قانون اتاق کوچک

در طراحی تمامی سیستم های مهندسی به خصوص در مبحث مکانیکال و اطفاء حریق ممکن است در مرحله ای از طراحی به واسطه وجود موانعی از قبیل شرایط خاص معماری و یا اصول طراحی سازه پروژه نیاز به یک استثنا در ضوابط طراحی سیستم های مکانیکال و اطفاء حریق داشته باشیم. یکی از این موارد استفاده از قانون اتاق کوچک در طراحی سیستم اسپرینکلر در ساختمان ها می باشد.

بر طبق ضوابط ملاک عمل سازمان آتش نشانی تهران و مرجع اصلی و تخصصی در حوزه سیستم های اطفا حریق NFPA در طراحی سیستم اسپرینکلر رعایت فاصله حداکثر 7/5 فوت یا 2/3 متر برای هر اسپرینکلر از هریک از دیوار ها الزامی می باشد. حال اتاقی را به ابعاد 15 *15 فوت( 4/6 *4/6 متر) در نظر بگیرید که درست در وسط آن به واسطه محدودیت طراحی معماری، روشنایی(لامپ) قرار دارد. با توجه به الزامات ذکر شده اسپرینکلر باید درست در وسط اتاق و دقیقا در جایی قرار بگیرد که روشنایی داریم.

برای فهم بهتر موضوع مقاله اسپرینکلر چیست را مالعه کنید.

اینجاست که طراح به یک استثنا در طراحی سیستم اسپرینکلر نیاز پیدا کرده و آن استثنا ((قانون اتاق کوچک)) می باشد. در ادامه به بررسی این قانون در طراحی شبکه بارنده خودکار می پردازیم.

همانطور که قبلاً اشاره شد، در طراحی سیستم اسپرینکلر استثنایی به نام قانون اتاق کوچک (Small Room Rule) وجود دارد.

این قانون زمانی که شرایط زیر برقرار باشد قابل استفاده خواهد بود:

• تصرف مورد بحث از نوع کم خطر باشد.

• مساحت اتاق از 800 فوت مربع (74 متر مربع)کمتر باشد.

• سازه سقف غیر مسدود کننده باشد.

((منظور از این جمله که سازه سقف غیر مسدود کننده باشد این است که سقف تصرف مذکور دارای موانعی از جمله سقف کاذب، تیر های سازه ای یا موانع سایر سیستم های تاسیسات مکانیکی از جمله داکت ها و تجهیزات این سیستم ها نباشد.))

همچنین فضای مورد تصرف باید با دیوار ها و سقف محدود شده باشد. البته که وجود بازشو در دیوار ها ( مانند درب و محل عبور) اگر که فاصله این بازشو ها تا سقف بیشتر از 8 اینچ(20 سانتی متر) باشد بلامانع است.

اگر تمامی این موارد فوق در رابطه با محیط مورد نظر صدق کند، آنگاه می توان فاصله اسپرینکلر از یکی از دیوار ها را 9 فوت(2/75 متر) در نظر گرفت.

قانون اتاق کوچک بر طبق استاندارد NFPA13

طراحان می‌توانند قانون اتاق کوچک را برای هر محفظه‌ای که ابعاد زیر را داشته باشد، اعمال کنند:

• 800 فوت مربع (74 متر مربع) یا کمتر

• طبقه‌بندی شده به عنوان خطر کم

• ساخت و ساز بدون مانع

NFPA 13 به صراحت چنین منطقه‌ای را “اتاق کوچک” می‌نامد ( بند 3.3.196؛ نسخه 2019). و کتابچه راهنمای NFPA 13 توضیح می‌دهد که “آتش‌سوزی در اتاق‌های کوچک با ساکنین با خطر کم، چالش کمتری برای سیستم اسپرینکلر ایجاد می‌کند” به دلیل اندازه کوچک و بار سوخت کم آنها. بنابراین، این استاندارد به طراحان اسپرینکلر در این شرایط تا حدودی آزادی عمل می‌دهد.

