محاسبه‌گر جریان آتش | محاسبه GPM مورد نیاز برای مهار آتش

جریان آتش‌نشانی چیست؟

محاسبه‌گر جریان آتش‌نشانی برآورد می‌کند که آتش‌نشانان برای مهار آتش‌سوزی در یک ساختمان مشخص به چه مقدار آب نیاز دارند. این مقدار «جریان آتش‌نشانی موردنیاز» نام دارد و با گالن در دقیقه، یا GPM، اندازه‌گیری می‌شود. سازمان‌های آتش‌نشانی، مهندسان شرکت‌های آب و طراحان ساختمان از این عدد برای برنامه‌ریزی هیدرانت‌ها، خطوط اصلی آب و ظرفیت پمپ استفاده می‌کنند.

جریان آتش‌نشانی موردنیاز به سه چیز بستگی دارد: اندازه ساختمان، مصالح آن و میزان اشتعال‌پذیری محتویاتش. یک خانه کوچک به‌مراتب آب کمتری از یک انبار بزرگ پر از کالاهای قابل‌اشتعال نیاز دارد.

نحوه محاسبه جریان آتش‌نشانی

این محاسبه‌گر از روش ارائه‌شده در راهنمای Guide for Determination of Needed Fire Flow دفتر خدمات بیمه (ISO) پیروی می‌کند؛ با این تفاوت که روش در اینجا به سه نوع ساختمان و سه سطح خطر ساده‌سازی شده است. محاسبه دو مرحله دارد.

مرحله ۱: ضریب ساخت‌وساز (Ci) را پیدا کنید.

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

مساحت، مساحت مؤثر بر حسب فوت مربع است. برای ساختمان یک‌طبقه، این مقدار به‌سادگی همان مساحت کف است. برای ساختمان مرتفع‌تری که در برابر آتش مقاوم نیست، ISO بزرگ‌ترین طبقه را به‌علاوه نصف مساحت هر طبقه دیگر در نظر می‌گیرد. F ضریب ساخت‌وساز است که به نوع ساختمان بستگی دارد:

رابطه جذر و ضریب ۱۸ برای همه انواع ساختمان یکسان است. فقط F تغییر می‌کند. هر نوع، نماینده یک رده ساخت‌وساز ISO است. مسکونی یعنی اسکلت‌دار (رده ۱). تجاری یعنی بنایی با تیرچه (رده ۲). صنعتی یعنی غیرقابل‌احتراق (رده ۳). رده ساختمان همچنین سقف Ci را تعیین می‌کند. Ci به نزدیک‌ترین ۲۵۰ GPM گرد می‌شود و سپس حداقل آن ۵۰۰ GPM و حداکثر آن سقفی است که در بالا نشان داده شده است.

مرحله ۲: ضریب خطر کاربری را اعمال کنید و جریان آتش‌نشانی موردنیاز (NFF) را به‌دست آورید.

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

O ضریب خطر کاربری است که بر اساس میزان اشتعال‌پذیری محتویات تعیین می‌شود:

اگر نتیجه کمتر از ۲٬۵۰۰ GPM باشد، به نزدیک‌ترین ۲۵۰ GPM گرد می‌شود؛ اگر ۲٬۵۰۰ GPM یا بیشتر باشد، به نزدیک‌ترین ۵۰۰ GPM گرد می‌شود. جریان آتش‌نشانی نهایی موردنیاز برای هر ساختمان، صرف‌نظر از نوع آن، بین ۵۰۰ GPM و ۱۲٬۰۰۰ GPM نگه داشته می‌شود.

مثال: نحوه محاسبه جریان آتش‌نشانی

خانه‌ای با مساحت ۲٬۰۰۰ فوت مربع، با خطر متوسط.

Ci = ۱۸ × ۱٫۵ × √۲٬۰۰۰ = ۱۸ × ۱٫۵ × ۴۴٫۷ ≈ ۱٬۲۰۸، که پس از گرد کردن برابر ۱٬۲۵۰ GPM می‌شود. این مقدار کمتر از سقف ۸٬۰۰۰ GPM برای ساختمان‌های مسکونی است؛ بنابراین تغییری نمی‌کند.

NFF = ۱٬۲۵۰ × ۱٫۰۰ = ۱٬۲۵۰ GPM. این مقدار از ۲٬۵۰۰ کمتر است، پس به نزدیک‌ترین ۲۵۰ گرد می‌شود و در ۱٬۲۵۰ GPM باقی می‌ماند.

فروشگاه خرده‌فروشی با مساحت ۲۵٬۰۰۰ فوت مربع، با خطر متوسط.

