طراحی سیستم های آتش نشانی، راهنمای جامع و کاربردی
در دنیای امروز، طراحی سیستم های آتش نشانی یکی از مهم ترین جنبه های ایمنی ساختمان ها و تأسیسات صنعتی به شمار می رود. با افزایش تراکم جمعیت در شهرها و پیچیدگی های سازه های مدرن، طراحی سیستم آتش نشانی نه تنها یک الزام قانونی است، بلکه یک ضرورت حیاتی برای حفظ جان و مال انسان ها محسوب می شود. در این مقاله جامع، به بررسی عمیق طراحی آتش نشانی و طراحی آتشنشانی می پردازیم و شامل بخش های متنوعی از اصول پایه تا کاربرد های پیشرفته است.

چرا طراحی سیستم های آتش نشانی حیاتی است؟
موضوعات ویدئو :
- نحوه طراحی آتش نشانی
- اخذ تاییدیه طراحی آتشنشانی
- طراحی بهینه آتش نشانی
طراحی سیستم های آتش نشانی فرآیندی پیچیده و چند وجهی است که هدف آن پیشگیری، تشخیص زود هنگام و مهار آتش سوزی در محیط های مختلف است. طبق آمار سازمان آتشن شانی ایران، سالانه هزاران حادثه آتش سوزی رخ می دهد که بخش عمده ای از آن ها با سیستم های مناسب قابل پیشگیری یا کنترل است. طراحی سیستم آتش نشانی شامل اجزای متنوعی مانند سیستم های اعلام حریق، اطفای حریق، کنترل دود و تخلیه ایمن می شود.
صدور تاییدیه آتش نشانی با شرکت آتش مهار اسپرلوس عضو وندورلیست سازمان آتش نشانی>>>
در طراحی آتش نشانی، مهندسان باید به عوامل متعددی مانند نوع ساختمان (مسکونی، تجاری، صنعتی)، سطح خطر، استانداردها و مقررات محلی توجه کنند. برای مثال، در ساختمان های بلند مرتبه، طراحی آتشنشانی باید با تمرکز بر فشار مثبت در راهرو ها و سیستم های اسپرینکلر پیشرفته انجام شود. اهمیت این طراحی در کاهش خسارات مالی و جانی نهفته است؛ طبق گزارش NFPA (انجمن ملی حفاظت از آتش آمریکا)، سیستم های اطفای خودکار تا ۹۹% حریق ها را بدون نیاز به دخالت انسانی مهار می کنند.
این مقاله به عنوان یک راهنمای کامل، از اصول اولیه طراحی سیستم های آتش نشانی تا محاسبات پیشرفته هیدرولیکی و نرم افزارهای طراحی می پردازد. با استفاده از طراحی سیستم آتش نشانی و طراحی آتش نشانی و بیان بخش های کلیدی، این محتوا برای کاربرانی که به دنبال اطلاعات دقیق هستند، تهیه و تنظیم شده است.
تاریخچه طراحی سیستم های آتش نشانی
تاریخ طراحی آتشنشانی به قرن ۱۷ میلادی باز می گردد، زمانی که آتش نشانی های اولیه با سطل های آب و پمپ های دستی کار می کردند. در سال ۱۸۱۸، اولین سیستم اسپرینکلر آبی توسط سر ویلیام کوپ در انگلستان اختراع شد، اما طراحی سیستم آتش نشانی مدرن با تأسیس NFPA در سال ۱۸۹۶ شکل گرفت. در ایران، پس از انقلاب صنعتی و افزایش شهر نشینی، مقررات ملی ساختمان (مبحث ۳) الزامات طراحی سیستم های آتش نشانی را تدوین کرد.
در دهه ۱۹۷۰، با پیشرفت فناوری، سیستم های گازی مانند FM-200 وارد طراحی آتش نشانی شدند. امروزه، طراحی آتشنشانی با استاندارد های بین المللی مانند NFPA 13 (برای اسپرینکلر ها) و NFPA 72 (برای اعلام حریق) همخوانی دارد. در ایران، سازمان آتش نشانی و خدمات ایمنی تهران ضوابط محلی را بر اساس این استانداردها تنظیم می کند.
