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 sistemi, aynı zamanda bina içindekilere alarm verilmesi ve itfaiyenin çağrılması gibi çeşitli acil durum fonksiyonlarını da aktif hâle getirebilir. Sprinkler sistemi; yağmurlama başlıkları, borular, bağlantı parçaları ve askılar, tesisat kontrol vanaları, alarm zilleri, akış göstergeleri, su pompaları ve acil durum güç kaynağı gibi elemanlardan meydana gelir. Sprinkler sistemi elamanlarının TS EN 12259’a uygun olması şarttır.

Bakanlar Kurulunun 10.08.2009 gün ve 2009/15316 sayılı kararı ile resmi gazetenin 9.09.2009 gün ve 27344 sayılı sayısında yayınlanan “Binaların Yangından Korunması Hakkında Yönetmelikte Değişiklik Yapılmasına Dair Yönetmelik” doğrultusunda sprinkler sisteminin zorunlu olduğu durumlar Madde 96’da belirtilmiştir.

a) Yapı yüksekliği 30.50 m’den fazla olan konut haricindeki bütün binalarda,
b) Yapı yüksekliği 51.50 m’yi geçen konutlarda,
c) Alanlarının toplamı 600 m²’den büyük olan kapalı otoparklarda ve 10’dan fazla aracın asansörle alındığı kapalı otoparklarda,
ç) Yatılan oda sayısı 100’ü veya yatak sayısı 200’ü geçen otellerde, yurtlarda, pansiyonlarda, misafirhanelerde ve yapı yüksekliği 21.50 m’den fazla olan bütün yataklı tesislerde,
d) Toplam alanı 2000 m²’nin üzerinde olan katlı mağazalarda, alışveriş, ticaret ve eğlence yerlerinde,
e)Toplam alanı 1000 m²’den fazla olan, kolay alevlenici ve parlayıcı madde üretilen veya bulundurulan yapılarda, otomatik sprinkler sistemi ile korunacaktır.

Yönetmeliği tamamına ulaşmak için Binaların Yangından Korunması Hakkında Yönetmelik dosyasına bakabilirsiniz.

Sprinkler Sistemi Tasarımı

Sprinkler sistemlerine suyu sağlayan sabit boru tesisatı çapı yapılacak hidrolik hesaplara göre belirlenmelidir. Deprem tehlikesi bulunan bölgelerde, sismik hareketlere karşı ana kolonların her hangi bir yöne sürüklenmemesi için dört yollu destek kullanılmalı ve 65 mm veya daha büyük çaplı branşman borularda esnek bağlantılar kullanılarak boruların kırılması önlenmelidir.

Sprinkler sistemi ana besleme borusu birden fazla yangın zonuna hitap ediyorsa; her bir zon veya kolon hattına akış anahtarları, test ve drenaj vanası ve izleme anahtarlı hat kesme vanası konulmalıdır. Sprinkler sistemini besleyen borular üzerinde kesme vanaları bulunmalıdır. Boru hatlarında bulunan vanaların, bölgesel kontrol vanalarının ve su kaynağı ile sprinkler sistemi arasında bulunan tüm vanaların devamlı açık kalmasını sağlayacak önlemler alınmalıdır.

Sistemde basınç düşürücü vana kullanılması durumunda, her bir basınç düşürücü vananın önüne ve arkasına birer adet manometre konulmalıdır. Bina ve tesisler, kullanım amaçlarına ve içerdikleri-depoladıkları malzemeler açısından düşük tehlike sınıfı, orta tehlike sınıfı ve yüksek tehlike sınıfı olarak ayrıldıkları risk gruplarına göre projelendirilmelidir.

Tesis ve yapının yangın risk sınıfına bağlı olarak sprinkler sisteminin herhangi bir besleme kolonuna bağlanan sprinklerin koruduğu birim kat için en büyük korunma alanı;

Düşük ve orta tehlike sınıfı için en fazla – 4800 m2
Yüksek tehlike sınıfı için en fazla – 2300 m2 olacaktır.

