아낌없이 주는 나무

95. 다음 그림은 어느 폐쇄형 습식 스프링클러설비에 대한 가지배관의 최고 말단부를 나타낸 것이다. 다음 그림과 조건을

      참조하여 각 물음에 답하시오. [12점] ★★★★  최근 10여년간 출제되지 않았음 (다툼이 있는 문제)

[조건]

 ① 헤드의 설치도면

  ② 배관에 설치된 관부속품의 등가길이 [m]는 다음 표와 같다.

  ③ 호칭경에 따른 내경표는 다음 표와 같다.

  ④ 최종 헤드의 방사압력은 0.1 MPa 이다.

  ⑤ 배관 내의 유수에 따른 마찰손실압력은 하젠 - 윌리엄스의 공식을 적용하되, 계산의 편의상 공식은 다음과 같다고 가정

       한다.​

 여기서, △P : 배관의 길이 1m 당 마찰손실압력 [MPa]

                   Q : 배관 내의 유수량 [ℓ/min]

                   D : 배관의 내경 [㎜]

  ⑥ 회향식 배관의 마찰손실압력은 모두 같다고 가정한다.

  ⑦ 헤드는 모두 개방상태라고 가정한다.

  ⑧ 계산결과는 소수점 넷째자리에서 반올림하여 소수점 셋째자리까지 나타내시오.

​

가. 각구간별 (A→B, B→C, C→D, D→ 최종헤드) 배관의 마찰손실압력은 몇 [MPa]인가?

  ① A → B 구간 (구경 32A)

  ② B → C 구간 (구경 25A)

  ③ C → D 구간 (구경 25A)

  ④ D → 최종 헤드 구간 (구경 25A)

나. A점에서 최종 헤드까지의 총 손실압력은 몇 MPa인가 ?

다. D, C, B, A 점에서의 압력은 몇 [MPa]인가 ?

라. ㉠, ㉡, ㉢ 헤드에서의 방사압력은 몇 [MPa]인가 ?

​

[답안작성]

가. 각구간별 (A→B, B→C, C→D, D→ 최종헤드) 배관의 마찰손실압력은 몇 [MPa]인가?

  ① A → B 구간 (구경 32A)​

  ② B → C 구간 (구경 25A)​

  ③ C → D 구간 (구경 25A)​

  ④ D → 최종 헤드 구간 (구경 25A)

나. A점에서 최종 헤드까지의 총 손실압력은 몇 MPa인가 ?

   △P1~4 = 0.004 + 0.008 + 0.032 + 0.028 + (-0.002) = 0.07 [MPa]

다. D, C, B, A 점에서의 압력은 몇 [MPa]인가 ?

  ① D점에서의 압력 = 0.1 + 0.004 + (-0.002) = 0.102 MPa

  ② C점에서의 압력 = 0.102 + 0.008 = 0.11 MPa

  ③ B점에서의 압력 = 0.11 + 0.032 = 0.142 MPa

  ④ A점에서의 압력 = 0.142 + 0.028 = 0.17 MPa

라. ㉠, ㉡, ㉢ 헤드에서의 방사압력은 몇 [MPa]인가 ?

   ▣ 회향식 배관에서의 낙차의 환산수두압력 = 0.1 - 0.3 = - 0.2 m = - 0.002 MPa

  ① ㉠ 헤드에서의 방사압력 = 0.11 - 0.004 - (-0.002) = 0.108 MPa

  ② ㉡ 헤드에서의 방사압력 = 0.142 - 0.004 - (-0.002) = 0.14 MPa

  ③ ㉢ 헤드에서의 방사압력 = 0.17 - 0.004 - (-0.002) = 0.168 MPa

​

[해설] 폐쇄형 스프링클러설비 (개방상태)

 가. 배관의 마찰손실압력

  ㉠ 마찰손실압력 계산

   ▣ 마찰손실압력은 조건 ⑤의 하젠-윌리엄스 식을 적용한다.

