壓力調整閥

壓力調整閥係設置於幫浦一次側，主要作用在於減低對幫浦的高壓 衝擊，避免送水壓力或兩台以上幫浦串聯運轉時對於幫浦吸入端的損 害。惟壓力調整閥容易因水流中雜質或污物阻塞影響，導致閥件無法正 常發揮其調壓功能。

圖 7 壓力調整閥構造及位置示意圖

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2.2.4 送水口及出水口

送水口係供消防車以進水管銜接送水之入口，出水口則為設置於建 築物內各樓層之水源出口，以利火災時水源能透過連結送水管之輸送直

接運用於撲滅火勢。

2.3 連結送水管系統配置與設計 2.3.1 國內外設置規範

美國NFPA14 Standard for the Installation of Standpipes and Hose Systems Edition水力設計準則重點如下：

1.NFPA 14 2010年版允許建築物高層部使用之連結送水管，管壓高於 350psi(24bar)，所謂之高層部與低層部於章節中加以明確定義。

2.NFPA 14 2010年版刪除使用管線規格計算法(Pipe Schedule Design )之 規定，全面改以水力計算(Hydraulically Calculation)為之。

3.NFPA定義之水力計算Hydraulically Design System為管徑之選擇乃是基 於系統所需之流量、壓力產生的阻力損耗，管路的分佈在計算區域內 應維持合理的一致性。

4.NFPA定義之電腦模擬產生之水力計算報告Computer Generated

Hydraulic Report應包括完整報告(摘要表、圖表、供水分析、節點分析 以及詳細的工作表)。

5.壓力限制：

(1)管內壓力任何時刻時皆不應超過350 psi (24bar)

(2)高層部使用之連結送水管設置，在使用足以耐壓之管材、管件的前提 下，系統管內壓力可以達到350psi(約24公斤)；唯管內壓力達到

350psi(24公斤)以上的部位，不得設置出水口。

(3)連結出水口最大揚程:

a.額定揚程(出水狀態): 出水口使用1¹/₂ 英吋瞄子放水壓力超過

100psi(6.9公斤)之出水口應設置壓力調整閥，將壓力調整至100psi(6.9 公斤)。

b.全閉揚程(閉水狀態): 出水口處壓力超過175psi(12.1公斤) 應設置壓 力調整閥，調整至使用1¹/₂ 英吋瞄子放水壓力100psi(6.9公斤)。

(4)工作壓力:壓力調整閥的一次側壓力應在壓力調整閥設備出廠標示的 工作壓力範圍內。

(5)當使用單一幫浦搭配壓力調整閥同時供應高層部與低層部或是兩套以 上之連結立管時，必須符合以下條件：

a.用壓力調整閥調降低層部立管內壓力

b.系統內所有壓力調整閥皆可隔離以作維修與替換

c.完成失誤分析即任一壓力調整閥故障時，不得使兩處以上之出水口壓 力超過175 psi(12.1公斤)。

d.系統內所有壓力調整閥應設置旁通管以及常閉式閘閥 e.壓力調整閥高度應在地面2.31公尺以內

f.系統內所有壓力調整閥進、出水側應設置壓力表 g.連結送水口附近設置逆止閥與止水閥

h.所有壓力調整裝置安裝時應依照原廠的建議安裝釋壓閥

i.依照NFPA72之規定安裝遠端遙測設備以確保壓力調整裝置運作正常 6.最小管徑規定

(1)至少4英吋

(2)設置為高低層系統時，至少6英吋

(3)當建築物同時受到依照NFPA13或是NFPA13R規定設計的撒水系統保 護時，而且系統符合7.8.1水力設計要求時，最小管徑可以為4英吋 (4)支管應不小於2 1/2英吋，且符合NFPA14 7.8及7.10水力設計規範。

由於國內之消防法規是參考日本之消防法規所制訂，而依日本消防 法施行規則第31條七款一目之規定高度超過70m之建築要設置中繼幫 浦，其中繼幫浦在高層建築物設有自動撒水設備之樓層，其中繼幫浦可 以設置在高度超過70m以上之屋頂層或中間樓層,至日本關於連結送水管 配管的設置以及維持的技術標準的細目如下：

