스프링클러설비 실기 문제풀이 - 1

1. 스프링클러설비에서 헤드 선단에서의 방수압력이 0.25 [MPa]이었다. 표준형 헤드를 설치하였을 경우 헤드에서의 방수

    량 [ℓ/min]은 얼마인가 ? [3점] ★★★★★

 

[문제풀이]

 ※ 스프링클러설비에서 표준형 헤드라는 말이 나오면 법정 K값은 80을 적용한다.​

[해설] 방수량​

           여기서, Q : 방수량 [ℓ/min]

                        K : 방출계수

                        P : 방수압력 [MPa]

※ 방출계수

호칭 (A)	K	건식 스프링클러의 K
10	50 ± 3	50 ± 5
15 (표준형 헤드)	80 ± 4	80 ± 6
20	115 ± 6	115 ± 9

  ※ 문제에서 표준형 헤드를 설치하였으므로

2. 스프링클러설비의 오리피스 내경이 25[㎜]이고 방수량이 100[ℓ/min]일 때 방수압력 [MPa]은 얼마인가 ? [3점]

     ★★★★★

[문제풀이]​

3. 스프링클러설비의 스프링클러 헤드에서 방사되는 방수량 [ℓ/min]을 최소 방수량과 최대 방수량으로 구분하여 계산

     하시오. (단, 방출계수 K = 80 이고, 속도수두는 계산에 포함하지 않는다.) [4점] ★★★★★

  가. 최소 방수량                 나. 최대 방수량

 

[답안작성]

가. 최소 방수량​

나. 최대 방수량​

[해설] 방수량​

          여기서, Q : 방수량 [ℓ/min]

                       K : 방출계수

                        P : 방수압력 [MPa]

   ※ 스프링클러설비의 최소 방수압력 : 0.1 [MPa]

       스프링클러설비의 최대 방수압력 : 1.2 [MPa]

​

[참고] 각 설비별 방수압 · 방수량

구 분	방수압	방수량
옥내소화전설비	0.17 [MPa] 이상 (0.7 MPa 초과시 감압장치 설치)	130 [ℓ/min] 이상 (옥내 소화전 최대 2개)
옥외소화전설비	0.25 [MPa] 이상 (0.7 MPa 초과시 감압장치 설치)	350 [ℓ/min] 이상 (옥외 소화전 최대 2개)
간이스프링클러 설비	0.1 [MPa] 이상	50 [ℓ/min] 이상
드렌처 설비	0.1 [MPa] 이상	80 [ℓ/min] 이상
압축공기포 소화설비	특수가연물	2.3 [ℓ/min·㎡] 이상
	기타의 것	1.63 [ℓ/min·㎡] 이상
연결송수관설비	0.35 [MPa] 이상	⊙ 2,400 [ℓ/min] 이상 (계단식 아파트 : 1,200ℓ/min  이상) ▶ 해당층에 설치된 방수구가  3개초과 (최대 5개)시 방수구 마다 800[ℓ/min] (계단식 아파트 400[ℓ/min] 을 가산
소화용수설비	0.15 [MPa] 이상 (소화수조가 옥상 또는 옥탑에 설치된 경우에는 지상에 설치된 채수구에서의 압력)	⊙ 수원의 양 ▶ 20~40 ㎥ 미만  : 1,100 [ℓ/min] 이상 40 ~ 100 ㎥ 미만  : 2,200 [ℓ/min] 이상 100 ㎥ 이상 : 3,300 [ℓ/min] 이상

​

4. 펌프에서 가장 가까운 스프링클러헤드의 방사압력이 0.4 [MPa]일 때 방수량이 140 [ℓ/min] 이었다. 펌프에서 가장 먼

    스프링클러헤드의 방사압력이 0.3 [MPa]일 때 방수량 [ℓ/min]은 얼마인가 ? [4점] ★★★★★

[문제풀이]​

[해설] 방수량​

           여기서, Q : 방수량 [ℓ/min],        K : 방출계수,           P : 방사압력 [MPa]

​

5. 지상 10층 건물의 백화점에 습식 스프링클러 설비를 설치하려고 한다. 화재안전기준에 따라 다음 각 물음에 답하시오.

    [4점] ★★★★★

가. 용량유량 [㎥/sec]을 구하시오.

나. 중량유량 [N/sec]을 구하시오.