این قانون در موقعیت‌های خاص استفاده می‌شود، اغلب زمانی که سایر عناصر اتاق، نصب اسپرینکلر را دشوار می‌کنند. به عنوان مثال، بسیاری از دفاتر درست در وسط سقف چراغ‌هایی نصب کرده‌اند. این محل قرارگیری مانع از قرار دادن یک اسپرینکلر در آنجا می‌شود که با الزامات استاندارد برای حداکثر فاصله ۷.۵ فوت(2/3 متر) از هر دیواری مطابقت دارد.

اگر استثنای قانون اتاق کوچک وجود نداشت، طراحان باید اسپرینکلر را در دو طرف چراغ قرار می‌دادند. با این قانون، طراحان همچنان می‌توانند یک اسپرینکلر نصب کنند.

طراحی در سیستم اسپرینکلر به دو صورت هیدرولیکی و جداول از پیش تعیین شده انجام می شود. لذا برای مطالعه مقاله طراحی سیستم اسپرینکلر کلیک کنید.

چگونه می‌توان قانون اتاق کوچک را اعمال کرد؟

قانون اتاق کوچک به طراحان دو مزیت اصلی می‌دهد:

• آنها می‌توانند آب‌پاش‌ها را تا فاصله ۹ فوت(2/75 متر) از یک دیوار قرار دهند.
• آنها می‌توانند از مساحت تقسیم بر تعداد اسپرینکلر به عنوان منطقه حفاظت اسپرینکلر استفاده کنند.
• قرار دادن آب‌پاش‌ها در فاصله ۹ فوت از یک دیوار

باز هم، معمولاً اسپرینکلر های واکنش استاندارد را می‌توان تا فاصله ۷.۵ فوت (۲.۳ متر) از هر دیواری قرار داد. این شرط در بخش 10.2.5.2.1 از NFPA 13 آمده است که بیان می‌کند فاصله اسپرینکلر تا دیوار نمی‌تواند بیش از نصف فاصله مجاز بین اسپرینکلرها باشد. حداکثر فاصله بین اسپرینکلرهای واکنش استاندارد در شرایط کم خطر، 15 فوت (4.6 متر) است (به استثنای فضاهای پنهان قابل اشتعال و کم خطر).

قانون اتاق کوچک اجازه می‌دهد اسپرینکلرها تا فاصله 9 فوت از یک دیوار قرار گیرند:

گاهی اوقات در مورد معنی “هر دیوار واحد” سردرگمی ایجاد می‌شود. برخی افراد به اشتباه فکر می‌کنند که این به معنای “هر دیوار” یا “همه دیوارها” است. اما معنی صحیح این است که طراحان می‌توانند یک دیوار را انتخاب کنند و اسپرینکلرها را تا فاصله 9 فوت از آن دیوار قرار دهند. از هر دیوار دیگری، حداکثر فاصله مجاز همچنان 7.5 فوت(2/3 متر) است.

همانطور که در این تصاویر از شکل A.10.2.5.2.3 از NFPA 13 نشان داده شده است، مزیت فاصله‌گذاری قانون اتاق کوچک این است که طراحان می‌توانند یک دیوار را انتخاب کنند و اسپرینکلرها را تا 9 فوت از آن فاصله دهند. برای بقیه دیوارها، باید از قانون حداکثر فاصله 7.5 فوت(2/3 متر) پیروی شود.

محاسبات مساحت پوشش تحت قانون اتاق کوچک:

برای طراحی سیستم اسپرینکلر و محاسبات هیدرولیکی، مساحت پوشش یک مفهوم مهم است. البته بسته به نوع خطر و انسداد محیط تصرف شده، در شرایط عادی، NFPA 13 می‌گوید که مساحت تحت پوشش یک اسپرینکلر در یک اتاق به شرح زیر محاسبه می‌شود ( طبق بند  9.5.2.1):

هنگامی که قانون اتاق کوچک اعمال می‌شود، محاسبات بسیار ساده‌تر می‌شوند (طبق بند 10.2.4.1.2.1). کافیست مساحت اتاق را بر تعداد اسپرینکلرها تقسیم کنید تا مساحت پوشش هر اسپرینکلر به دست آید.

