Guida al dimensionamento dei serbatoi antincendio NFPA 22
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Guida al dimensionamento dei serbatoi antincendio NFPA 22
La durata non è un numero NFPA 22. Deriva dallo standard di progettazione del sistema e dall'autorità competente, e NFPA 22 richiede quindi che il serbatoio fornisca la capacità netta che tale durata produce una volta considerati la portata di progetto, la dotazione per le manichette e il volume inutilizzabile. Dimensionare il serbatoio su una base di durata tracciabile e documentare tale base in modo che possa essere verificata.
Introduzione
Ogni domanda su un serbatoio antincendio si conclude con un numero, e il numero che determina il costo del serbatoio è raramente quello su cui le persone discutono. Diametro, altezza, lamiera del mantello e accessori vengono tutti discussi. La durata viene ereditata.
Ecco come un serbatoio viene dimensionato su una cifra che deriva da una regola empirica, da una specifica legacy o da un precedente stabilito prima dell'adozione dell'edizione corrente del codice, e come un serbatoio arriva in cantiere con un volume nominale che non sostiene il carico approvato dall'autorità. Il requisito di durata non è una proprietà del serbatoio. Deriva dalla progettazione del sistema antincendio, e NFPA 22 richiede che il serbatoio soddisfi qualunque risultato produca tale progettazione.
Questa guida illustra da dove deriva la durata, come si combina con la portata di progetto, dove le ipotesi standard smettono di essere valide, quando viene imposta una durata più lunga e come il calcolo deve essere redatto affinché un'autorità approvante lo accetti. I riferimenti sono NFPA 22 per il serbatoio e i suoi accessori, NFPA 13 per la progettazione sprinkler che genera la domanda e NFPA 20 per la pompa antincendio.
Che cos'è il requisito di durata
Il requisito di durata è il periodo di tempo per cui l'acqua immagazzinata deve rimanere disponibile alla portata richiesta. La NFPA 22 non stabilisce tale requisito. Essa definisce ciò che il serbatoio deve essere e deve erogare, mentre la durata proviene dall'esterno di essa, dalla progettazione del sistema antincendio e dall'autorità competente. Il Capitolo 4 contiene i requisiti generali, inclusa la base di capacità di cui ai punti 4.1.3 e 4.1.3.1, motivo per cui un serbatoio costruito perfettamente secondo la NFPA 22 può comunque avere dimensioni errate se la durata inserita in tale base era sbagliata.
Ne conseguono due cose. La durata deve essere riconducibile a un documento: un requisito della norma di progettazione del sistema per l'occupazione e il rischio, oppure una condizione scritta imposta dall'autorità. E modificarla dopo il calcolo cambia tutto a valle, dal volume della domanda all'altezza del guscio e alla fondazione.
Come si combinano durata e flusso di progetto
Il volume che un serbatoio deve contenere è il prodotto di portata e tempo: V_required = Q_design x t_duration, dove V_required è il volume che il sistema deve prelevare, in m3 (ft3); Q_design è la portata di progetto in L/s (gpm); e t_duration è la durata richiesta in minuti. Questa relazione è semplice, ed è nel modo in cui viene applicata che si commettono la maggior parte degli errori di dimensionamento.
Per un sistema sprinkler la richiesta è la somma della richiesta degli sprinkler e della dotazione per il getto idrante, e ciascuna ha la propria durata. L'espressione corretta è V_required = somma su i di (Q_i x t_i), non la portata totale moltiplicata per la durata più breve. Dove viene accreditata l'alimentazione municipale, può essere accreditato solo il quantitativo che essa può fornire durante l'evento, e ciò deve essere dimostrato anziché presunto.
Il serbatoio quindi non contiene la richiesta completa, perché parte del volume immagazzinato non può essere erogata alla pompa. L'acqua morta al di sotto dell'aspirazione, il franco libero antivortice allo scarico richiesto dalla 14.2.13 e il bordo libero riducono ciò che è utilizzabile. Il calcolo è: volume della richiesta, meno l'alimentazione accreditata, più il volume inutilizzabile, equivale alla capacità netta che il serbatoio deve fornire.
