SERKAN CEYLAN
Norm Teknik A.Åž. Satış ve Müh. Dept. Ekip Lideri

1. GÄ°RÄ°Åž
1.1. Sprinkler Sistemi 
Sprinkler sisteminin amacı yangını kontrol veya söndürmeye yetecek minimum uygulama yoÄŸunluÄŸunu saÄŸlamaktır. Sprinkler sistemi endüstriyel bir tesisin yangın söndürme sisteminin en etkili elemanıdır.

Yangın esnasında yükselen duman içinde su damlacıklarının penetrasyonu ve yanan yüzeye ulaÅŸarak söndürme iÅŸleminin gerçekleÅŸtirilmesi, çevrede ve tavan seviyesinde sıcaklığın düÅŸürülmesi sonucu aşırı sprinkler açılması ve konvektif ısı transferi nedeniyle yapısal yangın zararlarının önlenmesi, yanan nokta çevresini ıslatıp soÄŸutarak yangının yayılmasını önlemek yangının kontrol altına alınabilmesi için gerekli zorunluluklardır. Sprinkler sisteminin bu zorunlulukları yerine getirebilmesi için optimum damlacık çapının saÄŸlanması gereklidir. Sprinkler deflektöründen yayılan damlacıkların çapına baÄŸlı olarak yangının ilerleme hızı ve sıcak gazların yapı içine transferi çok fazla deÄŸiÅŸebilir. Büyük damlacıkların yükselen duman içerisinde penetrasyonu kolaydır, Ä±sıl yükü yüksek yangınlarda küçük damlacıklara göre daha etkilidir. Küçük damlacıklar ise yanan bölge çevresinde ve özellikle tavan çevresinde buharlaşıp ısı çekerek soÄŸutma etkisi saÄŸlarlar. Böylece daha çok sprinkler açılması önlenmiÅŸ olur. Ancak yükselen dumanın hızı damlacıkların terminal hızını geçiyorsa özellikle küçük damlacıklar duman ile birlikte sürüklenecek ve söndürme ya da soÄŸutma iÅŸlemine katkı yapamayacaktır. EÄŸer sprinkler uygulanacak alan yüksek tavanlı ise bu kritere daha fazla dikkat edilmelidir. Yangın esnasında ortaya çıkan ısı miktarına baÄŸlı olarak yüksek tavanlı binalarda tavan sıcaklığının sprinklerin aktivasyon sıcaklığına ulaÅŸması daha uzun sürecektir. Buna paralel olarak yangın büyüyecek ve yükselen alevler sonunda sprinklerlerin çalışmasını saÄŸlayacak ancak damlacıklar yere düÅŸmeden buharlaÅŸacak ya da damlacık hızlarına baÄŸlı olarak duman ile birlikte sürüklenecektir. Bunu önlemek için yüksek tavan uygulamalarında büyük orifisli sprinkler kullanılması gerekmektedir.

Kullanılacak sprinkler tipinin seçimi ve yerleÅŸimi ise en saÄŸlıklı olarak sprinkler su atım karakteristiklerinin deÄŸerlerine göre karşılaÅŸtırılması ya da projelendirme yapılan yükseklik için test verilerinin üreticiden saÄŸlanması ile yapılabilir. Ancak pratik çözüm olarak 9,1 m’ye kadar olan yüksek tavan uygulamalarında ESFR veya iri damlacıklı sprinklerler çözüm olabilir. Sprinkler sisteminde kontrol ve söndürme özellikli olmak üzere iki tip sprinkler mevcuttur.

