스프링클러소화설비는 현대사회에서 가장 중요한 소화설비라고 할 수 있다.
이러한 스프링클러설비의 배관방식에는 미리 정해둔 배관경등에 대한 자료를 가지고 손쉽게 적용할 수 있는 규약배관방식이 있고, NFPA에서는 소규모 특정소방대상물이 아니면 수계산으로는 불가능한 수리배관방식을 적용해서 실물화재에 적응성 있는 배관방식을 채택하고 있다.
이번 포스팅에서는 이러한 규약배관방식과 수리배관방식 두가지 배관방식에 대해서 알아보고 비교해보고자 한다.
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[규약배관방식과 수리배관방식]
(스프링클러설비의 Pipe Schedule System과 Hydraulically Designed System)
1. 개요
NFPA의 경우 주수(注水)계획은 반드시 방호 대상장소에서의 소요주수밀도(ρ) 주 수면적(A), 주수시간(t)을 결정하는데서 시작한다.
그러나 이들 요소는 대상장소의 성격에 따라 달라진다. 즉, 위험 급별에 따라 주수 율의 설정치와 주수시간에 차이를 두고 있다.
⑴ 주수계획시 위험장소에 따른 전통적인 규약에 따라 배관용량을 표준화한 식을 따르는 시스템이 규약배관시스템(Pipe Schedule system)이고
⑵ 현대적이면서 과학적 합리성에 따라 해석해 수리적으로 적용한 배관 계획 시스 템이 수리배관시스템(Hydraulically designed system)이다.
2. 규약배관 시스템 (Pipe Schedule system)
⑴ System에서 적용하는 모든 수치는 표준화 즉, Code화에 의미가 부여되는 규약 적인 성격의 것이므로, 이 분야에 전문지식 없이 편하게 활용할 수 있는 장점이 있다.
⑵ 건물마다 획일적으로 적용할 경우, 건물의 특수성을 고려하지 않음에 따라 과 대계획이 초래됨으로서 비경제적이다
⑶ System에 대한 용수의 공급율과 헤드의 방호면적 및 헤드의 소요 방수량에 초 점을 맞추고 있다.
⑷ 설비가 커지면 밸브의 수압이 가장 불리한 곳에 있는 헤드의 방수량이 적어진다.
⑸ 다층 건물에서 최고위치에 있는 헤드에 급수할 수 있는 적정한 관경이라면 낮은 위치의 헤드용 배관이 더 커지게 되어 비경제적이다.
⑹ 국내 소방법기준에 의한 주수계획은 이 방식과 유사하다.
⑺ 소규모 건물에 적합
⑻ 예상 화재강도에 너무나 불확정적이다.
3. 수리배관 시스템 (Hydraulically designed system)
⑴ 가장 실제에 근접하고 경제성이 있는 System을 계획할 수 있다.
⑵ 주수계획에서 필요한 소요주수밀도와 주수면적, 마찰면적 등을 과학적 실험 데 이터에 의거하여 제시함으로서, 주수율의 산정은 물론, 배관구경의 결정등의 기 준으로 삼고 있다.
⑶ 자료이용의 편리성은 있으나, 이 자료에서 시작되는 계산은 水理原理에 입각한 엄격한 계산이 요구되며, 다소간의 전문적인 기술적 지식과 경험이 필요하다.
⑷ 건물의 특성에 가장 근접한 System 계획이 가능하다.
⑸ 현재, 미국 내에서 이 방식에 따른 System 계획이 보급되고 있다.
⑹ 설계자에게 융통성을 주고 그 방법도 간단하다.
⑺ 계산의 시간이 절약되고, 수계산 시의 오산을 방지한다.
⑻ 용수, 화재예방, 비용의 적정화
4. 국내법규
⑴ 규약 배관방식
① 헤드의 개수에 따라 경험상 미리 규정된 관경을 적용하는 방식
② 국내 소방법은 스프링클러설비의 관경을 법령화한 규약배관방식이다.
③ 폐쇄형스프링클러 헤드인 경우 1개층, 하나의 급수배관 담당구역 최대면적이 3,000㎡를 초과하지 아니하고
④ 개방형 스프링클러헤드인 경우는 하나의 방수구역 담당 헤드개수 30개이하일 경우
⑤ 헤드의 설치 수량에 따라 주배관, 가지배관 등 관경 정함
⑵ 수리배관 system
① 배관의 마찰손실, 유량, 유속 등을 고려하여 수리계산에 의해 관경을 산정하는 방식
② 스프링클러설비에서 개방형으로 방수구역당 헤드수가 30개를 초과할 경우는 수리계산에 의한다.