Ci = ۱۸ × ۱٫۰ × √۲۵٬۰۰۰ = ۱۸ × ۱۵۸٫۱ ≈ ۲٬۸۴۶، که پس از گرد کردن برابر ۲٬۷۵۰ GPM می‌شود.

NFF = ۲٬۷۵۰ × ۱٫۰۰ = ۲٬۷۵۰ GPM. چون این مقدار ۲٬۵۰۰ یا بیشتر است، به نزدیک‌ترین ۵۰۰ گرد می‌شود و ۳٬۰۰۰ GPM به‌دست می‌آید.

کارخانه‌ای با مساحت ۷۵٬۰۰۰ فوت مربع، با خطر زیاد.

Ci = ۱۸ × ۰٫۸ × √۷۵٬۰۰۰ = ۱۴٫۴ × ۲۷۳٫۹ ≈ ۳٬۹۴۴، که پس از گرد کردن برابر ۴٬۰۰۰ GPM می‌شود. این مقدار کمتر از سقف ۶٬۰۰۰ GPM برای ساختمان‌های صنعتی است؛ بنابراین در اینجا سقفی اعمال نمی‌شود.

NFF = ۴٬۰۰۰ × ۱٫۲۵ = ۵٬۰۰۰ GPM، که از قبل مضربی از ۵۰۰ است؛ بنابراین نتیجه نهایی ۵٬۰۰۰ GPM خواهد بود.

چرا جریان آتش‌نشانی اهمیت دارد؟

پمپ یک خودروی آتش‌نشانی معمولاً بین ۱٬۰۰۰ تا ۱٬۵۰۰ GPM آب تحویل می‌دهد. نیاز محاسبه‌شده برابر با ۴٬۰۰۰ GPM یعنی چندین خودرو باید هم‌زمان آب‌رسانی کنند، نه فقط یک خودرو. سازمان‌های آتش‌نشانی هنگام برنامه‌ریزی بازدیدهای پیش از حادثه، تعیین تعداد واحدهای اعزامی به محل اعلام حریق و بررسی توان واقعی هیدرانت برای تأمین نیاز ساختمان، از ارقام جریان آتش‌نشانی موردنیاز استفاده می‌کنند.

مهندسان شرکت‌های آب نیز از همین اعداد برای تعیین اندازه لوله‌ها و مخازن ذخیره استفاده می‌کنند. خط اصلی آبی که فقط برای مصرف خانگی ساخته شده است ممکن است هنگام آتش‌سوزی آب کافی منتقل نکند؛ بنابراین اندازه خط اصلی اغلب بر اساس نیاز جریان آتش‌نشانی تعیین می‌شود، نه مصرف روزمره.

طراحان ساختمان این اعداد را در مراحل اولیه پروژه محاسبه می‌کنند. اگر انبار پیشنهادی به آب بیشتری از ظرفیت تأمین سیستم محلی نیاز داشته باشد، گزینه‌ها معمولاً شامل کوچک‌تر کردن ساختمان، نصب سیستم آب‌پاش یا ارتقای پرهزینه خط اصلی آب است.

آب‌پاش‌ها و کاهش جریان آتش‌نشانی

بسیاری از مقررات ساختمان و آتش‌نشانی اجازه می‌دهند در صورت وجود سیستم آب‌پاش خودکار مطابق با NFPA ۱۳، مقدار جریان آتش‌نشانی موردنیاز کاهش یابد. چون آب‌پاش‌ها می‌توانند پیش از بزرگ شدن آتش آن را مهار کنند، برخی حوزه‌های قضایی برای عملیات دستی اطفای حریق، کاهش ۵۰ تا ۷۵ درصدی جریان آتش‌نشانی موردنیاز را مجاز می‌دانند. درصد دقیق به مقررات محلی و تأیید مقام آتش‌نشانی بستگی دارد؛ بنابراین باید برای هر مورد جداگانه بررسی شود. این محاسبه‌گر به‌طور خودکار هیچ کاهشی بابت آب‌پاش‌ها اعمال نمی‌کند.

جریان آتش‌نشانی در برابر نیاز آب‌پاش

جریان آتش‌نشانی و نیاز آب‌پاش دو عدد جداگانه هستند. جریان آتش‌نشانی مقدار آبی است که آتش‌نشانان پس از رسیدن برای شیلنگ‌ها و هیدرانت‌ها نیاز دارند. نیاز آب‌پاش مقدار آبی است که یک سیستم آب‌پاش خودکار برای کارکردن نیاز دارد و طبق NFPA ۱۳، بر اساس نوع کالاهای ذخیره‌شده، ارتفاع ذخیره‌سازی و طراحی آب‌پاش، جداگانه محاسبه می‌شود. نیاز آب‌پاش معمولاً بسیار کمتر است و اغلب از چند ده تا چند هزار GPM متغیر است؛ مقام مسئول مقررات تعیین می‌کند کدام مقدار معیار طراحی سامانه تأمین آب باشد.