1.2. ESFR (Erken Uyarılı Hızlı Tepkili) Sprinkler
1980’lerin sonunda, Factory Mutual Sigorta ÅŸirketinin çalışmaları sonucunda yangınların bastırılması için özel dizayn edilen ESFR sprinkler geliÅŸtirilmiÅŸtir. Yüksek depo alanlarında yangını bastırmak ve özel uygulama gerektiren yerlerde kullanmak için geliÅŸtirilmiÅŸ ilk sprinklerdir. ESFR sprinkler söndürme özellikli sprinklerdir ve K14, K17, K22 ve K25 olmak üzere dört farklı basınç deÄŸerinde ESFR sprinkler mevcuttur. Kullanılacak olan bu sprinkler tipini çatı ve depolama yükseklikleri belirler. (Tablo 2)

ESFR sprinkler yangını bastırmaya yönelik homojen ve güçlü su dağılımı ile hızlı ÅŸekilde su akışı saÄŸlar. ESFR sprinkler deflektörü iri su damlacıkları üretir ve yangın sırasında erken devreye girerek, iri damlacıkları sayesinde sıra yangınların bastırılmasında etkilidir.

Tüm dizayn ve montaj kriterlerinin tam olarak yerine getirilmesi halinde, depo ve depolama alanlarında ESFR sprinkler diÄŸer sprinklerler ile karşılaÅŸtırıldığında çok daha etkilidir. ESFR sprinklerin montajında uygulanması gereken; tavan eÄŸimi, çatı konstrüksiyonu, montaj yerleÅŸimi ve çatı engelleri gibi bazı zorunlu kurallar vardır. Bu zorunlu kurallara uyulmaması durumunda sprinklerin atım karakteristiÄŸi bozulabilmekte ve yangın anındaki performansını olumsuz etkileyerek söndürme iÅŸleminin gerçekleÅŸmemesine neden olmaktadır.

FM Global’in yaptığı tam ölçekli yangın testlerine göre standartlara uygun ÅŸekilde yerleÅŸtirilmiÅŸ olması kadıyla 1 ile 4 sprinklerin devreye girmesi sonucu yangın tam olarak söndürülebilmektedir. Yangın geliÅŸimi test koÅŸullarına paralel bir düzen içinde olmamaktadır. Bu sebeple FM Global yangın anında 12 sprinklerin devreye girerek yangını söndüreceÄŸini öngören bir dizayn standardı getirmiÅŸtir. ESFR sprinklerin montajında uygulanması gereken; tavan eÄŸimi, çatı konstrüksiyonu, montaj yerleÅŸimi ve çatı engelleri gibi bazı zorunlu kurallar vardır. Bu dizayn kriterleri Kısım 2’de belirtilmiÅŸtir.

1.3. ESFR Sprinkler Kullanımı ve avantajları
ESFR sprinkler her türlü depo uygulamasında kullanılabilir ancak deponun durumu sistem dizayn aÅŸamasında çok iyi incelenmelidir. ESFR sprinklerin avantajı ise raflı depolarda bina ve depolama yüksekliÄŸine baÄŸlı olarak in-rack ve intermediate-level sprinkler kullanılmaksızın koruma saÄŸlanabilmesidir. In-rack sprinkler sprinkler kullanılmadığında iÅŸveren açısından maliyetlerde (raf ve bina kullanımı açısından büyük avantajlar saÄŸlar. Bu avantajlar; raflı depoların yerinin deÄŸiÅŸmesi veya taşınması ile malların yerinin deÄŸiÅŸmesi esnasında sprinkler borulaması ve sistem tasarımında herhangi bir deÄŸiÅŸikliÄŸe gerek kalmamaktadır. Ayrıca depo alanlarında çalışan forklift operatörlerinin sebep olacağı herhangi bir kazaya (sprinkler kırılması veya boruya çarpması) mahal vermesini engeller.

ESFR sprinkler kullanılarak yığın ÅŸeklinde, paletli ve sabit raflı (prefore) depolama yapılan alanlarda koruma yapabiliriz. Ayrıca ESFR sprinkler kullanıldığında yangın dolabı/hidrant debisi 946 lt/dk ve yangın suyu besleme süresi 1 saat yeterli olmaktadır.

Bu önkoÅŸulların hepsi bir araya gelirse, bina sahibi düÅŸük maliyette daha üstün yangın korumaya sahip olacaktır.

