การถอดปริมาณระบบหัวกระจายน้ำดับเพลิง

ระบบท่อเปียกแบบกิ่งไม้ (wet-pipe tree) อ่านได้เป็นโครงสร้างลำดับชั้น ท่อยืนแนวดิ่งจ่ายน้ำเข้าสู่ระบบจากท่อเมนดับเพลิง และมีวาล์วสัญญาณเตือนหรือวาล์วกันกลับ เกจวัด และท่อระบายเมนติดตั้งอยู่ ท่อเมนป้อนวิ่งไปยังท่อเมนขวาง ท่อเมนขวางป้อนเข้าสู่ท่อกิ่ง และท่อกิ่งจ่ายน้ำเข้าสู่หัวกระจายน้ำผ่านท่อโค้งข้าม (arm-over) และท่อหย่อน (drop)

จากโครงสร้างลำดับชั้นนี้เกิดเป็นกลุ่มปริมาณห้ากลุ่ม ได้แก่ หัวกระจายน้ำนับเป็นชิ้น ท่อวัดด้วยความยาวตามแนวเส้นกึ่งกลางที่คลี่ออก แยกตามขนาดระบุ (nominal size) และระบบ ข้อต่อและวาล์วนับเป็นชิ้นหรือคิดเพิ่มเหนือท่อ (extra over) โดยไม่หักออก ตัวแขวนท่อหาได้จากความยาวท่อ และอุปกรณ์พิเศษ เช่น ท่อยืน จุดต่อสำหรับหน่วยดับเพลิง และอุปกรณ์ป้องกันน้ำไหลย้อนกลับ นับแยกตามรายการของตัวเอง

จำนวนหัวกระจายน้ำคือแกนหลักของการประมาณราคา เมื่อมีการเขียนหัวกระจายน้ำไว้บนแบบจัดวาง ให้นับทุกหัวและแยกจำนวนตามชนิด (แบบหันลง pendent แบบหันขึ้น upright แบบติดผนัง sidewall แบบซ่อน concealed แบบแห้ง dry และแบบ ESFR) ระดับอุณหภูมิ ค่า K-factor และผิวสำเร็จ

เมื่อไม่มีการเขียนหัวกระจายน้ำไว้ จำนวนหัวจะหาได้จากพื้นที่ปกป้องหารด้วยพื้นที่ครอบคลุมสูงสุดต่อหัวตามระดับความเสี่ยงของการใช้อาคาร NFPA 13 กำหนดค่าสูงสุดเหล่านี้ไว้ คือ สูงสุด 225 ตารางฟุต (ประมาณ 20.9 ตารางเมตร) ต่อหัวในความเสี่ยงต่ำ (light hazard) สำหรับโครงสร้างที่ไม่ติดไฟและไม่มีสิ่งกีดขวาง ลดลงเหลือ 200 และ 130 ตารางฟุตสำหรับโครงสร้างที่ติดไฟหรือมีสิ่งกีดขวาง 130 ตารางฟุต (ประมาณ 12.1 ตารางเมตร) สำหรับความเสี่ยงปานกลาง (ordinary hazard) และประมาณ 130 ตารางฟุตที่ระยะห่าง 12 ฟุตสำหรับความเสี่ยงสูง (extra hazard) ซึ่งต้องคำนวณทางชลศาสตร์ ค่าเหล่านี้เป็นค่าสูงสุด ดังนั้นจำนวนที่หาได้จึงเป็นค่าขั้นต่ำ ให้ปัดขึ้น เพราะแบบจัดวางจริงจะใส่หัวกระจายน้ำมากขึ้นเพื่อหลบคานและผนัง

