Sự cần thiết của một máy bơm chữa cháy nên được quyết định sớm - lý tưởng là khi phạm vi dự án đang được phát triển. Bài viết này trình bày quy trình xác định xem có cần sử dụng máy bơm chữa cháy hay không và giải thích cách chọn máy bơm chữa cháy đáp ứng được áp suất và lưu lượng yêu cầu.Cần có một máy bơm chữa cháy để cung cấp các nhu cầu về lưu lượng và áp suất cho các hệ thống dập lửa khi nguồn cung cấp nước không đủ. Sự cần thiết của một máy bơm chữa cháy nên được quyết định sớm - lý tưởng là khi phạm vi dự án đang được phát triển. Bài viết này sẽ trình bày một quy trình để xác định xem có cần sử dụng máy bơm chữa cháy hay không và giải thích cách chọn máy bơm chữa cháy đáp ứng được áp suất và lưu lượng yêu cầu.
Để xác định xem có cần máy bơm chữa cháy hay không, nhu cầu của hệ thống dập lửa phải được so sánh với nguồn cung cấp nước sẵn có. Nếu nguồn cung không đáp ứng được nhu cầu thì cần phải có máy bơm chữa cháy. Ngược lại, nếu nguồn cung cấp nước có thể đáp ứng các yêu cầu về áp suất và lưu lượng thì không cần sử dụng máy bơm chữa cháy.
Nước có thể được cung cấp từ nhiều nguồn khác nhau bao gồm nguồn nước công cộng, đường ống cứu hỏa chuyên dụng cho phòng cháy chữa cháy, bể chứa trên cao, v.v. Mỗi tình huống yêu cầu một cách tiếp cận hơi khác nhau, nhưng trước tiên, điều quan trọng là phải xác định xem nguồn cung cấp nước có đáp ứng được lưu lượng hay không yêu cầu. Để đơn giản, bài viết này giả định rằng nguồn cung cấp nước chứa đủ khối lượng để đáp ứng nhu cầu về lưu lượng và thời gian.
Khi kết nối với nguồn điện chính, các thử nghiệm lưu lượng nước có thể được sử dụng để phân tích nguồn cung cấp. Áp suất tĩnh và áp suất dư cũng như dữ liệu tốc độ dòng chảy giúp kết luận liệu hệ thống cung cấp có thể chảy đủ lượng nước cần thiết hay không và xác định áp suất dư là bao nhiêu. Điều hữu ích nhất là lấy dữ liệu thử nghiệm này càng gần với cửa nâng của hệ thống dập lửa càng tốt để giảm sai số do các ước tính tính toán thủy lực.
Khi xác định dòng chảy trong trường hợp xấu nhất, hãy xem xét nhu cầu dòng chảy từ tất cả các hệ thống dập lửa. Đối với ví dụ này, nhu cầu dòng chảy trong trường hợp xấu nhất là hệ thống phun nước tự động trong một tòa nhà văn phòng. Giả định rằng nhu cầu về ống đứng sẽ được cung cấp thông qua thiết bị chữa cháy.
Nhu cầu phun nước được tính theo NFPA 13 dựa trên các yếu tố như diện tích thiết kế, mật độ, hơi nước của vòi, mức trung bình, độ dốc mái và hệ thống xử lý khô / sơ chế.

Ví dụ: tòa nhà văn phòng 5 tầng có nguy cơ ánh sáng
Vòi phun nước: 0,1 gpm / ft 2 x 1500 ft 2 = 150 gpm
Sprinkler + 30% dư: 150 x 1,3 = 195 gpm
Ống: 100 gpm
Tổng: 295 gpm
Tính toán cho thấy nhu cầu dòng chảy là 295 gpm. Nếu thiết bị chữa cháy được kết nối không thể cung cấp dòng chảy này, thì cần phải cung cấp một bồn chứa nước và máy bơm để cung cấp lượng nước cần thiết cho hệ thống sprinkler. Với các yêu cầu về lưu lượng đã biết, bước tiếp theo là tính toán áp suất cần thiết để vận hành hệ thống sprinkler.
