가압송수장치의 양정 계산
1. 고가수조
고가수조를 이용한 가압송수방식의 낙차는 다음과 같이 산정하여 계산한다.
H = h₁ + h₂ + 17 m
H : 필요한 낙차 (m)
h₁: 소방용 호스 마찰손실 수두 (m)
h₂: 배관 및 밸브류의 마찰손실 수두 (m)
17 m : 노즐선단의 방수압력환산 수두
( 1 ㎏/㎠ = 10m )
고가수조에는 수위계, 급수관, 배수관, 오버플로우관, 감수경보장치 및 맨홀 등을 설치하여야 한다. 또한 고가수조로부터 최상층 부분의 방수구까지는 최소한 17m 이상의 낙차를 확보하여야 한다.
2. 압력수조
압력수조는 소화용수를 저장한 탱크 내부에 압축공기를 채워, 가압 송수하는 방식을 말한다. 이 방식은 압력수조가 압력을 충분히 견딜 수 있을 만큼 충분한 강도로 제작되어야 하므로, 설치비용이 많이 들어가는 단점이 있으나, 고가수조와 마찬가지로 압축공기가 정상적으로 채워져 있을 경우에는, 별도의 동력이 없어도 충분한 가압송수가 가능하다는 장점이 있다. 수조의 용량은 압력수조의 부피의 2/3 이하로 하여야 한다.
압력수조에 의한 가압송수장치에서 압력수조에 충전하여야 할 압력은 다음의 계산식에 의하여 산정한다.
P = p₁+ p₂ + p₃ + 1.7 ( ㎏/㎠)
P : 압력수조에 필요한 압력(㎏/㎠)
p₁ : 소방용 호스의 마찰손실 수두압(㎏/㎠)
p₂ : 배관 및 부속밸브류 마찰손실 수두압(㎏/㎠)
p₃ : 낙차의 환산수두압(㎏/㎠)
1.7 (㎏/㎠) : 옥내소화전 노즐선단의 방수압력
압력수조에는 수위계, 배수관, 급수관, 급기관, 맨홀, 압력계, 안전장치 및 자동식 에어컴프레서(공기압축기) 등을 설치하여야 한다.
3. 가압송수장치
펌프에 의한 가압송수장치
H = h₁ + h₂ + h₃ + 17 m
H : 전양정(m)
h₁: 소방용 호스의 마찰손실 수두(m)
h₂: 배관 및 밸브류의 마찰손실 수두(m)
h₃ : 낙차(m)
17m : 옥내소화전 노즐선단의 방수압력 환산수두(m)
물이 배관 내를 흐르면 마찰에 의하여 압력 강하가 일어나며 이때 발생하는 손실을 수두(Head)로 나타낸 것으로 이는 관경, 유량 및 관의 상태에 따라 다르다. 일반적으로 마찰손실을 구하는 이론식은 여러 방법이 있으나 소화설비에서는 Hazen &Williams의 공식을 사용한다.
• 양정계산의 예(例)
펌프에 의한 가압송수장치의 양정계산 예를 들어보면,
위 식 H = h₁ + h₂ + h3 + 17m에서
① h₁(호스 마찰손실 수두)_고무호스 내장일 경우 - <표 - 6 > 참조
(15m × 2본 ) × 12/100 = 3.6m
② h₂(배관 및 관부속품 마찰손실수두)-<표- 7 >, <표- 8 > 참조
㉠ 40A 배관
▷ 직관 길이 : 1.5m + 0.5m + 40m = 42m
▷ 관부속품 상당관 길이
- 앵글밸브(1개) : 6.5m × 1개 = 6.5m
- 엘보(90°- 2개) : 1.5m × 2개 = 3m
▷ 40A 배관 전체 길이 : 42m + 6.5m + 3m = 51.5m
∴ 51.5 × 13.32/100 = 6.86m
㉡ 50A 배관
▷ 직관 길이 : 40m
▷ 관부속품 상당관 길이
- T(티이 직류 - 1개) : 0.6m × 1개 = 0.6m
▷ 50A 배관 전체 길이 : 40m + 0.6m = 40.6m
∴ 40.6m × 14.9/100 = 6.05m
㉢ 65A 배관
▷ 직관 길이 : 1.5m + 15m + 3m + 5m = 24.5m
▷ 관부속품 상당관 길이
- T(티이 직류 - 4개) : 0.75m × 4개 = 3m
- 엘보(90°- 2개) : 2.4m × 2개 = 4.8m
- 게이트밸브(1개) : 0.48m × 1개 = 0.48m
- 체크밸브(1개) : 10.2m × 1개 = 10.2m
- 후드밸브(1개) : 10.2m × 1개 = 10.2m
▷ 65A배관 전체길이 : 24.5m+3m+4.8m+0.48m+10.2m+10.2m=53.18m
∴ 53.18m × 9.34/100 = 5.06m
그러므로 h₂= ㉠ + ㉡ + ㉢
h₂= 6.86m + 6.05m + 5.06m = 17.97m
③ h3 (낙차: 후드밸브에서 최상층 방수구까지의 수직 높이)
h3 =1.5m + 15m + 5m = 21.5m
=> 따라서 전양정(H) = ① + ② + ③ + 17m 이므로
= 3.6m+17.97m+21.5m+17m = 60.07m이다.
<표- 6> 소방용 호스의 마찰손실수두(호스 100m당)
| 구경종별 유량 (ℓ/min) |
호스의 구경(㎜) | |||||
| 40 | 50 | 65 | ||||
| 마제호스 | 고무내장 호 스 |
마제호스 | 고무내장 호 스 |
마제호스 | 고무내장 호 스 |
|
| 130 | 26 | 12 | 7 | 3 | - | - |
| 350 | - | - | - | - | 10 | 4 |
호스의 경우 고무내장 호스는 마호스 보다 마찰손실이 적으며 국내에서 설계 시 호스의 마찰손실수두는 다음 표의 값을 사용한다.
