Örnek Yangın Sprinkler Hesabı

Sprinkler (yağmurlama) sisteminin amacı; yangına erken tepki verilmesinin sağlanması ve yangının kontrol altına alınması ve söndürülmesi için belirli bir süre içerisinde tasarım alanı üzerine belirlenen miktarda suyun boşaltılmasıdır. Sprinkler sistemlerine suyu sağlayan sabit boru tesisatı çapı yapılacak hidrolik hesaplara göre belirlenmelidir.

Bu doğrultuda daha önceki “Yangın Tesisat Sprinkler Tasarımı ve Hesabı” makalemizde sprinkler sistemi ve hesap metodları ile ilgili bilgilendirme içermekteydi. Bu makalemizde ise örnek sprinkler tesisatı hesabını detaylı bir şekilde anlatacağız.

Örnek Sprinkler Hesabı

1- Öncelikle, binaların yangın korunması hakkında yönetmelik doğrultusunda binanın tehlike sınıfı ve sprinkler dizaynı için kriterler belirlenir. Örnek aldığımız bina otel olup;

– Tehlike Sınıfı: Orta Tehlike – 1 (Ek-1/B Orta Tehlike Kullanım Alanları tablosundan seçilir.)
– Uygulama Alanı: 72 m² (Ek-8/B Yağmurlama Sisteminde Tasarım Yoğunlukları tablosundan seçilir.)
– Tasarım Yoğunluğu: 5 lt/dk.m² (Ek-8/B Yağmurlama Sisteminde Tasarım Yoğunlukları tablosundan seçilir.)
– Sprinkler Koruma Alanı: 12 m² (1 sprinkler için Orta tehlike de en fazla koruma alanı)
– Km: 80 (K Faktörü, 1/2″ nominal orifisi olan sprinkler için 80 dir. Farklı tip sprinkler kullanılması durumunda değişmektedir.)
– Boru Tipi: Siyah Çelik (Islak ve Baskın Sistem)
– C Değeri: 120

2- Projede tasarımı yapıldıktan sonra çaplandırma için aşağıdaki NFPA tablosu kullanılarak sprinkler sayısına göre çaplar yazılır.

Yangın Tesisat Boru Çapları Yükleri, NFPA 13-1999, Boru Tablosu Yöntemi
Boru Çapı (Çelik)	Hafif Tehlike Sprinkler Sayısı	OrtaTehlike Sprinkler Sayısı
1″	2 Sprinkler	2 Sprinkler
11/4″	3 Sprinkler	3 Sprinkler
11/2″	5 Sprinkler	5 Sprinkler
2″	10 Sprinkler	10 Sprinkler
21/2″	30 Sprinkler	20 Sprinkler
3″	60 Sprinkler	40 Sprinkler
31/2″	100 Sprinkler	65 Sprinkler
4″	Koruma alanı sınırlaması vardır.	100 Sprinkler
5″	Gereksizdir. (Over-engineering)	160 Sprinkler
6″	Gereksizdir. (Over-engineering)	275 Sprinkler
8″	Gereksizdir. (Over-engineering)	Koruma alanı sınırlaması vardır.

3- Kritik alanda açılan sprinkler sayısı 72 m² / 12 m² = 6 adet bulunur. 2 nolu tablo doğrultusunda kritik alandaki her noktaya ve kritik alan dışındaki hatlarda sadece çap değişimi olan noktalara numara verilir.
4- Hesaplarda kullanacağımız Eşdeğer Uzunluk Değerleri, Boru Çapları, C Katsayısı ve Düzeltme tablosu ve kullanacağım formülleri tanıyalım.