Ipotesi standard sulla durata e i loro limiti
Le durate citate più spesso provengono dallo standard di progettazione del sistema sprinkler stesso piuttosto che dalla NFPA 22, e variano in base alla classificazione del rischio di occupazione. Ciò che conta non è il numero ma le condizioni ad esso associate: ogni valore appartiene a una specifica edizione del codice, a una specifica classificazione del rischio e a uno specifico tipo di sistema. Una durata ripresa da un'altra edizione, o da un progetto di standpipe anziché da un progetto di sprinkler, non è trasferibile.
Queste ipotesi descrivono un sistema sprinkler che eroga alla sua densità di progetto sulla sua area di progetto e mantiene tale portata. Non descrivono un sistema deluge che apre tutti gli ugelli contemporaneamente, un'area di processo soggetta a un rischio elevato, o un sito la cui fornitura idrica pubblica non può essere considerata affidabile per la durata dell'evento. Né sopravvivono a una modifica dell'edificio. Quando l'autorità impone una propria durata, tale requisito governa il serbatoio e deve essere inserito nella documentazione come condizione scritta.
Quando è richiesta una durata più lunga
È necessaria una durata più lunga quando lo standard predefinito non rappresenta il sito. I fattori scatenanti sono noti: l'autorità competente impone una durata più lunga come condizione per l'approvazione; l'occupazione o il rischio esulano dall'intervallo per cui il valore predefinito è stato redatto; l'approvvigionamento idrico non è sufficientemente affidabile per accreditare la fonte pubblica; il sito è remoto, non presidiato o presenta un lungo tempo di risposta dei vigili del fuoco; il proprietario ha adottato un obiettivo di resilienza per la risposta antincendio; oppure un assicuratore ha imposto una propria condizione.
La conseguenza a portata costante è lineare e immediata. Raddoppia la durata e raddoppi il volume della domanda e il volume del guscio, e con essi la fondazione, il peso della piastra, i sollevamenti con la gru e il percorso di trasporto. Questo è l'argomento per stabilire la durata prima che il serbatoio venga appaltato, e per fornire al fornitore del serbatoio la durata per iscritto, con il documento da cui deriva indicato.
Applicare la guida a un sistema sprinkler
Per un sistema sprinkler la domanda è generata dalla procedura di progetto della NFPA 13. La classificazione del rischio di occupazione fissa la densità di progetto e l'area di progetto, e il calcolo idraulico che ne segue produce il flusso di progetto nel punto più gravoso del sistema. La durata deriva poi dal requisito della stessa norma per quel rischio, non dal serbatoio.
L'indennità per il flusso delle manichette è una richiesta separata e viene trattata separatamente. Viene aggiunta alla richiesta degli sprinkler anziché essere incorporata nella portata degli sprinkler, perché le due non sono contemporanee allo stesso modo, e viene mantenuta per la durata che la norma le assegna. Incorporare l'indennità per le manichette nella portata degli sprinkler e poi applicare un'unica durata al totale di solito sottostima il volume.
Due requisiti della NFPA 22 stanno alla base del numero e sono soddisfatti dalla disposizione del serbatoio anziché dall'aritmetica. Il serbatoio viene mantenuto riempito entro 4 in. (102 mm) dal livello di servizio antincendio ai sensi del punto 14.4.3, e l'alimentazione deve ripristinare il volume entro 8 ore ai sensi del punto 4.2.1.4. Un serbatoio che contiene il volume corretto ma non può essere riempito in quella finestra temporale non dispone di una riserva affidabilmente disponibile.
Applicare la guida a un sistema di idranti
Un'alimentazione antincendio da idrante ha un profilo di domanda diverso. La portata è determinata dalla portata antincendio richiesta per l'area e dal numero e dalle dimensioni degli idranti in servizio, e il sistema è normalmente alimentato dalla rete pubblica tramite una pompa antincendio anziché da un serbatoio a gravità privato. Qualora un serbatoio privato faccia parte dell'alimentazione, il principio della durata si applica comunque, ma la questione dell'accreditamento viene prima: ciò che può essere accreditato è limitato da ciò che il serbatoio può erogare e dall'affidabilità del resto della rete.
Tre differenze separano il caso dell'idrante dal caso dello sprinkler. La portata è un profilo di picco piuttosto che una portata di progetto sostenuta, quindi la disposizione delle uscite e la geometria dell'aspirazione assumono un peso maggiore nella progettazione. L'attrito nel percorso tra il serbatoio e il punto di utilizzo rappresenta una quota maggiore della pressione richiesta, per cui il volume utilizzabile deve essere valutato rispetto al percorso di adduzione e non al solo serbatoio. E la durata di solito deriva dai criteri di portata antincendio dell'autorità stessa, quindi deve essere ottenuta per iscritto.
