Miten automaattinen sprinklerijärjestelmä mitoitetaan?

Automaattisen sprinklerijärjestelmän mitoitus on monivaiheinen tekninen prosessi, jossa määritetään järjestelmän kyky suojata kiinteistö palotilanteessa. Mitoitus perustuu rakennuksen vaaraluokkaan, sovellettaviin standardeihin (kuten SFS-EN 12845) ja tarkkoihin hydraulisiin laskelmiin. Prosessin tavoitteena on varmistaa, että sprinklerijärjestelmä pystyy toimittamaan vaaditun vesivirran ja paineen kriittiselle toiminta-alueelle sammutustyön onnistumiseksi.

Twinputki Oy on TUKESin hyväksymä sprinklerijärjestelmä-asiantuntija, joka tarjoaa kokonaisvaltaista palvelua suunnittelusta asennukseen ja huoltoon. Tässä artikkelissa tarkastelemme teknisiä perusteita, joiden mukaan ammattimainen mitoitus suoritetaan.

Suunnittelua ohjaavat standardit ja säädökset

Suomessa automaattisten sprinklerilaitteistojen suunnittelua, asennusta ja huoltoa ohjaavat tiukat kansalliset ja kansainväliset standardit. Keskeisin näistä on eurooppalainen standardi SFS-EN 12845, joka määrittelee vaatimukset kiinteiden sammutusjärjestelmien suunnittelulle ja asennukselle. Standardin tavoitteena on varmistaa, että järjestelmä toimii luotettavasti koko elinkaarensa ajan.

Standardien ohella suunnittelussa on huomioitava vakuutusyhtiöiden vaatimukset, jotka voivat perustua esimerkiksi CEA 4001 -ohjeistukseen tai kansainvälisiin FM Global- ja NFPA-standardeihin. Nämä säädökset määrittelevät muun muassa vedenlähteiden varmuusmarginaalit, komponenttien laatuvaatimukset ja järjestelmän testausmenetelmät. Twinputki Oy huomioi kaikessa suunnittelussa viranomaisvaatimukset ja varmistaa, että toteutus täyttää TUKESin asettamat kriteerit.

Oikein valittu standardi ja sen tarkka noudattaminen ovat perusta järjestelmän hyväksynnälle. Viranomaistarkastukset ja kolmannen osapuolen tekemät varmennustarkastukset perustuvat suoraan näihin dokumentteihin. Siksi on välttämätöntä, että mitoitusprosessin alussa määritetään oikea säädöspohja vastaamaan rakennuksen käyttötarkoitusta ja palokuormaa.

Rakennuksen vaaraluokan määrittäminen

Mitoituksen ensimmäinen ja kenties kriittisin vaihe on rakennuksen tai sen osan vaaraluokan määrittäminen. Vaaraluokka määrittää sen, kuinka paljon vettä tarvitaan neliömetriä kohden ja kuinka laajalla alueella järjestelmän on kykyttävä toimimaan samanaikaisesti. SFS-EN 12845 jakaa kohteet pääasiassa kolmeen kategoriaan:

• LH (Low Hazard): Pienen palovaaran kohteet, kuten asuinrakennukset, hotellihuoneet ja toimistot, joissa on alhainen palokuorma ja syttymisalttiit materiaalit ovat vähäisiä.
• OH (Ordinary Hazard): Keskisuuren palovaaran kohteet, kuten kauppakeskukset, pysäköintilaitokset ja kevyen teollisuuden tilat. OH-luokka jaetaan edelleen alaluokkiin (OH1–OH4) toiminnan laadun mukaan. Esimerkiksi Mall of Tripla on kohde, jossa monimutkainen käyttöympäristö vaatii tarkkaa vaaraluokittelua.
• HH (High Hazard): Suuren palovaaran kohteet, joihin kuuluvat tuotantolaitokset (HHP) ja korkeavarastot (HHS). Näissä kohteissa palon leviämisnopeus ja intensiteetti ovat huomattavia, mikä vaatii järjestelmältä suurta kapasiteettia.