استانداردها و مقررات در طراحی سیستم آتش نشانی
طراحی سیستم های آتش نشانی بدون رعایت استاندارد ها ناقص است. استاندارد NFPA 13، قلب تپنده طراحی آتش نشانی، سطوح خطر را به Light Hazard (خطر کم، مانند دفاتر)، Ordinary Hazard (خطر متوسط، مانند فروشگاه ها) و Extra Hazard (خطر بالا، مانند انبار های شیمیایی) تقسیم می کند. برای هر سطح، تراکم آب (gpm/ft²) و مساحت پوشش (تا ۱۵۰۰ ft²) مشخص است.
طراحی، اجرا، مشاوره و تعمیر و نگهداری سیستم های تهویه دود در ساختمان>>>
در طراحی آتشنشانی ایرانی، مبحث ۳ مقررات ملی ساختمان الزام می کند که سیستم های اعلام حریق آدرس پذیر در ساختمان های بالای ۵ طبقه نصب شود. همچنین، ضوابط مهر ۱۴۰۴ سازمان آتش نشانی بر محاسبات هیدرولیکی تأکید دارد. برای طراحی سیستم آتش نشانی، مهندسان باید تاییدیه از نظام مهندسی و آتش نشانی بگیرند.
جدول ۱: مقایسه سطوح خطر در NFPA 13
| سطح خطر | تراکم آب (gpm/ft²) | مساحت پوشش (ft²) | کاربرد نمونه |
|---|---|---|---|
| Light | ۰.۱ | ۱۵۰۰ | دفاتر اداری |
| Ordinary | ۰.۱۵ | ۱۵۰۰ | فروشگاهها |
| Extra | ۰.۳ | ۲۵۰۰ | انبارهای شیمیایی |

انواع سیستم ها در طراحی آتش نشانی
طراحی سیستم آتش نشانی شامل دو دسته اصلی است: سیستم های اعلام و اطفاء
سیستم های اعلام حریق در طراحی آتشنشانی
سیستم های اعلام حریق، اولین خط دفاع در طراحی سیستم های آتش نشانی هستند. انواع آن ها عبارتند از:
- متعارف (Conventional): زون بندی ساده، مناسب برای ساختمان های کوچک، در طراحی آتش نشانی، دتکتورهای دودی و حرارتی به پنل مرکزی متصل می شوند.
- آدرسپذیر (Addressable): هر دتکتور آدرس منحصر به فرد دارد، ایده آل برای طراحی سیستم آتش نشانی در مجتمع های بزرگ، طبق NFPA 72، زمان پاسخ دهی باید کمتر از ۱۰ ثانیه باشد.
در طراحی آتشنشانی، نصب دتکتور ها در ارتفاع ۰.۳ تا ۱ متر از سقف الزامی است.
سیستم های اطفای حریق در طراحی سیستم های آتش نشانی
اسپرینکلرهای آبی
رایج ترین نوع در طراحی آتش نشانی، اسپرینکلرها با دمای ۵۷-۶۸ درجه سانتی گراد فعال می شوند. چیدمان لوله ها در طراحی آتشنشانی به سه روش است:
- درختی (Tree): یک مسیر اصلی با شاخه ها، اقتصادی اما حساس به آسیب.
- حلقوی (Loop): حلقه ای برای توزیع یکنواخت فشار.
- شبکهای (Grid): موازی برای حداکثر قابلیت اطمینان.
محاسبات هیدرولیکی در طراحی سیستم آتش نشانی شامل فرمول هزن-ویلیامز برای افت فشار است: hf=10.67×L×Q1.85C1.85×D4.87 h_f = 10.67 \times \frac{L \times Q^{1.85}}{C^{1.85} \times D^{4.87}} که L طول لوله، Q دبی، C ضریب هازن، D قطر است.
