מחשבון זרימת אש | חישוב GPM נדרש לכיבוי אש

מהי ספיקת כיבוי אש?

מחשבון ספיקת כיבוי אש מעריך כמה מים דרושים לכבאים כדי לשלוט בשריפה במבנה מסוים. התוצאה נקראת ספיקת הכיבוי הנדרשת, והיא נמדדת בגלונים לדקה, או GPM. שירותי כבאות, מהנדסי תאגידי מים ומתכנני מבנים משתמשים במספר הזה לתכנון ברזי כיבוי, קווי מים ראשיים וקיבולת משאבות.

ספיקת הכיבוי הנדרשת תלויה בשלושה דברים: בגודל המבנה, בחומרים שמהם הוא עשוי ובמידת הקלות שבה תכולתו נדלקת. בית קטן זקוק להרבה פחות מים ממחסן גדול המלא במלאי דליק.

כיצד מחשבים ספיקת כיבוי אש

מחשבון זה מבוסס על השיטה המפורטת במדריך של משרד שירותי הביטוח (ISO), Guide for Determination of Needed Fire Flow, כשהיא מפושטת לשלושה סוגי מבנים ולשלוש רמות סיכון. החישוב כולל שני שלבים.

שלב 1: מציאת מקדם הבנייה (Ci).

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

השטח הוא השטח האפקטיבי ברגל רבועה. במבנה בעל קומה אחת זהו פשוט שטח הרצפה. במבנה גבוה יותר שאינו עמיד בפני אש, ISO משתמש בשטח הקומה הגדולה ביותר בתוספת מחצית השטח של כל קומה אחרת. F הוא מקדם בנייה התלוי בסוג המבנה:

הקשר של שורש ריבועי והמקדם 18 זהים לכל סוגי המבנים. רק F משתנה. כל סוג מייצג דרגת בנייה של ISO. מגורים פירושו שלד (דרגה 1). מסחרי פירושו בנייה עם קירות לבנים וקורות עץ (דרגה 2). תעשייתי פירושו בנייה בלתי בעירה (דרגה 3). הדרגה קובעת גם את התקרה של Ci. מעגלים את Ci לכפולה הקרובה ביותר של 250 GPM, ולאחר מכן מגבילים אותו לערך מינימלי של 500 GPM ולתקרה המוצגת לעיל.

שלב 2: החלת מקדם הסיכון וקבלת ספיקת הכיבוי הנדרשת (NFF).

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

O הוא מקדם סיכון השימוש במבנה, המבוסס על מידת הדליקות של התכולה:

| רמת סיכון | | מקדם השימוש במבנה (O) | | |---|---| | נמוך | 0.75 | | בינוני | 1.00 | | גבוה | 1.25 |

את התוצאה מעגלים לכפולה הקרובה ביותר של 250 GPM אם היא נמוכה מ־2,500 GPM, או לכפולה הקרובה ביותר של 500 GPM אם היא 2,500 GPM ומעלה. ספיקת הכיבוי הנדרשת הסופית לכל מבנה מוגבלת לטווח שבין 500 GPM ל־12,000 GPM, ללא קשר לסוג המבנה.

דוגמה: כיצד מחשבים ספיקת כיבוי אש

בית בשטח של 2,000 רגל רבועה, בסיכון בינוני.

Ci = 18 × 1.5 × √2,000 = 18 × 1.5 × 44.7 ≈ 1,208, ובעיגול מתקבל 1,250 GPM. ערך זה נמוך מתקרת 8,000 GPM למבני מגורים, ולכן הוא נשאר ללא שינוי.

NFF = 1,250 × 1.00 = 1,250 GPM. הוא כבר נמוך מ־2,500, ולכן מעגלים אותו לכפולה הקרובה ביותר של 250 והוא נשאר 1,250 GPM.

חנות קמעונאית בשטח של 25,000 רגל רבועה, בסיכון בינוני.

Ci = 18 × 1.0 × √25,000 = 18 × 158.1 ≈ 2,846, ובעיגול מתקבל 2,750 GPM.

NFF = 2,750 × 1.00 = 2,750 GPM. מאחר שערך זה הוא 2,500 ומעלה, הוא מעוגל לכפולה הקרובה ביותר של 500, והתוצאה היא 3,000 GPM.

מפעל בשטח של 75,000 רגל רבועה, בסיכון גבוה.

Ci = 18 × 0.8 × √75,000 = 14.4 × 273.9 ≈ 3,944, ובעיגול מתקבל 4,000 GPM. ערך זה נמוך מתקרת 6,000 GPM למבנים תעשייתיים, ולכן אין להחיל כאן הגבלה.

NFF = 4,000 × 1.25 = 5,000 GPM, שהיא כבר כפולה של 500, ולכן התוצאה הסופית היא 5,000 GPM.

מדוע ספיקת כיבוי אש חשובה

משאבת כבאית מספקת בדרך כלל 1,000 עד 1,500 GPM. צורך מחושב של 4,000 GPM פירושו שכמה כבאיות צריכות לספק מים בו־זמנית, ולא כבאית אחת בלבד. שירותי כבאות משתמשים בנתוני ספיקת הכיבוי הנדרשת בעת תכנון סקרי היערכות מוקדמים, בקביעה כמה יחידות לשלוח לאזעקה ובבדיקה אם ברז כיבוי יכול לספק בפועל את הכמות הדרושה למבנה.

