การคำนวณขนาดปั๊มและท่อดับเพลิง
อัตราการไหลของปั๊มดับเพลิง
Q = K × √P
- Q = อัตราการไหล (LPM)
- K = ค่าคงที่หัวฉีด/ความหนาแน่น (K Value / Density Factor)
- P = แรงดันพื้นที่ที่ป้องกัน (Protected Area) มีหน่วยเป็น ลบ.ม.
K Value (Density Factor)
| ระดับความเสี่ยง (Hazard) | ค่า K |
| Light Hazard | 5 |
| Ordinary Hazard | 7 |
| Extra Hazard | 10 |
ความสูงหัวปั๊มรวมสถิต-ไดนามิก (Total discharge head)
TDH = Hs + Hf + Hm + Hp
- Hs = Static Head (ความสูงในแนวดิ่งจากศูนย์กลางปั๊มถึงหัวสปริงเกอร์ที่ไกลที่สุด)
- Hf = Friction Loss (การสูญเสียแรงเสียดทานในท่อ)
- Hm = Minor Loss (การสูญเสียเล็กน้อยจากวาล์วและข้อต่อ)
- Hp = Residual Pressure (แรงดันคงเหลือที่จุดใช้งานที่ไกลที่สุด)
ค่าแรงดันคงเหลือที่หัวสปริงเกอร์ปกติ
| ระดับความเสี่ยง | แรงดันคงเหลือ |
| Light Hazard | 0.7 bar (10 psi) |
| Ordinary Hazard | 1.0 bar (14 psi) |
| Extra Hazard | 1.5 bar (20 psi) |
กำลังของปั๊ม
P (kW) = (ρ × g × Q × H) / η
- ρ = ความหนาแน่นของน้ำ (kg/m³)
- g = ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (9.81 m/s²)
- Q = อัตราการไหล (m³/s)
- H = ความสูงหัวปั๊มรวม (TDH)
- η = ประสิทธิภาพของปั๊ม (Pump Efficiency)
การเลือกขนาดท่อ
Q = A × v
- Q = อัตราการไหล
- A = พื้นที่หน้าตัดท่อ = π/4 × D²
- v = ความเร็วของน้ำในท่อ (Velocity)
- D = เส้นผ่านศูนย์กลางท่อ = √(4A/π)
ความเร็วน้ำที่แนะนำในท่อ:
1.5 ถึง 4.5 เมตร/วินาที
การสูญเสียแรงเสียดทาน
Hf = 10.67 × (L × Q^1.852) / (C^1.852 × D^4.871)
- Hf = การสูญเสียแรงเสียดทาน
- L = ความยาวท่อ
- Q = อัตราการไหล
- C = สัมประสิทธิ์ Hazen-Williams (สำหรับท่อใหม่ C ≈ 120)
- D = เส้นผ่านศูนย์กลางท่อ
ตารางการสูญเสียแรงดันต่อ 100 เมตร (Pipe Loss Table, Hazen-Williams C = 120), หน่วย bar/100 m ตามอัตราการไหล (LPM)
| ขนาดท่อ (มม.) | 500 LPM | 1000 LPM | 1500 LPM | 2000 LPM |
| 50 | 2.76 | 8.74 | 18.30 | 30.80 |
| 65 | 0.92 | 2.91 | 6.10 | 10.30 |
| 80 | 0.40 | 1.32 | 3.31 | 5.88 |
| 100 | 0.17 | 0.54 | 1.27 | 2.40 |
| 150 | 0.034 | 0.11 | 0.26 | 0.49 |
| 200 | 0.012 | 0.04 | 0.09 | 0.17 |
ตัวอย่างการคำนวณจริง
กำหนดค่า:
พื้นที่ป้องกัน (Protected Area) = 250 ลบ.ม.,
ค่าความหนาแน่น (Density Factor) = 7,
ความสูงหัวปั๊มแนวดิ่ง (Vertical Head) = 20 เมตร,
ความยาวท่อ (Pipe Length) = 100 เมตร,
เส้นผ่านศูนย์กลางท่อ (Pipe Diameter) = 100 มม.,
แรงดันคงเหลือ (Residual Pressure) = 1.0 bar (10 psi),
ประสิทธิภาพปั๊ม (Pump Efficiency) = 75%
ขั้นตอนที่ 1 — หาอัตราการไหล: Q = K × √P = 7 × √250 = 110.7 LPM
ขั้นตอนที่ 2 — หาการสูญเสียแรงเสียดทาน: สำหรับท่อขนาด 100 มม. ที่ 350 LPM → Hf = 0.08 m/100 m; สำหรับ 60 m → Hf = 0.08 × 0.6 = 0.048 m
ขั้นตอนที่ 3 — หาความสูงหัวปั๊มรวม: TDH = Hs + Hf + Hp = 20 + 0.048 + 10 = 30.048 m ≈ 30 m
ขั้นตอนที่ 4 — หากำลังปั๊ม: P = (1000 × 9.81 × Q × H) / 0.75 = 2,476 W ≈ 2.48 kW
กำลังปั๊มที่ต้องใช้ (พิจารณาค่าความปลอดภัยเพิ่ม): ≥ 3 kW (Consider Safety Factor)
องค์ประกอบของระบบปั๊มดับเพลิง
- ปั๊มหลักดับเพลิง
- ปั๊มดีเซลสำรอง
- ปั๊มจ๊อกกี้
- ท่อดูดน้ำพร้อมวาล์วเท้าและตะแกรงกรอง
- ท่อจ่ายน้ำพร้อมเช็ควาล์วและเกจวัดแรงดัน
- วาล์วทดสอบ
- ตู้ควบคุมปั๊ม
- ฐานรองปั๊มและกรอบโครงสร้าง
ข้อกำหนดทั่วไปในการออกแบบ
- ออกแบบและติดตั้งตามมาตรฐาน NFPA 20
- จัดให้มีปั๊มสำรอง (Adequate NFPA-rated pump)
- มั่นใจว่ามีแรงดันและอัตราการไหลเพียงพอต่อความต้องการของระบบ
- จุดต่อและวาล์วทั้งหมดต้องได้รับการทดสอบและติดตั้งอย่างถูกต้อง
- ทดสอบและบำรุงรักษาระบบอย่างสม่ำเสมอเพื่อความน่าเชื่อถือ
ตารางอ้างอิง
| พารามิเตอร์ | สูตร/สัญลักษณ์ | หน่วย |
| อัตราการไหล (Flow Rate) | Q = K × √P | LPM |
| หัวปั๊มรวม (Total Head) | TDH = Hs + Hf + Hm + Hp | m |
| กำลังปั๊ม (Pump Power) | P = (ρ×g×Q×H)/η | kW |
| การสูญเสียแรงเสียดทาน (Friction Loss) | Hazen-Williams | m |
| ความเร็ว (Velocity) | v | 1.5 – 4.5 m/s |
| แรงดันคงเหลือ (Residual Pressure) | Hp | 0.7 – 1.5 bar |