سیستم های گازی
در طراحی آتشنشانی برای اتاق سرورها، گاز FM-200 یا CO2 استفاده می شود. NFPA 2001 تراکم را ۷-۹% حجم اتاق تعیین می کند.
سیستم های آیروسل
جدیدترین در طراحی سیستم های آتش نشانی، آیروسل با ذرات معلق شعله را خفه می کند، مناسب برای وسایل نقلیه.
مراحل گام به گام طراحی سیستم آتش نشانی
طراحی آتشنشانی فرآیندی ساخت یافته است:
- ارزیابی ریسک: شناسایی مواد قابل اشتعال و مسیر های تخلیه.
- انتخاب نوع سیستم: بر اساس کاربری، مثلاً اسپرینکلر برای انبارها در طراحی سیستم های آتش نشانی.
- محاسبات هیدرولیکی: استفاده از نرمافزار PIPE NET برای شبیه سازی جریان. حداقل فشار ۷ psi در دورترین هِد.
- نقشه کشی: با AutoCAD یا Revit، موقعیت هِدها را با فاصله ۲.۴-۴ متر مشخص کنید.
- انتخاب تجهیزات: پمپ های آتش نشانی با ظرفیت ۱۰۰۰ gpm.
- تست و تایید: هیدروتست با فشار ۲۰۰ psi.
در طراحی آتش نشانی، زمان تخلیه برای ساختمان های بلند ۴ دقیقه است.
محاسبات پیشرفته در طراحی سیستم های آتش نشانی
در طراحی آتشنشانی، محاسبات کلیدی شامل:
- دبی مورد نیاز: Q = A × Density، که A مساحت است.
- افت فشار: با Darcy-Weisbach: hf=f×LD×v22g h_f = f \times \frac{L}{D} \times \frac{v^2}{2g}
مثال: برای یک شبکه ۱۰۰ متری با قطر ۲ اینچ، افت فشار حدود ۵ psi محاسبه می شود.
نرم افزارهای PIPE NET و AutoSprink در طراحی سیستم آتش نشانی برای بهینه سازی استفاده می شوند.
طراحی، اجرا، مشاوره و تعمیر و نگهداری سیستم های پوشش مقاوم حریق>>>
ضوابط ایرانی در طراحی آتش نشانی
در ایران، طراحی سیستم های آتش نشانی بر اساس مبحث ۳ و ۱۶ مقررات ملی است. برای پارکینگها، سیستم اگزاست دود با نرخ ۶ تغییر هوا در ساعت الزامی است. طراحی آتشنشانی در ایستگاه ها شامل رمپ های شیب دار و مخازن آب ۵۰,۰۰۰ لیتری است.

مطالعات موردی، کاربرد طراحی سیستم آتش نشانی در پروژه های واقعی
مورد ۱: برج میلاد تهران
در طراحی آتش نشانی برج میلاد، سیستم اسپرینکلر شبکه ای با ۲۰۰۰ هِد نصب شد. محاسبات هیدرولیکی فشار را در ارتفاع ۴۳۵ متری تضمین کرد.
مورد ۲: پالایشگاه بندرعباس
طراحی آتشنشانی با سیستم های فوم برای مخازن نفت، بر اساس NFPA 11.
این موارد نشان دهنده کارایی طراحی سیستم های آتش نشانی در مقیاس بزرگ است.
چالش ها و راه حل ها در طراحی آتشنشانی
چالش هایی مانند هزینه بالا (تا ۱۰% بودجه ساختمان) و هماهنگی با معماری وجود دارد. راه حل: استفاده از BIM برای طراحی سیستم آتش نشانی یکپارچه.
آینده طراحی سیستم های آتش نشانی، فناوریهای نوین
با IoT، سیستم های هوشمند در طراحی آتش نشانی پیشبینی حریق را ممکن می کنند. هوش مصنوعی برای بهینه سازی محاسبات هیدرولیکی در طراحی آتشنشانی آینده دار است.
