طراحی سیستم اسپرینکلر| بررسی فرمول+ محاسبات و حل مثال

هیچ‌کس دوست ندارد نصف شب با صدای آژیر آتش‌سوزی از خواب بپرد، آن‌هم وقتی تنها چیزی که برای خاموش کردن آتش دم دست دارد بطری آب‌معدنی است. طراحی سیستم اسپرینکلر در چنین شرایطی به کارتان می‌آید و براساس گزارش‌های NFPA، در آتش‌سوزی‌های مهار شده، سیستم اسپرینکلر نقش اصلی را داشته است. همین گزارش‌ها نشان می‌دهند که حدود ۵۰٪ شکست‌های اجرای سیستم اطفا حریق به‌دلیل نرسیدن آب کافی و ۳۱٪ دیگر به دلیل کمبود فشار آب اتفاق می‌افتد.

این آمار به ما می‌گوید که طراحی سیستم‌ اطفا حریق درست، ضامن امنیت بی‌حدوحساب پروژه است. اگر شما صاحب پروژه ساختمانی هستید یا برای اخذ تاییدیه آتش‌ نشانی دست‌وپا می‌زنید، این مقاله از ساتل صنعت را تا انتها بخوانید!

اهمیت طراحی سیستم اسپرینکلر چیست؟

سیستم اسپرینکلر اصولی در همان دقایق اولیه آتش‌سوزی وارد عمل می‌شود و دقیق و حساب‌شده جان ساکنان را نجات می‌دهد. همچنین خسارات مالی را به حداقل رسانده و برای رسیدن نیروهای آتش‌نشانی زمان می‌خرد. تا جایی که در بسیاری از شهرها و پروژه‌ها، داشتن سیستم اسپرینکلر پیش‌شرط دریافت پایان‌کار و اخذ تاییدیه آتش‌ نشانی است.

نکته دیگر که نمی‌توانیم از آن بگذریم، کاهش هزینه بیمه است. برخی شرکت‌های بیمه تخفیف‌هایی برای ساختمان‌های مجهز به سیستم اسپرینکلر قائل می‌شوند. در واقع شما با یک طراحی درست، هم امنیت بیشتری دارید و هم هزینه‌های احتمالی خود در آینده را کاهش می‌دهید.

عوامل موثر در طراحی سیستم اسپرینکلر

هنگام طراحی سیستم اسپرینکلر، مهندس یا مشاور باید چندین پارامتر مهم را موشکافانه بررسی کند:

• نوع کاربری ساختمان: انبار صنعتی، خطرات متفاوتی نسبت به ساختمان اداری دارد. مثلا در انبار مواد شیمیایی باید از اسپرینکلرهایی با حساسیت و دبی متفاوت استفاده کرد. (مقاله مرتبط: گروه بندی ساختمان ها در آتش نشانی)
• ابعاد و هندسه ساختمان: ارتفاع سقف، تعداد طبقات و پارتیشن‌بندی‌ها در انتخاب نوع اسپرینکلر و آرایش لوله‌کشی نقش تعیین‌کننده دارند.
• نوع خطر حریق: آشپزخانه رستوران با سالن ورزشی از نظر خطر حریق کاملا متفاوت است. مواد قابل اشتعال و نوع فعالیت‌ها باید شناسایی شوند. (مقاله مرتبط: تقسیم بندی مکان ها از نظر خطر حریق)
• نوع سیستم اسپرینکلر: بسته به شرایط، ممکن است سیستم تر یا خشک انتخاب شود. مثلا در مناطق سردسیر که خطر یخ‌زدگی وجود دارد، سیستم خشک توصیه می‌شود.
• آب و فشار موجود: طراحی بدون بررسی منبع آب بی‌معنی است و اگر فشار شبکه شهری کافی نباشد، باید پمپ یا مخزن در نظر گرفته شود.
• کدها و استانداردها: طراحی سیستم اسپرینکلر باید با NFPA ۱۳ و همچنین ضوابط سازمان آتش نشانی ایران همخوان شوند. این مورد در اخذ تاییدیه آتش نشانی هم از نگاه تیزبین بازرسان دور نمی‌ماند. البته مصوبات سازمان آتش نشانی تهران که در ضوابط ملاک عمل مجموعه پمپ‌های آتش نشانی یا فرم نمونه محاسبات هیدرولیکی طراحی سیستم‌ اطفا حریق به تفکیک آمده‌اند هم باید مدنظر قرار گیرند ؛