Tesisat elemanları eşdeğer uzunlukları

Anma Çapı (İnch) (mm)		90 Dirsek (m)	İstavroz (m)	Kelebek Vana (m)	Sürgülü Vana (m)	Çek Vana (çalparalı)	Alarm Vanası (m)
1	25	0.6	1.5	–	–	1.5	–
11/4	32	0.9	1.8	–	–	2.1	–
11/2	40	1.2	2.4	–	–	2.8	–
2	50	1.5	3.1	1.8	0.3	3.4	–
21/2	65	1.8	3.7	2.1	0.3	4.3	–
3	80	2.1	4.6	3.1	0.3	4.9	–
4	100	3.1	6.1	3.7	0.6	6.7	8.5

Çelik boru fiziksel özellikleri

Anma Çapı		Dış Çap	Et Kalınlığı	İç Çap
inch	mm	mm	mm	mm
1	25	33.7	3.25	27.2
11/4	32	42.4	3.25	35.9
11/2	40	48.3	3.25	41.8
2	50	60.3	3.65	53.0
21/2	65	76.1	3.65	68.8
3	80	88.9	4.05	80.8
4	100	114.3	4.50	105.3

Boru sürtünme kaybı katsayıları

Boru Türü	Sürtünme Kaybı Katsayısı C
Siyah Çelik Boru (Kuru ve ön tepkili sis.)	100
Siyah Çelik Boru (Islak ve Baskın Sistem.)	120
Galvanize Boru	120
PE Boru	150

Düzeltme katsayıları

Sürtünme Kaybı Katsayısı C	Düzeltme Çarpanı
100	0.713
120	1.00
150	1.51

Formüller

a) Sprinkler Minimum Su Akışı= Q = (d) x As
d= Tasarım Yoğunluğu (lt/dk m²), As = Bir adet sprinklerin uygulama alanı (m²)

b) Minimum Basınç Qm=Km×√P
Qm : Debi (lt/dak), Pm : Basınç (bar), Km : K Faktörü – Metrik (Birimsiz) K=5.6 Km=80
Km değeri kullanacağınız sprinkler orifis değerine göre değişiklik gösterir.

c) Statik Basınç
P_st= h x 0,098
h = Zemin kotu ile basıncı hesaplanmak istenen yükseklik (m)
P_st= Basınç (Bar)

d) Hazen Williams Formülü, Sürtünme Kaybı
Pm= 6.05 × [ Qm^1,85 / (C^1,85 × dm^4,87) ] × 10^5
Pm= Birim uzunluk borudaki sürtünme direnci (bar/m)
Qm= Akış (lt/dk)
C= Sürtünme Kaybı Katsayısı
dm= boru iç çapı (mm)

e) Balanslama Formülü
Qbalans=Qd×(√Pb/√Pk)
Qbalans= Balans Debisi
Q = Düşük Debi
Pb= Büyük Basınç Kaybı (bar)
Pk= Küçük Basınç Kaybı (bar)

5- Sistemin 6 sprinkler açılması durumunda gerçekleşecek pompa debi ve basınç kaybı hesaplama adımlarına başlayalım. Aşağıdaki resimde kritik alan gözükmektedir. Dosyayı dwg olarak indirebilirsiniz. Örnek Sprinkler Kolon Şeması : Örnek Sprinkler Hesabi Autocad İndir

Numaralandırma işlemine göre hesap işlemlerine başlayalım.

– Sprinkler başlangıç debisi Q = (d) x As = 5 × 12 = 60 l/dk
– Akma Basıncı Qm=Km×√P — 60 = 80 ×√P — P=0,5625 bar

– 1 nolu hat
a) Sürtünmeden kaynaklı basınç kaybı
Pm= 6.05 × [ Qm^1,85 / (C^1,85 × dm^4,87) ] × 10^5
Pm= 6.05 × [ 60^1,85 / (120^1,85 × 27,2^4,87) ] × 10^5 = 0,0173 bar
b) 1 nolu hattın direnç değerleri için Eşdeğer Uzunluk
Düz Boru:2,1 m
1 adet Dirsek: 1″ çap için tablodan 0,77
Toplam= 2,1+0,77=2,87
c) Psürtünme=0,0173 × 2,87 =0,0497 bar
d) Ptoplam = 0,5625 + 0,0497 = 0,6122 bar
e) Branşman Debisi= Qm=Km×√P = 80 × √0,6122 =62,59 l/dk

