Massenermittlung für Feuerlöschanlagen (Sprinkler)

Ein Nassanlagen-Baumsystem lässt sich als Hierarchie lesen. Eine senkrechte Steigleitung versorgt die Anlage aus der Löschwasserleitung und trägt das Alarm- oder Rückschlagventil, die Manometer und die Hauptentleerung. Versorgungsleitungen führen zu Querverteilern, Querverteiler speisen Verteilerleitungen, und Verteilerleitungen versorgen die Sprinklerköpfe über Anschlussbögen und Fallstücke.

Aus dieser Hierarchie ergeben sich fünf Mengengruppen: Sprinklerköpfe, die einzeln gezählt werden; Rohr, gemessen als abgewickelte Mittellinienlänge, getrennt nach Nennweite und System; Fittings und Armaturen, einzeln gezählt oder als Zulage zum Rohr (extra over) erfasst, niemals abgezogen; Rohrschellen, die aus der Rohrlänge abgeleitet werden; und Sonderbauteile wie die Steigleitung, der Feuerwehr-Einspeiseanschluss und der Systemtrenner, die jeweils für sich gezählt werden.

Die Anzahl der Sprinklerköpfe ist das Rückgrat der Kalkulation. Wenn die Köpfe im Plan eingezeichnet sind, wird jeder einzelne gezählt und die Anzahl nach Bauart (hängend, stehend, Wandsprinkler, verdeckt, Trockensprinkler, ESFR), Auslösetemperatur, K-Faktor und Oberfläche aufgeteilt.

Wenn die Köpfe nicht eingezeichnet sind, wird die Anzahl aus der geschützten Grundfläche geteilt durch die maximale Schutzfläche je Kopf für die jeweilige Gefährdungsklasse abgeleitet. NFPA 13 legt diese Höchstwerte fest: bis zu 225 Quadratfuß (etwa 20,9 Quadratmeter) je Kopf bei geringer Brandgefahr mit nicht brennbarer, ungehinderter Bauweise, abnehmend in Richtung 200 und 130 Quadratfuß bei brennbarer oder behinderter Bauweise; 130 Quadratfuß (etwa 12,1 Quadratmeter) bei normaler Brandgefahr; und etwa 130 Quadratfuß bei 12-Fuß-Abstand bei erhöhter Brandgefahr, die hydraulisch berechnet werden muss. Dies sind Höchstwerte, daher ist die abgeleitete Anzahl ein Mindestwert: Runde auf, denn ein realer Plan packt mehr Köpfe ein, um Träger und Wände zu umgehen.

Die Schutzfläche ist nicht das Einzige, was die Anzahl bestimmt. Vier Grenzwerte aus NFPA 13 gelten gleichzeitig, und in langen oder schmalen Räumen ist häufig einer maßgebend. Der maximale Abstand zwischen Standard-Sprühsprinklern beträgt 15 Fuß (4,6 Meter) bei geringer und normaler Brandgefahr und sinkt bei höher dichter erhöhter Brandgefahr und Lagerung auf 12 Fuß (3,7 Meter). Der Mindestabstand beträgt 6 Fuß (1,8 Meter). Die äußerste Reihe muss innerhalb des halben zulässigen Abstands zu jeder Wand liegen, also 7,5 Fuß bei einem 15-Fuß-Raster, mit einem Mindestabstand von 4 Zoll zur Wand. In einem kleinen Raum mit geringer Brandgefahr von 800 Quadratfuß oder weniger und ungehinderter Bauweise darf ein Kopf bis zu 9 Fuß von einer einzelnen Wand entfernt sitzen. Bei allen aktiven Grenzwerten ist die Anzahl entlang jeder Achse die Spannweite geteilt durch den maximalen Abstand, aufgerundet, wobei der größere der flächenabgeleiteten und der abstandsabgeleiteten Werte genommen wird.