Vaaraluokan määrityksessä huomioidaan rakennuksessa säilytettävän materiaalin laatu, pakkaustapa ja varastointikorkeus. Mikäli rakennuksen käyttötarkoitus muuttuu, on sprinklerijärjestelmä ja sen mitoitus arvioitava uudelleen, jotta se vastaa uutta palokuormaa.

Vedenlähteen ja kapasiteetin mitoitus

Kun vaaraluokka on vahvistettu, siirrytään vedenlähteen ja tarvittavan vesitilavuuden mitoitukseen. Sprinklerijärjestelmä vaatii luotettavan vedenlähteen, joka pystyy syöttämään vettä määritellyn ajan. Vaadittava toiminta-aika vaihtelee tyypillisesti 30 minuutista (LH) jopa 90 minuuttiin (HH-luokat).

Vedenlähteenä voidaan käyttää julkista vesijohtoverkkoa, erillistä sprinklerisäiliötä tai luonnonvesilähdettä. Usein vaativissa kohteissa, kuten REDIn Majakassa, tarvitaan varmistettuja ratkaisuja, joissa veden saanti on taattu kaikissa olosuhteissa. Mikäli vesijohtoverkon paine tai virtaama ei ole riittävä, kiinteistöön on asennettava välisäiliö ja pumppulaitteisto.

Kapasiteetin laskennassa huomioidaan maksimivirtaama, joka muodostuu mitoitusalueen sprinklerisuuttimien yhteisestä kulutuksesta. Tähän lisätään mahdolliset palopostien vaatimat vesimäärät, mikäli ne on kytketty samaan järjestelmään. Laskennallinen vesitilavuus on suora tulo virtaamasta ja vaaditusta toiminta-ajasta, ja siihen sisällytetään aina riittävä varmuusmarginaali.

Putkiston hydraulinen mitoitus ja laskentatavat

Putkiston hydraulisella mitoituksella varmistetaan, että vesi kulkee pumpulta tai vedenlähteeltä kaukaisimmalle suuttimelle saakka oikealla paineella ja virtaamalla. Tämä on teknisesti vaativin osa suunnittelua, jossa hyödynnetään nykyään erikoistuneita ohjelmistoja.

Laskennassa käytetään Hazen-Williams-kaavaa tai Darcy-Weisbachin yhtälöä putkiston kitkahäviöiden määrittämiseen. Mitoituksessa on huomioitava:

• Putkien sisähalkaisijat ja materiaalien karheuskertoimet.
• Kulmakappaleiden, venttiilien ja muiden liitososien aiheuttamat painehäviöt.
• Korkeuserot kiinteistössä, jotka vaikuttavat suoraan staattiseen paineeseen.
• Veden virtausnopeus, joka ei saa ylittää standardien asettamia ylärajoja putkiston kulumisen ja äänihaittojen välttämiseksi.

Hydraulisessa laskennassa määritetään "epäedullisin alue", eli se kohta järjestelmää, jossa painehäviö on suurin. Järjestelmän on kykyttävä suoriutumaan sammutustehtävästä tässä pisteessä. Samalla tarkistetaan "edullisin alue" lähempänä pumppua, jotta varmistetaan, ettei virtausnopeus kasva liian suureksi tai pumppu ylikuormitu.

Sprinklerisuuttimien valinta ja sijoittelu

Sprinklerisuuttimien tehtävänä on tunnistaa palo ja jakaa vesi tehokkaasti palopesäkkeeseen. Suuttimien valintaan vaikuttavat kohteen lämpötilaolosuhteet, tilan korkeus ja suojattava materiaali. Suuttimia on saatavilla eri vasteajoilla (Standard Response ja Quick Response) sekä eri lämpötilaluokissa, jotka on merkitty värikoodeilla.

