FM Global DS 3-0: Yangın Koruma Hidrolik Hesap Temelleri

Hidrolik hesap sprinkler tasarımının kalbidir: su kaynağının sistem talebini karşılayıp karşılamadığını gösterir. FM DS 3-0 (Hydraulics of Fire Protection Systems, March 2010, 65 sayfa) iki şeyi bir referans noktasında, kolon tabanında (base of riser, BOR) karşılaştırır: sprinkler sisteminin hidrolik talebi ve mevcut su kaynağı (Bölüm 1.0). Veri sayfası sistemin fiziksel yerleşimini değil, hidrolik değerlendirme yöntemini verir.

Temel Denklemler

1. Sprinkler debisi: q = K × √p (Denklem 7); q L/dk, p bar, K L/dk/bar^0,5. Tersi p = (q/K)² (Denklem 4).
2. Yoğunluktan debi: q = D × S × L (Denklem 3); D mm/dk, S ve L sprinkler aralıkları (m).
3. Sürtünme (Hazen-Williams): p = 6,05 × 10^5 × Q^1,85 / (C^1,85 × d^4,87) bar/m; Q L/dk, d mm (Denklem 15). Toplam kayıp PF = p × L (Denklem 16).
4. Kot basıncı: P_E = 0,098 bar/m × h (0,433 psi/ft; Denklem 2).
5. Hız basıncı: FM hesap yönteminde kullanılmaz; toplam basınç en uzak sprinklerdeki basınç, sürtünme ve kot basıncından oluşur (Madde 2.1.2.3.1).

Antifriz gibi sudan farklı akışkanlı sistemlerde Hazen-Williams yerine Darcy-Weisbach yöntemi kullanılır (Madde 2.1.2.3.6).

K Faktörü ve Tasarım Yoğunluğu

Sprinkler debisi, kapsama alanı ile yoğunluğun çarpımıdır. Örnek: HC-2 alanda (DS 3-26 Tablo 2.3.1.10: 8 mm/dk × 230 m²) sprinkler başına 11,9 m² (3,5 m × 3,4 m) ile q = 8 × 11,9 = 95,2 ≈ 95 L/dk. K80 sprinklerde gereken basınç (95/80)² = 1,41 bar, K115 sprinklerde (95/115)² = 0,68 bar'dır; ikisi de DS 3-26'nın en uzak sprinkler için 0,5 bar asgarisini aşar (2.3.1.11).

• Depolama dışı sarkık ve dik sprinklerde FM tabloları K80 ve üstünü kapsar (DS 2-0 Tablo 2.5.2.3.1.1(a)-(c)).
• FM Approved depolama sprinklerleri K160-K480 aralığındadır (DS 2-0 Tablo 2.5.4.1.1); hangi K değerinin kullanılacağı DS 8-9 tablolarından gelir.
• DS 2-0 Tablo 2.5.1.1.2, bazı sprinklerler için 0,5 bar'dan yüksek asgari tasarım basıncı verir (örneğin K28.0 (K400) hızlı tepkili sarkık depolama sprinklerinde 2,8 bar).

Talep Noktasının Hesabı

1. Tasarım biçimi kullanım veri sayfasından alınır: yoğunluk/tasarım alanı veya sprinkler sayısı/basınç (Madde 2.1.2.2.1).
2. Tasarım alanındaki sprinkler sayısı ve branşman başına sayı hesaplanır; şekil faktörü düz tavanda 1,2, 5°'den dik tavanda 1,4 (Denklem 10-11).
3. Hidrolik olarak en uzak sprinkler belirlenir ve tasarım alanı oradan başlanarak yerleştirilir (2.1.2.2.4-2.1.2.2.5).
4. En uzak sprinklerden başlanarak her sprinklerin debisi ve basıncı, aradaki sürtünme ve kot farkıyla hesaplanır; birleşme noktalarında hidrolik dengeleme yapılır (Denklem 19).
5. Dağıtım ana hattı ve kolon boyunca sürtünme ve kot basıncı eklenerek kolon tabanındaki debi ve basınç, yani talep noktası bulunur.

Adımların ayrıntısı ve sayısal örnek için DS 3-0 en uzak sprinkler hesabı yazısına bakın.