<표- 7> 직관의 마찰손실수두 (관길이 100m 당)
| 유 량 (ℓ/min) |
관의 구경(㎜) | ||||||
| 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | 125 | 150 | |
| 130 | 13.32 | 4.15 | 1.23 | 0.53 | 0.14 | 0.05 | 0.02 |
| 260 | 47.84 | 14.90 | 4.40 | 1.90 | 0.15 | 0.18 | 0.08 |
| 390 | 31.60 | 9.34 | 4.02 | 1.10 | 0.38 | 0.17 | |
| 520 | 15.65 | 6.76 | 1.86 | 0.64 | 0.28 | ||
| 650 | 10.37 | 2.84 | 0.99 | 0.43 | |||
| 780 | 3.98 | 1.38 | 0.60 | ||||
1) 관 부속 및 밸브류의 마찰손실
배관의 각종 관 부속 및 밸브류는 배관 마찰손실과 같은 방법으로 구할 수 없으며 보통 부속류 등의 손실을 측정된 손실수두를 배관의 등가길이로 환산하여 적용한다. 즉 각종 밸브 및 부속류를 등가 길이의 직관으로 환산한 것이다.
2) 관이음재료 : 강관의 경우 이음쇠로 다음의 종류가 있다.
- 관의 방향을 변경시키는 이음쇠 : 엘보(Elbow), 밴드(Bend)
- 관을 분기시키는 데 사용하는 이음쇠 : 티(Tee), 크로스(Cross), 와이(Y)
- 관과 관 및 부속기기를 연결하는 이음쇠 : 소켓(Socket), 니플(Nipple), 유니온(Union)
- 지름이 다른 관을 서로 연결하는 이음쇠 : 이경소켓, 부싱(Bushing), 레듀셔(Reducer)
3) 밸브 : 유체의 유량, 흐름방향의 전환, 압력 등을 조정하는데 쓰인다.
슬루스(Sluice) 밸브, 스톱(Stop) 밸브, 체크(Check) 밸브 등이 있다.
- 슬루스밸브 : 일명 게이트(Gate) 밸브라 하며 대표적으로 OS&Y밸브가 있다.
- 스톱(Stop) 밸브 : 글로브(Globe) 밸브, 앵글(Angle) 밸브가 있다.
- 체크(Check) 밸브 : 스윙(Swing) 타입, 스모렌스키(Smorensky) 타입이 있다.
- 펌프 흡입 측 밸브 ; 버터플라이 밸브 이외의 개폐표시형 밸브로 할 것
<표 -8> 관이음쇠․밸브류 등의 마찰손실수두에 상당하는 직관길이(m)
| 종 류 호칭경 |
90º엘보 | 45º엘보 | 90º T (분류) |
카플링 90º T (직류) |
게이트 밸 브 |
볼밸브 | 앵 글 밸 브 |
| 15 25 32 40 50 65 80 100 125 150 |
0.60 0.90 1.20 1.5 2.1 2.4 3.0 4.2 5.1 6.0 |
0.36 0.54 0.72 0.9 1.2 1.5 1.8 2.4 3.0 3.6 |
0.90 1.50 1.80 2.1 3.0 3.6 4.5 6.3 7.5 9.0 |
0.18 0.27 0.36 0.45 0.60 0.75 0.90 1.20 1.50 1.80 |
0.12 0.18 0.24 0.30 0.39 0.48 0.63 0.81 0.99 1.20 |
4.50 7.50 10.50 13.8 16.5 19.5 24.0 37.5 42.0 49.5 |
2.4 4.5 5.4 6.5 8.4 10.2 12.0 16.5 21.0 24.0 |
이와 같은 각종 관이음쇠 및 밸브류의 마찰손실 설계 시 국내에서는 표의 상당 직관장을 사용한다
(주)
① 이 표의 엘보․티이는 나사접합의 관이음쇠에 적합하다.
② 이경소켓, 푸쉬는 대략 이 표의 45o 엘보와 같다. 다만, 호칭구경이 작은 쪽을
따른다.
③ 스윙체크밸브․후드밸브는 표의 앵글밸브와 같다.
④ 소화전은 그 구조․형상에 따라 표의 유사한 밸브와 같다.
⑤ 밴드는 표의 캬플링과 같다.
⑥ 유니온․후렌지․소켓은 손실수두가 근소하기 때문에 생략한다.
⑦ 자동경보밸브는 일반적으로 스윙체크밸브와 같다.
⑧ 포소화설비의 자동밸브는 일반적으로 볼밸브와 같다.
<표- 9> 관경과 유수량
| 사용관경 (mm) | 관이 담당하는 허용유수량(ℓ/min) |
| 40 | 130 |
| 50 | 260 |
| 65 | 390 |
| 80 | 520 |
| 100 | 650 |
2. 옥내소화전 가압펌프의 기동 정지점 설정 원칙
1) 배관 내에는 상시 자연압력+최소방수압 이상으로 가압되어 있어야 한다.
2) 화재 시 기동 된 소화펌프는 정지되어서는 안 된다.
3) 소화펌프의 정지는 수동이 원칙이며, 자동으로 할 경우에는 체절압력 직근 또는 릴리프밸브 작동점 직근에 정지점이 설정되어야 한다.
4) 충압펌프의 용량은 화재 시 예상되는 최소유량보다 커서는 안된다
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