| | | 소방관련 법규 | | |
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| 작성자 : 관리자
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| 옥내소화전설비 (1) |
옥내소화전설비 (1)
옥내소화전설비는 건물내에서의 화재발생시 당해 소방대상물의 관계자 또는 자위소방대원이
이를 사용하여 발화초기에 신속하게 진화할 수 있도록 건물내에 설치하는 소화설비로서
사용상의 주체는 소방관이 아니고 현장에 있던 사람, 자위소방대, 근무자 등이다.
옥내소화전설비의 주요 구성요소는 계통도(그림 13)에서 보는 바와 같이
수원, 가압송수장치, 배관, 옥내소화전함, 송수구, 제어반, 비상전원 등으로 되어 있다.
(그림 13) 옥내소화전설비 계통도
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옥내소화전 가압송수방식에 따른 분류
가압송수장치
가압송수장치는 전동기를 구동장치로 사용하는 소화펌프가 가장 일반적으로 사용된다.
그러나 전기를 전원으로 하기 때문에 전원에 이상이 있을 경우에 펌프를 운전할 수 없는
문제점이 야기 된다. 이를 해결하기 위하여 전원 이상시에 비상전원을 공급할 수 잇는
비상발전기를 별도로 설치하거나 전원의 이상유무와 관계없이 축전지를 사용하여 항상 펌프를
기동 할 수 있는 내연기관을 구동장치로 하는 디젤엔진구동 소화펌프를 설치한다.
(1) 가압송수방식에 따른 분류
옥내소화전의 노즐에서의 법정방수압력인 0.17㎫ 이상 0.7㎫ 이하를 확보하기 위한 가압송수장치는
다음과 같이 고가수조방식, 압력수조방식, 펌프방식의 3가지의 방식을 사용할 수 있으며
각각에 맞도록 양정을 계산하여 이에 적합하게 설치하여야 한다.
가) 고가수조방식
(그림 14)와 같이 옥상 등 최상층부의 소화전함보다 높은 위치에 수조를 설치하고
고가수조의 바닥면에서부터 최상층부분의 방수구까지의 높이를 낙차로 환산하여
필요한 법정방수압력을 확보하는 낙차이용 송수방식으로 옥내소화전설비 뿐만 아니라
물을 사용하는 모든 설비에 적용될 수 있다.
나) 압력수조방식
(그림 15)와 같이 압력수조를 수원 및 가압원으로 하며, 압력탱크의 2/3는 급수펌프에 의하여
상시 물이 공급되고 수조내 상부의 1/3에 해당되는 부분은 공기압축기에 의하여 압축공기가 공급됨으로서
이 압축공기의 압력으로 방수구의 법정방수압력을 확보하는 가압송수방식으로
이 설비에는 반드시 급수펌프와 공기압축기가 부설되며,
주로 초대형 건물이나 대규모의 공장 등에 적용되는 경우가 많다.
고가수조 방식과 같이 물을 사용하는 소화설비에는 모두 적용될 수 있다.
(그림 14) 고가수조방식 (그림 15) 압력수조방식 (그림 16) 펌프방식
다) 펌프방식
소화전함의 방수구에서 법정방수압력을 확보하기 위하여 (그림 17)과 같이 펌프를 설치하고
이 펌프의 가압에 의하여 방수압력을 얻는 방식으로 일반적으로 가장 많이 적용되는 방식이므로
펌프방식과 관련하여 주요한 각 부분들에 대한 사항을 다음에서 상세히 나누어 설명하기로 한다.
(그림 17) 펌프방식의 가압송수장치
**3. 급수방식의 장단점 비교
가. 펌프방식
1) 장점
- 건물의 위치나 구조에 관계없이 설치가 가능하다.
- 소요양정 및 토출량을 임의로 선정할 수 있다.
2) 단점
- 비상전원이 필요하다
- 보조펌프, 압력 챔버 등 부대시설이 필요하다.
나. 고가수조 방식
1) 장점
- 가동부가 없으므로 가장안전하고 신뢰성이 있는 방식이다.
- 별도의 동력원 및 비상전원이 필요하지 않다.
2) 단점
- 최상층에도 규정압력이 발생하려면 건물 내부에는 설치가 곤란하다
- 지형지물에 따라 고가수조의 적용이 제한적으로 적용된다
다. 압력수조 방식
1) 장점
- 펌프방식보다 신속하게 기준수량의 토출이 가능하다.
- 별도의 비상전원이 필요하지 않다
2) 단점
- 만수시 탱크용량의 2/3밖에 저수할 수 없다
- 시간경과에 따라 방수압력이 감소하게 디므로 공기 가압장치가 필요하다
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4. 가압송수장치 설치장소
옥내소화전 설비에 사용되는 가압송수장치의 성능시험, 보수 및 점검이 쉽도록 충분한 공간을 확보하여야 한다. 특히 화재 및 침수 등의 재해로 인해 피해를 받을 우려가 없는 곳에 설치하여야 한다.
가. 화재로부터 안전한 공간
건물의 다른 부분과 방화구획이 되어야 하며 펌프실 내에서도 화재의 발생 위험이 있느 장비나 공간으로부터 충분한 보호설비를 갖추어야 한다.
나. 침수의 위험성이 없는 장소
화재가 발생하면 어떤 경우에도 소화펌프는 기동되어 물을 공급해야한다. 소화펌프는 홍수 등의 자연재해에도 침수 우려가 없는 장소에 설치하도록 한다. 고층건물로 불가피하게 지하층에 소화펌프를 설치하는경우 충분한 배수시설을 설치한다.
특히, 펌프의 성능시험 시 펌프실의 바닥으로 방류하도록 설치한 경우 펌프실내 배수시설의 용량이 적어 배수가 원활하게 이루어지지 않는 경우가 발생한다.이러한 경우 펌프성능시험시 배출되는 용량을 고려하여 충분한 배수용량을 갖추도록 한다.
다. 동결방지조치
가압송수장치는 항상 내부에 소화용수가 충전되어 있으므로, 동결이 되지 않는 장소에 설치하거나 동절기에 얼지 않도록 난방 또는 보온등의 조치를 한다
- 펌프실은 적절한 조명과 보온, 배수시설 그리고 통풍이 고려되어야 한다. 펌프가 설치되는장소의 경우 난방을 고려하거나 보온 등의 조치를 하여야 한다.
- 특히 , 건물내부의 지하층이 아닌 옥외에 별도 펌프실을 만드는 경우 보온에 특히 유의하여야 하며 일반적으로 마감하는 보온테이프 방식보다 함석으로 마감하는 보온방식이 유리하다.
5. 내연기관을 사용하는 경우
가. 옥내소화전 설비의 가압송수장치로 내연기관(주로 디젤엔진을 사용)을 사용하는 경우에 기동용수압개폐장치를 이용하여 자동기동이 되도록 하고, 또한 제어반(펌프실의 제어반 및 화재 수신반)에서도 유사 시 수동으로 기동할 수 있어야 하며, 기동 시에는 제어반에서 펌프가 기동되었는지 여부를 확인할 수 있어야 한다.
나. 또한 항상 내연기관 구동 펌프가 기동될 수 있도록 축전지는 상시 충전할 수 있는 구조의 축전지설비를 갖추어야 한다.
