بوستر پمپ آبرسانی

بوستر پمپ آبرسانی و یا پکیج پمپ آبرسانی

امروزه با توجه به افزایش ساخت‌وساز و تراکم واحدهای مسکونی در سطح شهرها و تقاضای بیشتر برای دریافت آب از سازمان آب، شاهد آن هستیم که به دلیل قدیمی بودن سیستم لوله‌کشی اصلی آبرسانی به مصرف‌کننده و عدم پاسخگویی مقدار آب لازم و فشار مورد نیاز جهت مصرف، بالاخص در طبقات سوم به بالا، ساکنین با مشکلات زیادی مواجه می‌شوند. مطابق مبحث شانزدهم مقررات ملی ساختمان، فشار آب در پشت شیرهای لوازم بهداشتی در وضعیت بدون جریان نباید بیش از ۴ بار (معادل ۶۰ متر ستون آب) باشد و نصب مستقیم پمپ روی لوله انشعاب آب شهر مجاز نیست.

برای حل این مشکل، استفاده از بوستر پمپ آبرسانی، منبع تحت فشار و مخزن ذخیره آب مصرفی ضروری است. محاسبه، طراحی و اجرای صحیح این سیستم نیازمند نگاهی دقیق و مهندسی است تا ضمن تامین خواسته مصرف‌کننده، از تحمیل هزینه‌های اضافی جلوگیری شود. شرکت آرمیکام با سال‌ها تجربه در طراحی و اجرای تاسیسات مکانیکی، در این مقاله به بررسی جامع این سیستم می‌پردازد.

الزامات قانونی فشار آب در مبحث ۱۶ مقررات ملی

طبق مبحث شانزدهم مقررات ملی ساختمان (تاسیسات بهداشتی)، الزامات مشخصی برای فشار و مقدار جریان آب وجود دارد:

• حداکثر فشار مجاز: فشار آب در پشت شیرهای لوازم بهداشتی در وضعیت بدون جریان نباید بیش از ۴ بار باشد. در صورت بیشتر بودن، باید از شیر تنظیم فشار استفاده کرد.
• نصب مستقیم پمپ ممنوع است: برای جلوگیری از مکش مستقیم آب شهری و آلودگی احتمالی، باید از مخزن ذخیره پیش از بوستر پمپ استفاده شود.
• حداقل فشار پشت شیر: در زمان حداکثر مصرف، فشار پشت شیرها نباید از ارقام جدول استاندارد (معمولاً بین 0.5 تا 1 بار) کمتر باشد.
• تقسیم‌بندی ساختمان‌های بلند: برای تامین فشار طبقات بالا و جلوگیری از فشار بیش از حد در طبقات پایین، ساختمان باید به دو یا چند زون (Zone) تقسیم شود.

بوستر پمپ چیست و چگونه کار می‌کند؟

بوستر پمپ متشکل از یک یا چند الکتروپمپ است که به صورت موازی بر روی یک شاسی نصب می‌گردند و توسط تابلو کنترل مشترک، به صورت اتوماتیک بر اساس مصرف ساختمان فرمان می‌گیرند. این سیستم با افزایش تدریجی مصرف، الکتروپمپ‌ها را یکی‌یکی وارد مدار کرده و از ایجاد ضربات هیدرولیکی (ضربه قوچ) جلوگیری می‌کند. در ساختمان‌های بلند، این پمپ‌ها در قالب یک پکیج شامل پمپ‌های اصلی و رزرو، به همراه تابلو برق هوشمند عمل می‌کنند.

