การออกแบบท่อแนวข้างที่จ่ายน้ำให้ตู้ FHC หรือ หัวจ่ายน้ำ (Hose connection) บนอาคารสูง

จากการทดสอบการไหลของระบบท่อยืนอาคารสูงในหลายครั้งจะสังเกตุว่า ขนาดพิกัดอัตราสูบของเครื่องสูบน้ำดับเพลิงหรือไฟร์ปั๊มของอาคารไม่สอดคล้องกับจำนวนตู้ FHC หรือ Hose connection ของอาคารที่เข้าไปทดสอบ ยกตัวอย่างเช่น มีท่อยืน (standpipe) 3 ท่อ (หรือ 3 risers) แต่บางท่อยืนต่อท่อแนวข้าง (Lateral pipe)ไปจ่ายน้ำให้กับตู้ FHC เพิ่มอีก 1 ตู้ กลายเป็น 2 ตู้จากท่อยืนนั้น ในทุกๆชั้น นั่นหมายความว่าจำนวนตู้ FHC หรือ Hose connection ที่มี คือ 4 จุด มีมากกว่า ท่อยืนที่จัดเตรียมไว้ ที่ 3 ท่อ, การคำนวณค่าความต้องการปริมาณน้ำดับเพลิงของท่อยืน จะต้องคิดว่ากรณีที่จำเป็นต้องใช้น้ำดับเพลิงพร้อมกัน ซึ่งจะต้องเป็น 4 จุด

ถ้าเราคำนวณว่ามีเพียง 3 ท่อยืน อัตราการไหลที่ต้องการ = 500 + 250 + 250 = 1,000 GPM แต่ถ้าต้องจ่ายน้ำดับเพลิง 4 จุดจะต้องคำนวณเป็น 4 ท่อยืน อัตราการไหลที่ต้องการ = 500 + 250 +250 + 250 = 1,250 GPM ทำให้อัตราการไหลในท่อยืนที่ออกแบบไว้จะเพิ่มขึ้น มีผลให้เกิดความต้านทานสูญเสียในเส้นท่อสูงกว่าที่ออกแบบไว้ อาจทำให้ความดันใช้งานที่จุดไกลสุดและสูงสุดลดต่ำกว่าที่กฎหมายกำหนด 65 PSI ได้ และที่สำคัญคือขนาดของไฟร์ปั๊มอาจไม่พอกับค่าความต้องการปริมาณน้ำดับเพลิง ยกเว้นแต่ว่าผู้ออกแบบได้คำนวณค่าความต้องการปริมาณน้ำดับเพลิงดังกล่าวด้วยวิธีกลศาสตร์ของไหล แล้วพิจารณาแล้วว่าไฟร์ปั๊มที่เลือกไว้สามารถจ่ายน้ำได้เพียงพอก็ไม่มีปัญหา

วิธีการออกแบบดังกล่าวมีที่มาจาก NFPA14 Standard for the Installation of Standpipe and Hose Systems, ในเวอร์ชั่นปี 2024

ข้อ 10.6.1.1.7 Where lateral piping serves a single hose connection, the minimum flow rate for the system shall be determined as if the hose connection is being served from a separate standpipe. ใน Annex ท้ายเล่ม มีคำอธิบายเพิ่มเติมเป็นแนวทางให้เข้าใจได้มากขึ้น โดยพิจารณาตัวอย่างในรูป Figure A.10.6.1.1.7 เป็น Riser diagram ของอาคาร ในแต่ละชั้นจะมีท่อยืนที่มีหัวจ่ายน้ำ (Hose connection) ที่อยู่ในช่องบันไดหนีไฟจำนวน 2 บันได และมีท่อในแนวข้าง (Lateral pipes) ต่อจากท่อยืนไปจ่ายน้ำให้หัวจ่ายน้ำดับเพลิง ซึ่งอาจทำให้เกิดความสะดวกในการลดท่อยืนที่ต้องติดตั้ง แต่จำเป็นต้องคิดน้ำดับเพลิงสำหรับหัวที่ต่อออกไปเพิ่มในรายการคำนวณกลศาสตร์ของไหลด้วย