6. 내연기관의 개요
가. on-off기동방식이나 압력쳄버에 의한 자동기동방식으로 기동
나. 엔진과 펌프가 일체로 된 형태로 내연기관에 의한 가압송수장치
다. 특징
1) 엔진과 펌프가 일체
2) 전선의 연결이 없다
3) 고장 확률 작다
4) 정전에 관계없이 사용할 수 있기 때문에 비상용으로 많이 설치. 소규모 건물의 옥내소화전, 스프링클러를 설치 시 발전기 없이 엔진펌프 설치
5) 고가수조 미설치 건물
6) 비상전원에 준하는 배터리 관리
7) 환기 및 급, 배기 장치
8) 주펌프와 동등이상의 성능이 있는 별도의 펌프로서 내연기관의 기동에 따르거나 비상전원을 연결하여 설치한 경우
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***** 옥내소화전 기동방식에 의한 분류 *********
가) 수동기동방식(on - off방식)
학교, 공장, 창고, 업무시설, 종교시설, 전시시설, 아파트로써 동결이 우려되는 장소에 한하여 설치 할 수 있으며
소화전함의 펌프기동스위치를 누르고, 앵글밸브를 열면 가압송수장치의 펌프가 작동되어 방수가 시작되는 방식으로
소화전함에 필수적으로 보호판을 부착한 기동(on)-정지(off) 스위치가 부착되어 있다.
나) 자동기동방식(기동용수압개폐장치방식)
수동기동방식의 적용이 가능한 대상을 제외한 전 소방대상물에는 반드시 자동기동방식으로 설치하여야 하는데
이는 기동용수압개폐장치를 이용하거나 행정자치부장관이 정하여 고시하는 성능시험기술기준에 적합한 압력스위치 또는
이와 동등 이상의 성능이 있는 것을 설치하여 소화전함의 앵글밸브를 열면,
배관내의 압력이 감소되면서 압력감지장치에 의해 펌프가 작동되어 방수되는 방식이다.
이러한 기동용수압개폐장치는 옥내소화전설비에서는 수동기동방식과 선택적으로 적용될 수 있지만,
스프링클러설비나 포소화설비, 물분무소화설비에는 필수적인 기동방식이다.
나. 구조원리 및 시설기준
옥내소화전설비의 주요구조부는 앞서 살펴본 바와 같이 수원, 가압송수장치, 배관 및 소화전함 등으로
구성되어 있으며 설치장소의 여건에 따라서 그 구성은 다소 달라질 수도 있으나,
기본적인 설비의 작동원리 및 법적시설기준은 차이가 없으므로
다음에서는 각각의 구조원리별로 그 원리 및 시설기준에 대하여 살펴보기로 한다.
(1) 수 원
가) 종 류
① 고가수조
고가수조는 건물 최상층에 설치한 옥내소화전 방수구보다 높은 위치에 설치하여
자연낙차압을 이용하는 것뿐 아니라 펌프방식에 있어서 펌프보다 수원의 수위가 높은 장소에 설치되는 모든 수조를 말한다.
[고가수조에 대한 보충설명]
옥내소화전의 화재안전기준에 의하면 고가수조는 “구조물 또는 지형지물 등에 설치하여
자연낙차의 압력으로 급수하는 수조를 말한다.”라고 정의하고 있는데.
이러한 정의는 가압송수장치의 종류(고가수조, 압력수조, 펌프방식) 중 고가수조를 의미하는 것이다.
그러나 여기에서의 고가수조는 수원의 종류(고가수조, 압력수조, 지하수조) 중 하나를 지칭하는 것으로
이러한 고가수조는 펌프방식에 있어서 펌프보다 수원의 수위가 높은 장소에 설치되는 모든 수조를 의미하는 것이다.
즉, 펌프방식에 있어서 펌프보다 수위가 높게 설치된 수조를 통칭하여 고가수조라 하는 것이다.
그러나 이 경우 고가수조라는 용어보다는 ‘지상수조’라는 용어를 사용하는 방안도 모색해 볼만하다 하겠다.
(그림 18) 고가수조
(그림 18)에서 보는 것은 일반용수와 겸용하는 자연낙차압력 이용방식의 고가수조로서 해당 소화설비에 필요한 유효수량은
물탱크전체의 수량이 아니라 일반급수배관의 급수구와 소화설비의 급수구 사이의 높이에 저장되는 수량만을 산정해야 한다.
이와 같은 일반급수와의 겸용하는 고가수조에서 특히 유의할 것은 일반급수배관의 급수구보다
소화설비의 급수구를 반드시 아래에 설치하도록 시공 당시에 철저히 확인하여야 한다.
② 압력수조
압력수조는 가압송수방식중 압력수조방식의 압력수조 자체가 수원인 것으로서,
탱크용량의 2/3은 물을 채우고 1/3은 압축공기를 충전시켜 두어 수위가 낮아지면 급수펌프 운전용 감지장치(감수전극봉)에 의하여
급수펌프가 작동 2/3의 수량이 항상 유지되고 공기압축기 운전용 감지장치(압력스위치)에 의하여
공기압축기가 작동 필요한 압력을 보충시켜 주게 된다.
(그림 19) 압력수조
③ 지하수조
지하수조란 지하에 설치되어 있는 수조를 의미하는 것이 아니라 펌프방식에 있어서
가압송수장치의 펌프보다 수원의 수위가 낮은 위치에 설치된 모든 수조를 말한다.
수량산정에 있어서 소화설비 전용으로 설치된 경우에는 당해수조 전체의 용량을 유효수량으로 산정하며
일반용수와 겸용인 경우에는 일반급수펌프의 후드밸브와 소화펌프의 후드밸브 사이의 수량만을 유효수량으로 산정한다.
(그림 20) 지하수조
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옥내소화전 수원 소방시설기계
옥내소화전설비의 수원의 개념
수원을 확보하기 위한 수단으로 대부분 수조를 설치한다. 이와 같은 수조 설치공사시에는 다음과 같은 사항을 고려해야한다.
수조는 2중의 형태를 설치하여야 한다. 이는 하나의 수조를 내부에서 격벽으로 등분하는 구조로 한다는 뜻으로 펌프와 설치 레벨이 동일한 수조인 경우나 고가수조인 경우에 수조 내부의 청소 시 당해 설비에 대한 단수 상태를 방지할 수 있다.
수원은 1차 수원과 2차 수원의 두 가지 유형을 필요로 하고 경우에 따라 보조수원이 설치될 수 있는데, 그중 어느 수원을 사용하게 되는가의 여부는 수계소화설비의 종류와 방호특성에 따라 다르다.
1차 수원은 당해 소방대상물이 반드시 자체적으로 상시 확보해야 하는 수원으로서 건물의 경우 통상 소화용수의 상시 자체확보용으로 지하층에 설치하는 수조를 말하고, 2차 수원은 자체 조달이 아닌 외부로부터 지원 받는 소화용수를 뜻하는 바 화재시 소방대에 의해 당해 수계소화설비에 공급되는 물을 말한다. 보조수원은 1차 수원에 의한 급수방식만으로 국한하지 않고 비록 당해 수게소화설비의 모든 방수 기구에 대한 정상적 급수까지는 담당하지 못하더라도 상당부분의 방수 기구에 대하여 화재초기에 정상 급수를 가능케 함으로써 소화용수의 급수 신뢰성을 보다 향상시키고자 하는 것이다.
옥내소화전설비는 화재초기의 작은 불을 신속 소화하기 위하여 일반이라도 사용할 수 있게 하고자 하는 목적으로 설치하는 설비이므로, 소방대의 현장출동에 의해 지원되는 소화용수까지도사용해야 할 설비는 아니다.
나) 수량산출
① 1차수원
옥내소화전설비의 수원은 옥내소화전이 가장 많은 층의 설치 개수(옥내소화전이 5개이상 설치된 경우는 5개)에 옥내소화전의 법적 방수량 130ℓ/min를 20분간 사용하기 위하여 2.6㎥를 곱한 양 이상이 되도록 한다.
