حاسبة تدفق المياه للإطفاء | حساب التدفق المطلوب بالجالون في الدقيقة للإطفاء

ما هو تصريف مياه الإطفاء؟

يقدّر حاسِب تصريف مياه الإطفاء كمية المياه التي يحتاج إليها رجال الإطفاء للسيطرة على حريق في مبنى محدد. وتُسمّى النتيجة تصريف مياه الإطفاء المطلوب، وتُقاس بالغَالونات في الدقيقة، أو GPM. تستخدم إدارات الإطفاء ومهندسو مرافق المياه ومصممو المباني هذا الرقم لتخطيط صنابير الحريق وخطوط المياه الرئيسية وسعة المضخات.

يعتمد تصريف مياه الإطفاء المطلوب على ثلاثة أمور: حجم المبنى، والمواد التي شُيّد منها، ومدى سهولة احتراق محتوياته. يحتاج منزل صغير إلى مياه أقل بكثير من مستودع كبير مليء بمواد قابلة للاشتعال.

كيفية حساب تصريف مياه الإطفاء

يتبع هذا الحاسِب الطريقة الواردة في دليل مكتب خدمات التأمين (ISO) Guide for Determination of Needed Fire Flow، مع تبسيطها إلى ثلاثة أنواع من المباني وثلاثة مستويات للخطر. يتكوّن الحساب من خطوتين.

الخطوة 1: تحديد معامل الإنشاء (Ci).

$C_i = 18 \times F \times \sqrt{\text{المساحة}}$

المساحة هي المساحة الفعّالة بالقدم المربع. في المبنى ذي الطابق الواحد تكون ببساطة مساحة الطابق. أما في المبنى الأطول غير المقاوم للحريق، فيأخذ ISO أكبر طابق ويضيف نصف مساحة كل طابق آخر. ويمثل F معامل إنشاء يعتمد على نوع المبنى:

علاقة الجذر التربيعي والمعامل 18 متماثلان في جميع أنواع المباني. الذي يتغير هو F فقط. ويمثل النوع السكني الإنشاء الهيكلي الخشبي (الفئة 1). ويمثل النوع التجاري البناء الحجري ذو الجوائز الخشبية (الفئة 2). ويمثل النوع الصناعي البناء غير القابل للاحتراق (الفئة 3). وتحدد الفئة أيضاً الحد الأقصى لـ Ci. ويُقرّب Ci إلى أقرب 250 جالون/دقيقة، ثم يُقيّد بحد أدنى قدره 500 جالون/دقيقة وبالحد الأقصى الموضح أعلاه.

الخطوة 2: تطبيق معامل الخطر والحصول على تصريف مياه الإطفاء المطلوب (NFF).

$\text{NFF} = C_i \times O$

يمثّل O معامل خطر الإشغال، ويعتمد على مدى قابلية المحتويات للاحتراق:

تُقرّب النتيجة إلى أقرب 250 جالون/دقيقة إذا كانت أقل من 2,500 جالون/دقيقة، أو إلى أقرب 500 جالون/دقيقة إذا كانت 2,500 جالون/دقيقة أو أكثر. ويُقيّد تصريف مياه الإطفاء المطلوب النهائي لكل مبنى بين 500 جالون/دقيقة و12,000 جالون/دقيقة، بغض النظر عن نوعه.

مثال: كيفية حساب تصريف مياه الإطفاء

منزل مساحته 2,000 قدم مربع، وخطره متوسط.

Ci = 18 × 1.5 × √2,000 = 18 × 1.5 × 44.7 ≈ 1,208، ويُقرّب إلى 1,250 جالون/دقيقة. وهذه القيمة أقل من الحد الأقصى السكني البالغ 8,000 جالون/دقيقة، ولذلك تبقى كما هي.

NFF = 1,250 × 1.00 = 1,250 جالون/دقيقة. وهي بالفعل أقل من 2,500، لذلك تُقرّب إلى أقرب 250 وتبقى عند 1,250 جالون/دقيقة.

متجر بيع بالتجزئة مساحته 25,000 قدم مربع، وخطره متوسط.