– 2 nolu hat
a) Sürtünmeden kaynaklı basınç kaybı
Pm= 6.05 × [ Qm^1,85 / (C^1,85 × dm^4,87) ] × 10^5
Pm= 6.05 × [ 60^1,85 / (120^1,85 × 27,2^4,87) ] × 10^5 = 0,0173 bar
b) 1 nolu hattın direnç değerleri için Eşdeğer Uzunluk
Düz Boru: 1,0 m
1 adet Dirsek: 1″ çap için tablodan 0,77
Toplam= 2,1+0,77=1,77
c) Psürtünme=0,0173 × 1,77 =0,0307 bar
d) Ptoplam = 0,5625 + 0,0307 = 0,5932 bar
e) Branşman Debisi= Qm=Km×√P = 80 × √0,5932 =61,61 l/dk

– 3 nolu hat
1 ve 2 nolu hat t ile birleşmektedir. Bu kısımda 2 hatta da basıncı sağlayacak şekilde toplam debiyi balanslama yöntemiyle bulmamız gerekir.
a) Qbalans=Qd×(√Pb/√Pk) = 61,61 × (√0,6122/√0,5932) = 62,59 l/dk
b) Qbranşman= Qbalans + Qbüyük = 62,59 + 62,59 =125,2 lt/dk
c) 3 nolu hattın Sürtünmeden kaynaklı basınç kaybı
Pm= 6.05 × [ Qm^1,85 / (C^1,85 × dm^4,87) ] × 10^5
Pm= 6.05 × [ 125,2^1,85 / (120^1,85 × 27,2^4,87) ] × 10^5 = 0,0675 bar
d) 3 nolu hattın direnç değerleri için Eşdeğer Uzunluk
Düz Boru: 3,8 m
1 adet te: 1″ çap için tablodan 1,5
Toplam= 3,8+1,5=5,3
e) Psürtünme=0,0675 × 5,3 =0,3578 bar
f) Ptoplam = Pöncekit + P3 nolu hat = 0,6122 + 0,3578 = 0,97 bar
(Pöncekit, önceki hattın toplam basıncı 0,5625+0,0497=0,6122 bar)

– 4 nolu hat
Bu kısımda bu noktaya bağlanan 3 nolu hat 1 ve 2 nolu hattın aynısı ile birleşmektedir. Eğer aynısı olmasaydı bu birleşen hatlarıda tekrar hesaplamamız gerekirdi. Bu kısımda bu hatlarda uygun basıncı sağlamak için en büyük basınca göre yeni debiyi balans yöntemiyle bulmamız gereklidir.

En büyük basınc 1, 2 ve 3 e bakılınca 3 nolu hattadır. (1 ve 2 aynı olmasından dolayı yazdım isterseniz bu kısma farklı numara verebilirsiz ancak basınçları aynı olduğunda fazladan numaralandırmaya gerek yok.)

Önce 3 ile 1 i, sonra 3 ile 2 nolu hattı balanslayalım.
a) 3 ile 1 Qbalans=Qd×(√Pb/√Pk) = 62,59 × (√0,97/√0,6122) = 78,79 l/dk
b) 3 ile 2 Qbalans=Qd×(√Pb/√Pk) = 61,61 × (√0,97/√0,5932) = 78,79 l/dk
c) Qbranşman= Qbalans + Qbalans + Qbüyük = 78,79 + 78,79 + 125,2 =282,8 lt/dk
d) 4 nolu hattın Sürtünmeden kaynaklı basınç kaybı
Pm= 6.05 × [ Qm^1,85 / (C^1,85 × dm^4,87) ] × 10^5
Pm= 6.05 × [ 282,8^1,85 / (120^1,85 × 41,8^4,87) ] × 10^5 = 0,0376 bar
e) 4 nolu hattın direnç değerleri için Eşdeğer Uzunluk
Düz Boru: 3,8 m
1 adet te: 11/2″ çap için tablodan 2,4
Toplam= 3,8+2,4=6,2
f) Psürtünme=0,0376 × 6,2 =0,2332 bar
g) Ptoplam = P3 + P4 nolu hat = 0,97 + 0,2332 = 1,2032 bar

