옥내소화전 펌프의 압력설정 방법

옥내소화전 펌프의 압력설정 방법

 

 

1. 펌프의 압력설정

1) 펌프셋팅 기준

주·충압펌프의 기동점은 자연낙차압보다 높아야 한다.

① 펌프양정이 건물높이보다 작은 경우 언제나 압력챔버 위치에서는 건물높이에 의한 자연낙차압이 작용하므로 압력챔버내의 압력이 펌프양정 이하로 내려갈수 없기 때문에 절대로 자동기동이 될 수 없다.

② 따라서 펌프의 기동점은 당해 건축물의 자연낙차압에 0.2MPa을 가산한 압력(스프링클러 : 0.15MPa)이하로 저하되었을 때, 기동되도록 해야 한다.

③ 펌프의 정지점은 Range의 설정값으로서, 당해 설비의 양정계산시 산정된 총양정 (또는 당해 펌프사양상의 양정값)을 10:1로 환산한 값으로 설정한다.

④ 일반적으로 주 충압펌프의 원활한 기동관계상 주펌프는 충압펌프보다 0.05MPa 낮게 기동점을 설정하고, 정지는 수동으로 하며 , 충압펌프는 주펌프의 기동 범위내에 있도록 설정한다.

⑤ 충압펌프의 Diff는 최소한 0.1MPa이상이 되도록 하여 잦은 ON/OFF가 일어나지 않도록 할 필요가 있다.

⑥ 펌프의 기동 및 정지순서 : 옥내소화전 2차측배관 감압 → 압력쳄버 감압 감지 → 압력스위치 작동 → 충압펌프 기동 → 충압펌프 작동에도 불구하고 충압량 부족 → 압력쳄버 감압 지속 → 주펌프 기동 → 방출량 과다시 충압펌프 정지 (충압펌프는 수동정지 하지 않음) → 주펌프 수동정지

 

2) 펌프의 기동점과 정지점

· 소화펌프 자동⁃수동 정지 관련 적용시점

펌프 정지	적용시점
자동정지	2006년 12월 30일 이후 건축허가대상에 적용
수동정지	2006년 12월 30일 이후 건축허가대상에 적용

 

② 충압펌프의 정지점

· 충압펌프는 주펌프 기동점 및 정지점 범위에 있도록 설정한다.

· 주펌프기동점 < 충압펌프 기동점, 정지점 < 주펌프정지점

· 충압펌프 정지점은 주펌프보다 0.05MPa~0.1MPa 낮게 설정한다.

 

③ 충압펌프의 기동점

· 주펌프 기동점보다 0.05MPa 이상 높게 설정한다.

· 충압펌프의 기동점 : 주펌프 기동점 + 0.05MPa 이상

 

④ 주펌프의 기동점

· 주펌프의 기동점 : 자연낙차압+K

· K는 옥내소화전일 경우 0.2MPa, 스프링클러일때는 0.15MPa 로 한다. 이는 옥내소화전의 방사압 0.17MPa, 스프링클러의 방사압 0.1MPa 이므로 방사압력과 배관의 손실을 감안한 값이다.

 

⑤ 주펌프의 정지점

주펌프의 체절운전점 직전의 값(릴리이프밸브 작동직전)을 설정한다.

※ K : 옥내소화전(0.2MPa), 스프링클러(0.15MPa)

 

 

2. 펌프의 토출량 계산방법

1) 토출량

N : 층별 소화전 수량(최대 5개)

 

2) 방수압과 방수량의 관계

q(ℓ /min) : 방수량, d(mm) : 관의 내경, P(MPa) : 방수압

 

 

3. 설계기준

※ 소화펌프의 용량산정과 성능시험

반응형

스프링클러설비에서 자연낙차 17m, 전양정 61m, 헤드설치 기준개수 10개, 효율 65%, 전동기 직결일 때 펌프의 동력은 ?