③ 개방형 스프링클러헤드 라인의 경우 하나의 방수구역 담당
④ 말단 헤드 유량 80lpm 유속 5.5m/sec이하로 수리계산 방법
5. 우리기준에 의한 주수계획의 비교분석
⑴ 대상장소의 위험요소 개념에 대한 상관성 무시
예) 10층이하 사무실 기준급수량 800lpm, 동일 층 대형 상품전시실 800lpm
⑵ NFPA 기준, FOC Rule에 비해 강한 부분 지나치게 강하고 약한 부분 지나치게 약한 양상
예) 11층 오피스텔 기준 급수율 30개*80=2400lpm, NFPA 960lpm, FOC Rule 360lpm
⑶ 무대부를 제외하고 주수밀도 일정하게 한정 그리고 주수밀도 매우 큰 값
⑷ NFPA 기준이나 FOC Rule은 위험장소의 경중에서 비중이 클수록 용수공급율 증가, 헤드개수 증가, 배관크기증가
상기와 같은 개념 배경 없는 국내기준을 용수공급율의 대소에 관계없이 설치되는 헤드의 개수만을 기준으로 관경에 규정되므로 용수공급율 800lpm의 것보다 더 큰 배관으로 설치해야 되는 모순이 발생한다.
6. 결론
⑴ 규약배관 방식의 성격 탈피에 대한 진지한 검토와 연구
⑵ 수리 배관 방식에 대한 기준과 방법 도입 ⇒ 과학적 합리성 추구 국제화 부합 ⑶ 수리계산 방법에 대한 보급, 교육, 홍보 병행필요
※ Pipe schedule method와 Hydraulic caculation
| 구 분 | pipe schedule method | hydraulic caculation |
| 개 요 | -배관의 관경에 따라 헤드설치 수량을 정해놓고 이 기준대로 설계 시공하는 방법 | -각 배관의 필요한 압력과 유량을 하젠-윌리암식에 의해 계산 -수리계산에 의한 방법 |
| 방호대상물의 화재위험정도 결정 | -무대부 -특수가연물 -랙크식 창고 등 용도별분류 |
-가연물의 양, 가연성정도 -열방출율, 적재높이 -인화성, 가연성액체 존재 여부 -분진류 존재여부에 따라 경급, 중급(I,II,), 상급(I,II)으로 구분 |
| S/P작동면적결정 | -방호대상물 사용용도에 따라 10, 20, 30개로 결정 | -관할기관, 보험업계, 설계자의 경험에 의해 면적/밀도 그래프에서 결정 |
| 살수밀도결정 | -무대부, 특수가연물(1.7m) -내화(2.3m), 비내화(2.1m) -랙크식 창고(2.5m) 등 건물구조와 사용용도에 따른 헤드의 살수반경에 의해 결정 |
-면적/밀도 그래프에서 결정 |
| 설계면적 형태 결정 |
-형태와 무관 -말단에서 10, 20, 30개 결정 |
-동일 가지관에서 헤드와 헤드사이 거리 W= 1.2 × √(설계면적) |
| 설계면적내 헤드수 결정 | -S=2r cos45 | -헤드수량=설계면적/헤드1개당 방호면적 |
| 압력계산 | -유량 : 80lpm -방수압 : 1～12㎏/㎠ |
-말단헤드유량=설계밀도×헤드1개당 방호면적 -활용, 최소압 7psi |
| 마찰손실계산 | -Ashrae Handbook 의한 시산표 | -Hazen-Williams 식 활용 |
| 장 점 | -쉬운 설계, 시공 -여유율이 많아 마찰손실 감소 |
-공학적 계산으로 압력유량이 정확 -정확한 계산으로 관경이 줄어 경제적 설계 실현 |
| 단 점 | -NFPA에서 500(464㎡)이하 시공 하도록 제한 -시산표에 의한 부정확 -소량 증설시 배관교체하는 경우 발생 |
-마찰손실 계산이 컴퓨터를 이용 까다롭다. |
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아래의 첨부된 파일은 소방기술사 키워드북 시리즈를 모두 한군데 담은 통합본 파일입니다.
이 통합본 안에 들어있는 소방기술사 교재들은 제가 직접 공부하면서 요약정리한 것 들입니다.
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소방기술사 키워드북 핵심요약정리 서브노트(하루 일회 독) -> 샘플보기
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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
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