توجه داشته باشید که قوانین حداکثر مساحت تحت پوشش تحت قانون اتاق کوچک ثابت می‌مانند. در فضاهای کم خطر بدون مانع که در جدول 10.2.4.2.1(a) NFPA  پوشش داده شده است، حداکثر مساحتی که یک اسپرینکلر می‌تواند محافظت کند 225 فوت مربع (20 متر مربع) است:

در سمت چپ، اتاقی نشان داده شده است که الزامات فاصله‌گذاری قانون اتاق کوچک را برآورده می‌کند – اسپرینکلر 9 فوت(2/75 متر) از یک دیوار و نه بیشتر از 7.5 فوت (2/30 متر) از بقیه فاصله دارد. اما این چیدمان از محدوده حفاظت 225 فوت مربعی (16 فوت در 15 فوت = 240 فوت مربع) تجاوز می‌کند. این اتاق به دو اسپرینکلر نیاز دارد. یک طرح قابل قبول در سمت راست نشان داده شده است.

چه نوع اسپرینکلرهای آتش نشانی با قانون اتاق کوچک کار می‌کنند؟

گاهی اوقات، طراحان دقیقاً نمی دانند که چه نوع اسپرینکلرهایی را می‌توان با قانون اتاق کوچک استفاده کرد. آیا اسپرینکلرهای واکنش سریع مجاز هستند؟ در مورد مسکونی چطور؟ در نوع سیستم اسپرینکلر پوشش گسترده چطور؟

پاسخ کوتاه این است: قانون اتاق کوچک در بخش 10.2 از NFPA 13 آمده است که فقط در مورد اسپرینکلرهای بالازن و پاین زن با واکنش استاندارد در سیستم‌های تجاری اعمال می‌شود.بر طبق این بند از استاندارد، قانون اتاق کوچک استفاده از اسپرینکلرهای دیواری و پوشش گسترده اعمال نمی‌شوند.

قانون اتاق کوچک چگونه بر محاسبات هیدرولیکی تأثیر می‌گذارد؟

بستگی دارد. از یک طرف، قانون اتاق کوچک با عملی‌تر کردن ارزیابی‌ها، یک مزیت هیدرولیکی ارائه می‌دهد. اما اگر دورترین اسپرینکلر در یک اتاق کوچک باشد و از این مزیت استفاده شود، طراحان باید مراقب مشکلات آن باشند.

برای توضیح این مفاهیم، به مثال زیر که توسط کنت ایسمن، معاون سابق انجمن مهندسی NFSA ایالات متحده، مورد بحث قرار گرفته است، اشاره می‌کنیم:

در این مثال، یک ساختمان در تصرف کم خطر که توسط اسپرینکلرهای واکنش سریع محافظت می‌شود، دارای یک منطقه طراحی (با رنگ خاکستری مشخص شده است) است که اسپرینکلرهای ۱، ۲، ۳، ۴، ۶، ۷ و ۸ را در بر می‌گیرد. این ساختمان دارای سه اتاق است. اتاق A (۲۴۵ فوت مربع) و اتاق B (۶۳۷ فوت مربع) هر دو اتاق‌های کوچکی هستند. اتاق سوم بقیه ساختمان را در بر می‌گیرد.

قانون اتاق کوچک با واقعی‌تر کردن محاسبات مساحت پوشش، یک مزیت ارائه می‌دهد. بدون این قانون در عوض، با استفاده از( As=S x L)  یک طراح ممکن است مجبور شود فرض کند که اسپرینکلرها فضای بیشتری را نسبت به آنچه در واقع در اتاق است، پوشش می‌دهند. این می‌تواند تقاضای جریان و فشار اسپرینکلرها را در آن منطقه افزایش دهد.

اتاق A را در مثال بالا در نظر بگیرید. طبق قانون اتاق کوچک، اسپرینکلر ۱ در اتاق A مساحتی معادل ۱۲۲.۵ فوت مربع (۲۴۵ فوت مربع تقسیم بر ۲ اسپرینکلر) را پوشش می‌دهد. بدون قانون اتاق کوچک، این عدد ۲۱۰ فوت مربع (S=14 ft , L15 ft)می باشد.