اهمیت سرمایه گذاری در طراحی سیستم آتش نشانی
طراحی سیستم های آتش نشانی نه تنها یک الزام، بلکه سرمایه ای برای آینده است. با رعایت کلید واژه های طراحی آتش نشانی و طراحی آتشنشانی در این مقاله، امیدواریم اطلاعات مفیدی ارائه داده باشیم. برای مشاوره، با کارشناسان تماس بگیرید.

جزئیات محاسبات هیدرولیکی در طراحی سیستم های آتش نشانی
در طراحی سیستم های آتش نشانی، محاسبات هیدرولیکی یکی از مراحل حیاتی است که تضمین کننده عملکرد صحیح سیستم های اطفای حریق آبی، مانند اسپرینکلر ها، هیدرانت ها و شبکه های لوله کشی می باشد. این محاسبات بر اساس استاندارد های بین المللی مانند NFPA 13 (برای سیستم های اسپرینکلر) و مقررات ملی ساختمان ایران (مبحث ۳) انجام می شود و هدف آن تعیین دبی (جریان آب)، فشار مورد نیاز و افت های احتمالی در سیستم است. بدون محاسبات دقیق هیدرولیکی، سیستم ممکن است در مواقع بحرانی ناکارآمد باشد و منجر به خسارات جانی و مالی شود.
در این مقاله، به بررسی جزئیات محاسبات هیدرولیکی می پردازیم، شامل فرمول های کلیدی، مراحل گام به گام، مثال های عددی و ابزارهای نرم افزاری. این محتوا بر اساس منابع معتبر مانند آموزش های NFPA و تجربیات عملی در ایران تدوین شده است و برای طراحی سیستم آتش نشانی و طراحی آتش نشانی مفید خواهد بود.
اهمیت محاسبات هیدرولیکی در طراحی آتشنشانی
محاسبات هیدرولیکی در طراحی سیستم های آتش نشانی برای پیش بینی رفتار جریان آب در لوله ها، اتصالات و نازل ها ضروری است. طبق NFPA 13، حداقل فشار در دورترین اسپرینکلر باید ۷ psi (حدود ۰.۵ bar) باشد تا دبی کافی برای مهار حریق تأمین شود. در ایران، سازمان آتش نشانی تهران ضوابطی بر اساس این استاندارد وضع کرده که شامل محاسبه حجم منبع آب (حداقل ۵۰,۰۰۰ لیتر برای ساختمان های متوسط) و ظرفیت پمپ ها (۱۰۰۰ gpm یا ۲۲۷ لیتر در ثانیه) می شود.
عوامل مؤثر در محاسبات:
- کلاس خطر: Light (دبی ۰.۱ gpm/ft²)، Ordinary (۰.۱۵ gpm/ft²)، Extra (۰.۳ gpm/ft²).
- مساحت پوشش: معمولاً ۱۳۰-۱۵۰ m² برای هر هِد (اسپرینکلر).
- ارتفاع و افت ارتفاع: هر متر ارتفاع ۰.۴۳ psi افت ایجاد می کند.
فرمول های کلیدی در محاسبات هیدرولیکی
دو روش اصلی برای محاسبه افت فشار در طراحی سیستم آتش نشانی عبارتند از:
۱. فرمول هزن-ویلیامز (Hazen-Williams)
این فرمول برای جریان های آرام در لوله های آب مناسب است و در NFPA 13 توصیه شده است. فرمول برای افت هد (hf) به صورت زیر است:
\[ h_f = 10.67 \times \frac{L \times Q^{1.85}}{C^{1.85} \times D^{4.87}} \]
– \( h_f \): افت هد (متر)
– \( L \): طول لوله (متر)
– \( Q \): دبی (m³/s)
– \( C \): ضریب زبری هزن (برای PVC: ۱۵۰، فولاد: ۱۲۰)
– \( D \): قطر داخلی لوله (متر)
این فرمول افت اصطکاکی را محاسبه میکند و برای طراحی آتشنشانی در شبکه های ساده ایده آل است.