         여기서, △P : 배관의 길이 1m 당 마찰손실압력 [MPa]

                         Q : 배관 내의 유수량 [ℓ/min]

                         D : 배관의 내경 [㎜]

                         L : 배관의 길이 [m]

       ※ 배관길이를 적용할 것

  ㉡ 방수량 계산​

          여기서, Q : 방수량 (유수량) [ℓ/min]

                       K : 방출계수

                       P : 방사압력 [MPa]

   ⊙ 조건 ⑦에서 헤드는 모두 개방상태로 가정하여 계산한다.

       ※ 직류 티 · 분류(측류) 티

   ⊙ 조건 ⑧ 에서 계산결과는 소수점 넷째자리에서 반올림하여 소수점 셋째자리까지 나타낸다.

 ④ D → 최종헤드 구간 (호칭구경 : 25A)

   ◈ 방출계수 (K)

   ⊙ K (방출계수) : 조건에 주어지지 않았지만 스프링클러헤드의 호칭구경이 15A이므로 K = 80을 적용한다.

   ⊙ 조건 ④ 에서 최종 헤드의 방사압력(P)은 0.1 MPa 이다.

   ⊙ 구경이 25A이므로 조건 ③ 에서 내경 (d)은 28 ㎜ 이다.

   ⊙ 배관길이 (L) - 직관 : 0.1m + 0.05m + 0.3 m = 0.45 m

                             - 관부속품 ▶ 90° 엘보(25A) : 2개 × 0.9 m = 1.8 m

                                               ▶ 리듀셔 (25 × 15A) : 1개 × 0.54 = 0.54 m

           L = 0.45 m + 1.8 m + 0.54 m = 2.79 m

  ㉠ 유수량 (Q1)​

  ㉡ 마찰손실압력 (△P1)

      ⊙ 유수량 (Q) = Q1 = 80 [ℓ/min]

 ③ C → D 구간 (호칭구경 : 25A)

   ⊙ 유수량 (Q) = Q1 = 80 [ℓ/min]

   ⊙ 구경이 25A이므로 조건 ③ 에서 내경 (d)은 28 ㎜ 이다.

   ⊙ 배관길이 (L) - 직관 : 3.5 m

                             - 관부속품 ▶ 분류티(25A) 1개 × 1.5 m = 1.5 m

        L = 3.5 m + 1.5 m = 5m 

     ※ C → D 구간에 헤드가 설치되어 있지 않으므로 유수량 (Q)은 최종 헤드의 80 ℓ/min 이다.

 ② B → C 구간 (호칭구경 : 25A)

   ⊙ 방사압력 (P) = P + △P1 + △P2 - △P1 = 0.1MPa + 0.004MPa + 0.008MPa - 0.004MPa

    ※ 헤드 2개의 유수량 : 최종 헤드의 유수량 + ㉠ 헤드의 유수량 이므로 ㉠ 헤드측의 회향식 배관의 마찰손실압력

          (0.004MPa)을 감한다.

    ※ 헤드 ㉠, ㉡, ㉢ 는 위치수두가 같으므로 압력은 동일하다. 다만, 유수량은 각 헤드마다 유출되므로 더해 주어야 한다.

        양쪽 가지배관으로 나누어 지는 경우 분기점에서 압력은 동일하고, 유수량은 2배가 되는 원리와 같다.

   ⊙ 구경이 25A 이므로 조건 ③ 에서 내경 (d)은 28 ㎜ 이다.

   ⊙ 배관길이 (L) - 직관 : 3.5 m

                             - 관부속품 - 분류티 : 25 A 1개 × 1.5 m = 1.5 m

         L = 3.5 m + 1.5 m = 5m

   ㉠ 유수량 (Q2)​

   ㉡ 마찰손실압력 (△P3)

    ⊙ 유수량 (Q) = Q1 + Q2 = 80 ℓ/min + 83.1384 ℓ/min​

  ① A → B 구간 (호칭구경 : 32A)

    ⊙ 방사압력 (P) = P + △P1 + △P2 + △P3 - △P1 = 0.1 MPa + 0.004 MPa + 0.008 MPa + 0.032 MPa - 0.004 MPa

      ※ 헤드 3개의 유수량 : 최종 헤드의 유수량 + ㉠ 헤드의 유수량 + ㉡ 헤드 유수량이므로 ㉡ 헤드측의 회향식 배관의

                                          마찰손실압력 (0.004MPa)을 감한다.