 

[문제풀이]

가. 용량 유량 [㎥/sec]

     Q = 80 [ℓ/min] × N = 80 [ℓ/min] × 30 = 2,400 [ℓ/min] = 2.4 [㎥/min] × 1/60 = 0.04 [㎥/sec]

나. 중량 유량 [N/sec]

     G = Q · γ = 0.04 [㎥/sec] × 9,800[N/㎥] = 392 [N/sec]

 

[해설] 용량유량 · 중량유량

▣ 폐쇄형 헤드의 설치 장소별 기준 개수 (NFSC 103 제4조 ①, 1)

설치 장소			기준개수
⊙ 지하가 ⊙ 지하역사 ⊙ 지하층을 제외한 11층 이상 (아파트 제외)			30 개
지하층을 제외한 10층 이하	공장 또는 창고 (특수가연물을 저장 · 취급하는 것)
	근린생활시설, 판매시설, 운수시설, 복합건축물	판매시설 복합건축물(판매시설이설치된 경우)
		기 타	20개
	기 타	헤드의 부착높이 8m 이상
		헤드의 부착높이 8m 미만	10 개
아파트

가. 용량 유량 (체적유량)

 ▣ 스프링클러설비의 토출량 (유량)

    Q = 80 [ℓ/min] × N

     여기서, Q : 토출량(유량) [ℓ/min]

                  N : 기준개수 (각층 (세대)의 설치개수가 기준개수보다 작을 경우 설치개수를 적용)

  ⊙ 문제에서 백화점(판매시설)이므로 기준개수(N)는 위 표에 의해 30개 이다.

       Q = 80 [ℓ/min] × 30개 = 2.4 [㎥/min] = 2.4 [㎥/min] × 1[min] /60 [sec]  = 0.04 [㎥/sec]

나. 중력유량 [N/sec]

    G = Q · γ = A · v · γ [N/sec]

    여기서, G : 중량 유량 [N/sec]

                 Q : 용량유량(체적유량) [㎥/sec]

                  A : 단면적 [㎡] = (πd2/4) [㎡]

                  v : 유속 [m/sec]

                  γ : 물의 비중량 [9,800 [N/㎥]

                  d : 내경 [m]

      ∴ 중량유량 G = 0.04 [㎥/sec] × 9,800 [N/㎥] = 392 [N/sec]

​

6. 스프링클러설비가 설치된 어느 건물의 최고층 건물 높이가 80 [m]이고 헤드가 최고층 까지 설치되어 있다. 다음 조건을

    참조하여 충압펌프의 전동기 용량[kW]을 구하시오.  [4점] ★★★★

[조건]

  ① 펌프의 토출량은 150 [ℓ/min] 이다.

  ② 펌프의 효율은 65 % 이다.

  ③ 펌프의 전동기는 직결로 연결되어 있고 전달계수는 1.1 이다.

[문제 풀이]

  ▣ 충압펌프의 토출양정 H = 실양정 + 자연낙차압 보다 0.2 [MPa]

     ∴ 토출양정 H = 80 [m] + 20 [m] = 100 [m]​

[해설] 전동기 (펌프)의 용량

           여기서, P : 전동력 [kW],    Q : 토출량 [㎥/min],     H : 전양정 [m],

                        K : 전달계수,         η : 효율

 ▣ 충압펌프의 토출양정 (전양정) (H)

   ⊙ 충압펌프의 토출양정 = 최고위 살수장치(일제개방밸브의 경우는 그 밸브)의 자연압+ 0.2[MPa] 이므로

        0.1 [MPa] = 10 [m]로 환산하여 계산하면

  ① 건물 높이 80 [m]

  ② 0.2 [MPa] = 20 [m]

  ③ 충압펌프의 토출양정 (전양정) : 80 [m] + 20 [m] = 100 [m]

     ⊙ 토출량 (Q) : 150 [ℓ/min] = 0.15 [㎥/min]

     ⊙ 전달계수 : 1.1, 전효율 : 65 % = 0.65​

[참고] 스프링클러설비 충압펌프의 설치기준 (기동용 수압개폐장치를 기동장치로 사용할 경우에 설치)

  ① 펌프의 토출압력은 그 설비의 최고위 살수장치 (일제개방밸브의 경우 그 밸브)의 자연압 모다 적어도 0.2 [MPa] 이

       더 크도록 하거나 가압송수장치의 정격토출압력과 같게 할 것.

  ② 펌프의 정격 토출량은 정상적인 누설량 보다 적어서는 아니되며, 스프링클러설비가 자동적으로 작동될 수 있는 충분한

       토출량을 유지할 것.

​

7. 어느 건물에 다음과 같이 스프링클러설비를 설치하였다. 조건을 참조하여 각 물음에 답하시오. [6점] ★★★★★

 

[조건]

  ① 화재시 개방되는 헤드수는 10개로 한다.

  ② 직관장의 길이는 70 [m]이다.

  ③ 배관상 마찰손실수두는 직관장 길이의 30 %로 한다.

  ④ 펌프모터 소요동력 계산식은 P(kW) = (0.163 QH / E) × k 로 한다.

  ⑤ 펌프의 효율은 60 %, 전동기 직결이며 전달계수 (k)는 1.1 이다.