Sprinkler tesisatında her zon için en az birer adet test ve drenaj vanası projelendirilecektir ve gideri yağmur suyu veya en yakın pis su giderine bağlanacaktır. Test ve drenaj vanası su akışı gözlenebilir olmalıdır. Tehlike sınıfı, düşük tehlike ve orta tehlike olan binalarda boru tablosu yöntemine göre boru çapları belirlenir. Proje tasarımında çapların tabloya göre belirlenmesinden sonra hidrolik hesap yapılır.

Sprinkler projesi altta açıklandığı gibi hazırlanır.
1.Bina yangın sınıfı tespit edilir. (Yangın Yönetmeliği Ek-1/B)
2.Sprinkler sisteminde tasarım yoğunlukları tablosundan yangın yüküne göre su debisi alınır. (Yangın Yönetmeliği Ek-8/B)
3.Branşman sayısı hesaplanır, branşmanlar arası uzunluk belirlenir.
4.Sprinkler arası maksimum mesafe ile sprinkler sayısı bulunur.
5.Uygulama alanı ve uygulama alanında ki sprinkler sayısı belirlenir.
6.Sprinklerden istenen minimum akış hesaplanır.
7.Sprinklerde olması gereken minimum basınç hesaplanır.
8.Boru çapları tayin edilir.
9.Basınç düşümü hesaplanır.
10. Sistemde yangın dolabı, hidrant ve sprinkler olması durumuna göre de toplam pompa debisi için ilave su ihtiyaçları çizelgesi dikkate alınarak hesaplamalar tamamlanır. (Yangın Yönetmeliği Ek/8 C )

Örneğin: Yangın dolabı, hidrant ve sprinkler sisteminiz var. Orta tehlike 2 için yapılan hidrolik hesaplar neticesinde sprinkler debiniz 1200 l/dk 80 mss çıktı. İlave su ihtiyaçları tablosunda sprinkler olmasından dolayı yangın dolabı için 100 l/dk, hidrant için 400 lt/dk eklenerek toplam 1200+100+400=1700 l/dk debi ortaya çıktı. Basınç kaybı için ise yapılan hesaplar sonucu sprinkler 80 mss, yangın dolabı 55 mss, hidrant 90 mss buldunuz. Genelde yapılan işlem en yüksek basınç kaybını seçmek oluyor 1700 l/dk 90 mss olarak fakat bu yanlış bir işlemdir. Doğru işlem pompa eğrisine bakarak pompa seçimi yapmaktır. Debi arttıkça basınç kaybı düşmekte debi azaldıkça basınç kaybı artmaktadır. Pompa eğrisi doğrultusunda seçim yapmanız yüksek kapasitede pompa seçmenizi engelleyerek enerji tasarrufu yapmanızı sağlayacaktır.

Ek-8/B Yağmurlama Sisteminde Tasarım Yoğunlukları

Ek-8/C Yangın Dolapları ve Hidrant Sistemi İçin İlâve Edilecek Su İhtiyaçları 

Branşman Sayısı Hesaplaması

Branşman sayısı hesaplanır iken binanın tavan yapısı, tavanda bulunan kiriş ve benzeri engeller dikkate alınmalıdır. Düz bir tavan da branşman sayısının hesaplanması yapının duvarları arası uzaklığın sprinkler arası maximum uzaklığa bölünmesi ile yapılır. Yapı duvarları olarak kiriş gibi engeller bulunması durumunda branşmanların kirişlere paralel olacağı dikkate alınmalıdır. Eğer yapılan hesaplamalarda tam sayı çıkmaz ise en yakın tam sayıya yuvarlanmalıdır.

Branşman Sayısı = Duvar Genişliği (dikkate alınan) / L_max
Alanı  (12 x 97,5)  1170 m² olan bir yapının branşman sayısı hesaplanması;
L_max= 4 mt olursa
BS = 12 / 4
BS = 3 , Branşman sayısı 3 olacaktır.

Branşmanlar arası uzaklık hesaplanmasında (dikkate alınan yapı genişliğinin) yapı genişliğinin branşman tam sayısına bölünmesi ile  elde edilen mesafedir.
L= Kısa Kenar Genişliği/ Branşman Sayısı
L= 12 / 3 = 4 metre olacaktır.

Branşman hattının yan duvardan uzaklığının hesaplanmasında ½ (L)ölçüsü de dikkate alınmalıdır.