ตามมาตรฐาน NFPA14 ถ้าอาคารในตัวอย่างไม่ได้ติดตั้งหัวกระจายน้ำดับเพลิง (Automatic sprinkler ที่ออกแบบตาม NFPA13) จะต้องคำนวณโดยจ่ายน้ำจากหัวจ่ายน้ำ A, B, C, D และ H จุดละ 250 GPM (รวมเป็น 1,250 GPM) แต่ถ้ามีการติดตั้งหัวกระจายน้ำดับเพลิงทั่วทั้งอาคาร จะสามารถคำนวณเฉพาะหัวจ่ายน้ำ B, C, D และ H จุดละ 250 GPM เท่านั้น (รวมเป็น 1,000 GPM, อ้างอิงจาก NFPA14, ข้อ 10.6.1.1.6) แต่ไม่ว่าจะมีหัวกระจายน้ำดับเพลิงหรือไม่ ท่อยืนด้านขวาที่สมมติว่าเป็นท่อไกลสุด จะต้องมีน้ำดับเพลิง จำนวน 750 GPM ผ่านท่อดับเพลิงที่จ่ายไปให้จุด H เพราะจ่ายให้ หัวจ่ายน้ำ C = 250 GPM, หัวจ่ายน้ำ D = 250 GPM และ หัวจ่ายน้ำ H = 250 GPM ไม่ใช่ 500 GPM อย่างที่เราออกแบบกันตามปกติสำหรับท่อยืนแรกที่ไกลสุดและสูงสุด

ดังนั้นในขั้นตอนการออกแบบ วิศวกรและสถาปนิกที่วางตำแหน่งท่อยืน และตู้ FHC จะต้องเข้าใจแนวคิดตรงนี้ เพื่อให้คำนวณค่าความต้องการปริมาณน้ำดับเพลิงได้ถูกต้อง ซึ่งจะถูกนำไปใช้เลือกขนาดเครื่องสูบน้ำดับเพลิงต่อไป

หมายเหตุ การออกแบบตามมาตรฐาน NFPA14 ในเรื่องการคำนวณอัตราการไหลทั้งหมดเพียง 1,000 GPM กรณีที่ติดตั้งหัวกระจายน้ำดับเพลิงทั่วทั้งอาคาร ยังไม่สอดคล้อง กับกฎกระทรวง ฉบับที่ 33 ออกตามความใน พรบ.ควบคุมอาคาร พ.ศ.2522 ของเรา ข้อ 18 (5) ปริมาณการส่งจ่ายน้ำสำรองต้องมีปริมาณการจ่ายไม่น้อยกว่า 30 ลิตรต่อวินาทีสำหรับท่อยืนแรก และไม่น้อยกว่า 15 ลิตรต่อวินาที สำหรับท่อยืนแต่ละท่อที่เพิ่มขึ้นในอาคารหลังเดียวกัน แต่รวมแล้วไม่จำเป็นต้องมากกว่า 95 ลิตรต่อวินาที และสามารถส่งจ่ายน้ำสำรองได้เป็นเวลาไม่น้อยกว่า 30 นาที

(เมื่อเราแปลงหน่วยจะได้ว่า 30 ลิตรต่อวินาที = 476 GPM, 15 ลิตรต่อวินาที = 238 GPM และ 95 ลิตรต่อวินาที = 1,505 GPM โดยประมาณ หมายถึงถ้าอาคารใหญ่มากมีท่อยืนมากกว่า 5 ท่อยืน ต้องคำนวณไม่น้อยกว่า 5 ท่อยืน หรือ 1,505 GPM จึงจะสอดคล้องกับกฎหมาย)

บทความที่ผู้เขียนนำเสนอเป็นการศึกษาเรียนรู้จากมาตรฐานเท่าที่หาได้ ประกอบกับความเข้าใจในการออกแบบระบบดับเพลิง และประสบการณ์จากการทดสอบในภาคสนาม ซึ่งอาจมีวิศวกรออกแบบมากมายที่ไม่เห็นด้วยและยินดีรับฟังความเห็น จึงขอให้ผู้อ่านที่ผู้เขียนเชื่อว่ามีคุณวุฒิ และวัยวุฒิ สามารถใช้วิจารณญาณประกอบการตัดสินใจรับข้อมูลที่คิดว่าเหมาะสม และนำไปใช้ถ้าลองตรวจสอบแล้วเป็นดังที่กล่าว เพื่อให้เกิดความปลอดภัยกับผู้ใช้อาคารสูงสุด และ ลดความสูญเสียในกรณีเกิดเพลิงไหม้ให้เหลือน้อยที่สุด