      ※ 헤드 ㉠, ㉡, ㉢ 는 위치수두가 같으므로 압력은 동일하다. 다만, 유수량은 각 헤드마다 유출되므로 더해 주어야 한다.

          양쪽 가지배관으로 나누어 지는 경우 분기점에서 압력은 동일하고, 유수량은 2배가 되는 원리와 같다.

    ⊙ 구경이 32A 이므로 조건 ③ 에서 내경 (d)은 36 ㎜ 이다.    

    ⊙ 배관길이 (L) - 직관 : 3.5 m

                             - 관부속품 - 분류티 : 32 A 1개 × 1.8 m = 1.8 m

                             - 리듀셔 (32A × 25A) : 1개 × 0.72 m = 0.72 m

               L = 3.5 m + 1.8 m + 0.72 m = 6.02 m

   ㉠ 유수량 (Q3)​

  ㉡ 마찰손실압력 (△P4)

    ⊙ 유수량 (Q) = Q1 + Q2 + Q3 = 80 ℓ/min + 83.1384 ℓ/min + 94.6572 ℓ/min​

  ② 배관에 설치된 관부속품의 등가길이 [m]는 다음 표와 같다.

  ③ 호칭경에 따른 내경표는 다음 표와 같다.

  ④ 최종 헤드의 방사압력은 0.1 MPa 이다. (단, 방출계수 K는 80이다.)

  ⑤ 배관 내의 유수에 따른 마찰손실압력은 하젠 - 윌리엄스의 공식을 적용하되, 계산의 편의상 공식은 다음과 같다고 가정

        한다.​

           여기서, △P : 배관의 길이 1m 당 마찰손실압력 [MPa]

                           Q : 배관 내의 유수량 [ℓ/min]

                           D : 배관의 내경 [㎜]

  ⑥ 회향식 배관의 마찰손실압력은 모두 같다고 가정한다.

  ⑦ 헤드는 모두 개방상태라고 가정한다.

  ⑧ 배관내의 낙차는 모두 무시한다.

  ⑨ 계산결과는 소수점 넷째자리에서 반올림하여 소수점 셋째자리까지 나타내시오.

​

가. 각구간별 (A→B, B→C, C→D, D→ 최종헤드) 배관의 마찰손실압력은 몇 [MPa]인가?

   ① A → B 구간 (구경 32A)

   ② B → C 구간 (구경 25A)

   ③ C → D 구간 (구경 25A)

   ④ D → 최종 헤드 구간 (구경 25A)

나. A점에서 최종 헤드까지의 총 손실압력은 몇 MPa인가 ?

다. D, C, B, A 점에서의 압력은 몇 [MPa]인가 ?

라. ㉠, ㉡, ㉢ 헤드에서의 방사압력은 몇 [MPa]인가 ?

​

[답안작성]

가. 각구간별 (A→B, B→C, C→D, D→ 최종헤드) 배관의 마찰손실압력은 몇 [MPa]인가?

  ① A → B 구간 (구경 32A)​

  ② B → C 구간 (구경 25A)​

  ③ C → D 구간 (구경 25A)​

  ④ D → 최종 헤드 구간 (구경 25A)​

나. A점에서 최종 헤드까지의 총 손실압력은 몇 MPa인가 ?

   △P1~4 = 0.003 + 0.008 + 0.032 + 0.024 = 0.067 [MPa]

다. D, C, B, A 점에서의 압력은 몇 [MPa]인가 ?

