ระบบสปริงเกลอร์ดับเพลิง (Sprinkler — NFPA 13)

1. วิธีพื้นที่–ความหนาแน่น (Area-density, §19 + §23.4.4)

NFPA 13 ใช้วิธีพื้นที่–ความหนาแน่น — ระบบต้องส่งน้ำได้อย่างน้อยตามความหนาแน่น (gpm/ft²) ครอบคลุมพื้นที่ออกแบบ (ft²) ทั้งสองค่ามาจากประเภทความเสี่ยงของอาคาร

ค่าปัจจุบัน: อันตรายปานกลาง กลุ่ม 2 (Ordinary Gp 2) → 0.20 gpm/ft² × 1,500 ft² = 300 GPM เป็นอัตราการไหลขั้นต่ำของสปริงเกลอร์

2. ค่า K และ Q = K·√P (§3.3.207 + §23.4.4.1)

แต่ละหัวฉีดน้ำตามสมการ orifice:

K คือค่าคงที่ของรูหัวฉีด (GPM/√psi) — 5.6 สำหรับหัวมาตรฐาน, 8.0 หยดใหญ่, มากกว่า 11 สำหรับ ESFR

ค่าปัจจุบัน: K = 5.6, P_S1 = 7.00 psi → Q_S1 = 14.82 GPM

3. หัวปลายสุด (Most-remote sprinkler)

หัวปลายสุดคือหัวที่ต้องการความดันที่ต้นทางสูงที่สุด จึงจะทำงานได้ — ปกติคือหัวที่:

• อยู่ไกลจากท่อยืนที่สุด (ความเสียดทานมากที่สุด)
• อยู่สูงจากปั๊มที่สุด (ต้นทุนระดับความสูงมากที่สุด)
• อยู่ที่มุมของพื้นที่ออกแบบ (กรณีทั่วไป)

สำหรับโครงข่ายกิ่งไม้สมมาตร หัวมุมบนท่อแยกที่ไกลที่สุดคือหัวปลายสุดเสมอ โครงข่ายแบบวงรอบ (looped / gridded) ต้องใช้วิธีสมดุล Hardy-Cross ซึ่งหน้านี้ไม่รองรับ

4. ขั้นตอนคำนวณย้อน (Back-calculation, §23.4.3)

เริ่มที่หัวปลายสุดที่ความดันคงเหลือ (ค่าพื้นฐาน 7 psi) แล้วเดินย้อนขึ้น:

• S1: P = 7.00 psi, Q = K·√7 = 14.82 GPM (K = 5.6)
• ท่อ S1→S2: คิดความเสียดทานด้วย Hazen–Williams ที่ Q = 14.8 GPM
• S2: P = P_S1 + ΔP_friction → คำนวณ Q ใหม่
• ทำซ้ำ จนถึงจุดต่อท่อแยก ท่อเมนรอง และท่อยืน

ความดันเพิ่มขึ้นเมื่อเดินย้อน และอัตราการไหลสะสมขึ้นเรื่อย ๆ

5. ความดันความเร็ว (Velocity pressure, §23.4.4.3)

ใน Q = K·√P ค่า P ควรเป็นความดันปกติ (normal pressure = ความดันรวม − ความดันความเร็ว) NFPA 13 อนุญาตให้ละได้เมื่อ v < 12 ft/s — เปิดการหักได้ที่ “ตัวเลือกขั้นสูง”

6. สายดับเพลิง (Hose stream, §23.4.5)

ระบบต้องเผื่อน้ำสำหรับสายดับเพลิง เพิ่มที่ฐานท่อยืน และไม่ผ่านหัวสปริงเกลอร์ ตาม Table 19.3.3.1.2:

• อันตรายน้อย: 100 GPM
• อันตรายปานกลาง กลุ่ม 1 / 2: 250 GPM
• อันตรายสูง: 500 GPM

การตรวจความหนาแน่น (§23.4.4.4) ไม่รวมสายดับเพลิง — ดูเฉพาะน้ำจากสปริงเกลอร์ ÷ พื้นที่ออกแบบ

7. ทำไมใช้ Hazen–Williams (§22.4)

ค่า C (NFPA 13 Table 22.4.4.7):

• เหล็ก ระบบเปียก ท่อใหม่: C = 120
• เหล็ก ระบบแห้ง / preaction: C = 100
• ทองแดง / CPVC / HDPE: C = 150
• เหล็กหล่อเหนียวบุซีเมนต์: C = 140

สำหรับน้ำที่อุณหภูมิห้องในการไหลแบบปั่นป่วน Hazen–Williams ให้ผลใกล้ Darcy–Weisbach (±2%) แต่คำนวณตรงได้โดยไม่ต้องวนหา ตัวประกอบความเสียดทาน

8. ส่งต่อให้เครื่องคำนวณปั๊มดับเพลิง

ผลของหน้านี้ (597 GPM ที่ 30.4 psi ที่ฐานท่อยืน) คือภาระของระบบที่ เครื่องคำนวณปั๊มดับเพลิง ใช้ตรวจ NFPA 20 — กดปุ่ม “ใช้ความต้องการนี้ในเครื่องคำนวณปั๊มดับเพลิง” ใต้ผลลัพธ์ ค่าอัตราการไหล ความดัน และประเภทความเสี่ยงจะถูกเติมให้อัตโนมัติ

9. ข้อจำกัด

• เฉพาะระบบท่อเปียกแบบกิ่งไม้ (ไม่รองรับวงรอบ / กริดตาม §23.4.4.6)
• พื้นที่ออกแบบเดียว (ไม่ interpolate เส้นโค้งพื้นที่–ความหนาแน่น)
• ท่อแยกสมมาตร (ทุกท่อแยกเหมือนกัน)
• เลือก K ได้ทุกค่า แต่ยังใช้เกณฑ์พื้นที่–ความหนาแน่นทั่วไป — ESFR (K > 11) ใช้เกณฑ์ออกแบบต่างกัน
• ไม่ลดพื้นที่ตามความสูงฝ้า (§23.4.4.2)