* 수원의 계산 방법 : ******************
수원양 Q(㎥) = 130ℓ/min×20min×N = 2,600ℓ×N = 2.6㎥×N
N : 1개층에 가장 많이 설치된 소화전수(5개 이상이면 5개)
아파트의 경우 모든 동이 지하주차장과 연결되어 지하주차장의 옥내소화전수를 기준으로 하는 경우가 가장 많다.
수원을 20분 분량만 확보하도록 하는 것은 건물의 내실자가 화재 초기 20분만에 화재 진압을 하지 못하면 그 안에 소방대가 출동하여 본격적인 화재 진압을 하는 개념이다
② 2차수원(옥상수조)
1) 옥상수조는 옥내소화전, 스프링클러설비 등 수계소화설비가 설치되는 건물의 옥상에 보조적으로 설치되는 물탱크로서, 가압펌프 등이 정전 등으로 인하여 사용할 수 없을 경우 비상용으로 사용할 수 있다. 건물의 옥상 부분에 설치되므로, 고층건물의 경우 중, 저층부에서는 자연낙차압력을 이용하여 어느 정도 소화효과를 거둘 수 있다.
2) 옥내소화전설비의 수원은 규정에 의하여 1차 수원으로 산출된 유효수량의 1/3 이상을 옥상(옥내소화전설비가 설치된 건축물의 주된 옥상을 말한다)에 설치하여야 한다. 이는 1차 수조에 산정된 필요수량의 100%, 옥상수조에는 1차 수원의 1/3의 수량을 추가 확보하도록 한다.
**********옥상 수원양 Q(㎥) = N×2.6㎥×1/3 이상
- 유효수량의 1/3을 옥상에 설치하는 이유
유효수량의 1/3이상을 추가로 옥상에 설치하는 근본적인 취지는 옥내소화전설비에서 지하수조 등의 펌프가 비상시 작동하지 않는 경우 자연낙차에 의하여 옥내소화전 방수구로 소화용수가 방수되도록 하여 화재를 진압하기 위해 소방대상물의 옥상에 필수적으로 설치하도록 하는 것이다. 건물 최상부에5-6개 층은 낙차가 작아 노즐에서 정상압력이 되지 않을지라도 자연낙차를 이용한 고가수조의 개념으로 사용하기 위해 옥상수조를 설치한다. 옥상수조를 설치하지 않으려면 펌프 고장과 정전 이 두 가지의 경우에 모두 소화용수를 공급할 수 있도록 설비를 하여야 한다.
〔예 외〕
1) 옥상수조의 설치가 곤란하거나 유효성이 없는 경우 또는 안정성이 확보된 다음의 경우에는 2차수원의 설치를 제외할 수 있다.
◦ 옥상이 없는 건축물 또는 공작물
◦ 지하층만 있는 건축물
◦ 고가수조를 가압송수장치로 설치한 옥내소화전 설비
◦ 수원이 건축물의 지붕보다 높은 위치에 설치된 경우
◦ 지표면으로부터 당해 건축물의 상단까지의 높이가 10m 이하인 경우
◦ 주펌프와 동등 이상의 성능이 있는 별도의 펌프로서 내연기관의 기동과 연동하여 작동되거나 비상전원을 연결하여 설치한 경우
◦ 아파트, 업무시설,학교,전시시설,공장,창고시설 또는 종교시설 등으로서 동결의 우려가 있는 장소에 있어서 기동스위치에 보호판을 부착하여 옥내소화전함 내에 설치한 경우
다) 옥상수조
(산출된 유효수량외 유효수량의 3분의 1 이상을 옥상에 설치한 설비)는 이와 연결된 배관을 통하여 상시 소화수를 공급할 수 있는 구조인 소방대상물인 경우에는 둘 이상의 소방대상물이 있더라도 하나의 소방대상물에만 이를 설치할 수 있다.
(1) 2개 이상의 소방대상물이 있는 경우 옥상수조 설치
2개 이상의 소방대상물이 있는 경우 각 소방대상물별로 옥상수조를 설치하여야 하나, 1개의 옥상수조가 다른 소방대상물에 동시(연결된 배관을 통하여 상시 소화용수를 공급할 수 있는 구조인 경우)에 사용될 수 있는 경우에는 그중 구조상 옥상수조의 설치가 가능한 가장 높은 1개의 소방대상물에만 옥상수조를 설치하여도 된다.
(2) 하나의 소방대상물에만 설치할 수 있는 이유
- 아파트와 같이 하나의 관리주체 내에 여러 동의 건물이 있으면 제일 높은 동의 옥상에 수원 계산량의 1/3 이상의 소화용 수조를 설치한 후 이 수조를 지하배관을 통해 모든 동에 연결하면 모든 동으로 옥상수조의 수원전달이 가능하다.
- 이 때의 문제점은 각 동을 연결하는 지하배관에 관리의 편의를 위해 개폐밸브를 설치하는데 이 밸브를 폐쇄시키면 한 동 옥상에만 설치한 소화용수가 전달 될 수 없으므로 동간의 밸브 설치를 허락하지 않는다. 하지만 동간의 밸브를 설치하지 않으면 어떤 동에 문제가 생겨 수리를 하고자 배수를 하게 되면 모든 동의 배관내의 물을 배수해야 하는 문제가 발생한다 이것의 해결법은
(가) 동간 밸브를 설치하고 폐쇄시 수신반으로 신호를 보낼 수 있는 탬퍼스위치를 설치한다.
(나) 동간 밸브를 설치한 후 개방상태에서 핸들을 제거한다. 아무나 함부로 폐쇄할 수 없게 하고 문제가 발생하여 수리 시에만 해당 밸브를 폐쇄하여 배수 수리 한다.
라) 옥내소화전설비의 수원을 수조로 설치하는 경우에는 소방설비의 전용수조로 하여야 한다.
(1) 옥내소화전설비의 수원을 수조로 설치할 조건
필요한 소화용 수원의 양을 확보하기 위하여 소화설비용 전용수조를 설치하는 것을 원칙으로 하나 수조를 다른 설비와 겸용하는 경우에는 필요한 소화수원의 확보를 위하여 수조 내에서 급수구(후드밸브, 흡수구)의 위치를 달리하도록 한다.
(2) 소방설비의 전용수조 설치 제외
일반용수와 소화용수를 겸용의 탱크로 사용시 소화용수 수원의 산정 방법은 위 일반용수 토출구의 하단부터 아래 소화용수 토출구의 상단까지 수원으로 한다. 이는 일반용수가 최대한으로 사용할 수 있는 것은 일반용수 토출구 하단까지이며 소화용수를 사용할 수 있는 것은 소화용수 토출구 상단까지이기 때문이다. 소화용수의 토출구 상단까지만 고려하는 것은 수원이 토출구 상단보다 아래로 내려오면 펌프로 공기가 흡입될 수 있어 정상적인 소화용수 토출이 불가능하게 될 것이기 때문이다.
〔예 외〕
◦ 옥내소화전펌프의 후드밸브 또는 흡수배관의 흡수구(수직회전축펌프의 흡수구를 포함한다)를 다른 설비(소방용설비 외의 것을 말한다)의 후드밸브 또는 흡수구보다 낮은 위치에 설치하여 유효수량이 확보된 때
◦ 고가수조로부터 옥내소화전설비의 입상배관에 물을 공급하는 급수구를 다른 설비의 급수구보다 낮은 위치에 설치하여 유효수량이 확보된 때
마) 다른 설비와 겸용하여 옥내소화전설비용 수조를 설치하는 경우에는 옥내소화전설비의 후드밸브․흡수구 또는 입상배관의 급수구와 다른 설비의 후드밸브․흡수구 또는 입상배관의 급수구와의 사이의 수량을 그 유효수량으로 한다.