가. 펌프의 최소 토출량 [ℓ/min]을 구하시오.

나. 전양정 [m]를 구하시오.

다. 펌프모터의 소요동력[kW]을 구하시오.

 

[문제풀이]

가. 펌프의 최소 유량 [ℓ/min]

      Q = 80 [ℓ/min] × N = 80 [ℓ/min] × 10개 = 800 [ℓ/min]

나. 전양정

     H = h1 + h2 + 10 [m]

     h1 : 70 [m] × 30 [%] = 70 [m] × 0.3 = 21 [m]

     h2 : 25 [m]

   ∴ H = h1 + h2 + 10 [m] = 21 m + 25 m + 10 m = 56 [m]

다. 펌프의 소요동력 [kW]

[해설] 스프링클러설비의 토출량 · 전양정 · 펌프모터의 소요동력

 가. 스프링클러설비의 토출량

        Q = 80 [ℓ/min] × N

        여기서, Q : 토출량 (유량) [ℓ/min]

                     N : 기준개수 (각 층(세대)의 설치개수가 기준개수 보다 작을 경우 설치개수를 적용

   ⊙ 조건 ① 에서 화재시 개방되는 헤드 수가 10개 이므로 기준개수 (N)은 10개 이다.

         Q = 80 [ℓ/min] × 10 개 = 800 [ℓ/min]

나. 스프링클러설비의 전양정 (펌프방식)

      H = h1 + h2 + 10 [m]

      여기서, H : 전양정 [m]

                   h1 : 배관 및 관부속품의 마찰손실수두 [m]

                   h2 : 실양정 (흡입양정 + 토출양정) [m]

                   10 : 스프링클러설비 규정방수압력의 환산수두 [m] (0.1[MPa] → 약 10[m])

      ⊙ h1 : 조건 ③에서 배관상 마찰손실수두는 직관장 길이의 30[%]이므로 70[m] × 0.3 = 21 [m]이다.

      ⊙ h2 : 문제의 그림에서 25 [m] 이다. (흡입양정은 그림에 주어지지 않았으므로 무시한다.)

     ∴ H = 21 [m] + 25 [m] +10 [m] = 56 [m]

다. 펌프모터의 소요동력 (kW]​

[참고] 전동기(펌프)의 동력

  ① 수동력 P = 0.163 QH (효율(η) 및 전달계수(k)를 고려하지 않는 순수한 동력)

  ② 축동력 : 수동력에 효율(η)을 보정한 실질적인 동력​

  ③ 전동력 : 축동력에 전달계수 (K)를 고려한 동력​

         여기서, P : 전동력 [kW],    Q : 토출량(유량) [㎥/min],      H : 전양정 (전수두) [m]

                       k : 전달계수 (전동기 직결 펌프 1.1, 기타펌프(내연기관(엔진)펌프) : 1.15 ~1.2

                       η : 전효율 (η전효율 = η수력효율 × η체적효율 × η기계효율)

​

8. 7층 건물의 전 층에 스프링클러설비를 하려고 한다. 주어진 조건을 이용하여 화재안전기준에서 규정한 방수압력과

     방수량을 만족할 수 있도록 각 물음에 답하시오. [6점]  ★★★★★

[조건]

  ① 펌프로 부터 가장 멀리 떨어진 스프링클러 헤드까지의 배관길이는 70 [m]이다.

  ② 펌프는 전동기와 직결시켜 설치하며 동력 전달계수는 1.1 이다.

  ③ 펌프의 운전효율은 60 % 이다.

  ④ 배관의 마찰손실수두의 합계는 직관상의 30 %라고 가정한다.

  ⑤ 펌르의 실양정은 25 [m] 이다.

  ⑥ 분당 토출량 산출은 헤드가 10개 동시에 개방된 것으로 하여 산출한다.

가. 펌프의 토출량 [ℓ/min]은 ?

나. 펌프의 소요양정 [m]는 ?

다. 펌프모터의 소요동력 [kW]은 ?

 

[문제풀이]

가. 펌프의 토출량 [ℓ/min]

    Q = 80 [ℓ/min] × N = 80 [ℓ/min] × 10개 = 800 [ℓ/min]

나. 펌프의 소요양정

    H = h1 + h2 + 10 [m]

    h1 : 70 [m] × 30 [%] = 70 [m] × 0.3 = 21 [m]

    h2 : 25 [m]

    ∴ H = h1 + h2 + 10 [m] = 21 m + 25 m + 10 m = 56 [m]

다. 펌프 모터의 소요동력 [kW]​

9. 18층 아파트에 습식 스프링클러설비를 하려고 한다. 실양정은 65 [m], 배관의 손실압력수두는 25 [m], 말단헤드에서의

     방사압력은 0.1 [MPa]이다. 다음 각 물음에 답하시오. (단, 펌프효율은 60 [%] 이다) [8점] ★★★★★

가. 전양정 [m]을 산출하시오.