พื้นที่ครอบคลุมไม่ใช่สิ่งเดียวที่กำหนดจำนวนหัว ขีดจำกัดของ NFPA 13 สี่ข้อมีผลบังคับใช้พร้อมกัน และในห้องที่ยาวหรือแคบ มักมีข้อใดข้อหนึ่งเป็นตัวกำหนด ระยะห่างสูงสุดระหว่างหัวกระจายน้ำแบบสเปรย์มาตรฐานคือ 15 ฟุต (4.6 เมตร) สำหรับความเสี่ยงต่ำและปานกลาง ลดลงเหลือ 12 ฟุต (3.7 เมตร) สำหรับความเสี่ยงสูงที่ความหนาแน่นมากกว่าและพื้นที่จัดเก็บ ระยะห่างต่ำสุดคือ 6 ฟุต (1.8 เมตร) แถวนอกสุดต้องอยู่ภายในครึ่งหนึ่งของระยะห่างที่อนุญาตจากผนังแต่ละด้าน ดังนั้นจึงเป็น 7.5 ฟุตสำหรับการจัดวางแบบ 15 ฟุต โดยมีระยะห่างจากผนังขั้นต่ำ 4 นิ้ว ในห้องเล็กความเสี่ยงต่ำขนาด 800 ตารางฟุตหรือน้อยกว่าที่ไม่มีสิ่งกีดขวาง หัวกระจายน้ำอาจอยู่ห่างจากผนังด้านเดียวได้ถึง 9 ฟุต เมื่อขีดจำกัดทั้งหมดมีผลบังคับใช้ จำนวนตามแต่ละแกนจะเท่ากับช่วงกว้างหารด้วยระยะห่างสูงสุด ปัดขึ้น โดยใช้ค่าที่มากกว่าระหว่างค่าที่หาจากพื้นที่กับค่าที่หาจากระยะห่าง

NFPA 13 อนุญาตให้กำหนดขนาดท่อระบบหัวกระจายน้ำได้สองวิธี และการเลือกวิธีจะเปลี่ยนการแบ่งความยาวท่อตามขนาดระบุ ระบบที่คำนวณทางชลศาสตร์จะกำหนดขนาดท่อจากการคำนวณอัตราการไหลและความดันเทียบกับพื้นที่ออกแบบและเส้นโค้งความหนาแน่น ซึ่งเป็นวิธีมาตรฐานในปัจจุบันและจำเป็นต้องใช้สำหรับความเสี่ยงสูงและพื้นที่จัดเก็บ ส่วนวิธีตารางขนาดท่อ (pipe schedule) จะอ่านขนาดท่อจากตารางตามจำนวนหัวกระจายน้ำที่อยู่ปลายน้ำ และอนุญาตให้ใช้ได้เฉพาะระบบใหม่ที่มีความเสี่ยงต่ำหรือปานกลางขนาด 5,000 ตารางฟุตหรือน้อยกว่า (หรือการต่อเติมระบบเดิม) โดยท่อกิ่งจำกัดที่ 8 หัวกระจายน้ำต่อด้านของท่อเมนขวาง ขยายได้ถึง 9 หัว ในสหราชอาณาจักรและยุโรป BS EN 12845 กำหนดแนวทางที่เทียบเท่ากัน

ท่อวัดด้วยความยาวตามแนวเส้นกึ่งกลางที่คลี่ออก ซึ่งเป็นแกนที่ลากผ่านข้องอ ข้อสามทาง และข้อเยื้องทุกจุด ไม่ใช่เส้นทแยงตัดข้ามข้อต่อ และไม่ตัดสั้นลงเพื่อข้อต่อ วิธีนี้เป็นไปตามคำนิยามของความยาวที่คลี่ออกใน International Plumbing Code และหลักการวัดตามแนวเส้นกึ่งกลางที่ใช้โดย RICS NRM2 และ POMI ให้เพิ่มช่วงท่อแนวดิ่งจากแผนภาพท่อยืน ได้แก่ ท่อยืนจ่ายน้ำขึ้นแต่ละชั้น ท่อโค้งข้าม และท่อหย่อนลงสู่หัวกระจายน้ำแต่ละหัว ท่อหย่อนเป็นปริมาณที่ถูกมองข้ามมากที่สุดในงานหัวกระจายน้ำ เพราะแบบแสดงเฉพาะท่อกิ่งแนวนอนเท่านั้น ไม่มีการหักอะไรออกจากแนวท่อ เส้นกึ่งกลางลากผ่านข้อต่อ วาล์ว และจุดทะลุผ่านทุกจุดอย่างต่อเนื่อง