Quando si applica una durata diversa
Tre situazioni mettono abitualmente sul tavolo un numero diverso. La prima è l'adozione del codice. Al di fuori del Nord America il quadro normativo di riferimento può essere uno standard europeo o di altro paese, e la tabella della durata degli sprinkler della NFPA 13 semplicemente non è il riferimento; la EN 12845 è il quadro parallelo per i sistemi sprinkler e i loro approvvigionamenti idrici. Il serbatoio può comunque essere costruito secondo la NFPA 22 e la AWWA D103, ma la durata per cui è dimensionato deriva dal codice locale adottato, e le due basi devono essere conciliate esplicitamente anziché presunte equivalenti.
Il secondo è la prova di accettazione della pompa. NFPA 20 richiede che la pompa antincendio sia collaudata a portate che superano la sua capacità nominale, e il serbatoio deve fornire quella portata di prova. La prova è un evento breve, ma rappresenta un prelievo effettivo dalla riserva, e deve essere pianificata in modo che il serbatoio venga riempito e la riserva ripristinata successivamente.
Il terzo è una modifica successiva all'approvazione. Un cambiamento di destinazione d'uso, del materiale stoccato o dello schema di protezione può modificare la densità di progetto, l'area di progetto e quindi sia la portata che la durata. La base di durata approvata deve quindi essere riesaminata anziché trasferita, e il serbatoio ricontrollato rispetto ad essa.
Documentare il dimensionamento per l'approvazione
Il calcolo dimensionale è il documento che l'autorità esamina, e deve essere obbligatorio. In ordine, deve indicare la portata di progetto e la sua origine; la durata e il documento che la richiede; la riserva per manichette trattata come fabbisogno a sé stante; qualsiasi fornitura municipale accreditata con la base per l'accredito; il volume di fabbisogno risultante nelle unità del calcolo e nelle unità in cui il serbatoio sarà ordinato; il volume inutilizzabile e la ragione di ciascun elemento che lo compone; la capacità netta che il serbatoio deve fornire, con riferimento a 4.1.3 e 4.1.3.1; e la base di riempimento verificata rispetto a 4.2.1.4.
Allegare i documenti di progettazione dell'impianto che supportano i dati di input invece di ripeterli. Quando la durata differisce dal valore predefinito standard, allegare la condizione scritta dell'autorità e identificare il documento o la clausola da cui proviene.
Sii preciso su quale volume intendi. Capacità netta, capacità lorda e volume utilizzabile sono numeri diversi e vengono usati in modo intercambiabile nella conversazione. Indica quello per cui il serbatoio è ordinato e il dato di riferimento a cui si riferiscono le misurazioni del livello. Se la riserva è suddivisa su più di un serbatoio, il disegno deve mostrare l'interconnessione che rende reale la riserva combinata.
Da Dove Deriva la Base della Durata
Fonte della Durata | Cosa Stabilisce | Prova da Archiviare con il Calcolo |
Norma di progettazione del sistema, ad esempio NFPA 13 per un sistema sprinkler | La durata per la classificazione del rischio di occupazione e il tipo di sistema | La clausola dell'edizione del codice adottata che la richiede |
Condizione imposta dall'autorità competente | Una durata più lunga o modificata per questo sito | La condizione scritta di approvazione, con riferimento alla data |
Requisito dell'assicuratore | La durata e qualsiasi obbligo aggiuntivo di fornitura idrica | Il requisito scritto, con la pianificazione o la politica a cui appartiene |
Obiettivo di resilienza o continuità del proprietario | Una durata superiore al minimo del codice | Il memorandum firmato sulla base di progettazione e il commento del revisore |
Analisi del credito di fornitura municipale | La parte della domanda che può essere accreditata alla fornitura pubblica | Il registro del test di fornitura e l'ipotesi di disponibilità dichiarata |
Test di accettazione della pompa antincendio secondo NFPA 20 | Un prelievo breve e ad alta portata dalla riserva durante la prova di messa in servizio | La procedura di prova della pompa e il piano di rifornimento che ne consegue |
Sequenza di calcolo dimensionale per un serbatoio antincendio
Passo | Quantità | Input o riferimento | Nota |
