헤드에서의 방수압력이 0.1Mpa 이상 1.2Mpa 이하여야 한다.
가. 스프링클러헤드에서의 방수압력을 충족
스프링클러설비의 가압송수장치 정격토출압력은 헤드의 방수압력과 연관을 갖는다. 설치된 모든 스프링클러헤드에서 최소 0.1Mpa 이상이 나와야 하고 최대 1.2Mpa을 넘지 않아야 한다. 결국 스프링클러설비의 가압송수장치는 헤드에서의 적정 방수압력을 형성하는데 필요한 토출압력을 가져야 한다.
나. 최대 토출압력과 체절압력
① 만약 설치된 가압송수장치의 정격토출압력이 큰 경우가 있을 수 있다. 또는 정격토출압력은 최대 1.2Mpa을 넘지 않지만 체절압력이 1.2Mpa을 넘어가는 경우가 존재할 수 있다. 특히 화재 초기에 스프링클러헤드 하나 또는 몇 개만 개방되는 경우 거의 체절압력으로 운영되기 때문이다.
② 이는 고층건축물에서 자주 발생하는 문제점이다. 최상층 말단 헤드의 방수압력을 0.1Mpa 이상으로 유지하려다 보니, 가압송수장치와 근접한 헤드에서는 정격토출압력 또는 체절압력이 1.21Mpa을 넘어버리는 현상이 발생한다는 것이다.
다. 감압장치의 설치
이때에는 감압장치를 설치하여야 한다. 펌프를 병렬로 분리하여 설치하는 방법, 고층부분과 저층부분의 펌프를 별도로 구분하여 설치하는 방법, 고가수조를 고층부와 저층부로 분리하여 설치하는 방법, 정격토출압력을 상회하는 층의 배관에 감압밸브를 설치하는 방법 등이 있다. 감압장치에 대해서는 옥내소화전설비 부분에서 언급하였으므로 종류만 열거하기로 한다.
헤드에서의 방수압력이 0.1Mpa 이어야 하는 이유
가. 유효살수반경을 형성해야 한다.
스프링클러헤드에서는 유효살수반경(r값)이라는 것이 존재한다. 오리피스를 통해 방출되는 소화수가 디플렉터에 부딛혀 생성되는 물방울이 일반 반경 이상으로 확대되어야 하는 것을 의미한다. 스프링클러헤드의 형식승인 및 제품검사의 기술기준 제15조(살수분포 시험) 제1항에서 유효살수반경을 언급하고 있는 것을 보면 알 수 있다.
나. 유효살수반경을 확보하기 위한 최소한의 방수압력이 필요하다.
유효살수반경은 막연히 반경(거리) 만을 의미하는 것은 아니다. 해당 반경 내에 충분한 살수밀도가 형성되어야 함을 의미하기도 한다. 해당 반경내에 설치한 채수통에 일정량 이상의 물이 담겨야 하는 것으로 설명하고 있다. 이렇게 스프링클러헤드가 가져야 할 유효살수반경과 살수밀도를 형성하기 위해서는 일정 방사압력이 필요한데, 실험을 통해 최소 0.1Mpa 이상의 압력이 필요하다는 것을 알게 된 것이다.
헤드에서의 방수압력이 1.2Mpa 이하여야 하는 이유
가. 압력이 높을수록 물방울의 크기가 작아짐
방수압력이 높다는 의미는 Q = K√P 공식에 따라 그만큼 방수량이 많아지는 것을 의미한다. 또한, 오리피스를 통해 나온 소화수가 디플렉터에 부딪히는 압력이 커진다는 것을 의미한다. 그래서 헤드에서 높은 방사압력이 형성될수록 디플렉터에 부딛힌 소화수의 물방울은 산산이 부서져 입자가 더 작아지게 된다.
나. Fire Plume에 의해 증발함으로서 침투성능 저하
물방울의 크기가 작아지면 화재 장소에서 상승하는 Fire Plume에 의해 증발해버릴 확률이 더 높아지게 된다. 이는 화재가 발생하고 있는 가연물에 직접적으로 침투해야 하는 침투력이 낮아지게 된다. 결국 실제 침투밀도(ADD)가 낮아짐으로서 화세를 제어하는데 악영향을 준다. 2020 화재안전기준 해설서 453 페이지를 참조하면, 실험 결과 헤드에서의 방사압력이 0.7Mpa 이상이 되면 살수분포가 작아지며, 1.2Mpa을 넘지 않아야 화원에 침투하기 전 물방울이 증발하지 않는다고 설명하고 있다.
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