Sprinkler Arası Maximum Mesafe ve Sprinkler Sayısı

Sprinkler arası maximum mesafeler sprinkler tipi ve tehlike sınıfına göre belirlenerek hesaplanacaktır.

Örneğimizde orta tehlike sınıfı bina dikkate alınmaktadır. Sprinkler uygulama alanı 12 m2 dir. Sprinkler uygulama alanının iki branşman arası uzaklığa bölünmesi ile sprinkler arası mesafe bulunur.

S= A / L   S= 12/4 =3 mt

Branşman hattın da sprinkler arası maximum uzaklık 3 metre olacaktır. Branşman hattında sprinkler sayısı, branşman hattına paralel duvar  uzunluğunun  sprinkler arası maximum uzaklığa bölünmesi ile bulunur.

SS=97,5 / 3 = 32,5, tam sayıya tamamlanarak branşman hattında 33 adet sprinkler olacaktır.

Yapılacak tasarım sonucunda sprinkler arası gerçek mesafe ve sprinkler adedi hesaplanır. Branşman hattı başlangıcında ve sonunda sprinklerin duvara uzaklığı  1/2S olmalıdır.

Sprinkler uygulama alanı tablosu

Sprinkler sistemi uygulama alanı belirlenmesinde alttaki şekil örnek olarak verilmiştir. B noktası olarak branşmanda dikkate alınacak bir adet sprinkler olduğunda  ana dağıtım borusuna yakın olan sprinkler seçilmelidir.

Sprinkler uygulama alanı ve sprinkler adedi hesabı

Uygulama alanı ve uygulama alanında olması gerekli sprinkler adedi: Orta tehlike sınıfı bir bina da 144 m2 toplam alanda her bir tanesi 12 m2 alanı etkileyen  sprinkler kullanıldığı kabul edilir. (Yangın Yönetmeliği Ek-8/B)

Toplam Sprinkler Sayısı=Uygulama alanı/Bir adet sprinklerin koruduğu alan TSS= 144/12 =12 adet sprinkler hesaplanır. Burada 12 adet sprinkler olacaktır.

Uygulama alanı uzunluğunun hesaplanması:

Sprinkler uygulama alanının belirlenmesi sonucu, alan (örneğin 144 m²) dikdörtgen kabul edilir ve dikdörtgenin uzun kenarı branşman hattına paralel hesaplanmalıdır. Uygulama alanı minimum uzunluğu;

L = ( 1/2 ) *  A^1/2  olarak hesaplanır.

Uygulama alanı uzunluğu

Uygulama alanı branşman hattında sprinkler sayısının hesaplanması;
Branşman hattında sprinkler sayısı=1.2 * A^1/2 /S
A: Sprinkler uygulama alanı
S: Branşman hattında sprinklerler arası uzaklık
BSS=1.2 *144^½/3,65 = 3.945 düzeltme yapılarak branşman hattında 4 adet sprinkler hesaplanır.

Sprinklerden İstenen Minimum Su Akışı

Sprinklerden uygulama anında su akışının etkili olabilmesi için dizayn debisi, sprinklerin uygulama alanı ve sprinklerin boşaltma karakteristiği dikkate alınmalıdır. Hidrolik hesap yapılan projelerde sprinklerin uygulama alanı ve debi/uygulama alanı grafiğinden alınacak debi çarpılarak sprinklerde olması gereken minimum akış hesaplanacaktır.

Q = (d) x As
d= dizayn debisi (lt/dk m2)
As = Bir adet sprinklerin uygulama alanı (m2)

Örneğin orta tehlike sınıfı bir yapıda yağmurlama sisteminden tasarım yoğunlukları çizelgesinden (5 lt/dk m2) alınarak;
Q= 5 x 12 = 60 (lt/dk) minimum akış olması gerektiği hesaplanır.

Sprinklerde Akma Esnasında Olması Gereken Minimum Basınç

Sprinkler başlığında su akışı altta ki formül ile hesaplanır;

Qm=Km P^(1/2)
Qm : Debi (lt/dak)
Pm : Basınç (bar)
Km : K Faktörü – Metrik (Birimsiz) K=5.6 Km=80

Sprinklerdeki akış , sprinklerdeki basıncın karekökü ile K sabitinin çarpımıyla elde edilir. K sabiti test edilmiş ve onaylı her bir sprinklerin orifis sabitidir. Minimum basınç hesaplanmasından önce kullanılacak sprinklerin seçilmesi gereklidir. Nominal orifisi ½” olan sprinklerin K sabiti yaklaşık Km=80 dir.

