การคำนวณทางไฮดรอลิก
เครือข่ายการขนส่งและการกระจายน้ำต้องใช้การคำนวณทางไฮดรอลิกเพื่อกำหนดอัตราการไหลและลักษณะความดัน ณ จุดบริโภคหนึ่งจุดหรือหลายจุด และอัตราการไหลและความดันน้ำที่จำเป็นเพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดการออกแบบ[ 1 ]
ในบริบทของความปลอดภัยจากอัคคีภัยการคำนวณทางไฮดรอลิกถูกนำมาใช้เพื่อกำหนดอัตราการไหลของสารดับเพลิงผ่านเครือข่ายท่อและผ่านอุปกรณ์จ่ายสารดับเพลิง (เช่น หัวฉีด สปริงเกอร์) เพื่อควบคุม ระงับ หรือดับไฟ
การคำนวณความปลอดภัยจากอัคคีภัย
การคำนวณทางไฮดรอลิกจะตรวจสอบว่าอัตราการไหลของน้ำ (หรือน้ำที่ผสมกับสารเติมแต่ง เช่นโฟมดับเพลิงเข้มข้น) ผ่านเครือข่ายท่อเพื่อวัตถุประสงค์ในการระงับหรือดับไฟจะเพียงพอต่อวัตถุประสงค์ของการออกแบบ ขั้นตอนการคำนวณทางไฮดรอลิกถูกกำหนดไว้ในรหัสแบบจำลองอ้างอิงที่เกี่ยวข้อง เช่น ที่เผยแพร่โดยสมาคมป้องกันอัคคีภัยแห่งชาติ ของสหรัฐอเมริกา (NFPA) [ 2 ]หรือมาตรฐาน EN 12845 ระบบดับเพลิงแบบติดตั้งถาวร – ระบบสปริงเกลอร์อัตโนมัติ – การออกแบบ การติดตั้ง และการบำรุงรักษา[ 3 ]
การคำนวณทางไฮดรอลิกบ่งชี้ว่า การผสมผสานของส่วนประกอบหลักสองอย่างของระบบป้องกันอัคคีภัยโดยใช้น้ำ จะบรรลุวัตถุประสงค์ในการออกแบบเพื่อควบคุม ระงับ หรือดับไฟได้:
- ปริมาณน้ำที่จ่ายมีเพียงพอทั้งในด้านอัตราการไหลและแรงดัน
- ขนาดท่อและการจัดวางเครือข่ายท่อที่ส่งน้ำไปยังจุดจ่ายน้ำ (เช่น หัวฉีดน้ำ) มีขนาดและการจัดวางที่เหมาะสมแล้ว
ข้อกำหนดการส่งน้ำ
ข้อกำหนดสำหรับปริมาณการระบายน้ำจะถูกกำหนดโดยรหัสแบบจำลองที่เกี่ยวข้อง เช่น NFPA 13, NFPA 15, EN 12845, BS 9251, [ 4 ] NFPA 750 CP 52, ASIB และ AS2118.1 มาตรฐานการออกแบบประกันภัยทรัพย์สินอาจนำมาใช้ได้เช่นกัน
ความรุนแรงและขอบเขตของเพลิงไหม้ภายในอาคารนั้นพิจารณาจากปัจจัยต่างๆ เช่น การใช้งานอาคาร ความสูงของอาคาร สิ่งของที่บรรจุอยู่ภายในอาคาร และการจัดวางสิ่งของเหล่านั้น ตัวแปรเหล่านี้จะถูกนำไปเปรียบเทียบกับตารางและค่าที่แสดงในรหัสแบบจำลอง ซึ่งค่าในตารางเหล่านี้อิงจากการทดสอบเพลิงไหม้และประวัติความเสียหาย
แหล่งน้ำที่มีอยู่
โดยทั่วไปแล้ว ปริมาณน้ำที่ใช้ได้จะถูกตรวจสอบโดยวิธีการทดสอบการไหลของน้ำซึ่งเป็นการเปิดหัวจ่ายน้ำดับเพลิงอย่างน้อยหนึ่งหัว แล้ววัดแรงดันน้ำและอัตราการไหลของน้ำ บางหน่วยงานประปาของเทศบาลอาจประมาณการปริมาณน้ำที่ใช้ได้โดยอาศัยแบบจำลองทางไฮดรอลิก
ในพื้นที่ที่ไม่สามารถเชื่อมต่อกับระบบประปาของเทศบาลได้ หรือทำได้ไม่สะดวก อาจดึงน้ำจากแหล่งน้ำเปิด (เช่น ทะเลสาบ บ่อ หรือแม่น้ำ) หรือจากถังเก็บ น้ำ ก็ได้