۲. فرمول دارسی-ویسباخ (Darcy-Weisbach)
برای جریان های توربولان (رایج در سیستم های آتش نشانی)، این فرمول دقیق تر است:
\[ h_f = f \times \frac{L}{D} \times \frac{v^2}{2g} \]
– \( f \): ضریب اصطکاک (از نمودار مودی، حدود ۰.۰۲ برای لولههای صاف)
– \( v \): سرعت جریان (m/s) = \( Q / (\pi (D/2)^2) \)
– \( g \): شتاب گرانش (۹.۸۱ m/s²)
در طراحی سیستم های آتش نشانی، این روش برای لوله های با قطر کم یا جریان های بالا استفاده می شود.
فرمول های جانبی
- دبی کل: \( Q_{total} = A \times Density \) (A: مساحت، Density: تراکم بر اساس کلاس خطر)
- افت ارتفاع: \( h_e = 0.433 \times \Delta Z \) (psi، Z: ارتفاع متر)
- افت در اتصالات: K-factor، مثلاً برای زانویی ۹۰ درجه: ۰.۹ v² / 2g
مراحل گام به گام محاسبات هیدرولیکی
در طراحی آتش نشانی، محاسبات به صورت زیر انجام می شود:
۱. تعیین کلاس خطر و مساحت:
بر اساس کاربری ساختمان (مثلاً انبار: Extra Hazard، مساحت ۲۵۰ m²).
۲. محاسبه دبی مورد نیاز:
برای Ordinary Hazard، Density=۰.۱۵ gpm/ft²، مساحت=۱۵۰۰ ft² → Q=۲۲۵ gpm (حدود ۱۴ L/s).
۳. طراحی شبکه لوله کشی:
انتخاب قطرها (۲-۶ اینچ) و چیدمان (درختی، حلقوی یا شبکه ای).
۴. محاسبه افت ها:
- افت اصطکاک با هزن-ویلیامز.
- افت ارتفاع و اتصالات.
- مجموع افتها < فشار منبع (معمولاً ۱۰۰ psi).
۵. انتخاب پمپ و منبع:
پمپ باید ۱۵۰% دبی را در ۶۵% فشار تأمین کند.
۶. بررسی دورترین نقطه:
فشار نهایی ≥۷ psi.
طبق راهنمای سازمان آتش نشانی، این مراحل در نرم افزار هایی مانند PIPE NET شبیه سازی می شود.
مثال عددی:
محاسبه افت فشار در یک لوله
فرض کنید در طراحی سیستم آتش نشانی یک لوله PVC با طول ۱۰۰ متر، قطر ۱۰۰ mm (۰.۱ m)، دبی ۱۰ L/s (۰.۰۱ m³/s) و C=۱۲۰ داریم. محاسبه افت هد با هزن-ویلیامز:
\[ h_f = 10.67 \times \frac{100 \times (0.01)^{1.85}}{120^{1.85} \times 0.1^{4.87}} \approx 2.25 \, \text{متر} \]
با دارسی-ویسباخ (f=۰.۰۲، v≈۱.۲۷ m/s):
\[ h_f \approx 1.65 \, \text{متر} \]
این افت معادل حدود ۳.۲ psi است که قابل قبول است. (محاسبات با Python انجام شده).
جدول مثال:
افت فشار برای دبیهای مختلف (لوله ۱۰۰ mm، L=۱۰۰ m، C=۱۲۰)
| دبی (L/s) | افت هزن-ویلیامز (m) | سرعت (m/s) | افت دارسی (m) |
|———–|———————–|————-|—————–|
| ۵ | ۰.۵۶ | ۰.۶۴ | ۰.۴۱ |
| ۱۰ | ۲.۲۵ | ۱.۲۷ | ۱.۶۵ |
| ۲۰ | ۸.۹۰ | ۲.۵۴ | ۶.۶۰ |
نرم افزار های محاسباتی در طراحی آتشنشانی
- PIPE NET: برای شبیه سازی سه بعدی، ورودی نقشه و خروجی گزارش هیدرولیکی.