Üsteki örnekte verilen sprinkler Km=80 olarak seçilmiştir. Uygulama alanı su debisi 60 lt/dk dır.

P =(Qm/Km )²
P = (60 / 80)² = 0,5625 Bar

Kritik devrede ki en uç ve en yüksekteki sprinklerin 60 lt/dk ve 0.5625 Bar akma ve basınç değerlerinde sağlanması gerekir. Sprinklerde minimum basınç (konutlarda) 0,5 Bar olmalıdır. Basıncın daha düşük çıkması durumunda K sabiti değişik sprinkler seçilmelidir.

Sprinkler Hesabı

Boru Tablosu Yöntemi

Hafif tehlike sınıfı binalarda sprinkler boru çapı tablo 5 ‘e göre belirlenir.

Tablo 5

Orta tehlike sınıfı binalarda sprinkler boru çapı tablo 6’e göre belirlenir.

Tablo 6

Ana borudan alınan branşman hattında en fazla 8 adet sprinkler olacaktır. Ancak son sprinkler borusu 1” ondan önceki 11/4” olur ise branmşman hattında 9 adet sprinkler yapılabilir. Branşman hattına 10 adet sprinkler de projelendirilebilir fakat  yine 2.sprinkler borusu 11/4” olmalı ve 10 adet sprinkler ana boruya 21/2” boru ile bağlanmalıdır.

Yüksek tehlike sınıfı bina veya tesislerde boru çapları hidrolik hesap ile belirlenir.

Sprinkler Hidrolik Hesap Yöntemi

Bir adet sprinkler çalışması dikkate alınırsa boşaltma debisi 68 (l/dak)’ dan az olamaz. Birden fazla sprinklerin su boşaltacağı kabul edildiğinde bir sprinklerin 49 (l/dak) debiden daha az alınamaz. İkamet amaçlı konutlarda minimum sprinkler çalışma basıncı 0,5 bar’dır.

Boru Boyutlandırması

Boru boyutlandırılmasında NFPA13 kriterleri dikkate alınmıştır.Boru hatlarında bakır, CPVC veya PE borusu kullanıldığında en küçük çap ¾” olacaktır. Çelik borularda ise en küçük çap 1” yapılacak, sprinkler takıldığı uç noktada 1”-1/2” redüksiyon kullanılacaktır.

Ülkemizde şebeke suyunun 24 saat kesintisiz olmamasından dolayı sprinkler sistemi kurulan tesislerde yangın suyu deposu ve yangın pompa seti projelendirilecektir. Boru boyutlandırılmasında boru basınç kayıpları 8 no’lu tablolardan alınacak değerler ile hesaplanacaktır.

Tablo 8 Boru sürtünme kaybı katsayıları

Tablo 9 C Düzeltme katsayıları

Tablo 10 Tesisat elemanları eşdeğer uzunlukları

Tablo 11 Çelik boru fiziksel özellikleri

Tablo.12 Polietilen boru özellikleri (PE100) PN16

Hidrostatik, Hidrokinetik ve Sürtünme Kaybı

Hidrostatik

Statik durumda suyun çalışmasına hidrostatik denilir. Akışın ve de su da bir hareketin olmadığı durumda gerek depoda ve gerek ise zeminden daha üst noktalarda (katlı binalarda) suyun tutulması için gerekli şartlardır.

Statik yükseklik basınç kaybı hesabında hesaplanan nokta ile zemin arası (kritik mesafe) yükseklik 0,098 ile çarpılarak, yükseklik basınç kaybı bar olarak bulunur.

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

Hidrokinetik

Suyun hızının sıfır olduğu durum hidrostatik olarak açıklanır. Hidrokinetik ise  suyun hareket halinde ki çalışmasıdır. Suyun boru içerisindeki hareketi debi ve hız ile açıklanır. Boru içerisinde ki akış borunun iç kesit alanı ile suyun hızının bir fonksiyonudur.