(그림 21) 유효수량의 확보
(1) 전기적으로 자동제어 되는 경우
소화설비용과 일반급수용의 후드밸브를 동일 레벨에 설치한 것, 전극봉(수위전극)에 의하여 수량을 제어하며 제어수위 이하가 되면 일반급수펌프를 정지시켜 소화설비용 수량을 확보한다.
(2) 후드밸브의 설치높이 차에 의한 경우
일반급수펌프용 후드밸브를 소화펌프의 후드밸브 상부측에 설치하여 아래쪽의 수원을 소화설비용으로 확보하도록 한다. 일반급수펌프는 항상 사용되기 때문에 물탱크 하부측의 소화설비용 수량은 확보되도록 유의하여야 한다
• 지하수조
소화전의 후드밸브보다 다른 설비의 후드밸브가 높을 때 차이의 수량을 말한다.
• 고가수조
소화전 급수배관설비보다 높은 위치에 다른 급수배관설치시에 소화전 급수배관의 밸브와 다른 급수배관의 밸브사이의 수량을 유효수량으로 한다.
바) 수량의 확보(유효수량)
유효수량이라고 하는 것은 저장된 물 중에서 화재시 실제로 소방용으로 이용할 수 있는 물의 양을 말한다. 소방전용수조를 설치하여 사용하더라도 수조내의 흡입구의 위치와 흡입시 소용돌이 발생으로 인한 흡입불능 수위 등을 고려하여야 한다. 즉, 펌프방식의 경우에 있어서는 수위가 낮아져 수면이 흡입구에 가까와지면 물에 소용돌이가 생기면서 공기가 흡입되어 양수가 중단된다.
이와 같은 현상 때문에 저장된 물을 흡입구 위치까지 모두 양수해내는 것은 어렵게 된다(그림 22)는 수조의 유효수량을 산출하는 기준을 나타낸다.
(a) 흡입용 피트(Suction pit)가 없는 경우
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(b) 흡입용 피트가 있는 경우
흡입관에 의한 흡입작용으로 후드밸브 주위에 소용돌이와 같은 현상이 발생되기 때문에 규정치(밸브 시트면으로 부터 유효수량 하부까지의 거리가 1.65D이상)보다 수위가 아래이면 송기가 흡입되어 펌프의 양수가 불가능해 진다
(그림 22) 수조의 유효수량
사) 옥내소화전설비용 수조 설치기준
◦ 점검에 편리한 곳에 설치하여야 한다.
◦ 동결방지 조치를 하거나 동결의 우려가 없는 장소에 설치하여야 한다.
◦ 수조의 외측에는 수위계를 설치하여야 한다. 다만, 수조의 맨홀 등을 통하여 수조안의 물의 양을 쉽게 알 수 있도록 표지를 한 때에는 그러하지 아니하다.
◦ 수조의 상단이 바닥보다 높은 때에는 수조의 외측에는 고정식 사다리를 설치하여야 한다.
◦ 수조가 실내에 설치된 때에는 그 실내에 조명설비를 설치하여야 한다.
◦ 수조의 밑부분에는 청소용 배수밸브 또는 배수관을 설치하여야 한다.
◦ 수조의 외측의 보기 쉬운 곳에 “옥내소화전설비용 수조”라고 표시한 표지를 하여야 한다. 이 경우 그 수조를 다른 설비와 겸용하는 때에는 그 겸용되는 설비의 이름을 표시한 표지를 함께 하여야 한다.
◦ 옥내소화전펌프의 흡수배관 또는 옥내소화전설비의 입상배관과 수조의 접속부분에는 “옥내소화전설비용 배관”이라고 표시한 표지를 하여야 한다.(다만, 수조와 가까운 장소에 옥내소화전 펌프가 설치되고 펌프에 “옥내소화전 펌프” 라고 표지를 설치한 경우에는 예외)
1. 수조의 구비조건
수조는 화재시 자연낙차 또는 펌프를 통하여 옥내소화전설비에 소화용수를 공급하는 매우 중요한 역할을 담당한다. 아무리 옥내소화전 설비가 잘 갖추어졌다 할지라도 수조 내의 물이 얼어서 사용할 수 없다면 설비를 사용할 수 없게 된다. 따라서 수원의 상태를 항상 사용할 수 있는 상태로 유지하기 위하여 이를 확인하고 관리할 수 있도록 명시된 부대설비를 설치하여야 한다.
가. 수조의 맨홀
수조가 지하에 설치되어 수위계를 측면에 설치할 수 없는 경우에는 맨홀 뚜껑을 열고 수위 표시계, 막대 표시계 등을 육안으로 확인할 수 있어야 한다.
나. 수조의 청소
수조내의 이물질 또는 침전물이 펌프, 급수배관 또는 옥내소화전 방수구로 이송되지 않도록 정기적으로 청소하여야 하며, 청소가 가능하도록 수조 밑 부분에 청소용 배수밸브 또는 배수관을 설치하여야 한다.
다. 수조의 수시점검
수조는 수시점검이 편리하도록 여유공간을 확보한다. 점검이 편리한 공간이란 관리자가 수시 점검하기 위하여 출입 및 통행이 가능하도록 물탱크 주변에 약 50-60cm의 공간을 두어 점검자에 의한 점검의 편리성을 도모하여야 한다.
3. 수조의 질적 성능저하 방지
동절기 또는 항냉지에서는 옥내소화전 배관이 기온이 낮아짐에 따라 동파 등으로 피해를 가져옴에 따라 동파 방지를 위하여 동결방지조치를 하거나 동결의 우려가 없는 장소에 설치할 것
1) 동결방지조치
- 부동액을 넣는 방법
- 보온재를 설치하는 방법
- 전열선을 설치하는 방법(외부 노출 배관, 주차장, 로비등)
- 배관 내의 물을 순환시키는 방법 (순환 펌프를 이용한 물의 유동법)
- 중앙집중식 난방으로 옥내소화전이 설치된 실내 또는 건물의 내부를 난방하는 법
- 배관을 동결심도 이하로 매설하는 방법)
수조의 하단에 장기간 저장 되어 있는 소화용수의 경우, 동수력이 작용하는 유체의 서역보다는 장기간 동안 정수상태로 고여 있는 수원으로 슬러지 등의 불순물이 침전되어 체류하다가 펌프 및 배관에 흡입되어 여과기 등 밸브류를 막음으로써 통수 불능상태를 야기할 수 있으므로 저수조 하부의 청소가 용이한 구조로 수조의 밑 부분에는 청소용 배수밸브 또는 배수관을 설치할 것
1) 후드밸브(Foot Valve)
수원의 수위가 펌프보다 아래에 위치한 흡수방식에서 흡수관 말단에 설치하여 펌프기동시 물의 흐름을 펌프측으로만 흡상되게 하고 펌프정지시에 흡입관내 물을 가두어두는 역할(체크기능)과 수조내 이물질이 흡입되는 것을 1차적으로 걸러주는 여과기능을 겸한다. 후드밸브에서의 누수시 펌프의 흡상능력이 저하 또는 불능되는 경우가 있으므로 와이어로우프등을 연결하여 수동으로 용이하게 밸브시트(Sheet)면의 작동상황을 확인할 수 있는 구조로 한다(그림 23)
(그림 23) 후드밸브
체크밸브가 고장나게 되면, 펌프 기동 시 흡입배관이 비어 있게 되어 정상적으로 물이 흡입되지 않는 결과를 초래할 수 있다. 또한 여과망의 입자가 너무 촘촘하면 임펠러로 흡입이 잘 되지 않아 펌프의 흡입성능을 현저하게 저하시키므로 여과망의 크기는 12.7mm를 넘지 않게 하되, 너무 촘촘하지 않도록 하여야 한다. 수조내의 불순물에 의하여 체크기능을 상실할 우려가 높기 때문에 시공완료 후에는 수조내의 불순물을 정기적으로 제거 하여야 한다.후드밸브를 선정할 때 밸브 내 유속 통과 직경에 비하여 바스켓의 유속통과 면적이 2배 이상 되는지를 계산하여야 한다. 이 흡입면적이 좁으면 펌프의 임펠러 부분에 케비테이션현상을 일으켜 펌프를 손상시킬 우려가 있기 때문이다.