나. 송수펌프의 최소 토출량 [ℓ/min]을 산출하시오.

다. 수원의 최소 저수량 [㎥]을 산출하시오.

라. 펌프의 축동력 [kW]을 산출하시오.

 

[문제 풀이]

가. 전양정 [m]

     H = h1 + h2 + 10 [m] = 25 [m] + 65 [m] + 10 [m] = 100 [m]

나. 송수펌프의 최소 토출량 [ℓ/min]

     Q = 80 [ℓ/min] × N = 80 [ℓ/min] × 10 개 = 800 [ℓ/min]

다. 수원의 최소 저수량 [㎥]

     Q = 80 [ℓ/min] × 20 [min] × N = 1.6 [㎥] × N = 1.6 [㎥] × 10 = 16 [㎥]

라. 펌프의 축동력​

10. 지상 16층 짜리 아파트에 스프링클러설비를 설치하려고 한다. 다음 조건을 이용하여 다음 각 물음에 답하시오.

       [9점] ★★★★★

[조건]

① 실양정 : 70 [m]                          ② 배관, 관부속품의 총 마찰손실수두 : 27 [m]

③ 배관내 유속 : 2 [m/sec]             ④ 효율 : 65 [%]                      ⑤ 전달계수 : 1.1

 

가. 이 설비의 펌프 토출량 [ℓ/min]을 구하시오. (단, 헤드의 기준개수는 최대치를 적용한다.)

나. 이 설비가 확보하여야 할 수원의 양 [㎥]을 구하시오.

다. 가압송수장치의 동력 [kW]을 구하시오.

라. 고가수조를 설치할 경우 필요한 설비 3가지를 쓰시오.

 

[문제풀이]

가. 펌프의 토출량 [ℓ/min]

        Q = 80 [ℓ/min] × 10개 = 800 [ℓ/min]

나. 수원의 양

        Q = 1.6 [㎥] × N = 1.6 [㎥] × 10 개 = 16 [㎥]

다. 가압송수장치의 동력

         H = h1 + h2 + 10 [m] = 27 m + 70 m + 10 m = 107 [m]​

라. 고가수조 설치시 필요설비 3가지

   ① 압력 수조         ② 가압수조              ③ 펌프

 

[참고] 가압송수장치의 종류

 ① 고가수조방식

     특정소방대상물의 옥상 또는 높은 지점에 수조를 설치하여 각 설비의 방수구에서 규정 방수압력 및

     규정방수량을 얻는 방식

② 압력수조방식

      탱크의 1/3은 공기압축기로 압축공기를, 2/3는 급수펌프로 물을 가압시켜 각 설비의 방수구에서 규정방수압력 및

      규정방수량을 얻는 방식

③ 펌프방식

     펌프의 가압에 의하여 각 설비의 방수구에서 규정방수압력 및 규정방수량을 얻는 방식

④ 가압수조방식

    가압원인 압축공기 또는 불연성 고압기체 (N2 등)에 의하여 각 설비의 방수구에서 규정방수압력 및 규정방수량을

     얻는 방식

​

11. 12층의 백화점에 폐쇄형의 습식 스프링클러설비를 설치하려고 한다. 전양정은 89 [m]이며, 이곳에 설치하는

       소화펌프의 효율은 60[%]이고, 기타 제한조건은 무시할 때, 다음 각 물음에 답하시오. [10점] ★★★★★

가. 펌프의 토출량 [ℓ/min]을 구하시오.

나. 본 소화설비에 필요한 전용 수원의 양 [㎥]을 구하시오.

다. 내연기관의 용량 [ps]을 구하시오.

라. 최상단에 설치한 스프링클러헤드의 방사압력이 0.15 [MPa]이고 방사량이 80 [ℓ/min]으로 설치할 경우의 유량계수를

       구하시오.

마. 화재안전기준에서 정하는 스프링클러 헤드의 규정방사압력[MPa]과 방사량 [ℓ/min] 을 쓰시오.

      ① 방사압력                              ② 방사량

[문제 풀이]

 가. 펌프의 토출량 [ℓ/min]

     Q = 80 [ℓ/min] × N = 80 [ℓ/min] × 30 = 2,400 [ℓ/min]

 나. 전용 수원의 양 [㎥]

     Q = 80 [ℓ/min] × 20 [min] × N = 1.6 [㎥] × N = 1.6 [㎥] × 30개 = 48 [㎥]

다, 펌프의 동​

라. 유량계수 K​

마. 방사압력 [MPa]과 방사량 [ℓ/min]

  ① 방사압력 : 0.1 [MPa] 이상              ② 방사량 : 80 [ℓ/min]

​

12. 지하 1층, 지상 8층의 어느 백화점 건물에 화재안전기준에 따라 스프링클러설비를 설치하려고 한다. 다음 조건을 참조

      하여 각 물음에 답하시오. [4점] ★★★★★

[조건]

  ① 펌프는 지하층에 설치되어 있고 펌프로 부터 최상층 스프링클러헤드까지의 수직거리는 50 m 이다.

