이번 포스팅에는 스프링클러소화설비에서 사용되는 밸브(습식, 건식, 준비작동식, 일제살수식)중에서 건식밸브중 발생하는 현상들중에서 Water Columning현상과 Priming Water 에 대해서 거론하고자 한다. 정리하시는데 조금이나마 도움이 되었으면 한다~
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* 건식밸브의 Water Columning현상, 시간지연
1. 건식밸브의 Water Columning(물기둥) 현상
⑴ 2차측 배관내 수분의 응축수 등으로 인하여 클래퍼상부에 물기둥이 형성될 경우, 건식밸브의 트립시간에 영향을 미치게 되어 작동지연시간이 매우 커지거나 혹은 아예 작동이 되지 않을 수도 있다. 이러한 현상을 물기둥(Water Columning) 현상이라고 한다.
⑵ 기존의 건식밸브의 경우에는 수압에 비해 매우 작은 공기압으로 클래퍼 양단의 압력균형을 유지하기 때문에 클래퍼의 작동압력 즉, 트립압력도 매우 낮다. 그러한 이유로 물기둥이 형성되면 물기둥의 정수압이 공기의 압력과 함께 클래퍼를 누르게 되므로 트립시간의 지연이 더 크게 일어날 수 있다. 예를 들어 물기둥의 높이가 5m일 경우에는 약 0.5㎏/㎠의 압력이 클래퍼상부에 남아 있다는 의미가 된다.
⑶ 만일 트립압력이 0.9㎏/㎠인 경우에는 공기압력이 0.4㎏/㎠까지 감소되어야 클래퍼가 개방이 된다는 뜻이 된다. 이는 0.9㎏/㎠에서 0.4㎏/㎠까지 공기압이 배출되는 시간이 더 필요하게 되며 그만큼 클래퍼의 작동시간도 상당히 길어지게 된다.
2. 건식밸브의 시간지연
⑴ 건식밸브의 단점은 습식에 비해 시간지연이 발생한다는 것이다. 헤드가 감열된 후 공기가 빠져나가면서 클래퍼가 열리는 시점까지를 트립시간(Trip Time)이라고 하며
⑵ 이후 배관내 잔류공기가 빠지면서 최종적으로 소화수가 방수되기까지의 시간을 이송시간(Transit Time)이라고 한다. 건식설비의 방수지연시간은 트립시간과 이송시간을 합한 값이 된다.
⑶ 방수지연시간은 화재로부터 헤드가 감열된 시점부터 헤드로부터 물이 방수되까지의 시간이다.
⑷ 방수지연시간 = 트립시간(Trip Time) + 소화수이송시간(Transit Time)
* 건식밸브의 Priming Water
1. 개념
⑴ 건식밸브(Dry Valve)에서 2차측 밸브몸체에 물을 채워 두는데 이를 Priming Water 라고 한다.
⑵ 건식밸브에서 1차측에는 가압수가 2차측에는 압축공기가 채워져 있어 건식밸브의 클래퍼(clapper)를 사이에 두고 압력이 상호작용하여 평형을 이루고 있다.
⑶ 건식밸브 클래퍼의 경우, 상부 클래퍼의 표면적이 하부 클래퍼의 표면적보다 큰데 이것은 2차측의 낮은 공기압일지라도 단면적을 크게 하여 더 많은 힘을 발생하게 되므로 평형을 유지하기가 용이하기 때문이다.
⑷ 건식밸브 2차측의 공기압력은 각 제조업체에서 정하는 차압비에 의하여 정해진다.
2. 목적
⑴ 2차측에 물을 채워둠으로 클래퍼쪽으로 작용하는 공기압력은 클래퍼에 수직으로 균일하게 작용하게 되며 물자체의 중력, 공기압 그리고 클래퍼 자체의 중력에 의해 1차측 압력과 평형을 이룰 수 있게 되어 2차측의 낮은 공기압으로도 폐쇄가 가능하다.
※ 압력은 모든 표면의 접선에 수직으로 작용하게 되며 표면이 평면이 아닐 경우 압력이 작용하는 방향과 크기는 벡터로 표시될 수 있다.
⑵ 또한 물을 채워둠으로써 클래퍼의 닫힌 상태를 확실히 확인이 가능하며, 만일 클래퍼에 틈새가 생겨 누수가 발생하면 밸브의 드레인에서 물방울을 떨어지게 되므로 기밀 여부를 알 수 있다.
실제 소방기술사 시험에서 출제된 문제에는 건식밸브중에 프라이밍 워터가 없이 작동되는 자흡수식 펌프가 나온적이 있다. 한번 찾아보시기를 권한다~ 동일한 문제가 나오지는 않겠지만 그 문제에서 원하는 답안을 달고자 한다면 관련 공부들이 자연스레 하게 되기 때문이다.
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(주)여울 종합건축사사무소와 컨소시엄 작업수행중
건축 & 문화 프로젝트팀 STORY ONE에서 활동중, 26년차 건축가 주원태
홍익대학원 도시계획과 석사과정
저서로는 [수인의 건축] [집과 연필, 비례이거나 반비례거나]등이 있다
스토리원홈페이지 http://www.story-one.co.kr
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