Su Kaynağı Eğrisi ve Talep Noktası

• Test: statik basınç okunur, akış cihazları açılır, basınç oturunca kalan basınç ve pitot basıncı okunur; pitot basıncı Q = a × c × d² × √P_V ile debiye çevrilir (a = 0,666, P bar, d mm; Denklem 1). Şehir şebekesinde basıncın 1,38 bar'ın altına düşürülmemesi önerilir (2.1.1.3, 2.1.1.5).
• Grafik: basit şehir şebekesinde statik basınç ve ölçülen debideki kalan basınç; yangın pompasında en az kapalı vana, %100 ve %150 anma debisi noktaları N^1,85 kâğıdına işlenir (2.1.1.6.1).
• Taşıma: test sonucu, etkin noktadan kolon tabanına kadar sürtünme ve kot farkı düşülerek taşınır (2.1.1.6.2). Beklenmedik düşük sonuçta hidrolik eğim testiyle kısmen kapalı vana, tüberkülleşme veya tıkanma aranır (2.1.1.7).
• Değerlendirme: hortum payı su kaynağı eğrisinden düşülür (2.1.2.4.4). Kalan eğri talebi gerekli süre boyunca karşılıyorsa sistem "yeterli" (adequate), karşılamıyorsa "yetersiz" (inadequate) sayılır (2.1.2.4.5). Süre = su hacmi / (sprinkler debisi + düşülen debiler) (Denklem 30).
• Pompa: FM yangın pompası anma debisinin %150'sinde anma basıncının en az %65'ini vermelidir (DS 3-7 Madde 2.4).
• Güncellik: mevcut kaynak için 12 aydan eski olmayan akış testi kullanılır (DS 2-0 Madde 2.6.4.6).

FM ve NFPA 13 Hidrolik Yaklaşımı

• Yoğunluk-alan: FM depolama dışı alanlarda DS 3-26 Tablo 2.3.1.10'daki tehlike sınıfı ve tavan yüksekliğine göre tek değeri kullanır; NFPA 13, 2022 baskısından beri yeni sistemlerde tek noktalı yoğunluk/alan kullanır, eğriler yalnız mevcut sistemler içindir.
• C değeri: ikisinde de ıslak siyah çelik 120, kuru siyah çelik 100 (DS 2-0 Tablo 2.2.1.3.3; NFPA 13-2025 Tablo 28.2.4.8.1).
• Hız basıncı: FM yönteminde kullanılmaz (DS 3-0 2.1.2.3.1).
• Formül: ikisinde de Hazen-Williams ve q = K√p.

Hızlı Kontrol Listesi

• Tasarım kullanım veri sayfasından (DS 3-26, DS 8-9) alındı
• C değeri DS 2-0 Tablo 2.2.1.3.3'e göre seçildi
• En uzak sprinklerde asgari basınç sağlandı (DS 3-26'da 0,5 bar; DS 2-0 Tablo 2.5.1.1.2)
• Şekil faktörü ve tasarım alanı yerleşimi DS 3-0'a uygun
• Hortum payı su kaynağı eğrisinden düşüldü, süre kontrol edildi
• Pompa %150 debide anma basıncının en az %65'ini veriyor
• Akış testi 12 aydan yeni

MEP Calc — 110+ Mühendislik Hesap Modülü

Sprinkler, yangın pompası ve FM-200 gazlı söndürme dahil 21 yangın hesabının yanı sıra ısıtma, soğutma, HVAC, sıhhi tesisat, buhar ve doğalgaz için 110+ modül sunan MEP Calc iOS uygulamasını App Store'dan indirebilirsiniz. Tüm mekanik tesisat hesaplarınız tek uygulamada.

MEP Calc'i App Store'dan indir

Sık Sorulan Sorular

K faktörü gerçekte ne anlama gelir?

K faktörü sprinklerin debi-basınç ilişkisini tek sayıda özetler: q = K × √p (FM DS 3-0 Denklem 7). K100 bir sprinkler 1 bar'da 100 L/dk, 4 bar'da 200 L/dk verir. K büyüdükçe aynı basınçta daha fazla su geçer; gereken basınç p = (q/K)² ile bulunur.

Hız basıncı hesaba katılır mı?

FM yönteminde hayır. DS 3-0 Madde 2.1.2.3.1'e göre bazı hesap yöntemleri normal basınç kullansa da FM hız basıncını içermeyen bir yöntem kullanır; toplam basınç en uzak sprinklerdeki basınç, boru sürtünmesi ve kot basıncından oluşur.

Su kaynağı akış testi ne kadar güncel olmalı?

FM DS 2-0 Madde 2.6.4.6 mevcut bir su kaynağı için 12 aydan eski olmayan akış testi verisi ister. DS 3-0 Madde 2.1.1.4'e göre test önceden plan yapılarak, şebekede gündüz-gece ve yaz-kış işletme farkları da sorgulanarak yapılır; şehir şebekesinde basıncın 1,38 bar'ın altına düşürülmemesi önerilir.

Talep neden hidrolik olarak en uzak sprinklerden başlanarak hesaplanır?

DS 3-0 Madde 2.1.2.2.1'e göre hesap, asgari debi ve basıncın sağlanması gereken en uzak sprinklerde başlar; bu sprinkler en fazla sürtünme ve kot kaybına maruz kalan noktadır. Orada asgari değerler sağlanırsa, ona göre bulunan kolon tabanı talebi tasarım alanının tamamını karşılar.