تفاوت بوستر پمپ دور ثابت و دور متغیر

انتخاب بین دور ثابت و دور متغیر، مستقیماً بر مصرف انرژی، طول عمر تجهیزات و کیفیت فشار آب تأثیر می‌گذارد. جدول زیر این تفاوت‌ها را خلاصه کرده است:

روش‌های محاسبه ظرفیت و دبی بوستر پمپ آبرسانی

تعیین ظرفیت بوستر پمپ (دبی و هد) مهم‌ترین مرحله طراحی است. روش‌های متداول محاسبه دبی آب مصرفی به شرح زیر است (در صورت وجود کولر آبی یا سیستم تهویه مطبوع، مصرف آن‌ها باید جداگانه محاسبه و اضافه شود):

۱. روش تقریبی (بر اساس تعداد واحد)

این روش برای برآورد سریع و حداقل ظرفیت استفاده می‌شود و صرفاً جنبه راهنمایی دارد.

۲. روش محاسبه بر اساس تعداد نفرات و کاربری

در این روش از فرمول زیر استفاده می‌شود:

Q = (A × B × T × f) / 1000

• Q: دبی بر حسب مترمکعب بر ساعت
• A: تعداد واحدهای مسکونی
• B: میانگین نفرات هر واحد
• T: میانگین مصرف سرانه آب در شبانه‌روز (لیتر) — آپارتمان معمولی با یک سرویس ۱۰۰ تا ۱۵۰ لیتر، آپارتمان لوکس دارای وان ۱۵۰ تا ۲۰۰ لیتر و ویلا با سونا و جکوزی ۲۰۰ تا ۲۵۰ لیتر
• f: ضریب همزمانی مصرف (برای ۱۰ واحد یا کمتر 0.66، ۱۱ تا ۲۰ واحد 0.40، ۲۱ تا ۵۰ واحد 0.35، ۵۱ تا ۱۰۰ واحد 0.30 و بیش از ۱۰۰ واحد 0.25)

۳. روش استاندارد DIN 1988

در این روش، ابتدا مجموع کل مصارف وسایل بهداشتی (ΣVcal) از جدول مربوطه محاسبه شده و سپس با استفاده از نمودار استاندارد و در نظر داشتن نوع کاربری، حداکثر مصرف (Vpeak) به دست می‌آید. این روش برای سیستم‌هایی که از فلاش تانک یا فلاش والو استفاده می‌کنند، دقت مناسبی دارد.

۴. روش واحد مصرف SFU (دقیق‌ترین روش)

این روش مبتنی بر استاندارد مرجع ASHRAE و مبحث ۱۶ مقررات ملی ساختمان است. در این روش، ابتدا برای هر وسیله بهداشتی یک واحد مصرف (SFU) در نظر گرفته می‌شود (یک SFU معادل 7.5 گالن بر دقیقه است). پس از جمع‌بندی SFU کل ساختمان، دبی واقعی از روی نمودارهای استاندارد (نمودار هانتر) استخراج می‌شود. روش SFU به دلیل دقت بالاتر و در نظر گرفتن سطح زندگی بالاتر، ظرفیت محاسبه‌شده بیشتری را ارائه می‌دهد و برای پروژه‌های مهندسی توصیه می‌شود.

فرمول محاسبه فشار کل (هد) بوستر پمپ

حداقل فشار یا ارتفاع بوستر پمپ باید ضمن غلبه بر ارتفاع بالاترین مصرف‌کننده و افت فشار استاتیکی ناشی از عبور آب از لوله‌ها و اتصالات، حداقل فشار مورد نیاز مصرف‌کننده (Himp) را تامین کند.

فرمول کلی:

Htot = Himp + Hd + Hj

• Himp: حداقل فشار لازم پشت مصرف‌کننده (از جدول استاندارد)
• Hd: افت فشار استاتیکی ناشی از لوله‌ها، اتصالات و شیرآلات
• Hj: مجموع افت فشارهای موضعی و سرعتی (زانویی، شیرها و …)