ให้แยกท่อตามระบบ (ท่อเปียก wet, ท่อแห้ง dry, แบบเตรียมการล่วงหน้า pre-action, ท่อยืนสายฉีด standpipe) ขนาดระบุ และวัสดุ (เหล็กดำชนิด schedule 10 หรือ 40, CPVC, ทองแดง) ท่อกิ่งแบบท่อแห้งและแบบ pre-action ต้องมีความลาดเอียงเพื่อให้ระบบระบายน้ำได้ อย่างน้อยครึ่งนิ้วต่อ 10 ฟุตบนท่อกิ่ง และหนึ่งในสี่นิ้วต่อ 10 ฟุตบนท่อเมน บนแนวท่อแห้งที่ยาว ระยะลาดที่สะสมขึ้นจะเพิ่มท่อแนวดิ่งและจำเป็นต้องมีกระเปาะระบายน้ำเสริม (drum drip) ที่จุดต่ำ ระบบท่อเปียกไม่มีความลาดเอียงและวัดตามความยาวในแบบระนาบ

ตัวแขวนท่อหาได้จากความยาวท่อ ไม่ใช่การวัดโดยตรง ตาราง 17.4.2.1 ของ NFPA 13 กำหนดระยะห่างสูงสุดระหว่างตัวแขวนตามขนาดและวัสดุของท่อ โดยทั่วไปท่อเหล็กคือ 12 ฟุตสำหรับท่อขนาด 1 นิ้วและ 1.25 นิ้ว และ 15 ฟุตสำหรับท่อขนาด 1.5 นิ้วขึ้นไป ส่วนทองแดงและ CPVC จะถี่กว่า จำนวนพื้นฐานเท่ากับความยาวที่คลี่ออกหารด้วยระยะห่างสูงสุด ปัดขึ้น ต่อแนวท่อ บวกส่วนเพิ่มสำหรับตัวแขวนอย่างน้อยหนึ่งตัวต่อท่อหนึ่งท่อน ตัวแขวนใกล้ท่อยืนแต่ละจุด และขีดจำกัดของความยาวที่ไม่มีตัวรองรับจากตัวแขวนสุดท้ายถึงหัวกระจายน้ำปลายสุด (36 นิ้วที่ขนาด 1 นิ้ว, 48 นิ้วที่ขนาด 1.25 นิ้ว, 60 นิ้วที่ขนาด 1.5 นิ้วขึ้นไปสำหรับท่อเหล็ก ส่วนทองแดงประมาณครึ่งหนึ่ง)

ในกรณีที่หมวดการออกแบบรับแผ่นดินไหวกำหนด NFPA 13 บทที่ 18 จะเพิ่มค้ำยันกันแกว่ง (sway bracing) ซึ่งเป็นกลุ่มแยกต่างหากจากตัวแขวนแบบรับน้ำหนัก ค้ำยันด้านข้างติดตั้งบนท่อเมนป้อนและท่อเมนขวางที่ระยะสูงสุดประมาณ 40 ฟุต ค้ำยันตามแนวยาวที่ประมาณ 80 ฟุต พร้อมค้ำยันสี่ทิศทางที่ท่อยืน และข้อต่อแบบยืดหยุ่นที่รอยต่อรับแผ่นดินไหวของอาคาร ในไซต์ที่ไม่ต้องรับแผ่นดินไหว จำนวนนี้จะเป็นศูนย์

นอกเหนือจากท่อและหัวกระจายน้ำ ระบบหัวกระจายน้ำยังมีชุดอุปกรณ์พิเศษเฉพาะที่กำหนดไว้ชัดเจน นับแต่ละชิ้นตามขนาดและชนิด ได้แก่ ชุดท่อยืน (ท่อยืน วาล์วสัญญาณเตือนหรือวาล์วกันกลับหรือวาล์วท่อแห้ง เกจวัด และท่อระบายเมน) วาล์วควบคุมและวาล์วตัดแยก จุดต่อทดสอบของผู้ตรวจสอบ จุดต่อสำหรับหน่วยดับเพลิง อุปกรณ์ป้องกันน้ำไหลย้อนกลับ และป้ายระบุ