این به طراح یک مزیت هیدرولیکی می‌دهد زیرا دستیابی به چگالی مورد نیاز را آسان‌تر می‌کند. برای یک منطقه طراحی ۱۵۰۰ فوت مربعی با خطر کم، چگالی طراحی معمول ۰.۱ گالن در دقیقه بر فوت مربع است. جریان مورد نیاز اسپرینکلر ۱ را با و بدون قانون اتاق کوچک مقایسه کنید:

با پیروی از قانون اتاق کوچک، فشار مورد نیاز برای دستیابی به چگالی طراحی در ناحیه حفاظت این اسپرینکلر آنقدر کم است که باید به ۷ psi افزایش یابد (و جریان به ترتیب به ۱۴.۸ گالن در دقیقه افزایش یابد) تا بتوان دفلکتور را از اسپرینکلر بیرون براند. حتی با این افزایش، فشار مورد نیاز هنوز نصف فشار مورد نیاز بدون اعمال قانون اتاق کوچک است.

با اعمال قانون اتاق کوچک، مراقب باشید که فشار طراحی را کمتر از حد واقعی محاسبه نکنید.

مزیت هیدرولیکی قانون اتاق کوچک می‌تواند یک شمشیر دولبه باشد. اگر دورترین اسپرینکلر در یک اتاق کوچک باشد (همانطور که در این مثال وجود دارد)، طراحان ممکن است جریان و فشار را برای بقیه منطقه طراحی کمتر از حد واقعی محاسبه کنند. به عبارت دیگر، اگر دورترین اسپرینکلر در یک اتاق کوچک باشد، ممکن است پرمصرف‌ترین اسپرینکلر نباشد.

این اتفاق می‌تواند رخ دهد زیرا اسپرینکلرهای دیگر، حتی اگر به فشار بیشتری دسترسی داشته باشند، ممکن است مجبور باشند از منطقه بزرگتری محافظت کنند.

در این مثال، اسپرینکلر ۴ در یک اتاق کوچک نیست و باید فضایی به مساحت ۲۲۵ فوت مربع (S =15 ft , L=15 ft) را پوشش دهد. برای ارائه چگالی طراحی، اسپرینکلر ۴ باید حداقل ۲۲.۵ گالن در دقیقه (۰.۱ گالن در دقیقه بر فوت مربع × ۲۲۵ فوت مربع) جریان داشته باشد.

این امر به بیش از ۱۶ psi فشار نیاز دارد (در مقایسه با ۷ psi فشار اسپرینکلر ۱). مگر اینکه طراح بتواند ۹ psi فشار اضافی بین اسپرینکلر ۱ و اسپرینکلر ۴ پیدا کند (در فاصله ۳۵ فوت، این امر بعید است)، اسپرینکلر ۴ قادر به دستیابی به چگالی مورد نیاز نخواهد بود. فشار و جریان اسپرینکلر ۱ باید دست بالا در نظر گرفته شود تا طراح این موضوع را در نظر بگیرد.

در نهایت می توان به این جمع بندی رسید که استفاده از قانون اتاق کوچک، چه طراحی ما هیدرولیکی باشد چه طراحی بر اساس جداول از پیش تعیین شده باشد، کمک بسیار زیادی به طراحی کرده و با استفاده از این استثنا می توان مشکل تداخل با الزامات معماری و همچنین طراحی اوررلود در بحث طراحی هیدرولیکی حل می شود.

شرکت نزهت مائده شرق با داشتن 30 سال سابقه کاری در حوزه طراحی، نارت و اجرای تاسیسات مکانیکی و سیستم های اطفا حریق و تسلط کامل بر تمامی استاندارد ها و ضوابط در حوزه آتش نشانی و تاسیسات مکانیکی آمادگی انجام هرگونه پروژه در هر سطح از متراژ و کیفیت مدنظر کارفرمایان محترم را دارد. برای کسب هرگونه مشاوره و انجام پروژه با کارشناسان ما تماس حاصل فرمایید.