· 층고 : 17m (압력환산 : 0.17MPa)

· 소화설비 방출시간 : 20min

· 헤드 선단 압력수두 : 10m (압력환산 : 0.1MPa)

· 헤드 1개당 방수량 : 80ℓ /min

· Hazen & William상수(C) : 120

· 스프링클러 헤드 기준개수 : 10 개

 

 

4. 계산내역

1) 스프링클러설비 수원(v)

수조용량(v1)

v1 = 기준개수(개) × 방수량(ℓ /min ) × 방출시간(min)

= 10 × 80× 20 = 16,000 l ∴ 16.0m³

 

2) 소화펌프 토출량(Q)

Q = 기준개수(개) × 방수량(ℓ /min)

= 10 × 80 = 800 ℓ /min ∴ 0.80 m³/min

 

3) 스프링클러 설비 전양정(H)

· 낙차환산수두(H1) = 17 m (압력환산 : 0.17MPa)

· 배관 및 관부속품 마찰손실수두(H2) = 28.3 m (압력환산 : 0.29MPa)

· 방수압력수두(H3) = 10.0 m (압력환산 : 0.1MPa)

· 전 양정 (H) = 관마찰손실수두(H1)+낙차환산수두(H2)+방수압력수두(H3)

= 28.3 + 17 + 10.0

= 55.3 m

※ 여유율 10%를 고려하여 55.3 × 1.10 = 60.8m 따라서, 실제 적용 전양정

은 61m로 적용한다.

 

4) 펌프선정

· 주 펌프 대수 = 1 대

· 소화펌프 토출량(Q) = 0.80 m³/min

· 소화펌프 전양정 (H) = 61 m

· 펌프의 효율(E) = 0.65

· 동력전달계수(K) = 1.1

· 전동기펌프출력(P)

P = 0.163×Q×H

= 13.46Kw

구 분	수량	유량(lpm)	양정(m)	관경(mm)	동력(HP)
스프링클러 주펌프	1	800	75	100	20

 

 

5. 펌프 성능시험

1) 펌프 성능시험 곡선

< Fig01. 양정계산과 압력셋팅 >

 

2) 시험성적표

측정순위	펌프회전수	토출량	양정					이론동력	전동기				축동력	효율
			토출	흡입	측정고차	속도수두차	전양정		전압	전류	입력	효율
	rpm	계기지시치(㎥/min)	m	m	m	m	m	kW	V	A	kW	%	kW	%
1	1750	0.000	75.2	1,300	1.30	0.000	77.8	0.00	380	22.4	12.39	89.0	11.03	0.00
2	1750	0.200	74.1	1,300	1.30	0.000	76.7	2.47	380	23.3	12.87	89.0	11.45	21.57
3	1750	0.400	70.9	1,400	1.30	0.000	73.6	4.73	380	24.1	13.35	89.0	11.88	39.81
4	1750	0.600	65.5	1,500	1.30	0.000	68.3	6.58	380	25.7	14.21	89.0	12.65	52.02
5	1750	0.800	58.2	1,500	1.30	0.000	61.0	7.82	380	28.2	15.60	89.0	13.89	56.30
6	1750	1.200	37.7	1,600	1.30	0.000	40.6	7.75	380	39.5	21.86	89.0	19.45	39.85

 

3) 성능 시험 결과

구 분	체절운전	정격운전 (100%)	정격유량의 150%운전	적 정 여 부	설정압력(kgf/㎠)
토출량 (L/min)	0	800	1200	1. 체절운전시 토출압은 정격토출압의140% 초과하지 아니할 것 2. 정격운전시 토출량과 토출압이 규 정치 이상일 것 (펌프명판 및 설계치 참조) 3. 정격토출량 150%에서 토출압이 정 격 토출압의 65%이상일 것	· 주펌프기동 : 4.0kgf/㎠ · 정지 : 수동정지
토출압 (kgf/㎠)	7.8	6.1	4.1		· 충압펌프기동 : 4.0~4.5kgf/㎠ · 정지 : 4.0~5.5kgf/㎠
※ 릴리프밸브 작동압력 : 6.5kgf/cm² 미만