– 5 nolu hat
Bu kısımda bu noktaya bağlanan 4 nolu hat 1 ve 2 nolu hattın aynısı ile birleşmektedir. Eğer aynısı olmasaydı bu birleşen hatlarıda tekrar hesaplamamız gerekirdi. Bu kısımda bu hatlara uygun basıncı sağlamak için en büyük basınca göre yeni debiyi balans yöntemiyle bulmamız gereklidir.

En büyük basınç 1, 2 ve 4 e bakılınca 4 nolu hattadır. (1 ve 2 aynı olmasından dolayı yazdım isterseniz bu kısma farklı numara verebilirsiz ancak basınçları aynı olduğunda fazladan numaralandırmaya gerek yok.)

Önce 4 ile 1 i, sonra 4 ile 2 nolu hattı balanslayalım.
a) 4 ile 1 Qbalans=Qd×(√Pb/√Pk) = 62,59 × (√1,2032/√0,6122) = 87,75 l/dk
b) 4 ile 2 Qbalans=Qd×(√Pb/√Pk) = 61,61 × (√1,2032/√0,5932) = 87,75 l/dk
c) Qbranşman= Qbalans + Qbalans + Qbüyük = 87,75 + 87,75 + 282,8 =458,3 lt/dk
d) 5 nolu hattın Sürtünmeden kaynaklı basınç kaybı
Pm= 6.05 × [ Qm^1,85 / (C^1,85 × dm^4,87) ] × 10^5
Pm= 6.05 × [ 458,3^1,85 / (120^1,85 × 53,4^4,87) ] × 10^5 = 0,0289 bar
e) 5 nolu hattın direnç değerleri için Eşdeğer Uzunluk
Düz Boru: 11,8 m
1 adet te, 3 adet dirsek, 1 adet kelebek vana 2″ çap için tablodan 9,60
Toplam= 11,8+9,6=21,40
f) Psürtünme=0,0289 × 21,4=0,6188 bar
g) Ptoplam = P4 + P5 nolu hat = 1,2032 + 0,6188 = 1,8220 bar

Balanslama işlemi yaptıktan sonra dikkat ederseniz bu projedeki kritik hattan çıkmış oluyoruz artık bundan sonra yeni debi ve balans hesabı olmayacak. Sadece çap değişimi varsa bu kısımlardaki basınç kayıplarını hesaplayacağız. Ayrıca çap değişimi esnasında “te” gibi hatlar varsa bu kısımları dirsek olarak alacağız çünkü kritik alana kadar hattaki suyun direkt gittiğini ön görerek hesaplamalar yapılmaktadır. Diğer türlü kritik alan almanın bir anlamı olmayacaktır.

– 6 nolu hat (2″ dan 21/2″ geçiş olduğu için)
a) 6 nolu hattına Sürtünmeden kaynaklı basınç kaybı
Pm= 6.05 × [ Qm^1,85 / (C^1,85 × dm^4,87) ] × 10^5
Pm= 6.05 × [ 458,3^1,85 / (120^1,85 × 68,8^4,87) ] × 10^5 = 0,0081 bar
b) 6 nolu hattın direnç değerleri için Eşdeğer Uzunluk
Düz Boru: 3,0 m
1 adet dirsek 21/2″ çap için tablodan 1,90 (Teyi dirsek olarak aldık.)
Toplam= 3+1,9=4,90
c) Psürtünme=0,0081 × 4,9 =0,0398 bar
d) Statik Yükseklik 3 m Ps= 0,098*3 =0,294
e) Ptoplam = P5 + P6 nolu hat + Ps= 1,8220 + 0,0398 +0,294 = 2,1558 bar