NFPA 13 erlaubt zwei Verfahren zur Dimensionierung von Sprinklerrohr, und die Wahl ändert, wie die Rohrlänge auf die Nennweiten aufgeteilt wird. Hydraulisch berechnete Anlagen dimensionieren das Rohr aus einer Durchfluss- und Druckberechnung gegen eine Bemessungsfläche und eine Dichtekurve; dies ist der moderne Standard und für erhöhte Brandgefahr und Lagerung vorgeschrieben. Die Rohrtabelle (pipe schedule) liest die Rohrgröße aus einer Tabelle nach der Anzahl der stromabwärts liegenden Sprinkler ab und ist nur für neue Anlagen mit geringer oder normaler Brandgefahr von 5.000 Quadratfuß oder weniger (oder Erweiterungen bestehender Anlagen) zulässig, wobei Verteilerleitungen auf 8 Sprinkler je Seite eines Querverteilers begrenzt sind, erweiterbar auf 9. Im Vereinigten Königreich und in Europa legt BS EN 12845 den entsprechenden Weg fest.

Das Rohr wird als abgewickelte Mittellinienlänge gemessen, also die Achse, die durch jeden Bogen, jedes T-Stück und jeden Versatz verläuft, niemals als Diagonale über ein Fitting und niemals um die Fittings verkürzt. Dies folgt der Definition der abgewickelten Länge im International Plumbing Code und der Mittellinien-Grundlage von RICS NRM2 und POMI. Ergänze die senkrechten Teilstücke aus dem Steigleitungsschema: die Versorgungssteigleitung über jedes Geschoss, die Anschlussbögen und das Fallstück zu jedem Kopf. Fallstücke sind die am häufigsten übersehene Sprinklermenge, da der Plan nur die waagerechte Verteilerleitung zeigt. Vom Leitungslauf wird nichts abgezogen; die Mittellinie verläuft gerade durch jedes Fitting, jede Armatur und jede Durchführung.

Trenne das Rohr nach System (nass, trocken, Vorgesteuert (pre-action), Steigleitung), Nennweite und Material (schwarzer Stahl Schedule 10 oder 40, CPVC, Kupfer). Verteilerleitungen von Trocken- und Vorgesteuerten Anlagen müssen ein Gefälle haben, damit die Anlage entwässert, mindestens ein halber Zoll je 10 Fuß bei Verteilerleitungen und ein Viertelzoll je 10 Fuß bei Sammelleitungen; bei langen Trockenstrecken erzeugt das aufsummierte Gefälle zusätzliches senkrechtes Rohr und erzwingt Hilfsentwässerungstöpfe (drum drips) an den Tiefpunkten. Nassanlagen haben kein Gefälle und werden über die waagerechte Planlänge gemessen.

Rohrschellen werden aus der Rohrlänge abgeleitet, nicht direkt gemessen. NFPA 13 Tabelle 17.4.2.1 legt den maximalen Abstand zwischen Rohrschellen nach Rohrgröße und Material fest: bei Stahl typischerweise 12 Fuß bei 1-Zoll- und 1,25-Zoll-Rohr und 15 Fuß bei 1,5 Zoll und größer, bei Kupfer und CPVC enger. Die Grundanzahl ist die abgewickelte Länge geteilt durch den maximalen Abstand, aufgerundet, je Leitungslauf, zuzüglich Zuschlägen für mindestens eine Schelle je Rohrlänge, eine Schelle nahe jeder Steigleitung und die Begrenzung der nicht abgestützten Länge vom letzten Halter bis zum Endsprinkler (36 Zoll bei 1 Zoll, 48 Zoll bei 1,25 Zoll, 60 Zoll bei 1,5 Zoll und größer bei Stahl; etwa die Hälfte bei Kupfer).

Wo die seismische Bemessungskategorie es erfordert, ergänzt NFPA 13 Kapitel 18 seismische Abstützungen (sway bracing), eine von den Gewichtsschellen getrennte Gruppe. Querabstützungen sitzen an Versorgungs- und Querverteilern in einem Abstand von maximal etwa 40 Fuß, Längsabstützungen bei etwa 80 Fuß, mit Vierwege-Abstützung an Steigleitungen und flexiblen Kupplungen an seismischen Gebäudefugen. An nicht seismischen Standorten ist diese Anzahl null.