Sijoittelussa noudatetaan tarkkoja peittoalue- ja etäisyyssääntöjä. Tyypillisesti yksi sprinklerisuutin kattaa 9–12 neliömetrin alueen, mutta tämä vaihtelee vaaraluokan mukaan. Sijoittelussa on huomioitava esteet, kuten ilmanvaihtokanavat, valaisimet ja hyllystöt, jotka voivat estää veden suihkukuvion muodostumisen.

Laitteiston asennuksessa ammattitaito on ratkaisevaa. Twinputken asiantuntijat varmistavat, että jokainen suutin on asennettu standardien mukaisesti ja että niiden toimintaesteet on eliminoitu jo suunnitteluvaiheessa. Oikea sijoittelu takaa, että järjestelmä aktivoituu mahdollisimman varhaisessa vaiheessa, mikä minimoi palovahingot.

Pumppulaitteiston ja painetason vaatimukset

Mikäli vesijohtoverkoston luonnollinen paine ei riitä täyttämään hydraulisen laskelman vaatimuksia, järjestelmään asennetaan sprinkleripumppukeskus. Pumppulaitteiston tehtävänä on nostaa veden paine tasolle, joka voittaa putkiston vastukset ja korkeuserot, tarjoten suuttimille riittävän toimintapaineen.

Pumppulaitteisto koostuu yleensä vähintään yhdestä sähkö- tai dieselkäyttöisestä pääpumpusta sekä pienemmästä ylläpitopumpusta (jockey-pumppu). Ylläpitopumpun tehtävänä on pitää putkisto jatkuvassa paineessa ja korvata pienet vuodot tai lämpötilavaihteluista johtuvat paineenmuutokset ilman pääpumpun käynnistymistä.

Pumppujen mitoituksessa on tarkasteltava pumpun ominaiskäyrää (Q/H-käyrä) ja varmistettava, että se kattaa kaikki laskennalliset toimintapisteet. Laitteiston on oltava TUKES-hyväksytyn asennusliikkeen asentama ja säännöllisesti huoltama. Koska Twinputki on osa Instalco-konsernia, meillä on vahvat resurssit toteuttaa vaativatkin pumppaamokokonaisuudet osana monialaisia projekteja.

Järjestelmän koestus ja dokumentointi

Mitoituksen ja asennuksen jälkeen sprinklerijärjestelmä on testattava perusteellisesti ennen käyttöönottoa. Käyttöönottotarkastuksessa varmistetaan, että järjestelmä vastaa suunnitelmia ja hydraulisia laskelmia. Keskeisiä vaiheita ovat:

• Tiiveyskoe: Putkisto paineistetaan koepaineella mahdollisten vuotojen havaitsemiseksi.
• Toimintakokeet: Testataan pumppujen käynnistyminen, hälytysten siirtyminen hätäkeskukseen ja virtausilmaisimien toiminta.
• Vastaanottotarkastus: Ulkopuolinen tarkastuslaitos suorittaa varmennustarkastuksen, jossa todetaan järjestelmän vaatimustenmukaisuus.

Dokumentointi on olennainen osa kokonaisvaltaista paloturvallisuutta. Tähän kuuluvat loppupiirustukset (as-built), hydrauliset laskelmat, laiteluettelot ja huolto-ohjelma. Kaikki asennukset kirjataan huolellisesti, mikä helpottaa järjestelmän ylläpitoa sen elinkaaren aikana. Twinputki Oy vastaa siitä, että asiakas saa kattavan dokumentaation ja opastuksen laitteiston käyttöön.

Automaattinen sprinklerijärjestelmä on investointi kiinteistön ja sen käyttäjien turvallisuuteen. Oikeaoppinen mitoitus varmistaa, että järjestelmä toimii silloin, kun sitä eniten tarvitaan. Mikäli tarvitsette asiantuntija-apua sprinklerijärjestelmän suunnittelussa tai mitoituksessa, ottakaa yhteyttä asiantuntijoihimme.