روش‌های طراحی سیستم اسپرینکلر و محاسبات بخش فنی

دو رویکرد اصلی برای طراحی سیستم اسپرینکلر وجود دارد:

۱ـ روش چگالی/مساحت (Density/Area Method)

در این روش، مهندس یک ناحیه طراحی (Remote Area)  انتخاب می‌کند. سپس براساس مساحت آن و چگالی موردنیاز (لیتر بر دقیقه بر مترمربع)، مقدار آب لازم محاسبه می‌شود. در واقع در طراحی سیستم اسپرینکلر، ما باید مطمئن شویم ناحیه مشخص از ساختمان در صورت آتش‌سوزی، به‌اندازه کافی آب دریافت می‌کند. به این ناحیه، ناحیه طراحی می‌گویند و برای محاسبه مقدار آب لازم برای آن از رابطه زیر استفاده می‌کنند:

D×A=Q

دبی کل موردنیاز (لیتر بر دقیقه)= مساحت ناحیه طراحی (مترمربع)× چگالی پاشش آب (لیتر بر دقیقه بر مترمربع) که از جداول NFPA مشخص می‌شود.

ناحیه طراحی معمولا به‌صورت یک مستطیل فرضی در نظر گرفته می‌شود ولی باید بدانیم طول و عرض این مستطیل چقدر است. NFPA قاعده‌ای ساده برای محاسبه طول و عرض این مستطیل فرضی دارد:

L= √(A۱.۲)

• L: طول مستطیل طراحی (موازی با لوله اصلی)
• A: مساحت ناحیه طراحی

این رابطه باعث می‌شود مستطیل خیلی کشیده یا خیلی کوتاه به چشم نیاید و حالت استانداردی داشته باشد.

۲ـ روش محاسبات هیدرولیکی (Hydraulic Calculation)

در این روش، می‌توانید به ظور دقیق فشار و دبی هر شاخه لوله‌کشی با در نظر گرفتن افت فشار محاسبه می‌شود به همین دلیل از این روش بیشتر برای پروژه‌های بزرگ استفاده می‌کنند.

فاکتور K یکی از مهم‌ترین پارامترها در محاسبه دبی اسپرینکلر است:

Q= K× √P

مجذور فشار ورودی (bar)× فاکتور نازل اسپرینکلر= دبی خروجی اسپرینکلر (لیتر بر دقیقه)

ساده‌تر بگویم: ایده اصلی این است که ما فقط به «مساحت × چگالی» اکتفا نمی‌کنیم بلکه برای فشار و دبی واقعی آب در کل لوله‌ها چرتکه می‌اندازیم. یعنی مهندس باید مطمئن شود وقتی آب از مخزن یا شبکه به داخل می‌آید و از صدها متر لوله عبور می‌کند، با وجود تمام افت فشارها به‌خاطر اصطکاک، تغییر مسیر، شیرآلات و … باز هم اسپرینکلرها آب کافی با فشار مناسب دریافت می‌کنند. این روش مخصوص پروژه‌های بزرگ یا حساس مثل موارد زیر است:

• مراکز خرید
• برج‌ها
• انبارهای بزرگ صنعتی

می‌خواهید بدانید هر اسپرینکلر چقدر آب پاشش می‌کند؟ کاری ندارد کافیست فشار پشتش را بدانید و ضریب K آن را که روی بدنه اسپرینکلر نوشته شده در فرمول بگذارید.