Ci = 18 × 1.0 × √25,000 = 18 × 158.1 ≈ 2,846، ويُقرّب إلى 2,750 جالون/دقيقة.

NFF = 2,750 × 1.00 = 2,750 جالون/دقيقة. وبما أن هذه القيمة تساوي 2,500 أو تزيد عليها، فإنها تُقرّب إلى أقرب 500، لتصبح 3,000 جالون/دقيقة.

مصنع مساحته 75,000 قدم مربع، وخطره مرتفع.

Ci = 18 × 0.8 × √75,000 = 14.4 × 273.9 ≈ 3,944، ويُقرّب إلى 4,000 جالون/دقيقة. وهذه القيمة أقل من الحد الأقصى الصناعي البالغ 6,000 جالون/دقيقة، ولذلك لا يُطبّق أي حد أقصى هنا.

NFF = 4,000 × 1.25 = 5,000 جالون/دقيقة، وهي بالفعل من مضاعفات 500، ولذلك تكون النتيجة النهائية 5,000 جالون/دقيقة.

لماذا يهم تصريف مياه الإطفاء؟

تضخ مضخة سيارة الإطفاء عادةً ما بين 1,000 و1,500 جالون/دقيقة. ويعني الاحتياج المحسوب البالغ 4,000 جالون/دقيقة ضرورة إمداد المياه من عدة سيارات إطفاء في الوقت نفسه، لا من سيارة واحدة فقط. تستخدم إدارات الإطفاء قيم تصريف مياه الإطفاء المطلوب عند التخطيط لمعاينات ما قبل الحوادث، وتحديد عدد الوحدات التي تُرسل إلى البلاغ، والتحقق من قدرة صنبور الحريق فعلياً على توفير ما يحتاج إليه المبنى.

يستخدم مهندسو مرافق المياه الأرقام نفسها لتحديد أقطار الأنابيب وأحجام خزانات التخزين. فقد لا ينقل خط مياه رئيسي صُمم للاستخدام المنزلي وحده كمية كافية من المياه أثناء الحريق؛ لذلك يكون طلب مياه الإطفاء في كثير من الأحيان هو العامل الذي يحدد حجم الخط الرئيسي المطلوب، لا الطلب اليومي المعتاد.

يجري مصممو المباني هذه الحسابات في مرحلة مبكرة من المشروع. فإذا احتاج مستودع مقترح إلى مياه أكثر مما يستطيع النظام المحلي توفيره، فعادةً ما تكون الخيارات مبنى أصغر، أو نظام رش آلي، أو ترقية مكلفة لخط المياه الرئيسي.

أنظمة الرش وخفض تصريف مياه الإطفاء

تسمح كثير من قوانين البناء والحريق بخفض متطلبات تصريف مياه الإطفاء عندما يكون في المبنى نظام رش آلي يستوفي معيار NFPA 13. وبما أن أنظمة الرش تستطيع السيطرة على الحريق قبل أن يكبر، تسمح بعض السلطات بخفض يتراوح بين 50 و75 بالمئة من تصريف مياه الإطفاء المطلوب لعمليات المكافحة اليدوية. وتعتمد النسبة الدقيقة على القانون المحلي وموافقة مسؤول الإطفاء، ولذلك ينبغي التحقق منها لكل حالة على حدة. لا يطبّق هذا الحاسِب أي خفض خاص بنظام الرش تلقائياً.

تصريف مياه الإطفاء مقابل طلب نظام الرش

تصريف مياه الإطفاء وطلب نظام الرش رقمان منفصلان. فتصريف مياه الإطفاء هو المياه التي يحتاج إليها رجال الإطفاء للخراطيم وصنابير الحريق عند وصولهم. أما طلب نظام الرش فهو المياه التي يحتاج إليها نظام الرش الآلي للتشغيل، ويُحسب منفصلاً بموجب NFPA 13 استناداً إلى نوع البضائع المخزنة وارتفاع التخزين وتصميم نظام الرش. ويكون طلب نظام الرش عادةً أصغر بكثير، وغالباً ما يتراوح من عشرات الجالونات إلى بضعة آلاف من الجالونات في الدقيقة، ويحدد المسؤول عن تطبيق الكود أي الرقمين يحكم تصميم إمداد المياه.