2. ESFR SPRÄ°NKLER KULLANIM LÄ°MÄ°TLERÄ°
• ESFR sprinkler sedece ıslak borulu sistemlerde kullanılır.
• EÄŸimin %16,7’yi geçtiÄŸi çatılarda kullanılamaz (Her 12 m’de 2 m yükseklik).
• Kapalı raf plakalarının kullanıldığı ve/veya üstü açık konteynerların bulunduÄŸu raflı depolama düzeninde kullanılmaz.
• Yanıcı engelli çatıda kullanılmaz.
• Engelli ve engelsiz tavan yapısında kullanılabilir. Kapalı yapı elemanlarının (kiriÅŸ vb.) derinliÄŸinin 305 mm’yi geçtiÄŸi yerlerde, sprinkler arası minimum mesafe ve koruma alanları dikkate alınarak kapalı yapı elemanlarının oluÅŸturduÄŸu her kanal içine yerleÅŸim yapılmalıdır.

3. ESFR SPRİNKLER YERLEŞİMİNDE DIKKAT EDİLMESİ GEREKEN KONULAR
a. Sprinkler maksimum koruma alanı ve sprinkler arası mesafe; Tablo 1’de verilen deÄŸerleri geçmemelidir.
b. Sprinkler minimum koruma alanı; 6 m2’den az olmamalıdır.
c. Sprinklerin duvara maksimum mesafesi Tablo 1’de verilen sprinkler arası maksimum mesafenin yarısını geçmemelidir.
d. Sprinklerin duvara minimum mesafesi; 102 mm’den az olmamalıdır.
e. Sprinkler arası minimum mesafe; 2,4 m’den az olmamalıdır.
f. Sprinklerin tavana olan mesafeleri K faktörüne göre deÄŸiÅŸiklik gösterir.

K Faktörü 14 olan sarkık tip ESFR sprinkler için;
• Sprinkler deflektörü ile tavan arası maksimum mesafe: 356 mm
• Sprinkler deflektörü ile tavan arası minimum mesafe: 152 mm

K faktörü 16.8 olan sarkık tip ESFR sprinkler için;
• Sprinkler deflektörü ile tavan arası maksimum mesafe: 356 mm
• Sprinkler deflektörü ile tavan arası minimum mesafe: 152 mm

K faktörü 22.4 ve 25.2 olan sarkık tip ESFR sprinkler için;
• Sprinkler deflektörü ile tavan arası maksimum mesafe: 457 mm
• Sprinkler deflektörü ile tavan arası minimum mesafe: 152 mm

K faktörü 14 olan dik tip ESFR sprinkler için;
• Sprinkler deflektörü ile tavan arası maksimum mesafe: 305 mm
• Sprinkler deflektörü ile tavan arası minimum mesafe: 76 mm

K faktörü 16.8 olan dik tip ESFR sprinkler için;
• Sprinkler deflektörü ile tavan arası maksimum mesafe: 305 mm
• Sprinkler deflektörü ile tavan arası minimum mesafe: 76 mm

g. BranÅŸmanların kiriÅŸleri kesecek ÅŸekilde yerleÅŸimine izin verilir ancak sprinkler eÅŸ aralıklar içinde kalmalı ve kiriÅŸlerin altında bulunmamalıdır.
h. Sprinkler deflektörü tavana veya çatıya paralel olmalıdır.
i. GeniÅŸliÄŸi 0.6 m veya daha az olan engel altına sprinkler ilavesi yapılmaz ve sprinkler engel kenarına yatayda 0.3 m veya daha fazla mesafede yerleÅŸtirilir.
j. ESFR sprinkler, çelik veya boÅŸluklu çelik kiriÅŸlerin alt kiriÅŸlerine yatayda minimum 0.3 m mesafede yerleÅŸtirilmelidir.
k. Çatı veya tavan sprinkler deflektörü ile depolama üst seviyesi arası mesafe 914 mm veya daha fazla olmalıdır.