Q = A x v
Borunun iç kesit alanı (m²)  = 3,1416 x r²
V = Suyun hızı (m/s)
Q = Suyun debisi (m³/s)

Sürtünme Kaybı

Suyun ağırlığı ile olan basınç kaybı yanında hidrolik hesaplamalarda diğer bir önemli basınç kaybı sürtünme kaybıdır. Borunun iç yüzeyinin suya karşı göstermiş olduğu sürtünme direncinden kaynaklanan kayıptır. Yangın sulu söndürme sistemleri hidrolik hesaplamalarında sürtünme basınç kaybını hesaplamak için  Hazen-Williams formülü en çok kullanılan standart bir formüldür.

Antoine de Chezzy’nin 1775 yılında yaptığı çalışmasından yararlanarak 1905 yılında Allen Hazen ve Gardner S. Williams çeşitli testler ve çalışmalar yaparak Hazen-Willams sürtünme kaybı formülünü bulmuşlardır.

Hazen-Williams Formülü
P_m=6.05 [(Q_m ^1,85)/C^1,85 d_m^4,87] *10⁵
P_m= Birim uzunluk borudaki sürtünme direnci  (bar/m)
Q_m= akış (lt/dk)
C= Sürtünme Kaybı Katsayısı
d_m= boru iç çapı (mm)

C sürtünme kaybı katsayısı Hazen ve Williams tarafından geliştirilen boru iç yüzeyinin malzeme , üretim ve ortam şartlarında karşılaştırılarak oluşturulan boru iç yüzeyinin pürüzlülük durumunu gösteren bir katsayıdır. C sürtünme kaybı katsayısı büyüdükçe boru iç yüzeyi daha pürüzsüzdür.

Örnek Hesap;

2” çapında galvanizli boruda 200 lt/dk debi ile aktığında birim boyda ki sürtünme kaybı nedir?
2” borunun iç çapı 53 (mm) dir,
C= 120  Galvanizli boru,
Q= 200 (lt/dk)

P_m=6.05 [(Q_m ^1,85)/C^1,85 d_m^4,87] *10⁵
P_m=6.05 [(200 ^1,85)/120^1,85 53^4,87] *10⁵
P_m= 0,0062 (bar/m)
Toplam sürtünme kaybını hesaplamak için boru boyu ile P_m çarpılır. Aynı malzemeden yapılmış uygulamada boru çapını daha büyük seçerek sürtünme kaybı azaltılır.
2” galvanizli boruda, 200 lt/dk debide P_m=0,0062 bar/m dir.
3” galvanizli boruda, 200 lt/dk debide P_m=0,0008 bar/m olur.

Boru sürtünme kaybı hesap tablosu

Örnek Sprinkler Hesabı

“Örnek Yangın Sprinkler Hesabı” makalesinden hesaplamaların adım adım anlatıldığı sprinkler hesabı ve sprinkler proje dosyasını detaylı olarak inceleyebilirsiniz. Aşağıda ise çeşitli örnek sprinkler projeleri bulunmaktadır.

Örnek Sprinkler Projeleri

Hidrolik hesaplar, tablolar ve formüller SI birim sistemine göredir. Konunun uygulamasının görülebilmesi için çeşitli yangın söndürme proje örnekleri verilmiştir. Birinci örnek NFPA13’ten alınmış olup hesap tekniğini belirtmek için konulmuştur. Bu örnek, görüldüğü gibi metrik birim sistemi değildir. Dolayısı ile kullanılan formüller ve katsayılar farklıdır. Hidrolik hesaplamalarda metrik birim sistemi için çevrilmiş Hazen-Williams formülü kullanılacaktır.

Örnek hidrolik hesap projesi (NFPA13’ten)

Örnek proje kesit görünüşü (NFPA13’ten)

Hidrolik hesap tablosu (NFPA13’ten)

Örnek Proje – 2

Örnek garaj projesi

Örnek garaj sprinkler hesabı

Yangın Tesisatı Sprinkler Hesabı İçin Kullanılan Programlar

Sprinkler Hesap Programları
Açıklama	İndirme Linki
Sprinkler Hesabı	sprink-hesabi.xls
Yangın Tesisatı Sprinkler Hesabı	Yangin-tesisati-sprink-hesabi.xls
Hazen Williams Hesabı	Hazen-Williams.xls

Kaynak: MMO