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옥내소화전 펌프의 흡입관
배관의 길이는 직관으로 배관구경의 10D가 바람직하며, 곡관을 설치시에는 곡률반경을 크게 하고 펌프 몸체에 직접 부착하는 것은 피하는 것이 바람직하다. 구경이 갑자기 축소 또는 확대되는 것은 피해야 한다. 또한 배관은 공기가 모이지 안흔 형태로 하여야 하며 펌프를 향해서 올림구배가 되도록 하여 곡기가 모이는 부분을 흡기할 수 있어야 한다.배관 내의 압력은 보통의 경우 대기압이하가 되므로 공기누설이 없는 관이음을 선택한다.
유속은 가능한 작게 하는 것이 바람직하고, 정격유량의 150%를 기준으로 4.5m/sec를 넘지 않는 것이 좋으며, 토출배관의 구경과 같거나 크게 하여야 한다.
[출처] 옥내소화전 펌프의 흡입관|작성자 무안
2) 흡입관
펌프의 흡입측에 설치하는 관으로서 다음과 같이 설치한다.
① 흡입측배관은 전용으로 하며 가급적 짧고 관경은 크게할 것
② 흡입관과 펌프를 연결하는 배관에는 편심레듀셔 사용
③ 펌프 설치시 흡입배관은 펌프쪽으로 1/50이상 오름 경사로 한다.
④ 진공계(또는 연성계)설치시 가급적 펌프 가까이에 설치
⑤ 스트레이너 설치시 유수방향에 주의 및 걸럼망은 바닥으로 향하게 설치(공기 고임 방지)
⑥ 개폐밸브로 버터플라이밸브(Butterfly Valve) 사용금지
주) 버터플라이밸브의 설치 제한 이유
◦ 밸브 구조상 물의 흐름 저항이 큰 밸브로서 원활한 흡입을 방해하고 공동현상(Cavitation)이 발생할 우려가 있다.
◦ 개폐 조작(90°에서 개폐)이 순간적이어서 펌프 운전중 조작시 수격작용(Water Hammer)이 발생할 수 있다.
흡입관에 철망이나 후드밸브를 설치 할 경우에는 청소가 가능하도록 고려하고 철망의 눈은 10-15메쉬 정도가 바람직하다. 재질은 부식에 강한 황동, 스텐레스강 또는 구리철사로 된 여과망을 사용하는 것이 좋다.
흡입관에 버터플라이밸브를 사용할 경우에는 흡입성능에 역효과를 줄 수 있는 진동이 발생할 수 있다. 상수도 본관을 펌프 흡입측에 연결하여 사용할 경우 펌프를 거치지 않고 소화배관 내에 소화용수가 공급될 수 있도록 바이패스 배관을 설치해야한다
수조내부의 흡입배관에 흡입지점에는 소용돌이 방지판(Vortex Pllate)을 설치하고 흡입이 소용돌이 없이 이루어 질 수 있도록 하여야 한다.
3) 스트레이너(Strainer)
흡입측 배관에 모래, 침전물과 같은 이물질 등이 펌프 케이싱내로 침입하는 것을 방지하여 펌프의 고장이나 기능의 저하를 방지하는 여과장치이다. “Y”형과 “U”형이 있으나 소화설비에는 “Y”형이 많이 사용된다. (그림 24)
(그림 24) 스트레이너
4) 플렉시블 조인트(Flexible Joint)
플렉시블 조인트는 주로 펌프의 토출측과 흡입측에 펌프와 직결하여 쓰이는데 펌프의 기동 또는 기동후 정지시 펌프로부터의 진동을 흡수하여 배관의 파손 및 변형을 방지하는 신축이음으로서 급격한 압력차로 생기는 충격중량을 흡수하기 위한 부품이므로 펌프로부터 가장 가까이 설치하는 것이 바람직하다.(그림 25)
(그림 25) 플렉시블조인트
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5) 압력측정 계측기
국내에서 사용되는 압력측정 계측기는 KS B 5305(부르동관 압력계) 등에서 정하는 기준에 따라 사용된다.
① 압력계(Pressure Gauge)
압력계는 펌프의 토출측에 설치하여 토출압력(正의 게이지 압력)을 나타내다.
주) 게이지압(Atg) : 대기압을 “0”으로 보고 측정한 압력 즉 압력계에 나타난 압력
- 펌프의 토출측에 압력계를 설치하여 토출압력을 측정하여 펌프의 성능(유량 및 양정)을 정기적으로 또는 필요시 확인할 수 있도록 하기 위한 것이다.
- 펌프의 토출측에 설치하며 펌프의 토출압력을 나타낸다
- 펌프의 토출측에 설치하는 압력계는 토출측의 체크밸브 이전에 설치하도록 한다. 가장 바람직한 위치는 펌프의 토출측 플랜지에서 가장 가까운 곳에 설치하는 것이다. 왜냐하면 압력게의 설치목적은 설치된 펌프 자체의 성능을 시험하고 확인하는 것이기 때문이다. 체크밸브의 이후에 압력계를 설치하면 측정압력에 체크밸브를 통한 압력손실이 포함되므로 펌프의 성능을 정확하게 측정할 수 없다
② 연성계(compound gauge)
"연성계"라 함은 대기압 이상의 압력과 대기압 이하의 압력을 측정하는 할 수 있는 계측기(압력계와 진공계를 합친 것)를 말한다. 수원의 수위가 펌프보다 아래쪽에 위치하는 흡입송출방식에서는 흡입배관내의 압력은 항상 대기압이하가 된다. 연성계는 진공압(부압)과 양압을 모두 측정할 수 있으며, 일반적으로 물의 흡입상태를 확인하기 위해 펌프의 흡입측배관에 설치한다.
수원의 수위가 펌프보다 아래쪽에 위치하는 흡입송출방식에서는 흡입배관내의 압력은 항상 대기압이하가 된다. 연성계는 진공압(부압)과 양압을 모두 측정할 수 있으며, 일반적으로 물의 흡입상태를 확인하기 위해 펌프의 흡입측배관에 설치한다.
③ 진공계
"진공계"라 함은 대기압 이하의 압력을 측정하는 계측기를 말한다
부(負)의 게이지 압력을 측정하는 게이지로서 여러 종류가 있으나 측정되는 범위는 0cmHg～76cmHg까지이다.
펌프의 흡입측에 설치하여 펌프의 흡입압력을 나타낸다.
(그림 26) 압력계 연성계 진공계
진공계 및 연성계의 설치
진공계는 펌프의 흡입측 전방에 설치하며, 연성계는 펌프의 흡입측에 설치할 경우에는 흡입압력을 측정하게 되며, 토출측에 설치할 경우에는 토출압력을 나타낸다.
