건식밸브에서 엑셀레이터가 클래퍼를 작동시키는 원리

엑셀레이터(Accelerator)는 한글로 가속기라는 뜻이다. 무엇을 가속하는 장치인가? 클래퍼가 빨리 개방될 수 있도록 가속하는 역할을 하는 장치이다. 스프링클러 설비 중에서 Quick Opening Device는 건식밸브에만 존재하는 특별한 장치이다. 영어로는 Accelerator이므로 엑셀러레이터라고 해야 맞을 것 같은데 대부분의 서적에서 엑셀레이터라고 하고 있으므로 나도 엑셀레이터라고 표현한다. 그러면 건식밸브에서 엑셀레이터의 역할과 클래퍼를 작동시키는 메카니즘에 대해 살펴보기로 하자.

 

건식밸브에 설치되는 엑셀레이터 내부 구조

엑셀레이터(Accelerator)의 역할

가. 건식밸브의 힘의 균형

건식밸브의 클래퍼는 1차측의 소화수 압력과 2차측의 공기압력이 힘의 균형을 이루고 있다. 그 외에 Priming Water와 클래퍼 자체 무게에 의해 2차측이 1차측보다 조금 더 힘이 강한 차압을 형성하게 된다. 그래서 클래퍼가 개방되지 않고 누수 없이 시트링에 잘 안착되어 있게 된다.

 

나. 엑셀레이터의 존재 이유

그런데 건식 스프링클러 가지배관에서 화재를 감지하고 헤드가 개방되면 배관 내의 압축공기가 빠져나가게 된다. 압력의 감소가 이루어지면 시스템 특성상 클래퍼가 열려야 하는데, 클래퍼가 열리려면 힘의 논리상 2차측이 1차측보다 압력이 낮아져야 클래퍼가 개방될 수 있다. 2차측의 공기가 한참을 빠져야 압력이 감소되는데 이 시간이 너무 소요되면 화재가 확산되므로 클래퍼를 빨래 개방시켜줄 장치가 필요했다. 그것이 Quick Opening Device인 액셀레이터이다.

엑셀레이터의 구조

가. 상부챔버와 중간챔버

엑셀레이터 내부는 상부챔버와 중간챔버로 구성되어 있다. 상부챔버에는 압력계가 연결되어 있는데 이 압력은 2차측 배관의 세팅 압력과 동일한 압력을 가지게 된다. 상부챔버와 중간챔버 사이에는 다이어프램이 있어서 압력에 따라 위 아래로 작동할 수 있도록 되어 있다. (건식밸브의 중간챔버와 엑셀레이터의 중간챔버라는 용어가 동일하여 혼동될 수 있으므로 주의가 필요하다.)

 

나. 상부챔버의 압력계

2차측 배관에 에어컴프레셔로 공기 압력을 충전하면 엑셀레이터 내부의 오리피스를 통해 공기가 들어가 엑셀레이터의 상부챔버와 중간챔버에도 동일한 압력이 충전된다. 그래서 상부챔버의 압력계에도 2차측 배관의 세팅 압력과 동일한 압력이 표시된다. 주기적으로 해당 압력계의 압력을 확인해야 한다. 상부챔버에 압력이 있어야 엑셀레이터가 작동하는 원동력이기 때문이다. 만약 압력이 0이라고 나오면 건식밸브 2차측에서 엑셀레이터로 연결되는 배관이 폐쇄되어 있을 것이므로 이를 확인하여야 한다.

 

다. 엑셀레이터의 입구 배관과 출구 배관의 연결

엑셀레이터의 입구 배관은 건식밸브 2차측 배관과 연결되어 있고, 출구 배관은 클래퍼가 있는 건식밸브의 중간챔버로 연결된다. 이 설명은 배관이 어디로 연결되는지를 알려주는 것이다. 아래의 설명은 엑셀레이터 장치 내의 공기 입구와 출구에 대한 설명이다. 작동 메커니즘 설명할 때 혼동되지 않아야 한다.

 

라. 엑셀레이터의 공기 입구와 배출구

엑셀레이터 장치 내에서 공기가 들어오는 입구과 배출구는 상호 높낮이 차이가 존재한다고 보면 된다. 2차측의 공기가 푸시로드를 밀고 있을 때는 배출구 방향의 통로를 막고 있어서 공기가 빠져나가지 않는다. 그러다가, 2차측 공기가 빠지면 푸시로드가 상부챔버의 힘에 밀려 내려오면서 배출구를 개방시켜 공기가 빠져나가게 하는 구조이다.

 

엑셀레이터 작동 메카니즘

가. 2차측 압력의 감소

엑셀레이터의 작동 원리를 살펴보자. 헤드가 개방되어 2차측 배관의 압력이 감소되면 엑셀레이터의 ①입구측 배관과 ③중간챔버도 압력이 감소된다. 하지만 엑셀레이터 ②상부챔버는 작은 오리피스로 인해 급격한 감소가 이루어지지 않으므로 기존의 공기 압력이 존재하고 있어서 ③중간챔버보다 상대적으로 높은 압력을 가지게 된다.

 

나. 배출구의 개방

그래서 이 압력의 차이로 인해 ④다이어프램이 아래로 내려가게 되고 ⑤푸시로드가 같이 움직이게 되면서 막혀있던 ⑥배출구가 개방되게 된다. 이렇게 엑셀레이터를 통과한 2차측의 공기는 건식밸브의 중간챔버로 달려가 클래퍼를 개방시킨다. 그림에서는 2차측이라고 표현하고 있지만 그 방향이 건식밸브 중간챔버로 가는 방향이다.

 

헤드 개방 → 2차측 압력 감소 → / 엑셀레이터 중간챔버 감압 → 상부챔버의 압력에 의해 푸시로드 하강 → 배출구 개방 → 2차측 공기 이동 /→ 건식밸브 중간챔버로 이동 → 클래퍼 개방

 

엑셀레이터의 작동 메카니즘

화재시 엑셀레이터가 작동하지 않는다면

가. 엑셀레이터의 역할을 하지 못하면 Trip Time이 길어진다.

엑셀레이터의 역할은 신속하게 클래퍼를 개방시켜주려는 목적으로 설치된 장치이다. 즉, Trip Time을 조금이라도 빠르게 가져가려고 하는 의도이다. 그런데 엑셀레이터(Accelerator)가 어떤 이유로 작동하지 않는다면 클래퍼가 개방되는 Trip 시간이 길어진다.

 

나. 초기 화재 대응에 실패한다.

헤드가 개방된 오리피스로 압축공기가 빠져나가는데 시간이 걸리기 때문에 2차측의 압력이 급속히 빠져 주지 못한다. 따라서 건식밸브에서는 Quick Opening Device인 엑셀레이터 도움없이 1차측과 2차측의 힘의 균형을 이겨내고 소화수의 압력으로 클래퍼를 개방해야만 한다. 이는 헤드에서 소화수가 방출되는 시간이 소요되는 결과를 초래하고, 결국 소화수의 늑장 방출로 인해 화재가 확산되는 상황을 야기하게 된다.

 

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