감열체의 반응시간지수(RTI)에 따른 스프링클러 헤드의 구분

스프링클러헤드 감열체

스프링클러 헤드의 감열체란 스프링클러 헤드에서 열을 감지하는 부품을 말하는데, 헤드의 끝을 감열체가 막고 있는 형태이다. 따라서 헤드까지는 소화수가 도달해 있더라도 감열체가 헤드의 끝을 막고 있어서 물이 방수되지 못한다. 화재로 인한 화열을 감지하여 감열체가 헤드로부터 떨어져 나가면 비로소 물이 방수되는 것이다.

반응시간지수(RTI)

가. 반응시간지수란

반응시간지수(RTI. Response Time Index)란 기류의 온도, 속도, 작동시간에 대하여 스프링클러 헤드 감열체의 반응을 예상한 지수를 말한다. 이를 다시 말하면 감열체가 개방되기 위해 필요한 열을 주위로부터 얼마나 빨리 받아들이는지를 나타내는 값을 반응시간지수라고 한다.

 

나. RTI 값에 따른 헤드의 분류

반응시간지수인 RTI가 낮을수록 감열체의 반응 민감도가 빠른 것이어서 헤드가 빠르게 개방된다고 생각하면 된다. 그래서 반응시간지수에 따라 표준반응형, 특수반응형, 조기반응형으로 나눈다.

① 표준반응형(Standard Resposne Type) 헤드의 RTI 값 : 80 초과 350 이하

② 특수반응형(Special Resposne Type) 헤드의 RTI 값 : 50 초과 80 이하

③ 조기반응형(Fast Resposne Type) 헤드의 RTI 값 : 50 이하

반응시간지수 측정 방법

가. 측정방법

일정한 온도 및 풍속을 갖는 열기를 공급하는 시험기구에 스프링클러 헤드를 설치한 후 열류를 가한다. 사전에 정한 온도 및 풍속에서 설치된 스프링클러 헤드의 동작시간을 측정하는 방법으로 반응시간지수(RTI)를 측정한다.

 

나. 상승률 시험과 플런지 시험

① 상승률 시험은 온도의 상승률을 통하여 반응을 시험하는 것이다. 시험기구 내에 스프링클러 헤드를 설치한 후 온도를 일정하게 상승시켜 스프링클러 헤드가 개방되는지를 측정하는 방법이다.

② 플런지 시험은 일정한 온도를 갖는 기류에 스프링클러 헤드를 투입한 후 작동되는 시간을 측정하는 것이다. 반응시간지수를 측정하는데는 이 방법이 주로 사용된다.

반응시간지수(RTI) 계산

가. 반응시간지수 계산 방법

 

반응시간지수 계산 공식

RTI : 반응시간지수(√m·s)

r : 감열체의 시간지연 상수(초), u : 기류속도(m/s)

m : 감열체의 질량(kg), C : 감열체의 비열(kJ/kg·℃)

h : 대류 열전달계수(W/㎡·℃), A : 감열체의 면적(㎡)

 

나. 반응시간지수 계산식의 해석

RTI 값이 적을수록 감열 성능이 좋아 빨리 개방되는 헤드라고 본다. 이 식을 해석해 보면 스프링클러 헤드 감열체의 질량과 비열은 작을수록, 대류 열전달계수와 감열체의 면적이 클수록 열기에 RTI 값이 적어 빨리 반응할 수 있다는 의미이다. 또한 감열체의 시간상수(r)에 의해 RTI 값이 결정된다고 해도 과언이 아니다.

시험기구에서 테스트 후 반응시간지수 계산

가. 반응시간지수 계산식

 

반응시간지수 계산식

t : 테스트 결과 스프링클러 헤드 작동시간(sec)

U : 기류속도(m/s)

△Te : 작동온도와 주위온도의 차(K)

△Tg : 기류온도와 주위온도의 차(K)

 

나. 스프링클러 헤드 테스트 후 RTI 값 계산 예시

테스트 결과 스프링클러 헤드가 작동된 시간이 35초, 기류속도가 3m/s, 시험장의 주위온도가 20℃, 헤드의 작동 온도는 72℃, 기류온도는 185℃ 였다고 하자. 이를 식에 대입해서 계산해보면 RTI = 160.23이 나온다. 이 헤드는 표준반응형 헤드의 적정범위(80 초과 350 이하) 내에 들어가는 헤드가 된다.

 

헤드 테스트 후 RTI값 계산 예시

 

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