مواردی که این ماشین‌حساب پوشش نمی‌دهد

این ابزار از نسخه‌ای ساده‌شده از روش ISO استفاده می‌کند که به‌جای مجموعه کامل شش رده ساخت‌وساز و پنج درجه خطر ISO، سه نوع ساختمان و سه سطح خطر دارد. این روش میزان مواجهه با ساختمان‌های مجاور، امتیازهای مربوط به آب‌پاش، اصلاحات مقررات محلی یا الزامات مدت‌زمان تأمین آب را در نظر نمی‌گیرد. نتایج اینجا برای برنامه‌ریزی اولیه مفید هستند. مهندس حفاظت در برابر آتش دارای مجوز و مرجع محلی دارای صلاحیت باید عدد نهایی مورد استفاده برای مجوزها و ساخت‌وساز را تأیید کنند.

پرسش‌های متداول

فرمول جریان آتش‌نشانی چیست؟ جریان آتش‌نشانی موردنیاز برابر است با حاصل‌ضرب ضریب ساخت‌وساز (Ci) در ضریب خطر کاربری (O). Ci برابر است با ۱۸ ضربدر ضریب ساخت‌وساز F ضربدر جذر مساحت کف ساختمان بر حسب فوت مربع. مقدار F برای ساختمان‌های مسکونی ۱٫۵، برای ساختمان‌های تجاری ۱٫۰ و برای ساختمان‌های صنعتی ۰٫۸ است.

حداقل جریان آتش‌نشانی موردنیاز چقدر است؟ این روش برای هر نوع ساختمان، اعم از مسکونی، تجاری یا صنعتی، حداقل ۵۰۰ GPM را تعیین می‌کند.

حداکثر جریان آتش‌نشانی چقدر است؟ جریان آتش‌نشانی نهایی موردنیاز حداکثر ۱۲٬۰۰۰ GPM است. در روند محاسبه، خود ضریب ساخت‌وساز نیز برای ساختمان‌های مسکونی و تجاری حداکثر ۸٬۰۰۰ GPM و برای ساختمان‌های صنعتی حداکثر ۶٬۰۰۰ GPM در نظر گرفته می‌شود.

چرا با وجود یکسان به‌نظر رسیدن فرمول، نوع ساختمان نتیجه را تغییر می‌دهد؟ فرمول مساحت، یعنی جذر مساحت ضربدر ۱۸، برای همه انواع یکسان است. نوع ساختمان از طریق ضریب ساخت‌وساز F و به‌طور غیرمستقیم از طریق سقف متفاوت Ci نتیجه را تغییر می‌دهد.

آیا آب‌پاش‌ها می‌توانند جریان آتش‌نشانی موردنیاز ساختمان را کاهش دهند؟ بله، در بیشتر حوزه‌های قضایی چنین امکانی وجود دارد، هرچند این محاسبه‌گر کاهش مذکور را به‌طور خودکار اعمال نمی‌کند. مقام مسئول مقررات، سیستم آب‌پاش را پیش از اعطای هرگونه کاهش بررسی می‌کند.

این مقدار چه تفاوتی با نیاز آب‌پاش دارد؟ جریان آتش‌نشانی آب مورد استفاده آتش‌نشانان برای شیلنگ‌ها و هیدرانت‌ها را پوشش می‌دهد. نیاز آب‌پاش آب مورد استفاده سیستم آب‌پاش خودکار را پوشش می‌دهد و طبق NFPA ۱۳ محاسبه‌ای جداگانه و معمولاً کوچک‌تر است.

منابع

1. دفتر خدمات بیمه (۲۰۱۴). راهنمای تعیین جریان آتش‌نشانی موردنیاز. جرزی‌سیتی، نیوجرسی: ISO.
2. شورای بین‌المللی مقررات (۲۰۲۱). مقررات بین‌المللی آتش‌نشانی، پیوست B.
3. انجمن ملی حفاظت در برابر آتش. NFPA ۱۳: استاندارد نصب سیستم‌های آب‌پاش.
4. انجمن ملی حفاظت در برابر آتش. NFPA ۱۱۴۲: استاندارد تأمین آب برای اطفای حریق در مناطق حومه‌ای و روستایی.
5. انجمن آثار آب آمریکا (۲۰۱۷). M31: الزامات شبکه توزیع برای حفاظت در برابر آتش، ویرایش ۵. دنور، کلرادو: AWWA.