4. 7,6 M DEPOLAMA YÜKSEKLİĞİNDEN FAZLA OLAN PLASTÄ°K YANICI SINIFI RAFLI DEPOLAMALARIN ESFR SPRÄ°NKLER Ä°LE KORUNUMU
Kartonlu veya açıkta genleÅŸmemiÅŸ platiklerin tek sıralı, çift sıralı ve çoklu sıralı raf depolamasının korunumu Tablo 2’de verilmiÅŸtir.

5. ESFR SPRÄ°NKLER Ä°ÇÄ°N ÖRNEK BÄ°R HESAPLAMA YAPILMASI
AÅŸağıda verilen hidrolik hesap örneÄŸi; çatı veya tavan yüksekliÄŸi 13,7 mt. ve 10,7 ile max. depolama yüksekliÄŸi 9,1 mt., depolama ÅŸekli tek sıralı, çift sıralı ve çoklu sıralı raf kullanılan, yanıcılık sınıfı kartonlu ve genleÅŸmemiÅŸ malzemelerin depolandığı örnek bir bina baz alınarak hazırlanmıştır.Toplam depolama alanı yaklaşık 10.000 m²’dir. Binanın pompa dairesine en uzak olan kritik zonu dikkate alınarak hesap yapılmıştır.

Åžekil 1’de verilen yerleÅŸime göre yapılan hesaplarda; 400 m 8” ana besleme hat boru uzunluÄŸu bulunan sistemde 9 m2 koruma alanı olacak ÅŸekilde ESFR yerleÅŸimi yapılmıştır. 42m uzunluÄŸunda, 30 branÅŸmanı bulunan grid tesisat için Tablo 3’te verilen deÄŸerlere göre, her K faktörü için ayrı hidrolik hesap yapılmıştır. Grid tesisat üzerinde ana ve yardımcı kolektör boru çapı sabit olarak 6” alınmıştır. Çatı yüksekliÄŸi 10.7m olan depo için branÅŸman çapı sabit 2 ” ve çatı yüksekliÄŸi 13.7 m olan depo için sabit 2 ½” olarak alınmıştır. Tüm hesaplarda boru hızı limit deÄŸeri 7 m/sn kabul edilmiÅŸtir. Elde edilen sonuçlar deÄŸerlendirilerek, Tablo 4, Grafik 5, 6 ve 7’de kıyaslama sonuçları olarak özetlenmiÅŸtir.

6. SONUÇ
ESFR sprinkler her türlü depo uygulamasında kullanılabilir fakat sistem tasarımında depo koÅŸulları ve depolama yüksekliÄŸi çok iyi incelenmelidir. ESFR sprinklerin tercih edilmesinin en önemli nedeni yangını homojen olarak bastırması ve kullanımında raf arası sprinklere ihtiyaç duyulmamasıdır.

Sistemi tasarlayan kiÅŸi, sprinkler tipi ile minimum sistem ihtiyaçlarını karşılarken en uygun maliyetle sistemi tasarlamalıdır. Sadece ihtiyaç duyulan su debisini saÄŸlamak için gereÄŸinden büyük çapta borulama yapmak yada gereÄŸinden büyük kapasiteli sprinkler kullanmak doÄŸru bir mühendislik yaklaşımını saÄŸlamayacaktır. Tablo 3’te verilen maksimum çatı/tavan yüksekliÄŸi ve maksimum depolama yüksekliklerini kullanarak yapılacak hidrolik hesaplara Tablo 4, Grafik 5, 6, 7’deki kıyas tablolarında verilen sonuç deÄŸerler ışık tutacaktır. K-14 veya K-17 ESFR sprinkler yerine maliyeti daha yüksek olan K-22 veya K-25 ESFR sprinkler kullanılması durumunda, daha düÅŸük basınçlı yangın pompası kullanılalark avantaj saÄŸlanabildiÄŸi görülmektedir. Ayrıca raf arası sprinkler sistemi döÅŸenmesi gerekmediÄŸi için borulama ve iÅŸçilik maliyetlerinde de önemli düzeyde tasarruf saÄŸlanacaktır. ESFR sprinkler sisteminin ihtiyaçlarını karşılayacak yüksek debili yangın pompalarının maliyetleri kullanılacak basınç deÄŸerlerine göre ciddi artışlar göstermektedir. Yukarıda görüldüÄŸü üzere yüksek kapasiteli bir sprinkler kullanarak daha düÅŸük basınçlı bir pompa ile çalışma imkanı saÄŸlanmış ve dolayısıyla kullanılan sprinkler tipine göre optimizasyon saÄŸlanmıştır. Yapılan kabuller göz önünde bulundurulduÄŸunda;