1 | Portata di progetto per la domanda degli sprinkler | Calcolo idraulico NFPA 13 nel punto più gravoso | Alla densità di progetto sull'area di progetto |
2 | Dotazione per getto idrico | Lo stesso standard di sistema, come domanda separata | Non integrato nel flusso dell'irrigatore |
3 | Durata applicata a ciascuna domanda | Lo standard di progettazione del sistema, o una condizione dell'autorità | Ogni domanda ha la propria durata |
4 | Volume della domanda | Somma di Q_i moltiplicato per t_i per ogni domanda | Mantenere coerenti le unità di misura del calcolo |
5 | Approvvigionamento pubblico accreditato | Analisi dell'accredito di fornitura | Solo ciò che può essere dimostrato come erogabile durante l'evento |
6 | Volume della domanda lorda | Calcolato dai passaggi 4 e 5 | Il volume che deve essere disponibile durante l'evento |
7 | Volume inutilizzabile | Geometria del serbatoio, la disposizione anti-vortice di cui al punto 14.2.13, il franco di bordo | Tutto ciò che si trova sotto il livello utilizzabile all'aspirazione della pompa |
8 | Capacità netta richiesta | Calcolato, con riferimento a NFPA 22 4.1.3 e 4.1.3.1 | Questo è il numero in base al quale viene ordinato il serbatoio |
9 | Verifica di riempimento | Domanda lorda ripristinata entro le 8 ore consentite dalla 4.2.1.4 | Fissa la disposizione di riempimento e i controlli di livello |
Riferimento del progetto
Non esiste alcun record verificato di progetto antincendio idrico nella libreria dei progetti che corrisponda all'ambito di questa guida dimensionale, pertanto l'articolo viene presentato senza un esempio di progetto. Ciò che invece contiene è la parte verificabile: da dove proviene la base della durata e chi ne è responsabile, la sequenza di calcolo che trasforma una portata e una durata in una capacità netta, i limiti delle ipotesi standard, le situazioni che impongono una durata più lunga e l'insieme documentale che un'autorità approvante esamina. Ciascuno di questi elementi è enunciato in riferimento alla norma o alla clausola da cui deriva, così da poter essere verificato anziché accettato sulla fiducia.
Informazioni su Center Enamel
Center Enamel (Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd.) progetta e fabbrica serbatoi di stoccaggio in acciaio bullonato, serbatoi in acciaio saldato, serbatoi in epossidica fusa a legame, serbatoi zincati, recipienti in acciaio inossidabile, recipienti a pressione, coperture a cupola geodetica in alluminio e coperture galleggianti. L'azienda vanta oltre 30 anni di esperienza produttiva e ha fornito attrezzature a progetti in più di 100 paesi. Le coperture a cupola geodetica in alluminio sono progettate e fabbricate secondo API 650 Appendice G, AWWA D108, l'Aluminum Design Manual, ASCE 7 e IBC, e l'azienda ha sviluppato ed esportato una copertura a cupola in alluminio di 72 m di diametro nel 2023. Ingegneria, fabbricazione, rivestimento, controllo qualità e servizio in cantiere sono gestiti come un unico ambito, motivo per cui i disegni, la base di calcolo e l'hardware consegnato possono essere riconciliati tra loro.
Domande frequenti
Quale durata richiede NFPA 22 per un serbatoio dell'acqua antincendio?
Quale durata richiede la NFPA 22 per un serbatoio antincendio?La NFPA 22 non stabilisce una durata. Stabilisce la base di capacità che il serbatoio deve soddisfare ai sensi dei punti 4.1.3 e 4.1.3.1, richiede che il serbatoio sia mantenuto pieno entro 4 in. (102 mm) dal livello di servizio antincendio ai sensi del punto 14.4.3, e richiede che l'alimentazione ripristini il volume entro 8 ore ai sensi del punto 4.2.1.4. La durata stessa deriva dalla norma di progettazione del sistema per l'occupazione e il rischio, confermata dall'autorità competente.
La NFPA 22 stabilisce un volume fisso del serbatoio?
La NFPA 22 stabilisce un volume fisso del serbatoio?No. Stabilisce i requisiti di erogazione e la base di capacità, non un numero di metri cubi. Il volume deriva dalla portata di progetto, dalla durata e dal trattamento della dotazione idrica per le manichette, e successivamente vi si aggiunge il volume inutilizzabile affinché la capacità netta disponibile all'aspirazione della pompa soddisfi il requisito.
