스프링클러설비 급수배관 구경 산정시 기준개수를 적용하면 안되는 이유

기준개수를 급수배관 구경에 적용하면서 혼선 발생

가. 기준개수 개념의 재등장

스프링클러설비가 설치된 하나의 방호구역에 헤드가 200개가 설치되어 있더라도, 기준개수의 헤드만 개방될 것으로 예상하고 있으므로 모든 급수배관의 구경은 65mm면 될 것이다는 생각이 들 수 있다. 급수배관의 구경을 산정할 때 기준개수라는 개념을 동시에 연결시켜 생각하는 경향이 있다는 것이다.

 

나. 기준개수에 따른 급수배관의 구경 적용

즉 헤드는 200개 이지만, 결국은 기준개수에 해당하는 30개의 헤드만 개방될 것이잖아? 이런 식으로 말이다. 그렇다면 규약배관 규정이 존재하는 필요성은 무엇인지, 그리고 만약 기준개수에 의해 계산된 배관의 구경을 전체 급수배관의 구경에 적용하였을 때 어떤 문제점이 있는지 알아보자.

규약배관에서 급수배관의 구경

 

 

가. 표 2.5.3.3에서 헤드 수와 급수배관의 구경

2.5.3.3의 표는 하나의 층 또는 하나의 유수검지장치에 연결되어 설치된 헤드 수가 몇 개 인가에 따라 설치해야 할 급수배관의 구경을 규약적으로 정해놓은 것이다. 즉 급수배관의 구경이 이 정도의 크기이면 최대 몇 개까지의 헤드를 담당할 수 있다라는 의미인 것이다.

 

나. 충분한 양의 소화수가 흐를 수 있도록 한다.

담당하는 헤드 수를 충족시킬 수 있는 소화수를 감당하기 위해 충분한 구경을 확보해 주는 것이다. 이는 기준개수 만큼의 헤드 개방을 가정하지 않고, 해당 급수배관에 연결된 전체의 헤드가 개방되었을 때 필요한 소화수량을 만족시키기 위한 것이다.

급수배관을 기준개수에 해당하는 구경의 배관으로만 설치한다면

가. 헤드의 위치에 따라 방수압력과 방수량이 다르다.

말단헤드 근처에서 헤드가 개방되는 경우가 있을 수 있고, 유수검지장치 근처에서 헤드가 개방되는 경우가 있을 수 있다. 말단헤드 근처에서는 0.1Mpa의 방수압력으로 80ℓ/min의 방수량을 형성하는 것으로 설계하였겠지만, 유수검지장치 근처에서는 배관 및 관이음쇠의 마찰손실수두가 감소하므로 2배 이상의 방수압력과 그만큼의 많은 방수량이 형성될 것이다.

 

나. 헤드 수가 많을수록 편차가 심해진다.

이 편차는 방호구역의 헤드수가 많을수록 더 심화된다. 결국 말단헤드 근처에서의 화재에서는 기준개수 만큼의 헤드가 개방된 경우 규정된 20분 동안 소화수를 방수할 수 있다. 그렇지만, 유수검지장치 근처의 화재인 경우에는 기준개수 만큼의 헤드가 개방된 경우라도 높은 방수압력과 방수량으로 인해 규정시간보다 훨씬 적은 시간 동안만 소화수가 방수될 것이다. 즉 소화수의 조기 고갈이 현상이 발생한다.

 

다. 배관 내 유속이 허용치 이상으로 증가한다.

① 스프링클러설비에서 수리계산으로 급수배관의 구경을 산정할 때 가지배관에서는 유속이 6m/s, 그 밖의 배관에서는 10m/s를 초과하지 못하도록 하고 있다. 이는 기준개수의 헤드가 개방되었을 때 방수되어야 하는 수량을 적용한다.

 

② 이 방수량은 각 헤드에서의 방수압력과 관련이 있다. 방수압력은 배관 및 관이음쇠의 마찰손실과 연관이 있다. 결국 개방되는 헤드의 위치가 달라짐으로서 마찰손실수두가 변화하고 헤드의 방수압력이 달라져 방수량이 결정된다는 것이다. 이 방수량이 급수배관의 구경에 영향을 준다.

 

③ 그런데 기준개수에 의하여 급수배관의 구경을 적용한다면, 개방되는 헤드의 위치에 따라 마찰손실, 방수압력, 방수량(Q)은 변하는데, 배관의 구경(d)이 변하지 않는 상태가 되는 것이다. 결국 배관 내 유속(V)이 변하게 된다. 그래서 10m/s 이상의 유속이 형성되어 마찰저항이 증가하고, 수격현상으로 인해 배관 및 관이음쇠에 악영향을 주게 된다.

 

급수배관 구경 산정 공식

 

라. 그러므로, 담당하는 헤드 수에 따라 급수배관의 구경을 키워야 한다.

담당하는 헤드 수가 많아질수록 급수배관의 구경을 키움으로써 충분한 양의 소화수가 흐르게 하고, 마찰손실을 줄임으로써 배관 내에서의 유속의 흐름이 일정하게 유지되도록 하는 것이다. 규약배관 방식인 표 2.5.3.3 스프링클러헤드 수별 급수배관의 구경에서 헤드 수에 따라 구경이 커지는 이유인 것이다.

 

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