  ② 배관 및 관부속품 마찰손실수두는 자연낙차의 20 %로 한다.

  ③ 펌프 흡입측 진공계의 눈금은 300 [㎜Hg]이다.

  ④ 각 층에 설치하는 헤드수는 70개 이다.

  ⑤ 모든 규격치는 최소치로 적용한다.

  ⑥ 펌프의 효율은 65 % 이다.

가. 펌프의 유량 [ℓ/min]을 구하시오.

나. 펌프의 축동력 [kW]를 구하시오.

  [답안작성]

가. 펌프의 유량 [ℓ/min]

     Q = 80 [ℓ/min] × N = 80 [ℓ/min] × 30 개 = 2,400 [ℓ/min]

나. 펌프의 축동력 [kW]을 구하시오.

    ① 전양정 H = h1 + h2 + 10 [m]

                    h1 (배관 및 관부속품 마찰손실수두) : 50 [m] × 0.2 = 10 [m]

                     h2 (실양정 = 흡입양정 + 토출양정)

         ⊙ 흡입양정 = (300 [㎜Hg] / 760 [㎜Hg]) × 10.332 [m] = 4.078 [m]

         ⊙ 토출양정 : 50 [m]

           ∴ h2 (실양정) = 4.078 + 50 = 54.078 [m]

     ② 전양정 H = h1 + h2 + 10 [m] = 10+ 54.078 + 10 = 74.078 [m]​

[해설] 스프링클러설비의 유량

※ 폐쇄형 헤드의 설치장소별 기준개수 (NFSC 103 제4조 ①, 1)

설치 장소			기준개수
⊙ 지하가 ⊙ 지하역사 ⊙ 지하층을 제외한 11층 이상 (아파트 제외)			30 개
지하층을 제외한 10층 이하	공장 또는 창고 (특수가연물을 저장 · 취급하는 것)
	근린생활시설, 판매시설, 운수시설, 복합건축물	판매시설 복합건축물(판매시설이 설치된 경우)
		기 타	20개
	기 타	헤드의 부착높이 8m 이상
		헤드의 부착높이 8m 미만	10 개
아파트

   ※ 교육 및 연구시설 기준개수 : 10개

​

13. 10층의 백화점 건물에 습식 스프링클러설비를 설치하려고 한다. 다음 조건을 참조하여 각 물음에 답하시오. [8점]

       ★★★★★

[조건]

  ① 펌프에서 교차배관까지의 수직거리는 45 [m]이다.

  ② 고가수조에서 교차배관까지의 수직거리는 5 [m]이다.

  ③ 배관 및 관부속품의 마찰손실수두는 실양정의 40 %로 본다.

  ④ 펌프 흡입측 진공계의 눈금은 400 [㎜Hg] 이다.

  ⑤ 펌프의 체적효율 0.95, 기계효율 0.9, 수력효율 0.8 이다.

  ⑥ 펌프의 전달계수는 1.1 이다.

가. 펌프의 토출량 [㎥/min]을 구하시오.

나. 펌프의 전양정 [m]을 구하시오.

다. 펌프의 전효율을 구하시오.

라. 펌프의 용량 [kW]을 구하시오.

 

[답안작성]

가. 펌프의 토출량 [㎥/min]을 구하시오.

    Q = 80 [ℓ/min] × N = 80 [ℓ/min] × 30개 = 2,400[ℓ/min] = 2.4 [㎥/min]

나. 펌프의 전양정 [m]

   ⊙ 흡입양정 = (400[㎜Hg] / 760 [㎜Hg]) × 10.332 [m] = 5.438[m]

   ⊙ 토출양정 = 45 [m]

       h2 = 흡입양정 + 토출양정 = 5.438 m + 45 m = 50.438 m

       h1 = 실양정 × 40 % = 50.438m × 0.4 = 20.175 [m]

       H = h1 + h2 + 10 = 20.175 m + 50.438 m + 10 m =80.613 ≒ 80.61 [m]

다. 펌프의 전효율

       η전효율 = η수력효율 × η체적효율 × η기계효율 = 0.8 × 0.95 × 0.9 = 0.68

라. 펌프의 용량 [kW]​

[참고] 스프링클러설비의 전양정 [펌프방식]

   H = h1 + h2 + 10

   여기서, H : 전양정 [m]

                h1 : 배관 및 관부속품의 마찰손실수두 [m]

                h2 : 실양정 (흡입양정 + 토출양정) [m]