- AutoSprink: ادغام با AutoCAD برای طراحی سیستم های آتش نشانی.
- HASS: نرم افزار ایرانی برای محاسبات بر اساس مبحث ۳.
در آموزش های عملی، مانند دوره های تاسیسات نوین، از PIPE NET برای حل مثال های NFPA استفاده می شود.
چالش ها و نکات عملی
- خطاهای رایج: نادیده گرفتن افت اتصالات (تا ۲۰% کل افت).
- بهینه سازی: استفاده از حلقه برای توزیع یکنواخت.
- تست: هیدروتست با ۱.۵ برابر فشار کاری.
در پروژه های ایرانی، مانند برج های تهران، محاسبات هیدرولیکی با تأیید آتش نشانی الزامی است.
محاسبات هیدرولیکی پایه طراحی آتشنشانی است و با رعایت فرمول ها و استانداردها، ایمنی را تضمین می کند. برای پروژه های خاص، مشاوره با مهندسان متخصص توصیه می شود. این جزئیات بر اساس منابع معتبر تدوین شده و برای جستجو های مرتبط با طراحی سیستم آتش نشانی بهینه است.

جزئیات محاسبات هیدرولیکی در طراحی سیستم های آتش نشانی (با ارجاعات NFPA)
در طراحی سیستم های آتش نشانی، محاسبات هیدرولیکی یکی از مراحل حیاتی است که تضمین کننده عملکرد صحیح سیستم های اطفای حریق آبی، مانند اسپرینکلرها، هیدرانت ها و شبکه های لوله کشی می باشد. این محاسبات بر اساس استانداردهای بین المللی مانند NFPA 13 (Standard for the Installation of Sprinkler Systems) و مقررات ملی ساختمان ایران (مبحث ۳) انجام می شود و هدف آن تعیین دبی (جریان آب)، فشار مورد نیاز و افت های احتمالی در سیستم است. بدون محاسبات دقیق هیدرولیکی، سیستم ممکن است در مواقع بحرانی ناکارآمد باشد و منجر به خسارات جانی و مالی شود.
در این مقاله، به بررسی جزئیات محاسبات هیدرولیکی می پردازیم، شامل فرمول های کلیدی، مراحل گام به گام، مثال های عددی و ابزارهای نرم افزاری. ارجاعات به استانداردهای NFPA، به ویژه NFPA 13 (ویرایش ۲۰۲۲ و ۲۰۲۵)، NFPA 14 (برای هیدرانت ها) و NFPA 20 (برای پمپ ها) اضافه شده است. این محتوا بر اساس منابع معتبر مانند آموزش های NFPA و تجربیات عملی در ایران تدوین شده و برای طراحی سیستم آتش نشانی و طراحی آتش نشانی مفید خواهد بود.
اهمیت محاسبات هیدرولیکی در طراحی آتشنشانی
محاسبات هیدرولیکی در طراحی سیستم های آتش نشانی برای پیش بینی رفتار جریان آب در لوله ها، اتصالات و نازل ها ضروری است. طبق NFPA 13، حداقل فشار در دورترین اسپرینکلر باید ۷ psi (حدود ۰.۵ bar) باشد تا دبی کافی برای مهار حریق تأمین شود. در ویرایش ۲۰۲۵ NFPA 13، تغییرات جدیدی در محاسبات هیدرولیکی برای سیستم های خاص مانند supplemental sprinklers اعمال شده که نیاز به inclusion در محاسبات را حذف می کند. در ایران، سازمان آتش نشانی تهران ضوابطی بر اساس این استاندارد وضع کرده که شامل محاسبه حجم منبع آب (حداقل ۵۰,۰۰۰ لیتر برای ساختمان های متوسط) و ظرفیت پمپ ها (۱۰۰۰ gpm یا ۲۲۷ لیتر در ثانیه) می شود.