(1)必須是專用的。但是，在使用連結送水管的場合時，對於該連結送水 管的性能不會產生妨礙的場合時則不在此限。

(2)必須要使用符合日本工業規格的Ｇ3442、Ｇ3448、Ｇ3452、Ｇ3454或 Ｇ3459 的水管或是具有同等以上的強度、耐腐蝕性以及耐熱性的水 管。但是，配管的設計送水壓力（稱呼在噴嘴前端的送水壓力是在0.6 百萬帕（MPa）（在消防長或消防署長所指定的防火對象物裡所使用的

物品如消防水槍等，該消防水槍等的有效作動出水壓力由消防長或消 防署長所指定的壓力為之。）以上的情況送水時在送水口的壓力。以 下的稱呼亦同）在超過1 百萬帕（MPa）的場合時，必須要使用符合 日本工業規格的Ｇ3448 或是Ｇ3454 的水管之中的厚度規格40 以上 的物品或是符合Ｇ3459 的水管之中的厚度規格10 以上的物品或是具 有同等以上的強度、耐腐蝕性以及耐熱性的水管。

(3)接頭必須要遵照下表左欄所列出的種類、符合下表右欄所規定的日本 工業規格，或是以符合消防廳長官所規定的標準的具有同等以上強 度、耐腐蝕性以及耐熱性的物品為之。但是，在配管的設計送水壓力 在超過1 百萬帕（MPa）的場合時所使用的接頭方面，凸緣接頭必須 符合日本工業規格Ｂ2239 或Ｂ2220 的水管接頭中符合壓力規格為16 Ｋ以上的物品，凸緣接頭以外的接頭必須要是符合日本工業規格的 2312 或Ｂ2313（以Ｇ3468 為材料的物品除外。）的水管連接器之中 符合厚度規格40 以上（使用Ｇ3459 為材料的物品其厚度規格是10以 上的）的物品或是具有同等以上的強度、耐腐蝕性以及耐熱性的水管 接頭。

種類 日本工業規格

凸緣接頭 螺紋接合 Ｂ2220 或是Ｂ2239 焊接接合 Ｂ2220

凸緣接頭以外的接頭 螺紋接合 Ｂ2301、Ｂ2302 或是Ｂ2308 之 中使用Ｇ3214（限於ＳＵＳＦ 304 或是ＳＵＳＦ316）或是Ｇ

5121（限於ＳＣＳ13 或是ＳＣ Ｓ14。）為材料的物品

焊接接合 Ｂ2311、Ｂ2312 或是Ｂ2313（以 Ｇ3468 為材料的物品除外）

(4) 閥類的規定事項

a.材質必須要是符合日本工業規格的Ｇ5101、Ｇ5501、Ｇ5502、Ｇ5705

（限於黑鍛鑄鐵件。）、Ｈ5120 或是Ｈ5121 的物品，或者是符合 消防廳長官所規定的標準的具有同等以上強度、耐腐蝕性以及耐熱 性的物品。

b.開關閥、止水閥以及逆止閥必須要是符合日本工業規格的Ｂ2011、Ｂ 2031 或是Ｂ2051，或者是符合消防廳長官所規定的標準的具有同等 以上性能的物品。

c.開關閥或是止水閥的開關方向，以及逆止閥的水流方向必須要在閥上 標示出來。

(5)配管的管徑必須要是依據水力的計算算出的管徑規格。

(6)在緊鄰加壓送水裝置的吐出側部分的配管必須要設置逆止閥以及止水 閥。

(7)在緊鄰加壓送水裝置的吸水側部分的配管必須要設置止水閥。

(8)配管的耐壓力必須要是能夠承受該當配管的設計送水壓力的1.5倍以 上的水壓。但是，在根據下一款的（一）的規定所設置的加壓送水裝 置的場合時的該當加壓送水裝置的吐出側的配管的耐壓力必須要是能

夠承受加壓送水裝置的閉鎖壓力的1.5倍以上的水壓。

2.3.2 系統配置方式

傳統的連結送水管系統配置方式，是在建築物的中間樓層設置中繼 幫浦，以串連地面之消防車幫浦接續將水源送往建築物高層部，並確保 出水壓力、出水量及水帶有效防護範圍，以達到消防救災可及性。配置 情形示意如圖 。

資料來源：本研究整理

中繼 幫浦

消防車(幫浦) 送水口

圖 8 傳統連結送水管系統配置方式

各層出水口

近年國內較新的連結送水管系統配置方式，其中繼幫浦係改採高、

低層幫浦分別設置於屋頂層及地下層，低層幫浦負責低樓層之出水，高 層幫浦則負責高層部的出水，由於水本身的重力壓，高層幫浦往下打(下 行管)時只能設計到某個樓層，否則出水壓力將過高，而低層幫浦往上打 (上行管)至高層幫浦一次側，則僅須有押入揚程1kgf/cm²即可。與上述傳 統配置方式相較，由於兩台(高層及低層)幫浦間之落差距離提高，故低層 幫浦揚水能力須採用較高揚程者，配置情形示意如圖 。