   ① D점에서의 압력 = 0.1 + 0.003 = 0.103 MPa

   ② C점에서의 압력 = 0.103 + 0.008 = 0.111 MPa

   ③ B점에서의 압력 = 0.111 + 0.032 = 0.143 MPa

   ④ A점에서의 압력 = 0.143 + 0.024 = 0.167 MPa

라. ㉠, ㉡, ㉢ 헤드에서의 방사압력은 몇 [MPa]인가 ?

   ① ㉠ 헤드에서의 방사압력 = 0.111 - 0.003 = 0.108 MPa

   ② ㉡ 헤드에서의 방사압력 = 0.143 - 0.003 = 0.14 MPa

   ③ ㉢ 헤드에서의 방사압력 = 0.167 - 0.003 = 0.164 MPa

​

[해설] 폐쇄형 스프링클러설비 (개방상태)

가. 배관의 마찰손실압력

  ㉠ 마찰손실압력 계산

    ▣ 마찰손실압력은 조건 ⑤의 하젠-윌리엄스 식을 적용한다.

         여기서, △P : 배관의 길이 1m 당 마찰손실압력 [MPa]

                         Q : 배관 내의 유수량 [ℓ/min]

                         D : 배관의 내경 [㎜]

                         L : 배관의 길이 [m]

        ※ 배관길이를 적용할 것

  ㉡ 방수량 계산

            여기서, Q : 방수량 (유수량) [ℓ/min]

                          K : 방출계수

                          P : 방사압력 [MPa]

   ⊙ 조건 ⑦에서 헤드는 모두 개방상태로 가정하여 계산한다.

     ※ 직류 티 · 분류(측류) 티

  ⊙ 조건 ⑨ 에서 계산결과는 소수점 넷째자리에서 반올림하여 소수점 셋째자리까지 나타낸다.

 ④ D → 최종헤드 구간 (호칭구경 : 25A)

    ⊙ K (방출계수) : 조건 ④의 단서에서 80 이다.

    ⊙ 조건 ④ 에서 최종 헤드의 방사압력(P)은 0.1 MPa 이다.

    ⊙ 구경이 25A이므로 조건 ③ 에서 내경 (d)은 28 ㎜ 이다.

    ⊙ 배관길이 (L) - 직관 : 0.1m + 0.05m + 0.3 m = 0.45 m

                             - 관부속품 ▶ 90° 엘보(25A) : 2개 × 0.9 m = 1.8 m

         L = 0.45 m + 1.8 m = 2.25 m

  ㉠ 유수량 (Q1)​

  ㉡ 마찰손실압력 (△P1)

    ⊙ 유수량 (Q) = Q1 = 80 [ℓ/min]​

  ③ C → D 구간 (호칭구경 : 25A)

      ⊙ 유수량 (Q) = Q1 = 80 [ℓ/min]

      ⊙ 구경이 25A이므로 조건 ③ 에서 내경 (d)은 28 ㎜ 이다.

      ⊙ 배관길이 (L) - 직관 : 3.5 m

                               - 관부속품 ▶ 분류티(25A) 1개 × 1.5 m = 1.5 m

        L = 3.5 m + 1.5 m = 5m

      ※ 헤드가 개방상태이므로 분류 T가 된다.​

    ※ C → D 구간에 헤드가 설치되어 있지 않으므로 유수량 (Q)은 최종 헤드의 80 ℓ/min 이다.

  ② B → C 구간 (호칭구경 : 25A)

    ⊙ 방사압력 (P) = P + △P1 + △P2 - △P1 = 0.1MPa + 0.003MPa + 0.008MPa - 0.003MPa

   ※ 헤드 2개의 유수량 : 최종 헤드의 유수량 + ㉠ 헤드의 유수량 이므로 ㉠ 헤드측의 회향식 배관의 마찰손실압력

                                        (0.003MPa)을 감한다.

   ※ 헤드 ㉠, ㉡, ㉢ 는 위치수두가 같으므로 압력은 동일하다. 다만, 유수량은 각 헤드마다 유출되므로 더해 주어야 한다.