จำนวนท่อยืนมาจากพื้นที่ที่ท่อยืนหนึ่งต้นสามารถปกป้องได้ NFPA 13 จำกัดไว้ที่ 52,000 ตารางฟุตต่อชั้นสำหรับความเสี่ยงต่ำและปานกลาง และ 40,000 ตารางฟุตสำหรับความเสี่ยงสูงและพื้นที่จัดเก็บ ฉบับปี 2025 เพิ่มขีดจำกัดของระบบท่อเปียกความเสี่ยงต่ำเป็น 78,000 ตารางฟุต จำนวนท่อยืนเท่ากับพื้นที่ปกป้องต่อชั้นหารด้วยขีดจำกัดนั้น ปัดขึ้น มีอีกสองขอบเขตงานที่เกี่ยวข้องซึ่งเป็นกลุ่มของตัวเอง ได้แก่ ท่อยืนสายฉีดตาม NFPA 14 ที่มีท่อยืนและวาล์วสายฉีดของตัวเอง โดยจำนวนวาล์วสายฉีดมาจากตำแหน่งที่มาตรฐานกำหนด เช่น บันไดหนีไฟ มากกว่ามาจากพื้นที่ และเครื่องสูบน้ำดับเพลิงตาม NFPA 20 ที่นับรวมกับต้นกำลังขับ ตัวควบคุม เครื่องสูบรักษาความดัน (jockey pump) และหัวต่อทดสอบ เป็นชุดรายการเดียว

ขอบเขตที่วัดได้คือความยาวที่คลี่ออกสุทธิ และการเพิ่มเผื่อเศษวัสดุหรือไม่นั้นขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ ปริมาณสำหรับจัดซื้อจะเพิ่มเศษวัสดุเพื่อให้ซื้อท่อได้เพียงพอ ปริมาณสุทธิสำหรับเสนอราคาคือความยาวที่วัดได้โดยรวมเศษวัสดุไว้ในราคาต่อหน่วย และปริมาณสำหรับเบิกงวดงานคือความยาวสุทธิที่ติดตั้งจริงโดยไม่มีเศษวัสดุ การเผื่อเศษจากการตัดทั่วไปอยู่ที่ 5 ถึง 10 เปอร์เซ็นต์บนท่อเมนที่ยาว และสูงกว่านั้นในงานท่อกิ่งและท่อหย่อนขนาดเล็ก แต่ไม่มีหน่วยงานมาตรฐานใดประกาศตัวเลขเศษวัสดุของท่อระบบหัวกระจายน้ำ ดังนั้นจึงควรปรับเทียบกับเศษวัสดุที่เกิดขึ้นจริง

รูปทรงทางเรขาคณิตเหมือนกันทุกที่ สิ่งที่เปลี่ยนไปคือมาตรฐานการออกแบบ หน่วยวัด และวิธีจัดการกับข้อต่อ ในสหรัฐอเมริกาและแคนาดา NFPA 13 ควบคุมการออกแบบ ความยาวท่อเป็นฟุตเชิงเส้น พื้นที่ครอบคลุมเป็นตารางฟุต และข้อต่อกับวาล์วทุกชิ้นนับแยกเป็นชิ้น ในสหราชอาณาจักรและยุโรป การออกแบบเป็นไปตาม BS EN 12845 ในขณะที่การวัดเป็นไปตาม RICS NRM2 หรือ POMI โดยงานท่อวัดเป็นเมตรเชิงเส้นตามแนวเส้นกึ่งกลาง ข้อต่อคิดเพิ่มเหนือท่อ (extra over) และข้อต่อของท่อขนาดเล็ก (เส้นผ่านศูนย์กลางภายใน 60 มิลลิเมตรหรือน้อยกว่าตาม POMI) ถือว่ารวมอยู่แล้ว ออสเตรเลียและนิวซีแลนด์ออกแบบตาม AS 2118 และ NZS 4541 และวัดตามมาตรฐาน ANZSMM ของ AIQS และ NZIQS ซึ่งเป็นหน่วยเมตริกเช่นกันโดยคิดข้อต่อเพิ่มเหนือท่อ ภายใต้มาตรฐานเมตริกเหล่านี้ ประเภทความเสี่ยงจะมีค่าพื้นที่ต่อหัวและค่าความหนาแน่นเป็นของตัวเอง แทนที่จะใช้ตัวเลขของ NFPA ข้างต้น

เนื่องจากรูปทรงทางเรขาคณิตของท่อมีความสม่ำเสมอ และมีเพียงหน่วยวัดกับกลไกการคิดข้อต่อเท่านั้นที่สลับกัน แบบเดียวกันจึงสามารถวัดตามมาตรฐานใดก็ได้ที่โครงการเลือกใช้ Exayard อ่านแบบและประยุกต์ใช้กฎการวัดเหล่านี้ โดยรักษาให้จำนวนหัวกระจายน้ำ การแยกประเภทท่อ และรายการที่หาได้สอดคล้องกับมาตรฐานที่บังคับใช้