ما الذي لا يغطيه هذا الحاسِب؟

تستخدم هذه الأداة نسخة مبسطة من طريقة ISO، بثلاثة أنواع من المباني وثلاثة مستويات للخطر بدلاً من مجموعات ISO الكاملة المؤلفة من ست فئات للإنشاء وخمس درجات للخطر. ولا تأخذ في الحسبان تعرّض المباني القريبة للخطر، أو الاعتمادات المتعلقة بأنظمة الرش، أو تعديلات القوانين المحلية، أو متطلبات مدة إمداد المياه. وتفيد النتائج هنا في التخطيط الأولي. وينبغي لمهندس حماية من الحرائق مرخّص وللسلطة المحلية المختصة اعتماد الرقم النهائي المستخدم للتراخيص والإنشاء.

الأسئلة الشائعة

ما معادلة تصريف مياه الإطفاء؟ يساوي تصريف مياه الإطفاء المطلوب معاملَ الإنشاء (Ci) مضروباً في معامل خطر الإشغال (O). ويساوي Ci حاصل ضرب 18 في معامل الإنشاء F والجذر التربيعي لمساحة أرضية المبنى بالقدم المربع. وتبلغ قيمة F 1.5 للمباني السكنية، و1.0 للمباني التجارية، و0.8 للمباني الصناعية.

ما الحد الأدنى المطلوب لتصريف مياه الإطفاء؟ تحدد هذه الطريقة حداً أدنى قدره 500 جالون/دقيقة لكل نوع من المباني، سكنياً كان أو تجارياً أو صناعياً.

ما الحد الأقصى لتصريف مياه الإطفاء؟ يُقيّد تصريف مياه الإطفاء المطلوب النهائي بحد أقصى قدره 12,000 جالون/دقيقة. وخلال الحساب، يُقيّد معامل الإنشاء نفسه بحد أقصى قدره 8,000 جالون/دقيقة للمباني السكنية والتجارية، و6,000 جالون/دقيقة للمباني الصناعية.

لماذا يغيّر نوع المبنى النتيجة رغم أن المعادلة تبدو متماثلة؟ معادلة المساحة، أي الجذر التربيعي للمساحة مضروباً في 18، متماثلة لكل الأنواع. ويغيّر نوع المبنى النتيجة من خلال معامل الإنشاء F، وبصورة غير مباشرة من خلال اختلاف الحد الأقصى لـ Ci.

هل يمكن لأنظمة الرش خفض تصريف مياه الإطفاء الذي يحتاج إليه المبنى؟ نعم، في معظم السلطات القضائية، رغم أن هذا الحاسِب لا يطبّق الخفض تلقائياً. ويراجع مسؤول الكود نظام الرش قبل الموافقة على أي خفض.

ما الفرق بين ذلك وطلب نظام الرش؟ يغطي تصريف مياه الإطفاء المياه المخصصة للخراطيم وصنابير الحريق التي يستخدمها رجال الإطفاء. أما طلب نظام الرش فيغطي المياه التي يستخدمها نظام الرش الآلي، وهو حساب منفصل وأصغر عادةً بموجب NFPA 13.

المراجع

1. مكتب خدمات التأمين (2014). دليل تحديد تصريف مياه الإطفاء المطلوب. جيرسي سيتي، نيوجيرسي: ISO.
2. المجلس الدولي للكودات (2021). الكود الدولي للحرائق، الملحق B.
3. الجمعية الوطنية للحماية من الحرائق. NFPA 13: معيار تركيب أنظمة الرش.
4. الجمعية الوطنية للحماية من الحرائق. NFPA 1142: معيار إمدادات المياه لمكافحة الحرائق في الضواحي والمناطق الريفية.
5. الجمعية الأمريكية لأعمال المياه (2017). M31: متطلبات شبكات التوزيع للحماية من الحرائق، الطبعة 5. دنفر، كولورادو: AWWA.