① 체절점 : 토출량이 “0”일 때 펌프의 최고압력

② 정격유량점 : 펌프의 효율이 최고일 때 유량

③ 운전점 : 정격토출량의 150%일 때 압력은 65% 이상

④ 효율곡선 : 펌프의 효율이 최고일 때 정격 토출량 방출(800ℓ /min)

⑤ 축동력 : 유량이 “0”일 때도 10%의 동력 필요, 이때의 동력에너지는 대부분 열에너지로 소모됨

⑥ 체절압력 : 펌프 성능곡선에서 보듯이 7.8㎏/㎠ 지시함. 따라서 릴리프밸브는 7.8㎏/㎠ 미만에서 개방되어야 하나, 예시에서는 6.5㎏/㎠미만에서 개방되로록 설계됨

⑦ 정격운전 : 정격토출량 800ℓ /min, 토출압력 6.1㎏/㎠

⑧ 성능시험 : 정격토출량의 150%(1200ℓ /min)이상, 압력의 65%(4.1㎏/㎠)이상 펌프 설정압력

⑨ 충압펌프의 기동 및 정지

- 기동 : 자연낙차 17m + 2㎏/㎠ = 배관내 압력이 3.7㎏/㎠이하로 될 때 충압펌프 기동, 예시에서는 4.5㎏/㎠이하로 압력이 떨어질 때 기동

- 정지 : 배관의 압력이 5. 5㎏/㎠이상시 정지(6.1㎏/㎠에서 정지할 수 있음)

⑩ 주펌프의 기동 및 정지

- 기동 : 충압펌프기동점 - 0.5㎏/㎠ ⇒ 4.5㎏/㎠ - 0.5㎏/㎠ = 4㎏/㎠이하

- 정지 : 수동 정지

 

 

6. 감압방법

옥내소화전설비의 노즐은 사람이 직접 조작하여야 하므로 노즐에서의 압력이 문제가 된다. 즉 지나치게 높은 압력은 노즐 조작시 반동력에 의해 노즐을 놓치거나 이로 인하여 부상을 입을 수 있고, 소방호스가 파손될 우려가 있기 때문에 방수압력

을 0.7MPa이하로 제한하고 있다.

예를 들어, 고층 건축물의 높이가 53m인 경우 배관마찰손실을 무시하고, 최상층에서의 방수압력을 0.17MPa만 유지한다 할지라도 펌프 기준위치에서 압력은 0.7MPa(5.3+0.17)을 초과할 가능성이 있다. 따라서 이에 대한 감압대책이 필요하며 방식은 다음과 같다.

1) 감압밸브 방식

옥내소화전 방수구 호스접결구 인입측에 감압용 밸브 또는 오리피스를 설치하여 방수압력을 낮추는 방식으로 가장 많이 사용한다. 호스 인입구측에 감압용 밸브 또는 오리피스 설치하여 감압하므로 소화설비의 시스템 구성이 간편하고 단순하며 , 유지관리가 편하고 설치비가 저렴하다.

< Fig02. 감압방식 >

 

2) 고가수조 방식

고가수조를 이용한 가압송수장치에서 고가수조를 고층부와 저층부로 구분하여 설치하고 감압하는 방식이다. 가압펌프 및 비상전원이 필요치 않으므로 신뢰도가 높으나 규정방사압을 얻기 위해서는 일정 낙차확보가 필요하며, 옥상층 수조설치 등 건축규모가 커지게 된다.

 

3) 구간별 전용배관 방식

구간을 고층부와 저층부로 구분하여 구간별로 입상관 및 펌프 등을 각각 별도로 설치하여 감압하는 방식이다. 소화시스템이 단일 구성방식에 비해 고가이며 설비의 감시 , 제어가 복잡하게 된다.

 

4) 중간펌프 방식(부스타 펌프방식)

구간을 저층부와 고층부로 구분한 후 고층부용 중간펌프 및 수조를 별도로 설치하여 감압하는 방식이다. 분할 구역방식으로 부분적인 유지관리가 적합하나, 소화장비등의 설치장소가 넓은 공간이 필요하며, 감시 및 제어에 필요한 기기가 커지게 된다.