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※ 참고(수두와 압력과의 관계)
10m = 1kgf/㎠
= 98,000N/㎡ = 0.098MPa
≑ 0.1MPa
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6) 펌프(Pump)
(a) 볼류트 펌프 (b)터빈 펌프
(그림 27) 원심펌프
소방용 펌프로는 원심펌프를 주로 사용하며 원심펌프에는 볼류트(Volute)펌프와 터빈(Turbine)펌프의 2 종류가 있다.(그림 27)
원심펌프란 펌프회전시의 토출량이 부하에 따라 일정하지 않은 비용적(Turbo)형의 펌프로서 이는 임펠러의 회전으로 유체에 회전운동을 주어 이때 발생하는 원심력에 의한 속도에너지를 압력에너지로 변환하는 방식의 펌프이다. 원심펌프는 경량 소형이고 구조가 간단하며 취급이 용이하다. 또한 고속회전이 가능하여 전동기와 직결하여 운전할 수 있으며 효율이 높아 소방용 펌프로 많이 사용된다.
가) 종류
① 볼류트펌프(Volute Pump) : 안내날개(Guide Vane)가 없으며 이로 인하여 임펠러가 직접 물을 케이싱으로 유도하는 펌프로서 고유량 저양정 펌프의 특성을 가진다. 일반적으로 펌프의 단수(임펠러 수)를 많게 하여 높은 양정을 얻는 다단 볼류트펌프가 많이 사용된다.
② 터빈펌프(Turbine Pump) : 안내날개가 있어 임펠러 회전운동시 물을 일정하게 유도하여 속도에너지를 효과적으로 압력에너지로 변환시킬 수 있다. 즉 안내날개로 인하여 난류가 생기는 것을 감소시키므로 물의 압력이 증가한다. 따라서 터빈펌프는 저유량 고양정 펌프의 특성을 가진다. 고층건물에 많이 사용한다.
*** 펌프의 정격 토출량 *****
옥내소화전설비에 사용되는 펌프는 일반적으로 원심력을 이용하는 원심펌프가 널리 사용되고 있으며, 옥내소화전설비에서 필요한 규정 방수압력 및 규정방사량 이상의 성능을 갖고 있어야 한다. 펌프 제작시 펌프의 명판에 표시되는 토출량을말한다.
펌프의 명판에 표시되는 토출량은 제작된 펌프의 최적의 운전조건을 표시하며, 운전조건에서 운전되는 상태를 정격부하 운전이라고 한다.
펌프의 선정은 옥내소화전설비의 설게유량이상으로서, 설계유량에 근접한 정격토출량을 가지는 펌프를 선정하여야 한다.
** 정격토출압력
"정격토출압력"이란 정격토출량에서의 펌프의 토출측 압력을 말한다.
나) 소방펌프의 특성
소방용 펌프는 일반공정용 펌프와 달리 펌프의 토출량이 향상 동일한 것이 아니고 개방된 소화전이 1개에서 5개까지 수량이 변화하여도 각각 규정압(0.17 ㎫)과 규정방사량(130ℓ/min)이 발생하여야 하는 특징이 있다. 따라서 소화설비용 펌프는 토출량의 큰 변화가 발생되며 이로 인하여 펌프의 방수량이 설계치 이상이 될 경우 펌프의 선정에 따라서는 과부하를 일으켜 펌프가 정지하는 현상(Over Load)이 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위하여 소화설비용 펌프는 다음과 같은 조건이 필요하다.
㉠ 소방펌프의 조건
• 정격토출량(설계수량)의 150%를 방사하여도 전양정은 정격양정의 65%이상이 되어야 한다.
• 체절양정(Shut off head)은 정격양정의 140%를 초과하지 않아야 한다.
㉡ 펌프의 성능곡선(H-Q곡선)
펌프의 토출량(Q)과 양정(H)과의 변화를 나타낸 곡선으로 소화용펌프의 성능곡선은 위의 소화펌프의 조건을 충족하여야 한다.(그림 28)
(그림 28) 펌프의 성능곡선
주) 체절양정 : 펌프의 토출측 밸브를 잠그고, 펌프을 기동시키는 무부하 운전상태를 체절운전이라고 하며 이 경우에는 수온이 상승하고 펌프가 공회전하게 된다. 이러한 체절운전시의 펌프가 발생하는 상한 압력을 체절양정이라 한다.
㉢ 펌프의 설치높이 한계
원심펌프는 물을 빨아올리는 것이 아니라 밀어내는 역할을 한다.
그 원리는 (그림 29) 에서와 같이 수은주를 세웠을 때 높이는 76cm가 되며 이것은 대기압하에서 진공상태만 유지해 주면 수은은 76cm높이까지 밀려 올라가게 된다는 것을 의미한다.
수은은 비중이 13.6이므로 물에 비해 13.6배 무거우며, 따라서 수은대신 물을 채우면 10.336m(76cm×13.6=1033.6cm)의 물기둥이 서게 되는데 설비에 있어서도 절대진공상태만 유지시켜주면 10.336m 높이까지는 자동적으로 물기둥이 서게 되나 실제 설비에 있어서는 펌프내부가 완전 진공이 되도록 하는 것은 구조상 불가능하고 흡입관 속의 손실수두, 양수액의 증기압, 설치위치의 표고(대기압)등의 영향으로 보통펌프는 6～7m까지가 펌프의 설치높이의 한도이며, 펌프는 이 물을 위로 밀어올리는 역할을 할 뿐이다.
(그림 29) 절대진공
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따라서 원심펌프의 단수를 높일 경우 방출압력(토출양정)은 높아지나 흡입능력은 6m～7m를 초과할 수 없다. 즉, 원심펌프의 단수와 흡입높이와는 무관한 것이다.
체절압력에 펌프흡입측의 정압을 더한 값이 배관계통의 최대사용압력이 되는데 이 최대사용압력이 옥내소화전설비의 배관계통에 사용하는 플랜지 및 방수구의 최대사용압력보다 높으면 배관계통에 무리가 갈 수 있다.
옥내소화전방수구의 최대사용압력은 0.7Mpa이다. 따라서 옥내소화전설비의 안전을고려하여 펌프선정 시 체절압력을 옥내소화전 설비의 안전을 고려하여 펌프선정시 체절압력을옥내소화전설비의 최대사용압력이하가 되도록 하여야 한다. 설치된 펌프의 체적운전압력이 옥내소화전설비의 최대사용압력보다 높을 경우에는 펌프의 토출측(체크밸브 이전)에 릴리프밸브를 설치하여 토출측의 압력을 옥내소화전설비의 최대사용압력이하로 줄여주어야 한다.
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7) 전동기(Motor)
소화펌프 구동용 전동기는 기동회전력이 크고 기동전류가 적게 소모되는 유도전동기가 많이 사용된다.
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전동기(Motor)의 출력 산출식(유도식)
◦ 펌프의 수동력(Lw) : 펌프에 의해서 액체(소화수)에 주어지는 동력
Lw = ΥQ H / 102 = 1000QH/102 [kw]
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Lw = 수동력(kW)
Υ = 물의 비중량(kg/㎥)
Q = 유량(㎥/sec)
H = 양정(m)
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※※※참고사항※※※
1kW = 102(kg․m/s)
1PS = 75(kg․m/s)
1HP = 76(kg․m/s)
우리나라에서는 PS(미터마력)을 사용한다.
