공장에 헤드를 정방향으로 설치하는 경우 방호면적과 살수밀도

<질문>

다음과 같은 공장에 스프링클러설비를 설치하고자 한다. 헤드는 폐쇄형 헤드로서 정방향으로 설치한다. 이때 설치되는 헤드의 방호면적과 살수밀도를 알아보자.

 

<공장 현황>

공장의 구조 : 내화구조, 1동 (지하 1층, 지상 2층)

연면적 : 4,500㎡ / 각 층별 바닥면적 : 1,500㎡ (가로 50m × 세로 30m)

각 층별 반자의 높이 : 6m

제조물품 : 전선 케이블 제조

여름철 공장 내부의 최고 온도 : 50℃

냉방장치를 운영하여 유지하는 평상시 공장 내부의 온도 : 25℃

수평거리(r 값) 및 헤드간 거리

가. 헤드의 방호면적과 살수밀도를 알기 위해서는

헤드의 살수면적을 알기 위해서는 정방향으로 설치하는 헤드의 방호면적을 알아야 한다. 이를 위해서는 먼저 헤드간의 거리를 알아야 하므로, 가장 전제 조건인 방호구역의 각 부분과 헤드간의 수평거리인 r 값을 알아야 한다. 즉 ① 수평거리에 따라 ② 헤드간 거리를 계산하고, 헤드의 배치에 따라 ③ 방호면적을 계산한 후 ④ 살수밀도를 구하는 것이다.

 

나. 수평거리(r 값) 및 헤드간 거리

해당 공장은 건물의 구조가 내화구조이므로, 방호구역의 각 부분과 헤드간의 수평거리(r 값)가 2.3m에 해당한다. 그러므로 헤드간 거리를 구할 때 r = 2.3m를 적용한다. 헤드간 거리 = 2rCos45° = 2 × 2.3m × Cos45° = 3.25m가 된다. 정방형으로 배치한다고 하였으므로 헤드의 가로열 간의 거리는 3.25m 이하로 하고, 세로열 역시 헤드간 거리는 3.25m 이하로 설정한다.

 

헤드간 거리 = 2rCos45° = 2 × 2.3m × Cos45° = 3.25m

 

공장에 설치하는 헤드의 방호면적과 살수밀도

가. 방호면적

방호면적이란 헤드와 헤드 그리고 가지배관과 가지배관으로 둘러쌓인 사각형의 구역 면적을 말한다. 즉 인접하는 네 개의 헤드에 의해 방호되는 면적이라 할 수 있다. 해당 공장에서 정방형으로 설치하는 헤드는 가로 열 및 세로 열에서 헤드간의 거리가 각각 3.25m 라고 했다. 따라서 이를 둘러싼 면적인 방호면적은 3.25m × 3.25m = 10.56㎡가 된다. 방호면적을 알고자 하는 이유는 살수밀도를 계산하기 위해서이다.

 

나. 살수밀도

살수밀도는 방호면적에 얼마 만큼의 소화수가 방수되는지를 알기 위한 지표이다. 4개의 헤드에 의해 형성되는 하나의 방호면적에는 헤드 하나당 각각 1/4 용량 만큼씩의 소화수가 방수된다. 그래서 살수밀도(ℓ/min.㎡) = 분당방수량(ℓ/min)/방호면적(㎡)의 공식이 성립되게 된다. 펌프 설계시 헤드의 방수량을 80ℓ/min인 것으로 설계하였다면, 해당 방호면적에서의 살수밀도는 7.58ℓ/min·㎡가 된다.

 

살수밀도

살수밀도를 높이려면

가. 살수밀도는 화재 제어에 중요한 인자

스프링클러설비에서는 헤드의 살수밀도가 높아질수록 화재를 제어할 수 있는 능력이 높아진다고 할 수 있다. 스프링클러설비를 설치하는 목적이 화재를 제어하고 진압하려는 것이므로, 살수밀도는 화재의 제어에 중요한 인자가 된다.

 

나. 방호면적을 줄인다.

살수밀도를 높이기 위해서는 먼저 방호면적을 줄이면 된다. 즉 헤드간의 거리를 촘촘하게 함으로써 방호면적을 줄이는 것이다. 계산상 헤드간 유지할 수 있는 최대 거리가 3.25m가 나왔더라도, 설계할 때 헤드간 거리를 3m 이하로 유지하면 방호면적이 줄어든다. 그러면 헤드에서 동일한 방수량이 쏟아지더라도 방호면적이 작아지므로 살수밀도가 상승하게 된다.

 

다. 방수량을 늘린다.

이와 반대로 방호면적은 그대로 유지하면서 헤드의 방수량을 증가시키는 방법이 있다. 이는 펌프의 용량과 연관이 있다. 펌프의 정격토출압력과 정격토출량이 전양정 계산값보다 더 높을 것을 사용하는 것이다. 그러면 헤드에서 0.1Mpa 이상이 되는 0.15Mpa 이상, 그리고 방수량은 80ℓ/min이 아닌 100ℓ/min 이상으로 향상시킬 수 있다. 그러면 동일한 방호면적에 더 많은 방수량을 제공함으로써 살수밀도가 높아진다.

 

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
끝까지 읽어 주셔서 감사 드립니다.
글 내용 중에 제가 잘못 생각하고 있는 부분이 있거나,
더 좋은 의견이 있으시면, 댓글로 저를 일깨워 주시면 감사하겠습니다.