Áp suất cần thiết để đáp ứng nhu cầu của hệ thống được tính toán trước tiên bằng cách xem xét áp suất cần thiết tại đầu phun nước ở xa nhất và sau đó cộng tất cả các tổn thất áp suất khác nhau trở lại nguồn cung cấp. Áp suất tối thiểu cần thiết ở đầu sprinkler được xác định theo NFPA 13 và thường là 7 psi. Sử dụng một giá trị lớn hơn để được bảo toàn. Làm việc trở lại nguồn cung cấp, áp suất hệ thống phun nước có thể được ước tính là ~ 20 psi. Đây là một hướng dẫn phù hợp khi cung cấp các hệ thống phun nước đơn giản. Khi đường ống phun nước trở nên phức tạp hơn do bố trí sàn lạ, vật cản và chiều cao trần không đồng đều, hãy tăng ước tính cho phù hợp.
Tổn thất do ma sát qua đường ống từ ống xả nước đến nguồn cấp nước có thể được ước tính bằng cách sử dụng công thức Hazen-Williams được xác định trong NFPA 13. Kích thước đường ống; chiều dài đường ống; phụ kiện và chiều dài tương đương của đường ống; và các hệ số C đều có thể được ước tính để tính toán tổn thất áp suất bảo toàn do ma sát. Hazen-Williams tính toán tổn thất ma sát trên mỗi foot, giá trị đó sau đó có thể được nhân với tổng chiều dài của đường ống để xác định áp suất bị mất. Độ cao là một yếu tố quan trọng đối với tổn thất áp suất vì để vượt qua trọng lực cần một lượng áp suất đáng kể: 0,433 psi bị mất trên mỗi foot độ cao cần thiết để vượt qua. Các phụ kiện chính, chẳng hạn như bộ ngăn dòng chảy ngược và bộ lọc, cũng cần được xem xét vì áp suất bị mất khi nước chảy qua các thiết bị này.
Dưới đây là một ví dụ về tính toán cho thấy áp suất cung cấp cần thiết:
Phun nước từ xa: 10 psi
Tổn thất áp suất hệ thống phun nước: 20 psi
Tổn thất do ma sát từ nguồn cung cấp đến bộ phận nâng hệ thống phun nước: 10 psi
Độ cao: 21 psi
Bộ ngăn dòng chảy ngược: 7 psi
Hệ số an toàn: 10 psi
Tổng áp suất yêu cầu: 78 psi
Tại thời điểm này, yêu cầu lưu lượng và áp suất cần thiết đã được tính toán và phải được so sánh với công suất và áp suất có sẵn của dòng chảy.
Trong ví dụ này, giả định hệ thống phun nước được kết nối với nguồn nước chính của thành phố và dữ liệu thử nghiệm lưu lượng nước cho thấy 65-psi tĩnh và 40-psi dư khi chảy 500 gpm. Dữ liệu này cho thấy rằng nguồn cung cấp nước có thể đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về lưu lượng, nhưng áp suất hiện có không đáp ứng được áp suất cần thiết. Do đó, cần phải có một máy bơm chữa cháy để tăng áp suất thêm 38 psi trong khi vẫn đáp ứng tốc độ dòng chảy yêu cầu.
Máy bơm chữa cháy cần được lựa chọn dựa trên lưu lượng và công suất áp suất định mức của chúng. Trong ví dụ của chúng tôi, lưu lượng yêu cầu là 295 gpm. Máy bơm chữa cháy được yêu cầu hoạt động ở 150% lưu lượng định mức của chúng. Do đó, không bắt buộc phải chọn một máy bơm được đánh giá theo yêu cầu lưu lượng; điều này sẽ dẫn đến một máy bơm quá khổ. Ví dụ: nếu nhu cầu lưu lượng là 295 gpm, một máy bơm chữa cháy định mức 200 gpm về mặt kỹ thuật có thể cung cấp lưu lượng đó. Điểm thiết kế chỉ dưới 150% đường cong đánh giá của nó. Thông thường, ưu tiên sử dụng điểm thiết kế từ 115% đến 135% lưu lượng định mức. Trong ví dụ này, nên chọn máy bơm 250 gpm. Thiết kế quá gần với đường cong 150% có thể có vấn đề, với các vấn đề hoặc thay đổi không nhìn thấy trong vòng đời của hệ thống. Các đường cong cụ thể của bơm phải được phân tích để biết hiệu suất cao nhất.
