BLOG

2024.06

泡消火設備の加圧送水装置は移動式を足すとどう計算が変わるのか｜高架水槽・圧力水槽・ポンプの三方式を解説

泡消火設備の点検票には、加圧送水装置の欄に高架水槽の落差や圧力水槽の圧力、ポンプの全揚程といった数字が並びます。
この三つは同じ「送り出す力」を表していますが、計算式に立つ項の数はそろっていません。
消防法施行規則第18条第４項第九号は、高架水槽・圧力水槽・ポンプのそれぞれに専用の式を定めており、移動式の泡消火設備を併設していると項がもう一つ増えます。
項が増える理由が分かれば、点検票の数字を自分の建物の設備構成と照らし合わせて読めるようになります。

高架水槽と圧力水槽とポンプで、計算式の項の数が違うと聞きました。
同じ送水なのに、なぜそろっていないのですか。

高架水槽は自分の高さがそのまま落差になるからです。
圧力水槽とポンプは、その落差の分を式の中に別の項として足す必要があります。

うちは移動式のホースも併設しているのですが、それも計算に関係しますか。

移動式のホースを使う設備は、摩擦損失の項がもう一つ加わります。
順番に見ていきましょう。

この記事の結論

泡消火設備の加圧送水装置は高架水槽・圧力水槽・ポンプの三方式があり、それぞれ専用の計算式を持ちます。根拠は消防法施行規則第18条第４項第九号です。
高架水槽の落差はＨ＝ｈ１＋ｈ２＋ｈ３の三項で求めます。水槽自体の高さがそのまま落差になるため、別に落差の項を足す必要がありません。
圧力水槽とポンプは自分の位置エネルギーを持たないため、落差そのもの又はその圧力換算分を独立した項として式に足します。
移動式の泡消火設備を併設していると、消防用ホースの摩擦損失の項がどの方式の式にも一つ加わります。
加圧送水装置には、泡放出口やノズルの性能範囲の上限値を超えないための措置も求められます。

▼

高架水槽と圧力水槽とポンプの三方式で泡消火設備の加圧送水装置の計算式が変わり移動式を足すとホースの項が増えることを示した図解

泡消火設備の加圧送水装置にはどんな方式があるのか

消防用設備等の加圧送水装置には、高架水槽・圧力水槽・ポンプの三つの方式があります。
泡消火設備でもこの三方式が使われ、どれを選ぶかで点検票に書かれる数字の意味が変わります。

消防法施行規則第18条第４項第九号　加圧送水装置は、第十二条第一項第七号イ（ロ）、ロ（ロ）及び（ハ）、ハ（ハ）から（チ）まで、ニ、ト並びにチの規定の例によるほか、次に定めるところによること。

加圧送水装置は三方式のどれを選んでも基本ルールは共通です。
消防法施行規則第十二条第一項第七号が定めるスプリンクラー設備等と共通の一般基準を土台にしたうえで、第十八条第四項第九号がイ・ロ・ハの三つの号で高架水槽・圧力水槽・ポンプそれぞれの専用の計算式を追加しています。
どの方式を選ぶかは建物の構造や設置スペースで決まりますが、計算式は方式ごとに違うため、点検票の数字を見るときはまずどの方式の設備かを確認する必要があります。
以下では高架水槽・圧力水槽・ポンプの順に、それぞれの式がなにを求めているのかを見ていきます。

うちのビルは屋上に水槽があるので高架水槽だと思うのですが、見分け方はありますか。

屋上や高い階に水槽があれば高架水槽方式です。
次の項目でその落差の求め方を見ていきましょう。

高架水槽を使うときの落差はどう計算するのか

高架水槽は、水槽の位置そのものが送り出す力になります。
条文はこの位置エネルギーを「落差」と呼び、必要な値を式で定めています。

消防法施行規則第18条第４項第九号イ　高架水槽を用いる加圧送水装置の落差（水槽の下端から泡放出口までの垂直距離をいう。以下この号において同じ。）は、次の式により求めた値以上の値とすること。
Ｈ＝ｈ１＋ｈ２＋ｈ３　Ｈは、必要な落差（単位　メートル）　ｈ１は、固定式の泡放出口の設計圧力換算水頭若しくは移動式の泡消火設備のノズル放射圧力換算水頭（単位　メートル）　ｈ２は、配管の摩擦損失水頭（単位　メートル）　ｈ３は、移動式の泡消火設備の消防用ホースの摩擦損失水頭（単位　メートル）

落差は水槽の下端から泡放出口までの垂直距離そのもので決まります。
式が求めるＨはｈ１（泡放出口やノズルの設計圧力を高さに換算した値）とｈ２（配管の摩擦損失）とｈ３（移動式のホースの摩擦損失）を足した値で、これがそのまま水槽の設置高さの下限になります。
固定式の泡放出口だけの設備であればｈ３は生じないため、実質は二つの項で足ります。
高架水槽は落差自体が答えなので、後で見る圧力水槽やポンプのように位置エネルギーの項を別に足す必要がありません。