그러나 일반 산업 현장에서는 마력의 단위로 HP(영국마력)와 PS(미터마력)을 혼용하는 경우가 많다
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◦ 펌프의 축동력(Ls) :
펌프운전에 필요한 동력으로서 펌프내에 생기는 손실동력분만큼 수동력보다 크게 된다. 펌프의 전효율을 E라 하면
E = Lw/ Ls 즉 Ls=Lw/E
Ls = ΥQ H/ (E*102)【kW】
여기서 γ = 1,000(kg/㎥)
Q = ㎥/sec
H = 양정(m)이므로
Ls=1000QH/102E [kw]
그러나 일반적으로 Q를 ㎥/min으로 나타내므로
1(m3/min) = 1/60 (m3/sec)
Ls = 1000QH/(102*60*E) = 0.163QH/E [kw]
***************************************
여기서 Q = 유량(㎥/min)
H = 양정(m)
E = 펌프의 효율(전효율 = 기계효율 × 수력효율×체적효율)
◦ 전동기 출력 계산
P(kw) = [ 0.163QH/E ]* K ( K:전달계수 )
***************************************
주) 전달계수 (K)
모터(Motor)에 의해 발생되는 동력이 축에 의해 펌프측에 전달될 때 발생하는 손실을 감안하여 보정하는 계수이다.
<표-3> 펌프의 효율
펌프구경(mm) 효 율
40 0.4 ～ 0.45
50~65 0.45 ～ 0.56
80 0.55 ～ 0.6
100 0.6 ～ 0.65
125 ～ 150 0.65 ～ 0.7
<표-4> 전달계수(K값)
동력의 종류 K의 값
전동기 직결 1.1
전동기 이외의 원동기 1.15 - 1.20
주) 전동기 이외의 원동기란 내연기관(ex: 엔진펌프) 등에 의한 것을 말한다
※ 여유율은 전동기의 여유율로서 제조사에서 제시한 값으로 펌프를선정한 경우 계산으로 구한 전동기 용량보다 적은 경우가 있다 이때 정격토출량이 150%의 계산치가 전동기 정격출력의 110%를 초과하지 않는 것을 확인할 수 있는 경우 전동기 용량으로 하여야 한다. 또한 제조사에서 제시한 양정 수치가 계산치와 약간의 차이가 있는 경우 계산치의 전동기 용량으로 한다
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8) 순환배관
펌프가 소화용수가 방출되지 않은 상태로 운전을 오래하게 되면 내부 온도의 상승으로 인하여 유체가 증발하여 기포를형성하게 되며, 이 기포가 펌프내부의 높은 압력지역에 도달하면 기포가 파괴되면서 소음과 진동이 수반되고 기포가 파괴되면서 임펠러나 케이싱에 국부적인 손상을 초래하게 된다. 체절운전은 옥내소화전설비가 작동하면 소화용수가 개방된 옥내소화전 방수구를 통하여 방사되므로 발생할 경우가 없지만 정기적인 점검을 위하여 펌프 운전 시에는 소화용수의 방출이 없으므로 발생한다.
만일의 고장 등에 의한 원인에 대비하여, 적은비용을 투자하여 펌프의 안전을 보장받도록 할 수는 있으므로, 이러한 장치를 설치하는 것이 타당하다. 대부분의 경우 순환배관을 설치하여 물을순환시키는 방식보다는 배관에 릴리프밸브를 설치하여 물을 방출시키는 간단한 방식이 주로 채택되고 있다.
릴리프밸브의 설정값은 펌프의 체절운전시의 최대토출압력 근처에서 밸브가 개방되어 토출되도록 설정하는 것이 무난하다. 릴리프밸브의 검사는 펌프를 체절압력에서 릴리프밸브가 개방된 후 30분이상 운전하면서, 릴리프밸브로 부터 토출되는 소화용수의 온도가 손을 대어서 뜨겁다는 것이 느껴지지 않도록 토출량이 충분하여야 한다.
순환배관은 펌프의 토출측 체크밸브 이전에서 분기시켜 20mm이상의 배관으로 설치하고 배관상에는 개폐밸브를 설치하여서는 아니되며 체절운전(펌프토출측의 배관이 모두 막힌 상태, 즉 물이 전혀 방출되지 않고 펌프가 계속 작동되어서 압력을 낼수 있는 최상한 점으로 압력이 더올라 갈 수 없는 상태에서 펌프가 공회전 하는 것)시 체절압력 미만에서 개방되는 릴리프 밸브(Relief Valve)를 설치하여야 한다(그림 30)
(그림 30) 순환배관 http://blog.naver.com/lgs5976
릴리프밸브는(그림 31)과 같은 구조로 설정압력 이상이면 밸브캡을 지지하고 있는 스프링이 밀려올라가 열리면서 과압을 방출하여 펌프내의 체절운전시 공회전에 의한 수온상승을 방지한다.
(그림 31) 릴리프 밸브
주) 릴리프밸브(Relief Valve)와 안전밸브(Safety Valve)의 차이
◦ 릴리프밸브(Relief Valve): 설정된 압력 직하에서 작동되도록 사용자가 압력을 조정하여 사용할 수 있는 밸브(성능시험기술기준에 의하여 제품 승인 및 제품시험에 합격한 제품을 사용하여야 한다)
◦ 안전밸브(Safety Valve) : 설정된 압력 이상에서만 작동되도록 조립시 제조공장에서 고정시킨 것으로 압력조정이 불가능한 밸브
******* 순환배관의 순환수량 ************
순환수량은 다음 식으로 산정한 수치 이상이어야 하며 설치시 양과 비교하였을 때 현저한 차이가 없어야 한다.
Q = Ls * C/60 * △t
Q : 순환수량( 리터/분)
Ls : 펌프체절운전시 출력
C : 860Kcal(1Kwh당의 물의 발열량)
△t : 30℃(펌프내부의 수온상승한도)
2. 체절운전시 온도상승방지용 릴리프밸브와 순환배관
펌프가 토출유량 없이 장시간 준전이 될 경우에는 펌프의 회전에너지 가 모두 열로 바뀌게 된다. 물의 경우 증발하여 기체화되고 펌프내부의 압력을 과다하게 증가시켜, 펌프케이싱의 파손을 초래할 수 있다. 이러한 현상에 대응하기 위한 안전장치가 펌프의 체절운전시 일정량의 물을 방출시켜 펌프내부의 온도상승(외기온도의 10-15도 이하로 제한)을 막기 위해 설치하는 것이 릴리프밸브 또는 순환배관이다.
그러나 실제는 펌프가 체절운전을 하는 것은 확률적으로도 매우 낮다. 왜냐하면 체절 운전 점에서는 정지압력의 설정에 의해 곧 정지 될 것이며 또한 화재시 이외는 운전되는 일이 없을 것이기 때문이다. 또한 체절압력시 온도상승 방지를 위해 설치하는 것에 대하여 다음과 같은 사항을 고려하여야 한다.
가) 우선 가장 손쉽게 설치하는 방법으로 많이 선호하는 릴리프밸브 방식이다.
나) 릴리프밸브는 현장에서 펌프를 운전하여 체절압력부근에서 직접 셋팅하여 사용한다.
다) 체절압력부근에서 릴리프밸브가 열리도록 설정하여 체절운전시 불이 방출되도록한다.
라) 릴리프밸브 전단에는 볼밸브 등을 설치하여 펌프의 성능시험을 할 경우 전단의 볼밸브를 잠그고 성능시험을 실시하고 끝나면 다시 열어두도록 하면, 펌프의 성능시험시 매번 릴리프밸브를 새로 설정하는 번거로움을 피할 수 있다. 다만 릴리프밸브의 전단밸브는 평상시 항상 열려있어야 하므로 절대로 잠그지 않도록 주의 표지를 설치하는 것이 좋다.