       양쪽 가지배관으로 나누어 지는 경우 분기점에서 압력은 동일하고, 유수량은 2배가 되는 원리와 같다.

   ⊙ 구경이 25A 이므로 조건 ③ 에서 내경 (d)은 28 ㎜ 이다.

   ⊙ 배관길이 (L) - 직관 : 3.5 m

                             - 관부속품 - 분류티 : 25 A 1개 × 1.5 m = 1.5 m

         L = 3.5 m + 1.5 m = 5m

 ㉠ 유수량 (Q2)​

   ㉡ 마찰손실압력 (△P3)

       ⊙ 유수량 (Q) = Q1 + Q2 = 80 ℓ/min + 83.1384 ℓ/min​

  ① A → B 구간 (호칭구경 : 32A)

    ⊙ 방사압력 (P) = P + △P1 + △P2 + △P3 - △P1 = 0.1 MPa + 0.003 MPa + 0.008 MPa + 0.032 MPa - 0.003 MPa

    ※ 헤드 3개의 유수량 : 최종 헤드의 유수량 + ㉠ 헤드의 유수량 + ㉡ 헤드 유수량이므로 ㉡ 헤드측의 회향식 배관의

                                         마찰손실압력 (0.003MPa)을 감한다.

    ※ 헤드 ㉠, ㉡, ㉢ 는 위치수두가 같으므로 압력은 동일하다. 다만, 유수량은 각 헤드마다 유출되므로 더해 주어야 한다.

        양쪽 가지배관으로 나누어 지는 경우 분기점에서 압력은 동일하고, 유수량은 2배가 되는 원리와 같다.

   ⊙ 구경이 32A 이므로 조건 ③ 에서 내경 (d)은 36 ㎜ 이다.

   ⊙ 배관길이 (L) - 직관 : 3.5 m

                            - 관부속품 - 분류티 : 32 A 1개 × 1.8 m = 1.8 m

                        L = 3.5 m + 1.8 m = 5.3 m

    ㉠ 유수량 (Q3)​

    ㉡ 마찰손실압력 (△P4)

       ⊙ 유수량 (Q) = Q1 + Q2 + Q3 = 80 ℓ/min + 83.1384 ℓ/min + 94.6572 ℓ/min​

 나. A점에서 최종 헤드까지의 총 손실압력 (P1~4)

    P1~4 = △P1 + △P2 + △P3 + △P4

     ∴ P1~4 = 0.003MPa + 0.008 MPa + 0.0032 MPa + 0.0024 MPa = 0.067 MPa

 다. D, C, B, A 점에서의 압력

    ⊙ 조건 ⑧에서 낙차는 모두 무시하므로 적용하지 않는다.

  ① D점에서의 압력 = P + △P1 = 0.1 MPa + 0.003 MPa = 0.103 MPa  

  ② C점에서의 압력 = D 점에서의 압력 + △P2  = 0.103 MPa + 0.008 MPa = 0.111 MPa

  ③ B점에서의 압력 = C 점에서의 압력 + △P3  = 0.111 MPa + 0.032 MPa = 0.143 MPa

  ④ D점에서의 압력 = B 점에서의 압력 + △P2  = 0.143 MPa + 0.024 MPa = 0.167 MPa

 라. ㉠, ㉡, ㉢ 에서의 방사압력

   ⊙ 조건 ⑧에서 낙차는 모두 무시하므로 적용하지 않는다.

   ⊙ 조건 ⑥에서 회향식 배관의 마찰손실압력은 모두 같다고 가정하므로 회향식 배관에서의 마찰손실압력은 가. ④에서

        구한 값 0.003 MPa 이다.  