資料來源：本研究整理

2.3.3 水力設計

中繼幫浦全揚程在下列計算值以上：

全揚程H＝h1消防水帶摩擦損失水頭＋h2配管摩擦損失水頭＋h3落差＋

60m放水壓力

所謂「摩擦損失」，即為管道中的水流由於摩擦力的作用產生阻力，

高層 中繼幫浦

低層

中繼幫浦 消防車(幫浦)

上行管

下行管

各層出水口

圖 9 新式連結送水管系統配置方式

消耗了水流動的能力，而造成的壓力損失。

1.管道內的流體流動之類別²⁹

管道內的流體流動之類別，係以雷諾係數(Reynold’s Number)做為判 別，分為層流、穩流及紊流三大類別。

表 2 流體流動分類表

類別 判別區隔

層流 (laminar flow) Re < 2000 穩流(transition flow) 2000< Re <4000 紊流 (turbulent flow) Re > 4000

29 張蓉台，「水在管路中的阻力計算(上)(下)」，中華水電冷凍空調，272、273，92-100、79-87 頁，民 國 95 年 6 月、95 年 7 月

2.一般壓力流體管路的摩擦損失計算公式及使用條件 表 3 壓力流體管路摩擦損失及使用條件表

類別 使用條件

Hazen–Williams Equation

 穩流

 穩流與亂流共存

 不可壓縮流體

 4℃ － 25℃

 管線上有許多分歧管或分支管

Darcy–Weisbach Equation

 層流

Colebrook–White Equation

 亂流

 不可壓縮流體

 可壓縮流體

 直管部份 (1)Hazen–Williams 公式

英制單位

010666

1085

.

0 C di Q

f =

⁻

•

⁻

•

^{( 4 )}

f ：直管的摩擦損失(ft水柱/100 ft

、 mm 水柱/m)

Q：流量(gpm

、 m

³

/s)

(2)Darcy–Weisbach 公式 英制單位

g (3)Colebrook–White公式 英制單位

ε, e：管內壁的光滑度或粗糙度(ft,ft)

很粗糙的管材 114 10^-4 3.5 造成嚴重的亂流現象 164 10^-5 5.0

3.Hazen-Williams公式簡化表示方式

54

:

1.水鎚壓力波的最大值H，可以Joukowski equation³⁰公式求得：

H=av/g _{( 16 )}

v：流速(m/s)

g：重力加速度(m/s²)

30 A Review of Water Hammer Theory and Practice

其中a，為15℃水的壓力波傳播速度： 時須選擇適當之空氣室(Air Chamber)容量者，可依據下列公式計算評 估：

圖 10 隔膜型水鎚吸收器

資料來源：www.z-tide.com.tw

2.3.5 實務設計案件統計與分析-以臺北市 98 年~100 年為例

1.經統計臺北市98年~100年新建建築物消防安全設備設計案件，設有連

結送水管者之件數及比率如下：

表 6 新建建築物消防安全設備設計案件統計表 項目

年度 新建設計案(件) 設有連結送水管(件) 比率

98 407 255 62.65%

99 420 253 60.24%

100 304 189 62.17%

總計 1,131 697 61.63%

(資料來源：本研究整理) 2.連結送水管設計方式分為管徑規格法及水力計算法，統計情形如下：

利用隔膜片形成壓縮氣室，運用壓 縮氣室原理吸收水鎚現象。

表 7 連結送水管設計方式統計表

年度11.64%，比例逐年上昇。

總計34件採水力計算法設計者，建築物17-20層樓以下者4件、21-30 層樓者27件、30層樓以上者3件，全數均為一定規模以上之高層建築物，

其中21、22層樓之建築物各9件為最多。

4.近三年設計發展趨勢

查臺北市自97年開始有設計者採用電腦水力計算法驗證連結送水管 之設計，該案件為地上27層、地下4層建築物，臺北市政府消防局以邀請

查臺北市自97年開始有設計者採用電腦水力計算法驗證連結送水管 之設計，該案件為地上27層、地下4層建築物，臺北市政府消防局以邀請

在文檔中 高樓連結送水管風險管理 (頁 48-0)