마) 펌프의 체절압력에 적절한 릴리프밸브를 구할 수 없는 경우 순환배관을 설치해도 된다. 가능하면 순환배관방식이 가장 확실한 방법이라 할 수 있다. 왜냐하면, 릴리프밸브의 경우 오래 사용하면 성능이 열화되어 초기의 설정 값이 변하게 되고 또한 고장 등의 이유로 제 기능을 발휘하지 못할 가능성도 배제 할 수 없기 대문이다. 이에 비하면 순환배관방식은 펌프가 운전되면 항상 일정한 물이 배출되도록 하는 방법이다. 즉 체절압력 보다 상당히 낮은 압력에서도 언제나 토출량의 일부를 버리는 방식이다.
바) 소한배관의 구성은 펌프의 체크밸브이전에서 분기하여 배관내 작은 오리피스를 설치하여 소화수조에 다시 보내거나 바닥에 방류하도록 구성 한다. 순환배관의 가장 높은 부분이 소화수조의 수위보다 항상 높게 설치되어야 한다.
사) 순환배관이나 릴리프밸브 방식의 경우 방출되는 물을 직접 육안으로 확인할 수 있도록 바닥에 방류되도록 하거나 수조로 리턴할 경우에는 사이트그라스 등을 설치하여야 한다.
3. 릴리프밸브 설치 방법
가) 흡입정압을고려한 펌프의 체절압력이 소화설비의 정격압력을 초과하는 경우에는 릴리프밸브를 설치하여야 한다.
나) 릴리프밸브의 크기는 일정 규격 이상이어야 한다.
다) 릴리프밸브는 펌프와 토출측 체크밸브 사이에 설치하여야 하며, 배관에 영향을주지 않고 보수하거나 필요에 따라 즉시 제거할 수 있도록 부착되어야 한다.
라) 릴리프밸브의 방출 시에는 개방관 또는 밸브출구에 콘 또는깔때기 를 달아서 방출이 되도록 하여야 한다. 릴리프밸브로부터 방수시에는 펌프운전자에 의해 즉시 밸견될 수 있게 하거나, 쉽게 감지될 수 있도록 하여야 한다.
마) 릴리프밸브의 토출배관은 펌프 흡입배관 또는 수원으로 연결되어서는 안된다.
바) 릴리프밸브가 수원으로 방수되도록 하는 경우의 밸브 및 배관은 설비의 정격압력을 초과하지 않도록 충분한 크기이어야 한다.
사) 릴리프밸브의 흡입배관이나 토출배관에 개폐밸브를 설치하여서는 안된다.
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9) 성능시험배관
정기적으로 펌프의 성능을 시험하여 펌프의 성능곡선의 불량 및 방사압과 토출량을 검사하기 위한 배관으로서 펌프의 토출측의 개폐밸브 이전에서 분기시키고, 관로에는 정격토출량의 175%이상을 측정할 수 있는 유량계를 설치한다. 정격토출압력은 당해 설비의 양정 계산시 총양정을 100:1로 환산한 압력(㎫)이며 정격토출량은 당해 설비에 필요한 펌프의 분당토출량(ℓ/min)이다. (그림 32)
유량계
1) 차압식 유량계의 측정원리는 관로상의 오리피스를 통과하는 유체의 압력차이를 측정하여 이를 유량으로 환산하여 게산하는 방식이다.
2) 유량계를 통과하는 수류는 정확한 유량을 측정하기 위하여 난류가 아닌 층류상태가 되어야 한다. 따라서 유체가 안정적인 층류를 형성하기 위하여 유량계의 전후에 충분한 길이의 직관부가 요구된다.
3) 성능시험배관의 구경은 펌프의 토출배관의 구경보다 약간 적거나 동일하게 선정하며, 측정하고자 하는 유량범위에 따라 또는 유량계의 제조사에 따라 배관의 구경은 약간의 차이가 있을 수 있다.
주) 유량계는 일반적으로 로타미터(Rotameter)를 많이 사용하는데 유체속에 부자(Float)를 띄워 눈금으로 표시된 유량(lpm)을 직접 눈으로 읽을 수 있으며 압력손실이 적고 측정 범위가 넓은 장점이 있다.
① 성능시험배관의 관경산출
방수압과 방수량과의 관계식인 Q = 0.653 X D2 X 루트P 를 이용하여 구한다.
즉, P→ P×65% , Q→Q× 175%를 대입하면
1.75Q = 0.653 X D2 X 루트0.65P 식에서 배관경 D를 구할 수 있다.
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② 유량계 설치 방법
(그림 32)와 같이 성능시험 배관상에 배관과 동일한 호칭구경의 유량계를 수직으로 설치하는데 유량계 상류측은 배관구경의 8배이상, 하류측은 5배이상 이격하여 부착하고 직관부를 형성하여야 하며 유량측정자치를 기준으로 전단 직관부에는 개폐밸브를(V1), 후단부 직관부에는 유량조절밸브(V2)를 설치하여야 한다.
측정시에는 전단 직관부 개폐밸브(V1)는 완전개방하고 후단 직관부에 설치된 유량조절밸브(V2)로 유량을 조정하며 측정한다.
(그림 32) 성능시험배관
③ 유량계의 규격 및 유량은 <표-5>와 같다.
<표 - 5> 유량계 규격
구경(mm) 유량(lpm)
25 35~100
32 70~360
40 110~550
50 220~1100
65 450~1200
80 700~3300
100 900~4500
125 1200~6000
150 2000~10,000
10) 물올림장치(호수조, Priming Tank)
물올림장치는 원심펌프의 특성상 흡수배관 내의 압력을 진공가까이 떨어뜨릴 수 없기 때문에 배관 내에 물이 채워져 있지 않을 경우에는 수조의 물을 흡입할 수 없다. 또한, 물 올림탱크를 설치 할 경우에는 펌프의 흡수배관에 반드시 후드밸브가 설치되어 있어야, 흡수배관 내에 채워진 물이 누설될 염려가 없다. 물올림잧치는 물올림탱크, 배수관, 오버플로우용 배수관, 물올림관, 감수경보장치의 수신부와 물올림탱크에 물을 자동적으로 보급할 수 있는 장치등으로 구성된다
물올림장치는 수평회전축 펌프를 사용한 지하수조방식 즉, 수원의 수위가 펌프보다 아래에 있는 가압송수장치에 필요한 설비로 주기능은 펌프의 후드밸브 고장으로 펌프실 및 흡입관내의 물이 수조로 빠져 내려가면 펌프를 작동시켜도 물이 흡입되지 않으므로 이 경우에 펌프 케이싱에서 후드밸브까지 물을 공급하여 항상 펌프만 작동하면 물이 흡입될 수 있도록 대비시켜 주는 장치이다 (그림 33)
(그림 33) 물올림 장치 http://blog.naver.com/lgs5976
물올림 탱크의 용량은 유효수량이 100ℓ이상의 전용으로 하되 구경 15mm이상의 급수배관에 의하여 당해 탱크에 물이 계속 보급되도록 볼텝 등을 설치하여야 한다(상수도 본관에서 분기배관 할 것)
주) 감수경보장치(저수위 경보장치)
물올림 탱크내의 물이 1/2이상 감수하였을 때 플로우트스위치 또는 전극봉에 의하여 신호를 발신하여 감시제어반 등에 표시등 및 부저등으로 음향경보하는 장치(그림 34)
(그림 34) 감수경보장치
*** 물올림 장치의 구비요건
1) 펌프 전용의 물올림탱크를 설치한다.
2) 물올림탱크에 용량은 100리터 이상으로 한다.
3) 물올림탱크에는 감수경보장치(레벨스위치, 플로트스위치 등) 및 물올림탱크로 물을 자동으로 공급하는 장치 등을 설치하여야 한다.
4) 감수경보의 작동은 비정상으로 물이 감해진 경우에 작동되어야 하며, 경보장치는 중앙제어실 등 항상 사람이 상주하는 장소에 설치하여야 한다.
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