Über Rohr und Köpfe hinaus hat eine Sprinkleranlage einen definierten Satz einzelner Sonderbauteile, die jeweils nach Größe und Typ gezählt werden: die Steigleitungsbaugruppe (Steigrohr, Alarm- oder Rückschlagventil oder Trockenanlagenventil, Manometer und Hauptentleerung), Absperr- und Trennarmaturen, der Prüfanschluss, der Feuerwehr-Einspeiseanschluss, der Systemtrenner und die Kennzeichnungsschilder.

Die Anzahl der Steigleitungen ergibt sich aus der Grundfläche, die eine einzelne Steigleitung schützen darf. NFPA 13 begrenzt dies auf 52.000 Quadratfuß je Geschoss bei geringer und normaler Brandgefahr und 40.000 Quadratfuß bei erhöhter Brandgefahr und Lagerung; die Ausgabe 2025 hebt die Grenze für Nassanlagen bei geringer Brandgefahr auf 78.000 Quadratfuß an. Die Anzahl der Steigleitungen ist die geschützte Fläche je Geschoss geteilt durch diese Grenze, aufgerundet. Zwei verwandte Leistungsbereiche bilden eigene Gruppen: Steigleitungen für Löschwasser nach NFPA 14 tragen eigene Steigrohre und Schlauchventile, wobei die Anzahl der Schlauchventile aus normativ vorgeschriebenen Stellen wie Fluchttreppen statt aus der Fläche stammt; und eine Feuerlöschpumpe nach NFPA 20 wird mit ihrem Antrieb, der Steuerung, der Druckhaltepumpe (Jockeypumpe) und dem Prüfverteiler als ein zusammengehöriger Positionssatz erfasst.

Die gemessene Grenze ist die abgewickelte Nettolänge, und ob ein Verschnittzuschlag hinzukommt, hängt vom Zweck ab. Eine Beschaffungsmenge addiert Verschnitt hinzu, damit genug Rohr eingekauft wird; eine Netto-Angebotsmenge ist die gemessene Länge, wobei der Verschnitt im Einheitspreis enthalten ist; und eine Menge für die Abschlagsrechnung ist die netto verbaute Länge ohne Verschnitt. Übliche Verschnittzuschläge liegen bei 5 bis 10 Prozent bei langen Sammelleitungen und höher bei Verteiler- und Fallstückarbeiten mit kleiner Nennweite, aber kein Normungsgremium veröffentlicht einen Verschnittwert für Sprinklerrohr, daher ist er am tatsächlichen Verschnitt zu kalibrieren.

Die Geometrie ist überall gleich; was sich ändert, sind die Bemessungsnorm, die Einheit und die Behandlung der Fittings. In den USA und Kanada regelt NFPA 13 die Bemessung, die Rohrlänge wird in laufenden Fuß angegeben, die Schutzfläche in Quadratfuß, und jedes Fitting und jede Armatur wird als Einzelstück gezählt. Im Vereinigten Königreich und in Europa folgt die Bemessung BS EN 12845, während die Messung nach RICS NRM2 oder POMI erfolgt: Rohrleitungen in laufenden Metern entlang der Mittellinie, Fittings als Zulage (extra over) erfasst, und Fittings an kleinen Rohren (60 Millimeter Innendurchmesser oder weniger nach POMI) gelten als enthalten. Australien und Neuseeland bemessen nach AS 2118 und NZS 4541 und messen nach der Norm ANZSMM von AIQS und NZIQS, wiederum metrisch mit Fittings als Zulage. Unter diesen metrischen Normen tragen die Gefährdungsklassen eigene Werte für Fläche je Kopf und Dichte statt der oben genannten NFPA-Werte.

Da die Rohrgeometrie einheitlich ist und nur Einheit und Fitting-Mechanismus wechseln, lässt sich dieselbe Zeichnung gegen jede vom Projekt gewählte Norm messen. Exayard liest die Pläne und wendet diese Messregeln an, sodass die Anzahl der Köpfe, die Rohrtrennung und die abgeleiteten Positionen mit der jeweils geltenden Norm im Einklang bleiben.