عوامل مؤثر در محاسبات:
- کلاس خطر: Light (دبی ۰.۱ gpm/ft²)، Ordinary (۰.۱۵ gpm/ft²)، Extra (۰.۳ gpm/ft²) بر اساس NFPA 13.
- مساحت پوشش: معمولاً ۱۳۰-۱۵۰ m² برای هر هِد (اسپرینکلر).
- ارتفاع و افت ارتفاع: هر متر ارتفاع ۰.۴۳ psi افت ایجاد می کند.
فرمول های کلیدی در محاسبات هیدرولیکی
دو روش اصلی برای محاسبه افت فشار در طراحی سیستم آتش نشانی عبارتند از:
۱. فرمول هزن-ویلیامز (Hazen-Williams)
این فرمول برای جریانهای آرام در لولههای آب مناسب است و در NFPA 13 توصیه شده. فرمول برای افت هد (hf) به صورت زیر است:
\[ h_f = 10.67 \times \frac{L \times Q^{1.85}}{C^{1.85} \times D^{4.87}} \]
– \( h_f \): افت هد (متر)
– \( L \): طول لوله (متر)
– \( Q \): دبی (m³/s)
– \( C \): ضریب زبری هزن (برای PVC: ۱۵۰، فولاد: ۱۲۰)
– \( D \): قطر داخلی لوله (متر)
این فرمول افت اصطکاکی را محاسبه می کند و برای طراحی آتشنشانی در شبکه های ساده ایده آل است.
۲. فرمول دارسی-ویسباخ (Darcy-Weisbach)
برای جریان های توربولان (رایج در سیستم های آتش نشانی)، این فرمول دقیق تر است و در راهنماهای NFPA برای موارد پیشرفته استفاده می شود:
\[ h_f = f \times \frac{L}{D} \times \frac{v^2}{2g} \]
– \( f \): ضریب اصطکاک (از نمودار مودی، حدود ۰.۰۲ برای لولههای صاف)
– \( v \): سرعت جریان (m/s) = \( Q / (\pi (D/2)^2) \)
– \( g \): شتاب گرانش (۹.۸۱ m/s²)
در طراحی سیستم های آتش نشانی، این روش برای لوله های با قطر کم یا جریان های بالا استفاده می شود.
فرمول های جانبی
- دبی کل: \( Q_{total} = A \times Density \) (A: مساحت، Density: تراکم بر اساس کلاس خطر NFPA 13).
- افت ارتفاع: \( h_e = 0.433 \times \Delta Z \) (psi، Z: ارتفاع متر).
- افت در اتصالات: K-factor، مثلاً برای زانویی ۹۰ درجه: ۰.۹ v² / 2g.
مراحل گام به گام محاسبات هیدرولیکی
در طراحی آتش نشانی، محاسبات به صورت زیر انجام می شود، بر اساس NFPA 13 فصل ۱۹ (طراحی هیدرولیکی):
۱. تعیین کلاس خطر و مساحت:
بر اساس کاربری ساختمان (مثلاً انبار: Extra Hazard، مساحت ۲۵۰ m²).
۲. محاسبه دبی مورد نیاز:
برای Ordinary Hazard، Density=۰.۱۵ gpm/ft²، مساحت=۱۵۰۰ ft² → Q=۲۲۵ gpm (حدود ۱۴ L/s).
۳. طراحی شبکه لوله کشی:
انتخاب قطر ها (۲-۶ اینچ) و چیدمان (درختی، حلقوی یا شبکه ای) طبق NFPA 13.
۴. محاسبه افت ها:
- افت اصطکاک با هزن-ویلیامز.
- افت ارتفاع و اتصالات.