10,7 m çatı yüksekliÄŸi için gerekli olan pompa basınçları; K14 sprinkler için 12 Bar ile en yüksek basınca ihtiyaç duymaktadır. K17 10,5 bar ve K22 10 Bar ile birbirine yakın basınç deÄŸerlerini vermektedir. K25 ESFR sprinkler ise 10,7 m çatı yükseklikliÄŸinde 7,5 Bar ile en uygun pompa basınç deÄŸerini vermektedir. Bu çatı yüksekliÄŸinde ihtiyaç duyulan toplam pompa su debisi Tablo 4 ‘de görüldüÄŸü üzere K14, K17, K22 ve K25 ESFR sprinkler için 1640 GPM ile 1858 GPM aralığında olması nedeniyle yangın pompalarının UL listeli ve FM onaylı olduÄŸu range göz önünde bulundurulduÄŸunda 2000 GPM kapasiteli yangın pompası uygun olmaktadır. Sistemin minimum 1 saat çalışması gerekliliÄŸi baz alındığında Tablo 4’e göre 373 m3/h kapasite ile K25 sprinkler için min. yangın suyu rezervini vermektedir. Kullanılacak yangın pompasının çıkan debi ve basınç deÄŸerlerine göre K25 için kullanılan yangın pompası K14 ve K17 için kullanılan pompalardan %40 daha ucuz, K22 için kullanılan pompadan %25 daha ucuzdur.

13,7 m çatı yüksekliÄŸi için gerekli olan pompa basınçlar; K14 sprinkler için 12,7 Bar ile en yüksek basınca ihtiyaç duymaktadır. K17 sprinkler 10,7 Bar ve K25 sprinkler 11 Bar ile birbirine yakın basınç deÄŸerlerini vermektedir. K22 sprinkler ise 13,7 m çatı yüksekliÄŸinde 9,6 Bar ile en uygun pompa deÄŸerini vermektedir. Bu çatı yüksekliÄŸinde ihtiyaç duyulan toplam pompa su debisi Tablo 4 ‘de görüldüÄŸü üzere K14, K17, K22 ve K25 ESFR sprinkler için 1843 GPM ile 2197 GPM aralığında olması nedeniyle yangın pompalarının UL listeli ve FM onaylı olduÄŸu range göz önünde bulundurulduÄŸunda 2000 GPM kapasiteli yangın pompası uygun olmaktadır. Sistemin minimum 1 saat çalışması gerekliliÄŸi baz alındığında 419 m3/h kapasite ile K14 sprinkler min. yangın suyu rezervini vermektedir. Kullanılacak yangın pompasının çıkan debi ve basınç deÄŸerlerine göre K22 için kullanılan yangın pompası K14 sprinkler için %55 ve K17 için %10 ve K25 için kullanılan pompadan %25 daha ucuzdur.

Yapılan bu analizler sonucunda 10,7 m çatı yüksekliÄŸinde K25 ESFR sprinkler, 13,7 m çatı yüksekliÄŸinde K22 ESFR sprinkler en optimum çözümü vermektedir.

KAYNAKLAR
1. NFPA 13 “Standart for the Installation of Sprinkler Systems”, 2007 Edition
2. FM Global “Property Loss Prevention Data Sheets 2-2”,2002
3. BRYAN L. JOHN “Automatic Sprinkler & Standpipe Systems”, 2006
4. GAGNON ROBERT M. “Designer’s Guide to Automatic Sprinkler Systems” Gagnon Enginering 2005.

Makaleyi e-dergi'den okumak için lütfen tıklayınız.