การคำนวณทางไฮดรอลิกจะตรวจสอบว่าแรงดันน้ำที่จ่ายมานั้นเพียงพอที่จะจ่ายอัตราการไหลตามที่ออกแบบไว้สำหรับระบบสปริงเกลอร์หรือไม่ หากไม่เพียงพอ จะต้องเพิ่มแรงดันน้ำโดยใช้ปั๊มดับเพลิง
ระบบท่อ
ระบบท่อส่งน้ำดับเพลิงมักจัดเรียงใน 3 รูปแบบหลัก ได้แก่ แบบต้นไม้ (Tree), แบบวงจรปิด (Loop) หรือแบบตาราง (Grid) ระบบเหล่านี้ทั้งหมดใช้ท่อแนวนอนขนาดใหญ่ – “ท่อหลัก” – ซึ่งส่งน้ำปริมาณมากไปยังท่อขนาดเล็กกว่า – “ท่อสาขา” – ที่เชื่อมต่อกับท่อหลัก หัวฉีดน้ำดับเพลิงจะติดตั้งเฉพาะบนท่อสาขาเท่านั้น ท่อหลักจะได้รับน้ำโดยการเชื่อมต่อกับท่อแนวตั้งเดี่ยว – “ท่อขึ้น” (Riser) ซึ่งจะได้รับน้ำอีกทีโดยการเชื่อมต่อกับท่อจ่ายน้ำ
ระบบท่อน้ำแบบต้นไม้ประกอบด้วยท่อหลักหนึ่งท่อและท่อสาขาขนาดเล็กอีกหลายท่อ เนื่องจากท่อทั้งหมดสิ้นสุดที่ทางตัน อัตราการไหลของน้ำจึงเป็นไปได้เพียงทิศทางเดียวเท่านั้น
ระบบท่อวนใช้ท่อหลักที่วิ่งเป็นระยะทางไกลเข้าไปในอาคาร แล้ววกกลับมาเชื่อมต่อกับท่อหลักใกล้กับท่อแนวตั้ง ท่อสาขาจะเชื่อมต่อกับ "วงจร" นี้ ในระบบท่อวนนี้ แรงดันน้ำที่ต้องการจะน้อยกว่า เนื่องจากแรงดันตกคร่อมในท่อหลักต่ำกว่า เพราะน้ำสามารถไหลได้สองทิศทางไปยังหัวฉีดน้ำใดๆ ก็ได้ ท่อสาขาอาจสิ้นสุดที่ทางตัน หรืออาจเชื่อมต่อที่ปลายทั้งสองข้างกับจุดต่างๆ (โดยปกติจะเป็นจุดตรงข้าม) บนท่อหลักแบบวน ในกรณีหลัง แรงดันน้ำที่ต้องการจะน้อยกว่า เนื่องจากแรงดันตกคร่อมในท่อสาขาต่ำกว่า เพราะน้ำไหลจากปลายทั้งสองข้างของท่อสาขาไปยังหัวฉีดน้ำใดๆ ก็ได้
ระบบจ่ายน้ำแบบกริดใช้ท่อหลักขนาดใหญ่สองท่อที่อยู่ตรงข้ามกัน โดยมีท่อสาขาหลายท่อเชื่อมต่อกับท่อหลักที่ปลายแต่ละด้าน ระบบกริดช่วยให้มีเส้นทางหลายเส้นทางสำหรับน้ำในการไหลไปยังจุดใดๆ ในระบบ ซึ่งช่วยลดการสูญเสียแรงดันในระบบ
มาตรฐานการออกแบบส่วนใหญ่กำหนดให้ใช้ วิธี Hazen-Williamsในการหาค่าการสูญเสียแรงดันเนื่องจากแรงเสียดทานในเครือข่ายท่อขณะที่น้ำไหลผ่าน ระบบแบบต้นไม้และแบบวงจรนั้นง่ายพอที่จะคำนวณทางไฮดรอลิกด้วยมือได้ เนื่องจากการคำนวณทางไฮดรอลิกสำหรับระบบแบบตารางต้องใช้กระบวนการวนซ้ำเพื่อปรับสมดุลการไหลของน้ำผ่านเส้นทางน้ำที่เป็นไปได้ทั้งหมด การคำนวณเหล่านี้จึงมักทำโดยซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์ ในทางปฏิบัติ การคำนวณส่วนใหญ่ในเครือข่ายท่อทุกประเภททำโดยซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์ ขนาดของส่วนประกอบเครือข่ายสามารถปรับเปลี่ยนและคำนวณใหม่ได้ง่ายกว่าบนคอมพิวเตอร์มากกว่ากระบวนการทำด้วยมือ
คู่มือ NFPA 13 ปี 2013 มีภาคผนวกที่อธิบายทฤษฎีการประยุกต์ใช้และกระบวนการที่ใช้เมื่อทำการคำนวณทางไฮดรอลิก[ 5 ]
ลิงก์ภายนอก
- สมาคมป้องกันอัคคีภัยแห่งชาติ