  ① ㉠ 헤드에서의 방사압력 = C 점에서의 압력 - 회향식 배관에서의 마찰손실압력

                                              = 0.111 MPa - 0.003 MPa = 0.108 MPa

  ② ㉡ 헤드에서의 방사압력 = B 점에서의 압력 - 회향식 배관에서의 마찰손실압력

                                              = 0.1423 MPa - 0.003 MPa = 0.14 MPa

  ③ ㉢ 헤드에서의 방사압력 = A 점에서의 압력 - 회향식 배관에서의 마찰손실압력

                                              = 0.167 MPa - 0.003 MPa = 0.164 MPa

​

#스프링클러설비 #개방형 #마찰손실수두 #방수량 #유수량 #배관 #마찰손실압력

#회향식 #리듀셔 #헤드 #폐쇄형 #직류티 #분류티

1. 다음 그림과 같이 고가수조 방식으로 스프링클러설비를 설치하였다. 각 물음에 답하시오. [10점] ★★★★★

가. 가장 높은 층의 말단 헤드 A까지의 낙차가 15m이고 배관의 마찰손실압력은 0.04[MPa] 일 때 방수압력 [MPa]을

      구하시오.

나. (가)에서 A헤드의 방수압력이 0.12 [MPa]이 되게 하려면 수조는 기존의 높이 보다 몇 m 를 올려야 하는가 ? (단, 배관의

      마찰손실압력은 0.04[MPa]는 일정하다.) 

다. 고가수조에 설치하는 부속장치 및 배관 4가지만 쓰시오.

라. 고가수조방식 이외의 가압송수에 따른 분류 3가지를 쓰시오.

​

[참고] 수리계산

가. 폐쇄형

 ① 펌프방식 : 펌프방식은 스프링클러 헤드 하나만 개방되었다고 문제에 제시한다.

                        펌프의 공급압이 제시되며 공급압에서 수직거리, 관마찰손실수두를 차감하여 헤드의 압력수두를 구한다.

 ② 고가수조방식 : 고가수조방식에서는 수조에서 공급되는 공급압력에서 낙차수두를 차감하여 헤드에서의 압력수두를

                               구한다.

나. 개방형 (폐쇄형이지만 헤드가 모두 개방된 경우, 유량이 늘어날 경우)

  ▣ 개방형은 먼저 다음 두 수식을 써 놓고 수리계산을 한다.

[문제풀이]

가. 스프링클러 헤드의 방수압

   방수압 = 수조방수압 - 낙차수두압 = 0.15[MPa] - 0.04[MPa] = 0.11 [MPa]

      ∵ 15 m = 0.15 [MPa]

나. 방수압력이 0.12[MPa]가 되려면 낙차수두를 얼마 높여야 하는가

      방수압력 = 0.12[MPa] + 0.04 [MPa] = 0.16 [MPa]

      높여야 할 수두 : 0.16 - 0.15 = 0.01 [MPa] 수두로 환산하면 1[m]

다. 고가수조의 부속장치 및 배관 4가지

   ① 수위계      ② 급수관       ③ 배수관        ④ 오버플루관

라. 가압송수방법

   ① 압력수조방식     ② 가압수조방식     ③ 펌프방식

[해설] 고가수조, 압력수조, 가압수조에 설치하여야 할 부속장치

[참고] 가압송수장치

가. 고가수조방식 : 특정소방대상물의 옥상 또는 높은 지점에 수조를 설치하여 각 설비의 방수구에 규정방수압 및 규정

                              방수량을 얻는 방식

나. 압력수조방식 : 탱크의 ⅓은 자동식 공기압축기로 압축공기를, ⅔는 급수펌프로 물을 가압시켜 각 설비의 방수구에서

                              규정방수압력 및 규정방수량을 얻는 방식

다. 펌프방식 : 펌프의 가압에 의하여 각 설비의 방수구에서 규정방수압력 및 규정방수량을 얻는 방식

라. 가압수조방식 : 가압원인 압축 공기 또는 불연성 고압기체 (N2 등)에 의하여 각 설비의 방수구에서 규정 방수압력 및

                               규정 방수량을 얻는 방식

​

2. 폐쇄형 헤드를 사용한 스프링클러 설비에서 A점에 설치된 헤드 1개 만이 개방되었을 경우 A점에서의 헤드의 방사압력

    은 몇 [MPa]인지 조건을 참조하여 구하시오. [10점]  ★★★★★

[조건]

  ① 급수관 중 「H점」 에서의 가압수 압력은 0.15 [MPa]로 한다.

