スプリンクラー放水量計算ツールとは?
このツールは、消火用スプリンクラーやノズルの放水量を、水理計算でおなじみの式 \(Q = K \times \sqrt{P}\) を使って求めるものです。消防設備の設計、灌漑(かんがい)、水理設計の分野で広く使われており、ある運転圧力のもとでスプリンクラーがどれだけの水を放出するかを予測できます。なお、本ツールは米国式の単位(GPM・psi)と K係数を前提としています。日本国内では水量を L/min、圧力を MPa で扱うのが一般的で、設計基準(消防法など)も異なるため、その点にご注意ください。
使い方
お使いのスプリンクラーヘッドの K係数(メーカーが提示する放水係数)と、ヘッド部での運転圧力(psi)を入力してください。1分あたりの流量(GPM)と、1時間あたりの放水量が表示されます。代表的な K係数は、標準的なスプレー型で 5.6、大口径ヘッドで 8.0 です。
計算式の解説
基本となる式は次のとおりです。
$$Q = K \times \sqrt{P}$$ここで \(Q\) は流量(GPM)、\(K\) は放水係数(単位は GPM/√psi)、\(P\) は圧力(psi)を表します。流量は圧力の平方根に比例するため、圧力を2倍にしても流量は2倍にはなりません。およそ1.41倍に増えるだけです。
計算例
K係数 5.6 のスプリンクラーを 50 psi で運転する場合を考えてみましょう。
$$Q = 5.6 \times \sqrt{50} = 5.6 \times 7.0711 = 39.6 \text{ GPM}$$これを1時間続けると、このヘッドからは約 2,376 ガロンが放水される計算です。
よくある質問
K係数とは何ですか? オリフィス(放水口)の大きさで決まるスプリンクラーの基準放水係数で、メーカーが提示します。
どの圧力を入力すればよいですか? 供給側の静圧ではなく、スプリンクラーヘッド部で実際に得られる残圧(動圧)を使ってください。
灌漑用スプリンクラーにも使えますか? はい。メーカーの K係数と単位を合わせた圧力を用いれば、同じ平方根の関係がそのまま当てはまります。