ما هو شيت حساب أقطار مواسير تغذية المياه ووحدات التغذية (WSFU)؟
شيت حساب أقطار مواسير تغذية المياه ووحدات التغذية (Water Supply Pipe Sizing & Fixture Units Sheet) هو نموذج هندسي تشغيلي متكامل لمهندسي الميكانيكا والمكتب الفني (MEP)، مصمم لحساب وتحديد الأقطار الاقتصادية الصحيحة لشبكات توزيع وتغذية المياه الباردة والساخنة داخل المباني السكنية والتجارية والإدارية.
يعتمد الشيت على الاشتراطات الصريحة لـ كود السباكة السعودي (SBC 701) وكود السباكة العالمي (IPC)، حيث يمر التصميم بمرحلتين رئيسيتين:
- حصر وحدات أجهزة التغذية (Water Supply Fixture Units - WSFU): تقدير الحمل الهيدروليكي الإجمالي لكل جهاز صحي (مرحاض، حوض، دش، مغسلة) بناءً على نمط الاستخدام (خاص أو عام) واحتمالية التشغيل المتزامن.
- التحليل الهيدروليكي للمسارات: تحويل قيم WSFU عبر منحنى هانتر القياسي إلى معدل تدفق تصميمي ($Q$)، ثم تحديد القطر الداخلي المناسب للمواسير (PPR أو CPVC أو PEX) والتحقق من بقاء سرعة التدفق ضمن الحدود الآمنة وحساب فاقد الضغط بالاحتكاك والارتفاع الاستاتيكي للتأكد من وصول الضغط التشغيلي الكافي لأبعد جهاز بالمبنى.
خطوات الحساب الهيدروليكي لشبكات التغذية في كود SBC 701
لضمان وصول المياه بضغط وتدفق كافيين لجميع المستهلكين دون إحداث ضوضاء أو تآكل في الشبكة، يتبع المهندس المراحل الهندسية التالية:
- تحديد قيم WSFU لكل مسار: يتم تجميع وحدات التغذية التراكمية لكل مقطع أنبوبي من واقع جدول الأجهزة المخدومة؛ فالصاعد الرئيسي يغذي كافة الأدوار، بينما يتناقص الحمل كلما اتجهنا نحو أفرع الشقق والأجهزة المفردة.
- تحديد التدفق التصميمي الفعلي ($Q$): استخدام منحنى هانتر (Hunter's Curve) للتمييز بين الأنظمة التي تعتمد على صناديق الطرد العادية (Flush Tanks) أو صمامات الطرد السريعة (Flushometer Valves)، حيث تتطلب الصمامات تدفقاً لحظياً أعلى بكثير.
- اختيار القطر الاسمي الأولي (Nominal Diameter): افتراض قطر للماسورة استناداً إلى السرعة المستهدفة ($v \approx 1.2 - 1.8 \text{ m/s}$).
- حساب السرعة الفعلية والتحقق منها:
$$v = \frac{4 Q}{\pi \cdot d^2}$$
إذا كانت السرعة أكبر من $2.4 \text{ m/s}$ يجب زيادة القطر لمنع حدوث المطرقة المائية (Water Hammer) وتآكل جدران الأنابيب، وإذا كانت أقل من $0.8 \text{ m/s}$ يجب تقليص القطر لتفادي ترسب الشوائب والتكلفة الاقتصادية الزائدة.
- حساب فاقد الضغط بالاحتكاك (Friction Head Loss): يتم تطبيق معادلة هازن-ويليامز مع احتساب الطول المكافئ للمحابس والوصلات (الأكواع والتيشات):
$$h_f = 10.67 \times \frac{L \cdot Q^{1.852}}{C^{1.852} \cdot d^{4.871}}$$
- التحقق من الضغط المتبقي عند أبعد نقطة: طرح فواقد الاحتكاك وفارق الارتفاع الاستاتيكي (Head Loss due to Elevation $\approx 0.1 \text{ Bar/m}$) من الضغط المتاح بالشبكة أو من مضخة التغذية (Booster Pump)، والتأكد من ألا يقل الضغط المتبقي عن $1.0 - 1.4 \text{ Bar}$ (15 إلى 20 PSI) عند صمام الدش أو الصنبور العلوي الأكثر حرجاً.