                10 : 스프링클러설비 규정방수압력의 환산수두 (0.1 MPa → 약 10 [m])

 ⊙ h2 (실양정)

    ▶ 흡입양정 : 진공계의 눈금이 400[㎜Hg]이므로​

    ▶ 토출양정 : 펌프에서 교차배관까지의 수직거리 45 [m]

      ∴ h2 = 흡입양정 + 토출양정 = 5.438 m + 45 m = 50.438 m

  ⊙ h1 (배관 및 관부속품의 마찰손실수두) : 실양정의 40% 이므로

      h1 = 50.438 × 0.4 = 20.174 [m]

   ∴ 전양정 H = h1 + h2 + 10 =20.174 m + 50.437 m +10 m ≒ 80.61 [m]

​

14. 지상 15층의 아파트에 스프링클러설비를 설치하려고 한다. 다음 조건을 참조하여 각 물음에 답하시오. [10점]

       ★★★★★

[조건]

  ① 실양정은 65 [m] 이다.

  ② 배관 및 관부속품의 총마찰손실수두는 25 [m] 이다.

  ③ 펌프의 효율은 60 [%] 이다.

  ④ 전동기의 전달계수(k)는 1.1이다.

  ⑤ 배관의 유속은 2 [m/s]이다.

가. 이 설비의 펌프 토출량 [ℓ/min]을 구하시오. (단, 헤드의 기준개수는 최대치를 적용한다.)

나. 이 설비가 확보하여야 할 수원의 양 [㎥]을 구하시오.

다. 가압송수장치의 축동력 [kW]을 구하시오.

라. 고가수조를 없애려고 할 때 설치하여야 할 장치 4가지와 교체하여야 할 수조를 쓰시오.

  ① 새로 설치해야 할 장치

  ② 교체해야 할 수조

[답안작성]

 가. 펌프의 토출량 [ℓ/min]

     Q = 80 [ℓ/min] × N = 80 [ℓ/min] × 10개 = 800 [ℓ/min]

 나. 수원의 양 [㎥]

      Q = 1.6 [㎥] × N = 1.6 [㎥] × 10 개 = 16 [㎥]

다. 가압송수장치의 동력 [kW]

  ① 전양정 : H = h1 + h2 + 10 = 25 m + 65 m + 10 m = 100 [m]​

라. 고가수조를 없앨 때의 작업

   ① 새로 설치해야 할 장치 : 급기관, 압력계, 안전장치, 자동식 공기압축기

   ② 교체하여야 할 수조 : 압력수조 또는 가압수조

​

[참고] 고가수조, 압력수조, 가압수조에 설치하여야 할 부속장치

고가수조	압력수조	가압수조
⊙ 수위계 ⊙ 급수관 ⊙ 배수관 ⊙ 오버플루관 ⊙ 맨홀 ​ ​ ​	⊙ 수위계 ⊙ 급수관 ⊙ 배수관 ⊙ 급기관 ⊙ 압력계 ⊙ 안전장치 ⊙ 자동식 공기 압축기 ⊙ 맨홀	⊙ 수위계 ⊙ 급수관 ⊙ 배수관 ⊙ 급기관 ⊙ 압력계 ⊙ 안전장치 ⊙ 맨홀 ​

15. 어느 백화점 건물의 9층에 습식 스프링클러설비를 설치하려고 한다. 다음 조건을 참조하여 각 물음에 답하시오.

       [14점] ★★★★★

[조건]

  ① 펌프에서 교차배관까지의 수직거리는 45 [m] 이다.

  ② 고가수조에서 교차배관까지의 수직거리는 5 [m]이다.

  ③ 배관 및 관부속품의 마찰손실수두는 실양정의 30 [%] 이다.

  ④ 펌프의 흡입측 진공계의 눈금은 450 [㎜Hg]이다.

  ⑤ 펌프의 체적효율은 0.95, 기계효율은 0.9, 수력효율은 0.8 이다.

  ⑥ 펌프의 전달계수는 1.1 이다.

가. 펌프의 토출량 [㎥/min]을 구하시오. (단, 스프링클러는 최대 기준개수 이상 설치되는 것으로 한다.)

나. 펌프의 전양정[m]을 구하시오.

다. 펌프의 전효율을 구하시오.

라. 펌프의 수동력은 몇 [kW]인가 ?

마. 펌프의 축동력은 몇 [kW]인가 ?

바. 펌프의 모터동력은 몇 [kW]인가 ?

사. 폐쇄형 스프링클러헤드의 선정은 설치장소의 최고 주위온도와 선정된 헤드의 표시온도를 고려하여야 한다. 다음 표의

      설치장소의 최고 주위온도에 대한 표시온도 [℃] ①, ② 를 쓰시오.