مراحل گام‌به‌گام انتخاب بوستر پمپ

1. تعیین دبی (Q): با استفاده از یکی از روش‌های چهارگانه فوق (ترجیحاً SFU) میزان حداکثر مصرف لحظه‌ای را بر حسب مترمکعب بر ساعت محاسبه کنید.
2. تعیین هد (H): با استفاده از فرمول فشار کل و با در نظر گرفتن ارتفاع بالاترین طبقه، افت فشار لوله‌ها و فشار پشت شیر، هد مورد نیاز را محاسبه کنید.
3. مراجعه به منحنی‌های همپوشانی: با داشتن دبی و هد، به منحنی‌های همپوشانی پمپ‌های گریز از مرکز (برای دور ۱۴۵۰ یا ۲۹۰۰ دور در دقیقه) مراجعه کنید.
4. انتخاب پمپ و پروانه: نقطه تقاطع دبی و هد، مدل پمپ و قطر پروانه (مثلاً Ø310) را مشخص می‌کند. برای انتخاب دقیق‌تر می‌توانید از مقاله ترکیب سری یا موازی پمپ‌ها کمک بگیرید.
5. انتخاب الکتروموتور: با مراجعه به جدول توان مصرفی، حداقل قدرت الکتروموتور (مثلاً 11 کیلووات) را انتخاب کنید تا پمپ با عملکرد مطمئن و بدون اضافه‌بار کار کند.

نکات مهم در عیب‌یابی و کاویتاسیون پمپ

• هواگیری (Prime): پمپ‌های گریز از مرکز حتماً باید قبل از روشن شدن، از سیال پر شوند. اگر هوا در داخل پمپ باقی بماند، پمپ قادر به مکش نخواهد بود.
• پدیده کاویتاسیون: اگر فشار مایع در نقطه‌ای از پمپ به فشار تبخیر آن در آن دما برسد، حباب‌های بخار تشکیل شده و با ترکیدن آن‌ها، به پره‌ها آسیب شدید وارد می‌شود. برای جلوگیری از این پدیده، باید NPSHa همیشه بزرگ‌تر از NPSHr باشد.

جدول تقریبی محاسبات هد و دبی بوستر پمپ بر اساس تعداد طبقات

جدول زیر یک برآورد سریع و مهندسی (بر اساس ساختمان‌های مسکونی با کاربری استاندارد) از میزان دبی و هد مورد نیاز بوستر پمپ با توجه به ارتفاع ساختمان ارائه می‌دهد. (این اعداد تقریبی بوده و برای محاسبات دقیق باید از روش SFU استفاده شود).

مستندات تصویری جداول مربوط به محاسبات هد و دبی بوستر پمپ مورد نیاز بر اساس تعداد طبقه

فرضیات و مبانی محاسبات

تمامی محاسبات و جداول ارائه‌شده در این مقاله بر اساس فرضیات زیر تنظیم شده‌اند. در صورت تغییر شرایط پروژه، اعداد و ظرفیت‌های پیشنهادی نیز تغییر خواهند کرد:

• برای انتخاب پمپ مناسب می‌توانید از فلودیاگرام مربوط به هر مدل پمپ مد نظر استفاده کنید.
• ارتفاع کف تا سقف هر طبقه ۳ متر در نظر گرفته شده است.
• واحدها بر روی پیلوت در نظر گرفته شده است.
• بیشترین تعداد واحد محاسبه شده ۲۴ واحد می‌باشد.
• طول لوله‌کشی از پمپ تا دورترین نقطه ۱۰۰ متر در نظر گرفته شده است.
• جهت محاسبه افت فشار در اتصالات به متراژ لوله‌کشی معادل ۵۰ درصد طول لوله اضافه شده است.
• مقدار واحد مصرف برای هر واحد ۱۰ SFU در نظر گرفته شده است.
• سیستم بوستر پمپ و با دو پمپ هم‌توان در محاسبات لحاظ شده است.
• محاسبات بر اساس فلاش تانک در نظر گرفته شده که در صورت در نظر گرفتن با فلاش ولو تمامی این محاسبات تغییر خواهد کرد.
• لازم به ذکر است در صورتی که هر یک از فرضیات فوق تغییر کند، مقادیر مربوطه نیز تغییر کرده و نیازمند محاسبه‌ای دوباره می‌باشد.