نمونه واقعی از حل مساله

فرض کنید می‌خواهیم یک سالن صنعتی به مساحت ۱۵۰۰ متر مربع را طراحی کنیم پس مراحل زیر را مو به مو انجام می‌دهیم:

• انتخاب ناحیه طراحی: طبق استاندارد، ناحیه طراحی برای خطر معمولی حدود ۱۸۰ متر مربع است.
• محاسبه طول ناحیه طراحی: ۱۶.۱= ۱۸۰√ × ۱.۲ = L
• محاسبه چگالی آب موردنیاز: برای خطر معمولی، چگالی  برابر ۴ لیتر بر دقیقه بر متر مربع است و حساب‌ و کتاب آن هم به شکل زیر می‌شود:

۷۲۰ دقیقه بر لیتر = ۱۸۰ × ۴ = Q

• تعیین تعداد اسپرینکلرها: اگر هر اسپرینکلر ۱۲ متر مربع پوشش دهد  فرمول زیر استفاده می‌شود:

۱۵ عدد = ۱۲ / ۱۸۰ = تعداد

• بررسی فشار: با فرض K=۸۰ و فشار برابر۱.۶ bar؛

۱۰۱ دقیقه بر لیتر ≈ ۱.۶√ × ۸۰ = Q

بنابراین ۱۵ اسپرینکلر × ۱۰۱ ≈ ۱۵۱۵ لیتر بر دقیقه تامین می‌کنند که کافی است.

مراحل طراحی سیستم اسپرینکلر توسط متخصصان

شرکتی حرفه‌ای مثل ساتل صنعت معمولا مراحل زیر را برای طراحی یک سیستم اسپرینکلر طی می‌کند:

• بازدید و مشاوره اولیه
• بررسی ضوابط سازمان آتش نشانی
• تحلیل خطر حریق
• ارزیابی فشار و دبی آب شهری
• طراحی نقشه‌ها با نرم‌افزار CAD
• محاسبات هیدرولیکی دقیق
• ارسال نقشه‌ها برای اخذ تاییدیه آتش‌ نشانی
• نصب، تست و راه‌اندازی نهایی

نکات انتخاب پیمانکار یا مشاور طراحی

در هنگام انتخاب مشاور طراحی سیستم اسپرینکلر زیروبم موارد زیر را در بیاورید:

• مطمئن شوید شرکت دارای مجوز و تاییدیه رسمی است.
• تجربه پروژه‌های مشابه را بررسی کنید.
• از شفافیت در برآورد هزینه مطمئن شوید.
• توانایی گرفتن اخذ تاییدیه آتش‌ نشانی بسیار مهم است.
• برنامه نگهداری و تست دوره‌ای را فراموش نکنید.

کلام آخر

طراحی سیستم اسپرینکلر ترکیبی از علم مهندسی، استانداردهای ایمنی و تجربه اجرایی است. اگر این طراحی درست انجام شود، هم جان افراد و هم سرمایه شما حفظ می‌شود. اما طراحی اشتباه در لحظه حیاتی کل سیستم را بی‌اثر می‌کند. تیم ساتل صنعت آماده است تا در تمام مراحل طراحی، محاسبات، فروش تجهیزات و اخذ تاییدیه آتش‌ نشانی شما را همراهی کند. برای دریافت مشاوره و دریافت اطلاعات تامین تجهیزات تخصصی آتش نشانی با شماره در صفحه اصلی سایت تماس بگیرید.

سوالات متداول

۱- آیا برای همه ساختمان‌ها نصب سیستم اسپرینکلر اجباری است؟

در بسیاری از کاربری‌ها مثل تجاری، صنعتی و برج‌های مسکونی، مقررات آتش‌نشانی نصب را الزامی کرده‌اند.

۲- چه تفاوتی بین سیستم تر (Wet) و خشک (Dry) وجود دارد؟

در سیستم تر، لوله‌ها همیشه پر از آب هستند. در سیستم خشک، لوله‌ها با هوای فشرده پر شده و فقط هنگام حریق آب وارد می‌شود.

۳- آیا نرم‌افزار طراحی کافی است یا باید مهندس متخصص هم درگیر باشد؟

نرم‌افزار فقط یک ابزار است. انتخاب ناحیه طراحی، تشخیص خطر و هماهنگی با مقررات نیازمند تجربه و تخصص مهندس طراح است.