설치장소의 최고 주위온도	표시 온도
39 ℃ 미만	79 ℃ 미만
39 ℃ 이상 64 ℃ 미만	①
64 ℃ 이상 106 ℃ 미만	②
106 ℃ 이상	162 ℃ 이상

[문제 풀이]

가. 펌프의 토출량 [㎥/min]

      Q = 80 [ℓ/min] × N = 80 [ℓ/min] × 30개 = 2,400 [ℓ/min] = 2.4 [㎥/min]

나. 펌프의 전양정 [m] H = h1 + h2 + 10

     h2 : 흡입양정 : (450[㎜Hg] / 760 [㎜Hg]) × 10.332 [m] = 6.118 [m]

            토출양정 : 45 [m]

        ∴ h2 = 6.118 m + 45 m = 51.118 [m]

      h1 : 배관 및 관부속품의 마찰손실수두

      h1 = h2 × 30[%] = 51.118 × 0.3 = 15.335 [m]

     ∴ H = h1 + h2 + 10 = 15.335 m + 51.118 m + 10 m = 76.453 ≒ 76.45 [m]

다. 펌프의 전효율 [η]

       η전효율 = η수력효율 × η체적효율 × η기계효율 = 0.8 × 0.95 × 0.9 = 0.684 ≒ 0.68

라. 펌프의 수동력 [kW]

      Q = 0.163QH = 0.163 × 2.4[㎥/min] × 76.45 [m] = 29.907 ≒ 29.91 [kW]

마. 펌프의 축동력 [kW]​

바. 펌프의 모터동력 [kW]​

사. 최고 주위온도 및 표시 온도

       ① 79 ℃ 이상 121 ℃ 미만                        ② 121 ℃ 이상 162 ℃ 미만

 

[참고] 폐쇄형 스프링클러헤드의 표시 온도

설치장소의 최고 주위온도	표시 온도
39 ℃ 미만	79 ℃ 미만
39 ℃ 이상 64 ℃ 미만	79 ℃ 이상 121 ℃ 미만
64 ℃ 이상 106 ℃ 미만	121 ℃ 이상 162 ℃ 미만
106 ℃ 이상	162 ℃ 이상

16. 다음 그림 및 조건을 참조하여 각 물음에 답하시오. (단, 이 건물은 판매시설이 설치된 복합건축물이다.)

       [6점] ★★★★★

 

[조건]

  ① 건물은 9층 건물이다.

  ② 배관의 마찰손실은 흡입 및 토출 실양정의 32 [%] 이다.

  ③ 진공계 지시압은 325 [㎜Hg], 대기압은 0.101325 [MPa]이다.

  ④ 기계효율 95%, 수력효율 90%, 체적효율 85 % 이다.

  ⑤ 최고위 헤드의 방사압은 0.1 [MPa] 이상이다.

 

가. 펌프의 전양정 [m]을 구하시오.

나. 수원의 양 [㎥]을 구하시오. (단, 스프링클러 헤드는 해당 층에 30개 이상 기준이고 옥

내 소화전은 각 층별로 1개 설치기준이다.)

다. 펌프의 축동력 [kW]을 구하시오.

 

[문제 풀이]

 ※ 옥내소화전과 스프링클러설비가 겸용으로 설치된 경우

   ⊙ 수원의 양과 토출량 : 옥내 소화전 값 + 스프링클러설비 값

   ⊙ 전양정은 스프링클러설비와 옥내소화전설비 중 큰 값을 적용한다.

​

가. 펌프의 전양정 [m]

   ① 스프링클러설비의 전양정 (펌프방식) : H = h1 + h2 + 10

       h2 : 흡입양정 = (325[㎜Hg] / 760 [㎜Hg]) × 10.332 [m] = 4.418 [m]

              토출양정 = 45 [m]

      ∴ h2 = 4.418 m + 45 m = 49.418 [m]

      h1 = 49.418 × 0.32 = 15.814 [m]

      ∴ H = h1 + h2 + 10 = 15.814 m + 49.418 m + 10 m = 75.232 ≒ 75.32 [m]

② 옥내 소화전설비의 전양정 : H = h1 + h2 + 10

     h2 : 흡입양정 = (325[㎜Hg] / 760 [㎜Hg]) × 10.332 [m] = 4.418 [m]

            토출양정 = 45 [m]

     ∴ h2 = 4.418 m + 45 m = 49.418 [m]

     h1 = 49.418 × 0.32 = 15.814 [m]

   ∴ H = h1 + h2 + 17 = 15.814 m + 49.418 m + 17 m = 82.232 ≒ 82.23 [m]

   ∴ 옥내소화전설비의 전양정 82.23 [m]를 적용한다.