– 7 nolu hat (21/2″ dan 3″ geçiş olduğu için)
a) 7 nolu hattın Sürtünmeden kaynaklı basınç kaybı
Pm= 6.05 × [ Qm^1,85 / (C^1,85 × dm^4,87) ] × 10^5
Pm= 6.05 × [ 458,3^1,85 / (120^1,85 × 80,8^4,87) ] × 10^5 = 0,0037 bar
b) 7 nolu hattın direnç değerleri için Eşdeğer Uzunluk
Düz Boru: 27 m
9 adet dirsek 3″ çap için tablodan 21,60 (Teyi dirsek olarak aldık.)
2 adet kelebek vana, 1 adet çekvalf 3″ çap için tablodan 11,1
Toplam= 27+21,6+11,1=59,70
c) Psürtünme=0,0037 × 59,70 =0,2214 bar
d) Statik Yükseklik 27 m Ps= 0,098*27 =1,7640
e) Ptoplam = P6 + P7 nolu hat = 2,1558 + 0,2214 + 1,7640 = 4,1412 bar

Bu doğrultuda 458,3 l/dk ve 4,14 bar debi ve basınç kaybı çıkmaktadır. Dönüşüm yaptığımızda ise 27,5 m³/h ve 41,4 mSS debi ve basınç kaybı çıkmaktadır.

Dikkat edilirse ilk başta NFPA tablosu doğrultusunda iç kısımlardaki hatlarda çaplandırma yapıldı ve ana hattı ise deneyimlerim sonucu 3″ olarak alarak hidrolik hesabı yaptık. Eğer basınç kaybı değeri yüksek çıkarsa çapı arttırmalı düşük çıkarsa çapı daha düşürebilirsiniz. Bu nedenle tablolara bakarak özellikle ana hat çapı seçmek doğru değildir, hidrolik hesap yaparak doğru çapı belirlemeniz gereklidir. Bu sayede doğru ve gereğinden fazla büyük çap seçilmemiş olacaktır.

Hesap dosyası aşağıdaki gibi olmaktadır.

Bunun yanısıra yangın tesisatı sisteminizde örneğin yangın dolabı, hidrant ve sprinkler sisteminiz var. Orta tehlike 1 için yapılan hidrolik hesaplar neticesinde sprinkler debiniz yukarıdaki örnekte olduğu gibi 458 l/dk ve 42 mss çıktı.

Sistemde spring olmasından dolayı “Ek-8/C Yangın Dolapları ve Hidrant Sistemi İçin İlâve Edilecek Su İhtiyaçları” tablosundan yangın dolabı için 100 l/dk, hidrant için 400 lt/dk sprinkler debisine ilave edilerek toplam 458+100+400=958 l/dk – 57,5 m³/h debi için yaklaşık pompa debinizi 58 m³/h alınmalıdır.

Basınç kaybı için ise örnek sprinkler basınç kaybı 41 mss, diğerleride örneğin yangın dolabı 65 mss, hidrant 80 mss buldunuz. Genelde yapılan işlem emniyetli tarafta kalmak için en yüksek basınç kaybını alarak yani 58 m³/h 80 mss olarak pompa seçimi yapmak olmaktadır.

Ancak doğru pompa seçimi, pompa eğrisine bakarak yapılmalıdır. Debi arttıkça basınç kaybı düşmekte debi azaldıkça basınç kaybı artmaktadır. Pompa eğrisi doğrultusunda seçim yapmanız yüksek kapasitede pompa seçmenizi engelleyerek enerji tasarrufu yapmanızı sağlayacaktır.

Sayın Misafirlerimiz, yukarıdaki bilgilerde gözden kaçan bir husus olması durumunda yorum yaparak en doğru çözüme ulaşmak için yardımcı olabilirsiniz.

Mekanik Tesisat Bilgi ve Haber Portalı
Yangın Tesisat Editörü