랙크식 창고에 설치하는 스프링클러설비의 펌프

<질문>

다음과 같은 랙크식 창고에 스프링클러설비를 설치하고자 한다. 헤드는 정방형으로 배치하고자 한다. 랙크식 창고에 설치하여야 할 스프링클러설비의 펌프를 설계해 보자.

 

<랙크식 창고 현황>

창고의 구조 : 내화구조, 1동 3층,

각 층별 바닥면적 : 층별 바닥면적 : 900㎡ (가로 25m × 세로 36m)

각 층별 반자의 높이 : 15m

저장물품 및 저장용량 : 넝마 및 종이부스러기 25,000kg

소화수조는 1층의 별동 펌프실에 설치, 펌프는 수조와 동일 선상에 설치

배관 및 배관부속품의 마찰손실 수두(h2) : 15m로 계산한다.

펌프의 효율(η)은 65%를 적용한다.

기준개수

가. 수원을 산정하기 위한 기준개수

기준개수라는 것은 폐쇄형 헤드를 사용하는 스프링클러설비에서 등장하는 용어다. 화재시 하나의 유수검지장치에 연결된 폐쇄형 헤드가 전부 개방된다고 가정하지 않고, 장소에 따라 저장하는 품목에 따라 일정한 수의 헤드가 개방된다는 가정하에 적용되는 개념이다. 이 기준개수가 수원의 양을 산정하는 기초가 되고, 펌프의 정격토출량을 설정하는 근거가 된다.

 

나. 특수가연물을 저장하고 있는 랙크식 창고의 기준개수

스프링클러설비의 화재안전성능기준(NFPC 103) 제4조(수원) 제1항 제1호에서 폐쇄형 헤드를 사용하는 스프링클러설비의 수원을 산정하기 위한 기준개수가 표로 규정되어 있다. 해당 표에서 공장 및 창고인 경우를 살펴보면 랙크식 창고이고 특수가연물을 저장하고 있으므로 기준개수는 30개를 적용하여야 한다.

 

스프링클러설비 설치 장소별 기준개수

스프링클러설비 펌프의 설계

가. 펌프의 정격토출량

펌프의 정격토출량은 기준개수의 헤드에서 방수량이 80ℓ/min 이상이 되어야 한다. 따라서 기준개수가 30개 이므로 이를 적용하면, 펌프의 정격토출량 = 기준개수 × 80ℓ/min = 30개 × 80ℓ/min = 2,400ℓ/min이 된다. 따라서 해당 펌프는 분당 2,400ℓ 이상을 토출할 수 있는 펌프여야 한다.

 

나. 펌프의 정격토출압력(전양정)

① 펌프의 정격토출압력은 곧 전양정을 구하는 것과 같다. 전양정 = h1 + h2 + 10으로 구한다. h1은 펌프에서 최상층 헤드까지의 수직 낙차를 의미하는데 수원 및 펌프가 지상 1층의 별동 펌프실에 설치되고 층고의 높이가 각각 15m이므로, 수직낙차(h1) = 3층 × 15m = 45m를 적용한다.

② 배관 및 배관부속품의 마찰손실 수두(h2)는 실제 계산을 해봐야 한다. 하지만, 문제의 조건에서 15m를 적용하라고 명시 하였으므로 h2 = 15m를 적용한다.

③ 전양정 = 수직낙차(h1) + 배관 및 관부속품의 마찰손실 수두(h2) + 10 = 45m + 15m + 10 = 70m가 된다. 그러므로 펌프의 정격토출압력은 0.7Mpa 이상이 되어야 하고, 펌프는 전양정이 70m 이상이 되는 펌프를 선정하여야 한다.

 

전양정(H) = h1 + h2 + 10 = 45m + 15m + 10 = 70m

 

다. 펌프의 축동력

펌프의 축동력을 구하기 위해서는 공식에 대입하여야 할 몇가지를 알아야 한다. 이 중에서 이미 구해놓은 펌프의 분당토출량(ℓ/min)을 ㎥/s 단위로 먼저 환산해 보자. 펌프의 분당 토출량(㎥/s) = 2,400ℓ/min = 2.4㎥/60s = 0.04㎥/s가 된다. 전양정(H) = 70m, 물의 비중량(r) = 1,000kg/㎥, 펌프의 효율(η) = 65%가 된다. 이를 계산해보면 공장에 설치해야 할 펌프의 축동력은 42.23Kw 이상인 것이어야 한다.

 

펌프의 축동력

 

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