 

나. 수원의 양

  ① 스프링클러설비 수원의 양

       Q = 1.6 [㎥] × N = 1.6 [㎥] × 30 개 = 48 [㎥]

      옥상 수조가 설치되어 있으므로

       Q = 48 [㎥] × 1/3 = 16 [㎥]

       (옥상수조와 합한 수원의 양) : 48 [㎥] + 16 [㎥] =64 [㎥]

  ② 옥내 소하전설비의 수원의 양

        Q = 2.6 [㎥] × N = 2.6 [㎥] × 1개 = 2.6 [㎥]

        옥상수조가 설치되어 있으므로

         Q = 2.6 [㎥] × 1/3 = 0.867[㎥]

        (옥상수조와 합한 수원의 양) : 2.6 [㎥] + 0.867 [㎥] = 3.467 ≒ 3.47 [㎥]

     ▣ 수원의 양 (스프링클러설비 + 옥내소화전설비) : 64 ㎥ + 3.47 ㎥ =67.47 [㎥]

 

다. 펌프의 축동력 [kW]

  ① 스프링클러설비의 토출량 [㎥/min]

      Q = 80 [ℓ/min] × N = 80 [ℓ/min] × 30개 = 2,400 [ℓ/min] = 2.4 [㎥/min]

  ② 옥내 소화전 설비의 토출량 [㎥/min]

      Q = 130 [ℓ/min] × N = 130 [ℓ/min] × 1개 = 130 [ℓ/min] = 0.13 [㎥/min]

  ③ 전체 토출량 : Q = 2.4 [㎥/min] + 0.13 [㎥/min] = 2.53 [㎥/min]

  ④ 전효율 η = 0.9 × 0.85 × 0.95 = 0.726​

[참고] 수원 및 가압송수장치의 펌프 등의 겸용 (둘 이상의 소화설비를 겸용으로 설치하는 경우)

  ① 수원의 양 · 펌프의 토출량 : 각 소화설비의 수원의 양 또는 펌프의 토출량을 합한 양 이상 (고정식 소화설비가 2 이상

       설치되어 있고, 그 소화설비가 설치된 부분이 방화벽과 방화문으로 구획되어 있는 경우에는 최대의 것 이상으로 할

        수 있다)

  ② 펌프의 전양정 · 펌프의 토출압력 : 각 설비의 전양정 또는 토출압력 중 최대값 이상

    ※ 스프링클러설비가 설치된 30층 이상의 특정소방대상물은 장치 등을 겸용할 수 없으므로 각각 별개로 산출하여야

         한다.

​

17. 지하 1층 지상 9층의 어느 백화점 건물에 화재안전기준에 따라 다음 조건과 같이 스프링클러 설비를 설치하고자 한다.        각 물음에 답하시오. [8점] ★★★★★

[조건]

  ① 펌프는 지하 1층에 설치되어 있고 펌프로 부터 최상층 스프링클러 헤드까지의 수직거리는 45 [m]이다.

  ② 배관 및 관부속품 마찰손실수두는 자연낙차의 20 [%]로 한다.

  ③ 펌프 흡입측 진공계의 눈금은 350 [㎜Hg]이다.

  ④ 각 층에 설치하는 헤드수는 80개 이다.

  ⑤ 모든 규격치는 최소치를 적용한다.

  ⑥ 펌프의 효율은 68 [%] 이다.

  ⑦ 펌프의 여유계수는 1.2 이다.

가. 펌프의 전양정 [m]를 구하시오.

나. 수원의 유효저수량 [㎥]을 구하시오.

다. 펌프의 체절압력 [kPa]을 구하시오.

라. 펌프의 축동력 [kW]을 구하시오.

 

[문제 풀이]

가. 펌프의 전양정 [m] : H = h1 + h2 + 10​

   토출양정 : 45 [m]

    ∴ h2 = 4.758 m + 45 m = 49.758 [m]

    ⊙ h1 : 45 m × 0.2 = 9 [m]

         ∴ 전양정 H = h1 + h2 + 10 = 9 m + 49.758 m + 10 m = 68.758 ≒ 68.75 [m]

나. 수원의 유효수량 [㎥]

      Q = 1.6 [㎥] × N = 1.6 [㎥] × 30개 = 48 [㎥]

다. 펌프의 체절압력 [kPa]​

      ∴ 펌프의 체절압력 = 674.323 × 1.4 = 944.052 ≒ 944.05 [kPa]

라. 펌프의 축동력

     유량 Q = 80 [ℓ/min] × N = 80 [ℓ/min] × 30개 = 2,400 [ℓ/min] = 2.4 [㎥/min]​

 

#축동력 #스프링클러설비 #체절압력 #진공계 #압력계 #토출량 #가압수조 #고가수조

#압력수조 #안전장치 #표시온도 #가압송수장치 #손실수두 #충압펌프 #중량유량

#체적유량 #방수량 #방사량 #실양정