건식밸브에서 발생하는 Water Columning 현상

Water Columning 현상이란

가. Water Columning 현상

건식밸브의 2차측 배관에서 응축수 등으로 인하여 클래서 상부에 물기둥이 형성되는 것을 Water Columning 현상이라 한다. Water Columning 현상은 건식밸브의 2차측에서 발생한다. 1차측은 소화수로 가득차 있는 상태이므로 이런 현상이 발생할 수 없다. 압축공기로 충전된 2차측 배관인 Dry Pipe에서 응축수가 모이면서 클래퍼 상부 쪽으로 물기둥이 형성되는 것을 Water Columning이라 한다.

 

나. Priming Water와 다르다.

Priming Water는 의도적으로 건식밸브 클래퍼 위에 소량의 물을 채워놓는 것을 말한다. 2차측의 공기압력을 균등하게 클래퍼에 전달하기 위해서, 클래퍼가 제대로 안착되었는지를 확인해보기 위해서, 1차측과 2차측의 힘의 균형 대비 차압을 형성하기 위해서 ①로 표시되는 Priming Water를 의도적으로 충전한다.

그러나 ②로 표시된 Water Columning은 건식 시스템에서 설계자가 의도하지 않은 것이다. 압축공기가 있어야 할 부분인데 그곳에 물기둥이 존재하면, 의도하지 않은 이상 차압을 형성하여 건식 스프링클러 시스템 운영에 방해 역할을 하기 때문이다.

 

건식밸브에 형성되는 Water Columning 모습

Water Columning은 왜 형성되는가?

가. 응측수가 모이는 것이다.

가장 큰 원인은 압축공기에서 비롯된 응축수이다. 건식 스프링클러 설비의 2차측 배관에는 압축공기 또는 질소로 충전한다. 따라서 2차측 배관을 채우는 압축공기가 배관 내에서 응축되면서 물방울로 변하여 흘러 내려와 건식밸브 클래퍼 위쪽으로 모이기 때문이다. 특히 배관 내부와 실내와의 온도차가 클수록 응축수는 더 많이 형성된다.

 

나. 1차측 배관의 소화수가 새는 것이다.

두 번째 원인은 클래퍼의 개방 틈새가 존재하는 경우이다. 힘의 균형을 맞추고 Priming Water와 클래퍼 자체 무게로 차압을 형성하였다 하더라도 클래퍼가 시트링에 완벽하게 안착되지 않으면 틈새가 발생할 수 있다. 대부분 이물질이 틈새에 끼이거나 시트링이 훼손된 경우에 발생한다. 그러면 그 작은 틈새로 1차측의 소화수가 조금씩 흘러나와 2차측에 쌓여 Water Columning에 합류된다.

 

다. 2차측 배관 내 잔류 소화수가 모이는 것이다.

세 번째 원인은 2차측 배관에 존재하던 소화수가 흘러 내리는 것이다. 화재로 건식밸브가 개방되었거나 작동 시험을 위해 클래퍼를 개방시킨 이후 2차측 배관과 헤드 부분에 존재하던 물을 배수배관을 통해 배수한다. 하지만 모든 물방울들이 완벽하게 제거되지 않으므로 시간이 지남에 따라 클래퍼 쪽으로 모여 물기둥을 형성한다.

 

Water Columning에 대해 상시 체크를 해야 하는 건식밸브

시스템에 어떤 영향을 주는가?

가. 2차측 압력이 비정상적으로 강해진다.

건식밸브의 1차측과 2차측은 상호 힘의 균형이 맞추어져 있다. 그리고 2차측의 Priming Water와 건식밸브 클래퍼의 자체 무게에 의해 차압이 형성되고 있다. 그런데 응축수에 의한 물기둥이 형성되면 그 이상의 차압이 형성되는 결과를 초래한다.

결국 2차측에서 헤드가 개방되고 압축공기의 압력이 일정 부분 빠져나간다 하더라도 설계 차압 이상의 압력이 2차측에 형성되고 있어서 쉽사리 클래퍼가 개방되지 못한다. 더 많은 양의 압축공기가 빠져나가야 클래퍼가 개방된다는 의미이다.

 

나. Trip Time의 지연 또는 실패로 이어진다.

2차측의 압력이 비정상적으로 높을수록 클래퍼가 개방되어야 하는 Trip Time이 현저하게 늦어지게 된다. 물기둥의 높이가 높아져서 노출된 배관으로 인해 겨울철에 응축수가 동결되는 경우에는 클래퍼가 아예 개방되지도 못하는 결과를 야기할 수도 있다. 결국 소화수의 늑장 방출로 이어지고 화재 초동 대처에 실패하는 결과를 야기한다.

Water Columning 현상 방지를 위한 대책

가. 응축수가 발생하지 않도록 하는 방법

응축수는 압축공기에서 생성되는 것이다. 그러므로 압축공기 대신 질소를 충전하면 물기둥이 형성되는 것을 막을 수 있다. 또한 압축공기를 충전할 때 공기 공급 라인에 습기를 제거해주는 필터를 사용하면 내부에 물방울이 생기는 것을 현저하게 줄일 수 있다.

 

압축공기 공급관의 습기제거 필터 (출처 : 소통플랫폼)

나. 응축수를 제거하는 방법

관계자가 주기적으로 응축수 발생 여부를 확인하고 물기둥의 물을 제거해 주는 것이 가장 바람직하다. 이를 위해서는 Sight Glass를 설치하여 배관 내 응축수 존재여부를 확인하는 방법, 센서를 설치하여 응축수가 감지될 때 경고등이 들어오게 하는 방법, 누수확인 밸브처럼 Priming Water 수위 윗부분에 별도의 배관을 설치하여 응축수가 있는지를 확인하는 방법들이 고안될 수 있다.

 

다. 저압식 건식밸브 시스템을 사용하는 방법

저압식 건식밸브 시스템은 2차측의 공기압이 1차측 소화수 압력과의 힘의 균형을 이루는 시스템이 아니다. 따라서 2차측 공기 압력의 크기가 클래퍼의 개방에 영향을 미치지 않는다. 일반 건식밸브에서는 Water Columning이 직접적으로 클래퍼에 압력 영향을 주지만, 저압식 건식밸브에서는 1차측의 소화수 압력이 클래퍼를 잡아주는 역할을 하는 것이므로 Water Columning이 압력 영향을 주는 것이 아니다. 따라서 관계자가 인지하지 못하는 사이에 2차측에 Water Columning 현상이 존재하더라도 Trip Time에 영향을 받지 않을 수 있다.

 

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