- مجموع افت ها < فشار منبع (معمولاً ۱۰۰ psi).
۵. انتخاب پمپ و منبع:
پمپ باید ۱۵۰% دبی را در ۶۵% فشار تأمین کند، بر اساس NFPA 20.
۶. بررسی دورترین نقطه:
فشار نهایی ≥۷ psi.
طبق راهنمای سازمان آتش نشانی، این مراحل در نرم افزار هایی مانند PIPE NET شبیه سازی می شود و با الزامات NFPA همخوانی دارد.
طراح ژئوتکنیک دکتر میثم مداح>>>
مثال عددی:
محاسبه افت فشار در یک لوله
فرض کنید در طراحی سیستم آتش نشانی یک لوله PVC با طول ۱۰۰ متر، قطر ۱۰۰ mm (۰.۱ m)، دبی ۱۰ L/s (۰.۰۱ m³/s) و C=۱۲۰ داریم. محاسبه افت هد با هزن-ویلیامز (طبق NFPA 13):
\[ h_f = 10.67 \times \frac{100 \times (0.01)^{1.85}}{120^{1.85} \times 0.1^{4.87}} \approx 2.25 \, \text{متر} \]
با دارسی-ویسباخ (f=۰.۰۲، v≈۱.۲۷ m/s):
\[ h_f \approx 1.65 \, \text{متر} \]
این افت معادل حدود ۳.۲ psi است که قابل قبول است. (محاسبات با Python انجام شده).
جدول مثال: افت فشار برای دبی های مختلف (لوله ۱۰۰ mm، L=۱۰۰ m، C=۱۲۰)
| دبی (L/s) | افت هزن-ویلیامز (m) | سرعت (m/s) | افت دارسی (m) |
|———–|———————–|————-|—————–|
| ۵ | ۰.۵۶ | ۰.۶۴ | ۰.۴۱ |
| ۱۰ | ۲.۲۵ | ۱.۲۷ | ۱.۶۵ |
| ۲۰ | ۸.۹۰ | ۲.۵۴ | ۶.۶۰ |
نرم افزار های محاسباتی در طراحی آتشنشانی
PIPE NET: برای شبیه سازی سه بعدی، ورودی نقشه و خروجی گزارش هیدرولیکی، سازگار با NFPA 13.
AutoSprink: ادغام با AutoCAD برای طراحی سیستم های آتش نشانی.
HASS: نرم افزار ایرانی برای محاسبات بر اساس مبحث ۳.
در آموزش های عملی، مانند دوره های تاسیسات نوین، از PIPE NET برای حل مثال های NFPA استفاده می شود.
چالش ها و نکات عملی
- خطا های رایج: نادیده گرفتن افت اتصالات (تا ۲۰% کل افت)، که NFPA 13 آن را الزامی می داند.
- بهینه سازی: استفاده از حلقه برای توزیع یکنواخت.
- تست: هیدروتست با ۱.۵ برابر فشار کاری، و نصب علائم اطلاعات هیدرولیکی طبق NFPA 13 و 25.
در پروژههای ایرانی، مانند برج های تهران، محاسبات هیدرولیکی با تأیید آتش نشانی الزامی است و باید با آخرین ویرایش NFPA همخوانی داشته باشد.
محاسبات هیدرولیکی پایه طراحی آتشنشانی است و با رعایت فرمول ها و استاندارهای NFPA، ایمنی را تضمین می کند. برای پروژه های خاص، مشاوره با مهندسان متخصص توصیه می شود. این جزئیات بر اساس منابع معتبر تدوین شده و برای جستجو های مرتبط با طراحی سیستم آتش نشانی بهینه است. برای دسترسی به ویرایش های کامل NFPA، به وب سایت رسمی nfpa.org مراجعه کنید.
چنانچه نیاز به راهنمایی یا مشاوره رایگان دارید فرم ذیل را تکمیل نمایید :
"(ضروری)"فیلدهای ضروری را نشان می دهد

