습식스프링클러설비 펌프와 관련된 계산

<조건>

지하 1층, 지상 6층의 노유자시설에 습식스프링클러설비를 설치하고자 한다.

- 각 층의 높이는 4m이다.

- 지하 1층에는 10개의 헤드가 설치되며, 지상 1층 ~ 지상 6층에는 각 층마다 8개의 헤드가 설치된다.

- 수조와 펌프는 지하 1층의 바닥에 동일 선상으로 설치한다.

- 배관 및 부속품의 마찰손실수두는 10m를 적용한다.

- 펌프의 효율은 65%이다.

펌프의 전양정 계산

가. 펌프 전양정(H) 구하는 공식

① 스프링클러설비의 펌프 전양정을 구하는 공식은 H = h1 + h2 + 10를 적용한다.

② h1은 수직낙차를 의미하는데, 각 층의 높이가 4m 이고 지하층을 포함하여 총 7층이므로 4m × 7층 = 28m가 된다. 펌프가 지하 1층에 설치되고, 최상층의 헤드가 6층 천장에 설치되는 것이므로 총 7층의 높이를 적용하는 것이다.

③ h2는 배관 및 부속품의 마찰손실수두이다. 문제의 조건에서 배관 및 부속품의 마찰손실수두는 10m라고 하였으므로 이를 적용한다.

 

나. 공식에서 표기된 10의 의미

펌프의 전양정을 구하는 공식인 H = h1 + h2 + 10에서 맨 마지막의 10은 무엇을 의미하는가? 이는 말단 헤드에서의 최소 방수압력을 의미한다. 헤드의 방수압력은 0.1Mpa 이상이어야 한다. 그러므로 이를 미터(m)로 환산하면 10m가 되는데 공식에서는 그냥 10으로 적용하고 있는 것이다.

 

다. 펌프의 전양정(H)

H = h1 + h2 + 10의 공식에서 h1인 수직낙차는 28m이고, h2인 배관 및 부속품의 마찰손실수두는 10m라고 하였으니 이를 적용한다. 그러면 아래의 계산식에 의해 48m가 나온다. 이것이 노유자시설에 설치하여야 하는 스프링클러설비 펌프의 전양정이다.

 

H = h1 + h2 + 10 = 28m + 10m + 10 = 48m

 

라. 펌프의 체절압력

① 해당 펌프의 계산상 전양정은 48m이다. 그러므로 펌프의 이론상의 정격토출압력은 0.48Mpa 이상이 되어야 한다. 그리고 펌프의 체절압력은 정격토출압력의 140%를 초과하지 않아야 한다. 따라서 펌프의 이론상의 체절압력은 0.48Mpa × 1.4 = 0.67Mpa 이하가 되어야 한다.

② 다만, 실제 펌프를 구입할 경우 정확하게 48m의 전양정을 가진 펌프는 없다. 전양정이 48m 이상이면서 최대한 이에 근접한 펌프를 선정하게 된다. 그러면 체절압력은 펌프 명판에 적어진 전양정의 140% 이내가 되어야 하는 것이다.

펌프의 분당 토출량(㎥/s)

가. 기준개수

스프링클러설비에서 펌프의 분당 토출량을 구하거나 수원의 양을 구하기 위해서는 기준개수를 알아야 한다. 해당 노유자시설은 습식스프링클러설비를 설치하였으므로 폐쇄형 헤드를 사용하고 있다. 그리고 하나의 층에 설치되는 최대 헤드 수가 지하 1층에서 10개 이므로 기준개수는 10개를 적용한다.

 

나. 펌프의 분당 토출량(㎥/s) 계산

기준개수 10개를 기준으로 펌프의 분당 토출량(Q)을 산정해 보자. 펌프의 분당 토출량 = 10개 × 80ℓ/min = 800ℓ/min 이상이 되어야 한다. 그러나 전동기 동력을 구할 때 펌프 분당 토출량의 단위는 ㎥/s를 적용한다. 따라서 800ℓ/min을 ㎥/s로 단위변환하면 0.8㎥/60s 이므로 펌프의 분당 토출량(Q) = 0.013㎥/s가 된다.

펌프의 동력(Kw)

가. 펌프의 동력을 구하는 공식

 

펌프 동력 구하는 공식

H : 전양정(48m)

r : 물의 비중량(1,000kgf/㎥)

Q : 펌프의 분당 토출량(0.013㎥/s)

η : 펌프의 효율(65%)

K : 전달계수(1.1)

 

나. 펌프의 동력(kw)

 

펌프의 동력

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