固定式だけならｈ３が要らないというのは、移動式のホースを足すと項が増えるということですね。

そのとおりです。
圧力水槽とポンプではこの落差の扱いがもう少し変わります。

圧力水槽を使うときの圧力はどう計算するのか

圧力水槽は高い位置に置くとは限らないので、高架水槽と同じようにはいきません。
条文は圧力そのものを式で求めるようにしています。

消防法施行規則第18条第４項第九号ロ　圧力水槽を用いる加圧送水装置の圧力水槽の圧力は、次の式により求めた値以上の値とすること。
Ｐ＝ｐ１＋ｐ２＋ｐ３＋ｐ４　Ｐは、必要な圧力（単位　メガパスカル）　ｐ１は、固定式の泡放出口の設計圧力又は移動式の泡消火設備のノズル放射圧力（単位　メガパスカル）　ｐ２は、配管の摩擦損失水頭圧（単位　メガパスカル）　ｐ３は、落差の換算水頭圧（単位　メガパスカル）　ｐ４は、移動式の泡消火設備の消防用ホースの摩擦損失水頭圧（単位　メガパスカル）

圧力水槽の式には、高架水槽には無かった落差の項が独立して立っています。
ｐ３の落差の換算水頭圧がそれで、圧力水槽そのものは高架水槽のように高さで送り出す力を持たないため、設置場所と泡放出口の高低差を圧力に置き換えて別に足す必要があります。
ここでもｐ４（移動式のホースの摩擦損失水頭圧）は、移動式の泡消火設備を併設しているときだけ生じる項です。
高架水槽の三項に対して圧力水槽が四項になるのは、この落差の項が増えるためだと分かります。

高架水槽より項が一つ多いのは、高さの分を自分で持っていないからなのですね。

そのとおりです。
次はポンプでも同じ理由で項が増えるところを見ていきましょう。

ポンプを使うときの全揚程はどう計算するのか

ポンプもまた自分の位置エネルギーを持たない方式なので、圧力水槽と同じ構造の式になります。
ただし単位は圧力ではなく高さ（メートル）で表します。

消防法施行規則第18条第４項第九号ハ（ロ）　ポンプの全揚程は、次の式により求めた値以上の値とすること。
Ｈ＝ｈ１＋ｈ２＋ｈ３＋ｈ４　Ｈは、ポンプの全揚程（単位　メートル）　ｈ１は、固定式の泡放出口の設計圧力換算水頭又は移動式の泡消火設備のノズルの先端の放射圧力換算水頭（単位　メートル）　ｈ２は、配管の摩擦損失水頭（単位　メートル）　ｈ３は、落差（単位　メートル）　ｈ４は、移動式の泡消火設備の消防用ホースの摩擦損失水頭（単位　メートル）

ポンプの全揚程も四つの項で求め、ｈ３に落差そのものがそのまま入ります。
圧力水槽のｐ３が圧力に換算した値だったのに対し、ポンプのｈ３はメートル単位の落差そのままです。単位が違うだけで、位置エネルギーを別の項として足す考え方は同じです。
ｈ４（移動式のホースの摩擦損失水頭）も、固定式の泡放出口だけの設備には生じません。
点検票の全揚程を確認するときは、その建物に移動式の泡消火設備（ホースとノズル）が併設されているかどうかで、四つの項すべてが使われているのか三つで足りているのかが変わることを見ておくと実務で迷いません。

固定式と移動式の両方がある建物では、いつもｈ４まで含めて計算されているということですか。

はい。
移動式のホースがある設備は、点検のたびにその項が入っているかを確かめておくと安心です。

泡放出口やノズルの性能を超えないためにどんな措置が必要か

正常範囲の圧力ゲージにチェックマークが付き過大な圧力ゲージに禁止マークが付いているイラスト

落差や全揚程を大きめに設計すればよいというわけではありません。
条文は逆方向、つまり圧力が上がりすぎないための措置も定めています。

消防法施行規則第18条第４項第九号ニ　加圧送水装置には、泡放出口の放出圧力又はノズルの先端の放射圧力が当該泡放出口又はノズルの性能範囲の上限値を超えないための措置を講じること。

落差や全揚程を必要な値以上にするだけでは条文を満たしません。
泡放出口やノズルには性能範囲の上限値があり、加圧送水装置がその上限を超える圧力をかけてしまうと、かえって泡の発生や放射のかたちが崩れます。
高架水槽・圧力水槽・ポンプのどの方式でも、必要な値を満たすことと上限値を超えないことの両方が求められます。
明日からは、点検票の落差・圧力・全揚程の数字と合わせて、泡放出口やノズルの性能範囲の表示も一緒に確認してください。

大は小を兼ねるだろうと思っていましたが、上限もあるのですね。

そうなんです。
上限値を超えていないかも、点検の確認項目に加えてください。