スプリンクラー設備のループ配管は摩擦損失をどう計算するのか｜平成18年の消防庁通知と修正流量の繰り返し計算を解説

平成18年３月10日、消防庁予防課長が消防予第103号を出しました。
スプリンクラー設備などの配管を輪の形に結ぶループ配管が現れ、既存の基準だけでは摩擦損失を算出できなくなったためです。
通知は、計算の考え方と計算例を示し、都道府県に周知を求めています。
この記事では、通知の中身と、現行の規則で確かめられる点を解説します。

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ループ配管の摩擦損失はなぜ通知で取扱いが示されたのか

通知は、既存の基準では算出できない配管が現れたことを背景に挙げています。
まず、通知の本文と、現行の条文を確かめます。 通知の背景は、配管の形が従来の基準で扱える範囲を超えたことです。
通知の前文は、屋内消火栓設備、スプリンクラー設備、水噴霧消火設備、泡消火設備、屋外消火栓設備などの配管を対象に挙げています。
摩擦損失計算は、昭和51年消防庁告示第３号「配管の摩擦損失計算の基準」で算出することとされています。
現行の規則でも、スプリンクラー設備は第14条第１項第11号ホで、消防庁長官が定める基準によるとされています。
通知は、そのままでは算出できないループ配管について、取扱いを示したものです。

ループ配管の流量はどう配分して計算するのか

通知の記の１は、ループ配管の摩擦損失計算についてです。
まず、通知の本文を確かめます。 基本は、分岐した配管の摩擦損失水頭を等しくすることです。
水は輪の両側に分かれて流れ、合流点で再び一つになります。
そのため、分岐点から合流点までの損失水頭は、どちらの経路でも同じでなければなりません。
通知は、その条件を満たすよう流量を配分することを求めています。
計算の手法は複数考えられるとされ、通知は一つの例を示しています。

修正流量はどんな式で求め、いつ計算を終えるのか

通知は、修正流量の式と計算例も示しています。
まず、通知の本文を確かめます。 修正流量は、損失水頭の合計を、損失の変化の度合いで割って求めます。
通知の式は、ｑ≒ΣＰ÷Σ（1.85Ｐ／Ｑ）です。
Ｐは配管の摩擦損失水頭、Ｑは＋または－方向の仮想流量、ｑは修正流量です。
＋側と－側の損失水頭の合計がゼロに近づくよう、流量を少しずつ動かします。
合計が0.05メートル未満になったところで、計算を終えます。 計算例では、三回の計算で損失水頭がほぼ釣り合います。
仮想流量は、①と②に500Ｌ／minずつと想定して出発します。
第一次計算では、＋側と－側の損失水頭の合計が＋17.702メートルで、修正流量は38.650Ｌ／minです。
第二次計算では合計が＋0.067メートルで、まだ0.05メートル以上のため、計算を続けます。
第三次計算で合計が0.001メートルとなり、Ａ～Ｂ間の摩擦損失水頭は約61.0メートルとされています。

流入部に最も近いヘッドの放水圧力はどう確かめるのか

通知は、ループ配管の計算のあとに、ヘッドの放水圧力の確認を求めています。
まず、通知の本文と、現行の条文を確かめます。 ヘッドの放水圧力は、規則の上限である1.0MPaを超えてはなりません。
通知は、流入部に最も近いヘッドをＤ点として、そこの放水圧力が規定圧力を超えないかを確かめる手順を示しています。
ヘッドが１個作動し、放水圧力が1.0MPaのときの放水量は、放水量80Ｌ／minで0.1MPaという条件から253Ｌ／minと求められています。
その流量での加圧送水装置の揚程から、各区間の摩擦損失水頭と落差を差し引いて、Ｄ点の圧力を求めます。

明日からループ配管の計算書で何を確認すればよいのか

通知は、都道府県に、市町村への周知を求めるものです。
次に挙げる確認は、通知が利用者に求めたものではなく、この記事の整理です。

• 計算の対象が、通知の例に当たる単純なループ配管か、複雑なループやグリッド配管かを確かめる
• 分岐点と最遠の合流点が設定され、両側の損失水頭の合計が0.05メートル未満になっているかを確かめる
• 流入部に最も近いヘッドの放水圧力が、1.0MPaを超えていないかを確かめる
• ループ配管から末端の放出口までを含めた合計の摩擦損失が最大となる経路で、ポンプの全揚程を確かめる
• 判断に迷ったときは、所轄の消防機関に確かめる

確認の中心は、ループ部分だけでなく、末端までを含めて計算しているかです。
通知は、ループ配管から末端の放出口までを含めた合計の摩擦損失が最大となる部分が、最大値になると述べています。
ループ部分の損失だけを見て、全揚程を判断してはなりません。
また、将来ループ部から配管を増設する可能性がある場合は、ループ配管部の口径に余裕をもたせる指導が示されています。
個々の建物にどこまで当てはまるかは、通知には書かれていません。

よくある質問

この記事を書いた人

㈱防災屋Web編集部

元消防士、行政書士、高専卒など

防火管理者には「セルフ選任」と「プロ代行」の２択があることをもっと多くの方々に知ってもらい、世の中の防火管理レベルをもっと上げていきたい。
０にはできない火災リスクとの向き合い方を伝え、救える命を増やし、悲しみの総量を減らしたい。
後悔してからでは遅すぎる火災予防に、Webの力で取り組む㈱防災屋の編集部です。

監修・編集者

青木 俊輔

㈱防災屋 代表取締役／消防設備士

平成元年生まれ、三重県鈴鹿市出身。祖父が創業した消防設備業者で10年間勤務した後、独立・起業。現在は青木マーケ㈱、㈱防災屋、(一社)予防団の運営に携わる。Amazonベストセラー1位『改訂版 消防設備士０類』著者。月刊誌「電気と工事（オーム社）」でコラム連載中！

本記事の消防法令、消防用設備等の技術情報および記述内容を監修・編集しています。

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学歴

• 鈴鹿工業高等専門学校 材料工学科 卒
• 静岡大学工学部物質工学科 材料科学コース 卒
• 静岡大学大学院工学研究科物質工学専攻 修了

保有資格

• 消防設備士：甲種特類、甲種１～５類、乙種６・７類
• 危険物取扱者：甲種、乙種１～６類、丙種
• 防火対象物点検資格者／防災管理点検資格者／甲種防火管理者
• 第二種電気工事士／工事担任者（総合通信）／第三種電気主任技術者
• 自家用発電設備専門技術者／特種電気工事資格者／職長・安全衛生責任者
• eco検定／民泊適正管理主任者／フォークリフト運転技能講習 修了

趣味：ギター、バスケットボール（全国高専大会優勝・キャプテン）

主な活動

• 青木マーケ㈱ 代表取締役
• ㈱防災屋 代表取締役
• (一社)予防団 共同代表理事
• 著書『改訂版 消防設備士０類』

参考・出典

• 消防予第103号「スプリンクラー設備等におけるループ配管の取扱いについて」（平成18年３月10日　消防庁予防課長）
• 消防法施行規則（昭和36年自治省令第６号）第12条第１項第７号チ、第14条第１項第11号ホ・ニ、第16条第３項第３号ヘ　e-Gov法令検索

※本記事は公表されている法令および消防庁の通知に基づく一般的な解説です。条例や運用は市町村ごとに異なる場合があります。個別の判断は所轄消防署にご確認ください。