מהנדסי תאגידי מים משתמשים באותם מספרים לקביעת קוטר הצינורות וגודל מכלי האגירה. קו מים ראשי שנבנה לשימוש ביתי בלבד עלול שלא להעביר מספיק מים בזמן שריפה, ולכן דרישת ספיקת הכיבוי קובעת לעיתים קרובות את גודל הקו הראשי, ולא הצריכה היומיומית.

מתכנני מבנים מבצעים את החישובים האלה בשלב מוקדם של הפרויקט. אם מחסן מתוכנן זקוק ליותר מים מכפי שהמערכת המקומית יכולה לספק, האפשרויות הן בדרך כלל מבנה קטן יותר, מערכת מתזים או שדרוג יקר של קו המים הראשי.

מתזים והפחתת ספיקת כיבוי אש

תקני בנייה וכבאות רבים מאפשרים דרישת ספיקת כיבוי נמוכה יותר כאשר במבנה מותקנת מערכת מתזים אוטומטית העומדת בתקן NFPA 13. מכיוון שמתזים יכולים לשלוט בשריפה לפני שהיא מתפשטת, תחומי שיפוט מסוימים מתירים הפחתה של 50 עד 75 אחוזים בספיקת הכיבוי הנדרשת למענה ידני של הכבאים. האחוז המדויק תלוי בתקנות המקומיות ובאישורו של ממונה הכבאות, ולכן יש לבדוק אותו בכל מקרה בנפרד. מחשבון זה אינו מחיל הפחתה בגין מתזים באופן עצמאי.

ספיקת כיבוי אש לעומת דרישת מתזים

ספיקת כיבוי אש ודרישת מתזים הן שתי מידות נפרדות. ספיקת כיבוי אש היא כמות המים שהכבאים זקוקים לה לצינורות ולברזי כיבוי לאחר הגעתם. דרישת מתזים היא כמות המים שמערכת מתזים אוטומטית זקוקה לה להפעלה, והיא מחושבת בנפרד לפי NFPA 13, על בסיס סוג הסחורה המאוחסנת, גובה האחסון ותכנון מערכת המתזים. דרישת המתזים קטנה בדרך כלל בהרבה, ולעיתים קרובות נעה בין עשרות לכמה אלפי GPM, והרשות המוסמכת קובעת איזו מהמידות קובעת את תכנון אספקת המים.

מה המחשבון הזה אינו כולל

כלי זה משתמש בגרסה מפושטת של שיטת ISO, עם שלושה סוגי מבנים ושלוש רמות סיכון במקום כל שש דרגות הבנייה וחמש דרגות הסיכון של ISO. הוא אינו מביא בחשבון חשיפה למבנים סמוכים, זיכויים בגין מתזים, תיקונים מקומיים לתקנות או דרישות למשך אספקת המים. התוצאות כאן שימושיות לתכנון ראשוני. מהנדס מוסמך להגנת אש והרשות המקומית בעלת הסמכות בתחום צריכים לאשר את המספר הסופי שישמש להיתרים ולבנייה.

שאלות נפוצות

מהי הנוסחה לספיקת כיבוי אש? ספיקת הכיבוי הנדרשת שווה למכפלה של מקדם הבנייה (Ci) במקדם סיכון השימוש במבנה (O). Ci שווה ל־18 כפול מקדם בנייה F כפול השורש הריבועי של שטח הרצפה של המבנה ברגל רבועה. F הוא 1.5 במבני מגורים, 1.0 במבנים מסחריים ו־0.8 במבנים תעשייתיים.

מהי ספיקת הכיבוי המינימלית הנדרשת? שיטה זו קובעת ערך מינימלי של 500 GPM לכל סוגי המבנים: מגורים, מסחריים או תעשייתיים.

מהי ספיקת הכיבוי המרבית? ספיקת הכיבוי הנדרשת הסופית מוגבלת ל־12,000 GPM. במהלך החישוב, מקדם הבנייה עצמו מוגבל ל־8,000 GPM במבני מגורים ומבנים מסחריים, ול־6,000 GPM במבנים תעשייתיים.

מדוע סוג המבנה משנה את התוצאה אף שהנוסחה נראית זהה? נוסחת השטח, כלומר השורש הריבועי של השטח כפול 18, זהה לכל הסוגים. סוג המבנה משנה את התוצאה באמצעות מקדם הבנייה F ובעקיפין באמצעות תקרה שונה ל־Ci.

האם מתזים יכולים להפחית את ספיקת הכיבוי הדרושה למבנה? כן, ברוב תחומי השיפוט, אף שמחשבון זה אינו מחיל את ההפחתה באופן אוטומטי. הרשות המוסמכת בוחנת את מערכת המתזים לפני אישור הפחתה כלשהי.

במה זה שונה מדרישת מתזים? ספיקת כיבוי אש כוללת את המים לצינורות ולברזי כיבוי שבהם משתמשים הכבאים. דרישת מתזים כוללת את המים שבהם משתמשת מערכת מתזים אוטומטית, והיא חישוב נפרד, בדרך כלל קטן יותר, לפי NFPA 13.

מקורות

1. משרד שירותי הביטוח (2014). Guide for Determination of Needed Fire Flow. ג׳רזי סיטי, ניו ג׳רזי: ISO.
2. המועצה הבין־לאומית לקודים (2021). International Fire Code, נספח B.
3. האגודה הלאומית להגנה מפני אש. NFPA 13: Standard for the Installation of Sprinkler Systems.
4. האגודה הלאומית להגנה מפני אש. NFPA 1142: Standard on Water Supplies for Suburban and Rural Fire Fighting.
5. האגודה האמריקאית לעבודות מים (2017). M31: Distribution System Requirements for Fire Protection, מהדורה 5. דנוור, קולורדו: AWWA.