Come viene determinata la durata richiesta?
Come viene determinata la durata richiesta? Dalla progettazione del sistema antincendio. Per un sistema sprinkler è la durata che l'edizione adottata di NFPA 13 richiede per la classificazione del rischio di occupazione e il tipo di sistema. Per un'alimentazione da idranti è solitamente il criterio di portata antincendio dell'autorità stessa. In entrambi i casi il valore deve essere riconducibile a un documento, e qualsiasi scostamento da esso deve essere una condizione scritta anziché un'assunzione.
La durata richiesta può essere superiore al minimo standard?
La durata richiesta può essere superiore al minimo standard?Sì. Una condizione di approvazione dell'autorità, un requisito dell'assicuratore, un pericolo al di fuori dell'intervallo coperto dal valore predefinito o un obiettivo di resilienza del proprietario possono tutti richiedere di più. A portata costante il volume della domanda scala direttamente con la durata, quindi una durata maggiore significa un guscio più grande, una fondazione più pesante e un percorso di consegna diverso. Stabiliscilo prima della gara, non dopo la fabbricazione.
Cosa succede se la richiesta del sistema cambia dopo l'installazione del serbatoio?
Cosa succede se la richiesta del sistema cambia dopo l'installazione del serbatoio?La riserva deve essere ricalcolata in base alla nuova richiesta e il serbatoio esistente verificato rispetto ad essa. Il volume fisico di un serbatoio installato non cambia, quindi se la nuova richiesta è maggiore, è necessario integrare l'alimentazione, riesaminare la portata oppure accettare esplicitamente la non conformità da parte dell'autorità. Una modifica dell'occupazione, dello stoccaggio o dello schema di protezione è il fattore scatenante abituale.
Come documento una durata non standard?
Come documento una durata non standard? Allegare la condizione scritta, indicare il documento o la clausola da cui proviene, specificare il flusso di progetto a cui si applica e mostrare il volume di domanda risultante, la capacità netta e l'effetto sull'involucro e sulla fondazione. Lo scopo dell'allegato è che il revisore possa verificare il requisito senza contattare nessuno. Una durata non spiegata in un foglio di calcolo viene trattata come un'ipotesi.
Come si documenta il calcolo dimensionale?
Come si documenta il calcolo dimensionale? In un ordine fisso: flusso di progetto e la sua fonte, durata e la sua fonte, indennità per tubazioni come domanda separata, fornitura pubblica accreditata e la base per l'accredito, volume di domanda lordo, volume inutilizzabile con le relative motivazioni, capacità netta rispetto a 4.1.3 e 4.1.3.1, e la disposizione di riempimento verificata rispetto a 4.2.1.4. Indicare l'edizione di ogni norma utilizzata, citare i volumi nelle unità con cui verrà ordinato il serbatoio e indicare il dato di livello da cui viene misurato il volume.
Conclusione
Dimensionare un serbatoio antincendio è un'aritmetica breve avvolta in una lunga catena di decisioni. L'aritmetica è portata per durata. La catena è dove si perde il valore: la durata deve essere ricondotta a un documento, l'indennità per le manichette deve essere trattata come una richiesta separata, l'approvvigionamento pubblico accreditato deve essere dimostrabile, il volume inutilizzabile deve essere aggiunto di nuovo e la disposizione di riempimento deve ripristinare il volume entro le 8 ore che la 4.2.1.4 consente.
Tutto questo è più facile prima che il serbatoio venga ordinato che dopo che è stato consegnato. Una durata stabilita presto è una riga in un foglio di calcolo. Una durata stabilita tardi è una modifica al mantello, alla fondazione e all'approvazione già concessa.
Inviaci il flusso di progettazione del sistema, la durata e il documento da cui proviene, il trattamento della dotazione idrica per le manichette, i vincoli del sito e l'edizione del codice applicabile, e ti restituiremo il calcolo della capacità, la dichiarazione del volume netto e lordo, la geometria dell'abbassamento e la documentazione che l'autorità di approvazione richiederà.
Parla con il nostro team di ingegneria
Invia la portata, la base del volume, il codice di riferimento e i vincoli del sito, e il nostro team di ingegneria tornerà con una specifica che un fornitore può preventivare e un revisore può approvare. Ti diremo anche chiaramente quando un diverso tipo di serbatoio o un diverso ambito è la risposta migliore.
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