد المياه | المتطلب المكتوب، مع الجدول الزمني أو السياسة التي ينتمي إليها |
هدف مرونة المالك أو استمراريته | مدة تتجاوز الحد الأدنى للكود | مذكرة أساس التصميم الموقعة وتعليق المراجع |
تحليل رصيد الإمداد البلدي | الجزء من الطلب الذي يجوز أن يُحتسب له الإمداد العام | سجل اختبار الإمداد وافتراض التوافر المذكور |
اختبار قبول مضخة الحريق وفق NFPA 20 | سحب قصير عالي التدفق من الاحتياطي أثناء تشغيل التشغيل التجريبي | إجراء اختبار المضخة وخطة إعادة التعبئة التي تليه |
تسلسل حساب السعة لخزان مياه الحريق
الخطوة | الكمية | المدخل أو المرجع | ملاحظة |
1 | تدفق التصميم لطلب المرشات | حساب هيدروليكي وفق NFPA 13 عند النقطة الأكثر طلبًا | عند كثافة التصميم على مساحة التصميم |
2 | بدل تيار الخرطوم | نفس معيار النظام، كطلب منفصل | غير مطوي في تدفق الرشاشات |
3 | المدة المطبقة على كل طلب | معيار تصميم النظام، أو شرط من جهة مختصة | كل طلب يحمل مدته الخاصة |
4 | حجم الطلب | مجموع Q_i مضروبًا في t_i لكل طلب | الحفاظ على اتساق الوحدات في الحساب |
5 | الإمداد العام المعتمد | تحليل رصيد الإمداد | فقط ما يمكن إثبات إمكانية تسليمه أثناء الحدث |
6 | حجم الطلب الإجمالي | محسوب من الخطوتين 4 و5 | الحجم الذي يجب أن يكون متاحًا خلال الحدث |
7 | الحجم غير القابل للاستخدام | هندسة الخزان، وترتيب مانع الدوامة وفق 14.2.13، والمساحة الحرة | كل ما هو أسفل المستوى القابل للاستخدام عند مدخل المضخة |
8 | صافي السعة المطلوبة | محسوب، مع الرجوع إلى NFPA 22 4.1.3 و4.1.3.1 | هذا هو الرقم الذي يُطلب الخزان على أساسه |
9 | فحص إعادة التعبئة | استعادة الطلب الإجمالي خلال 8 ساعات المسموح بها بموجب 4.2.1.4 | يحدد ترتيب التعبئة وعناصر التحكم في المستوى |
مرجع المشروع
لا يوجد سجل مشروع مياه إطفاء مُعتمد في مكتبة المشاريع يطابق نطاق دليل تحديد الأحجام هذا، لذلك تُعرض المقالة دون مثال على مشروع. وما تحمله بدلاً من ذلك هو الجزء القابل للتحقق: من أين يأتي أساس المدة ومن يملكه، وتسلسل الحساب الذي يحوّل التدفق والمدة إلى سعة صافية، وحدود الافتراضات القياسية، والحالات التي تفرض مدة أطول، ومجموعة الوثائق التي يقرأها جهة الاعتماد. ويُذكر كل من ذلك استناداً إلى المعيار أو البند الذي ينبثق منه، بحيث يمكن تدقيقه بدلاً من قبوله على الثقة.
حول Center Enamel
سنتر إينامل (شركة شيجياتشوانغ تشنغتشونغ للتكنولوجيا المحدودة) تقوم بتصميم وتصنيع خزانات تخزين فولاذية مثبتة بالبراغي، وخزانات فولاذية ملحومة، وخزانات إيبوكسي مترابطة بالانصهار، وخزانات مجلفنة، وأوعية من الفولاذ المقاوم للصدأ، وأوعية ضغط، وأسقف قباب جيوديسية من الألومنيوم وأسقف عائمة. تمتلك الشركة أكثر من 30 عامًا من الخبرة في الإنتاج وقد قامت بتوريد المعدات لمشاريع في أكثر من 100 دولة. يتم تصميم وتصنيع أسقف القباب الجيوديسية من الألومنيوم وفقًا لمعايير API 650 الملحق G، وAWWA D108، ودليل تصميم الألومنيوم، وASCE 7، وIBC، وقد قامت الشركة بتطوير وتصدير سقف قبة من الألومنيوم بقطر 72 مترًا في عام 2023. يتم التعامل مع الهندسة والتصنيع والطلاء ومراقبة الجودة وخدمة الموقع كنطاق واحد، وهذا هو السبب في إمكانية التوفيق بين الرسومات وأساس الحسابات والأجهزة المسلّمة مع بعضها البعض.
الأسئلة الشائعة
ما المدة التي تشترطها NFPA 22 لخزان مياه الحريق؟
ما المدة التي تشترطها NFPA 22 لخزان مياه الحريق؟ لا تحدد NFPA 22 مدة. بل تحدد أساس السعة الذي يجب أن يستوفيه الخزان بموجب 4.1.3 و4.1.3.1، وتشترط الحفاظ على الخزان ممتلئًا ضمن 4 بوصات (102 مم) من مستوى خدمة الحريق بموجب 14.4.3، وتشترط أن تعيد الإمدادات ملء الحجم خلال 8 ساعات بموجب 4.2.1.4. أما المدة نفسها فتأتي من معيار تصميم النظام الخاص بالإشغال والخطر، مؤكدة من الجهة ذات الاختصاص.