Biết rằng máy bơm cần cung cấp mức tăng áp suất 38 psi, đã đến lúc nghiên cứu các đường cong của máy bơm có sẵn với tổng cột áp ít nhất là 38 psi. Tổng cột định mức là tăng áp được cung cấp ở dòng định mức.
Nhiều nhà sản xuất máy bơm chữa cháy cung cấp các công cụ lựa chọn trên trang web của họ, nơi có thể nhập lưu lượng và áp suất cần thiết, và kết quả của họ cho thấy máy bơm được cung cấp có thể đáp ứng các yêu cầu đó. NFPA đưa ra các giới hạn về hiệu suất của máy bơm. Điều này đảm bảo rằng đường cong của máy bơm không quá dốc, điều này có thể cho phép tăng áp suất giảm nhanh chóng. Ở 150% công suất định mức của máy bơm, nó có thể cung cấp không ít hơn 65% tổng cột định mức của nó.
Khi máy bơm chảy với tốc độ vượt quá lưu lượng định mức của chúng, áp suất mà chúng có thể cung cấp sẽ giảm. Một số máy bơm có đường cong phẳng hơn trong đó áp suất giảm chậm khi lưu lượng tăng, và một số máy bơm khác mất áp suất nhanh hơn. Điều quan trọng là phải xem xét yêu cầu lưu lượng nằm ở vị trí nào trên đường cong của máy bơm. Tại điểm yêu cầu lưu lượng nước, áp suất tăng do máy bơm cung cấp cần phải lớn hơn áp suất cần thiết.
Để kiểm tra lần cuối, hãy đặt điểm thiết kế (lưu lượng và áp suất yêu cầu) trên đường cong máy bơm của nhà sản xuất. Điểm này cần nằm dưới đường cong của máy bơm để đảm bảo rằng máy bơm sẽ đáp ứng được nhu cầu của hệ thống triệt tiêu.
Có thể có nhiều máy bơm được cung cấp đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất, nhưng có các yêu cầu về áp suất và lưu lượng sẽ cho phép thiết kế tiến triển và giúp xác định kích thước chung, chi phí và không gian cần thiết cho việc lắp đặt. Nhiều tùy chọn, kiểu dáng và cách bố trí máy bơm chữa cháy khác tồn tại và sẽ hoạt động, nhưng thực tế vẫn là mỗi loại phải đáp ứng hiệu suất theo yêu cầu của hệ thống ngăn chặn.
Cách xác định xem có cần máy bơm chữa cháy hay không:
Thu thập thông tin cung cấp nước chữa cháy
Tính toán lưu lượng yêu cầu
Tính toán áp suất cần thiết
Nếu nguồn cung cấp không thể đáp ứng lưu lượng, cung cấp bồn nước chữa cháy và máy bơm chữa cháy
Nếu không thể đáp ứng được áp suất, hãy cung cấp máy bơm chữa cháy
Nếu nguồn cung cấp có thể đáp ứng áp suất và lưu lượng yêu cầu, không cần bồn chứa nước chữa cháy hoặc máy bơm chữa cháy
Cách chọn máy bơm chữa cháy:
Thu thập thông tin cung cấp nước chữa cháy
Tính toán lưu lượng yêu cầu
Tính toán áp suất cần thiết
Tính toán yêu cầu tăng áp
Chọn máy bơm có nhu cầu lưu lượng từ 100% đến 150% lưu lượng danh định. Tốt hơn là từ 115% đến 135%.
Chọn máy bơm có đường cong hiệu suất ở đó áp suất tăng là đủ theo yêu cầu lưu lượng.