هل تحدد NFPA 22 حجمًا ثابتًا للخزان؟
هل تحدد NFPA 22 حجمًا ثابتًا للخزان؟ لا. بل تحدد متطلبات التدفق وأساس السعة، وليس عددًا بالمتر المكعب. ويُستنتج الحجم من معدل التدفق التصميمي والمدة ومعالجة بدل الخرطوم، ثم يُضاف إليه الحجم غير القابل للاستخدام بحيث تفي السعة الصافية المتاحة عند مدخل المضخة بالمتطلبات.
كيف يتم تحديد المدة المطلوبة؟
كيف يتم تحديد المدة المطلوبة؟ من تصميم نظام الحماية من الحرائق. بالنسبة لنظام المرشات، فهي المدة التي تتطلبها الطبعة المعتمدة من NFPA 13 لتصنيف خطورة الإشغال ونوع النظام. بالنسبة لإمداد الحنفيات، فهي عادةً معايير تدفق الحرائق الخاصة بالسلطة المختصة. في كلتا الحالتين، يجب أن تكون القيمة قابلة للتتبع إلى وثيقة، وأي خروج عنها يجب أن يكون شرطًا مكتوبًا بدلاً من افتراض.
هل يمكن أن تكون المدة المطلوبة أطول من الحد الأدنى القياسي؟
هل يمكن أن تكون المدة المطلوبة أطول من الحد الأدنى القياسي؟ نعم. يمكن لشرط موافقة من جهة مختصة، أو متطلب من شركة تأمين، أو خطر خارج النطاق الذي يغطيه الوضع الافتراضي، أو هدف مرونة للمالك، أن يتطلب جميعها مدة أطول. عند التدفق الثابت يتناسب حجم الطلب طرديًا مع المدة، لذا تعني المدة الأطول غلافًا أكبر وأساسًا أثقل ومسار تسليم مختلفًا. احسم ذلك قبل المناقصة، لا بعد التصنيع.
ماذا لو تغيّر طلب النظام بعد تركيب الخزان؟
ماذا لو تغيّر طلب النظام بعد تركيب الخزان؟ يجب إعادة اشتقاق الاحتياطي من الطلب الجديد والتحقق من الخزان الحالي مقابله. لا يتغيّر الحجم الفيزيائي للخزان المركّب، لذا إذا كان الطلب الجديد أكبر، فيجب إما استكمال الإمداد، أو إعادة فحص التسليم، أو قبول عدم الامتثال صراحةً من قبل الجهة المختصة. عادةً ما يكون تغيير الإشغال أو التخزين أو مخطط الحماية هو المُحفّز.
كيف أوثّق مدة غير قياسية؟
كيف أوثّق مدة غير قياسية؟ أرفق الشرط المكتوب، واذكر اسم المستند أو البند الذي جاء منه، وحدّد تدفق التصميم الذي ينطبق عليه، وأظهر حجم الطلب الناتج، وصافي السعة، والتأثير على الغلاف والأساس. الغرض من المرفق هو أن يتمكن المراجع من التحقق من المتطلب دون التواصل مع أي شخص. تُعامَل المدة غير المفسرة في ورقة الحساب على أنها افتراض.
كيف توثّق حساب تحديد الحجم؟
كيف توثّق حساب تحديد الحجم؟ بترتيب ثابت: تدفق التصميم ومصدره، والمدة ومصدرها، وبدل الخرطوم كطلب منفصل، والإمداد العام المعتمد وأساس الاعتماد، وحجم الطلب الإجمالي، والحجم غير القابل للاستخدام مع أسبابه، وصافي السعة وفقًا لـ 4.1.3 و4.1.3.1، وترتيب إعادة التعبئة الذي تم التحقق منه وفقًا لـ 4.2.1.4. اذكر إصدار كل معيار مستخدم، واذكر الأحجام بالوحدات التي سيُطلب بها الخزان، وحدّد منسوب المستوى الذي يُقاس منه الحجم.
الخلاصة
حساب حجم خزان مياه الإطفاء هو عملية حسابية قصيرة محاطة بسلسلة طويلة من القرارات. العملية الحسابية هي معدل التدفق مضروباً في المدة. أما السلسلة فهي حيث تُفقد القيمة: يجب تتبع المدة إلى مستند، ويجب التعامل مع بدل الخراطيم كمطلب منفصل، ويجب أن يكون الإمداد العام المعتمد قابلاً للإثبات، ويجب إعادة إضافة الحجم غير القابل للاستخدام، ويجب أن يعيد ترتيب إعادة التعبئة الحجم خلال الـ 8 ساعات التي تسمح بها الفقرة 4.2.1.4.
كل ذلك أسهل قبل طلب الخزان مما هو بعد تسليمه. المدة التي تُحدد مبكراً هي سطر في ورقة حسابية. أما المدة التي تُحدد متأخراً فهي تغيير في الهيكل والأساس والموافقة التي مُنحت بالفعل.
أرسل لنا مخطط تصميم النظام، والمدة والمستند الذي جاء منه، ومعالجة بدل الخرطوم، وقيود الموقع وإصدار الكود الحاكم، وسنعيد إليك حساب السعة، وبيان الحجم الصافي والإجمالي، وهندسة السحب، ومجموعة الوثائق التي ستطلبها سلطة الموافقة.
تحدث إلى فريقنا الهندسي
أرسل Duty وأساس الحجم والكود الحاكم وقيود الموقع، وسيعود إليك فريقنا الهندسي بمواصفات يمكن للمورد تسعيرها وللمراجع اعتمادها. وسنخبرك أيضًا بصراحة عندما يكون نوع خزان مختلف أو نطاق مختلف هو الإجابة الأفضل.
واتساب