  ② 티 및 엘보는 직경이 다른 티 및 엘보는 사용하지 않는다.

  ③ 스프링클러헤드는 15 [A] 헤드가 설치된 것으로 한다.

  ④ 직관 마찰손실 (100 m 당)

                                                                                                                                                                      단위 : ㎜

    (A점에서의 헤드 방수량은 80 [ℓ/min]으로 계산한다.)

 ⑤ 관이음쇠 마찰손실에 해당하는 직관길이

   (단, 방사압력 선정에 필요한 계산과정은 상세히 명시하고 방사압력을 소수점 4자리까지 구하고 소수점 4자리 미만은

     삭제한다.)

[문제풀이]

   구간, 구경, 유량, 직관 및 등가길이, 마찰손실/100, 마찰손실수두 순으로 정리한다.

   펌프식 헤드방출압력 : 펌프 토출압 - 낙차수두 - 마찰손실수두

▣ H점 에서의 압력 : 0.15 [MPa]

                                                           [배관 및 관부속품 마찰손실수두]

   △P : 낙차환산압력 + 배관 및 관부속품의 마찰손실 환산압력

   낙차 : 0.1+ 0.1 - 0.3 = -0.1 [m]

   △P = -0.1 + 3.7941 = 3.8941 [m] = 0.03894 [MPa]

     ∴ 헤드의 방수압력 P = 0.15 - 0.0387 = 0.113 [MPa]

​

3. 폐쇄형 헤드를 사용한 스프링클러설비에서 A점에 설치된 헤드 1개만이 개방되었을 경우 다음 각 물음에 답하시오.

    (단, 주어진 조건을 적용하여 계산하고, 설비 도면의 길이 단위는 [㎜]이다.) ★★★★★

[조건]

  ① 급수관 중 「H점」 에서의 가압수 압력은 0.15[MPa]로 계산한다.

  ② 엘보는 배관지름과 동일한 지름의 엘보를 사용하고 티의 크기는 다음 표와 같다. 관경의 축소는 리듀셔만을 사용한다.

  ③ 스프링클러 헤드는 「15A」 헤드가 설치된 것으로 한다.

  ④ 100m당 직관의 마찰손실수두 (단, A점에서의 헤드방수량은 80 [ℓ/min]으로 계산한다.

  ⑤ 관이음쇠 마찰손실에 적용하는 직관길이 (등가길이)

가. A ~ H 까지의 전체 배관의 마찰손실수두 [m]를 구하시오. (단, 직관 및 관이음쇠를 모두 고려하여 구하고 소수점이하

     4째자리까지 구하시오. 소수점 4째자리 미만은 삭제)

나. H 와 A 사이의 위치 수두차 [m]를 구하시오.

다. A 헤드에서의 방사압력 [kPa]를 구하시오.

[문제풀이]

가. A ~ H까지의 배관의 마찰손실수두 [m]

나. H와 A사이의 위치수두차 [m]를 구하시오.

    ▣ 위치수두차 : 0.1 + 0.1 - 0.3 = - 0.1 [m]

다. A헤드 에서의 방사압력 [kPa]

   ⊙ H지점에서의 압력 : 0.15[MPa] = 150 [kPa]

   ⊙ H와 A 사이의 손실수두 : - 0.1 +3.9741 = 3.8741 [m]

   ⊙ H와 A 사이의 압력차 : △P = 1,000 × 9.8 × 3.8741 = 37,966.18 [N/㎡] = 37,966.18 [Pa] = 37.966 [kPa]

    ∴ A헤드 에서의 방사압력 : P = 150 - 37.966 = 112.034 ≒ 112.03 [kPa]

​

4. 다음 그림은 어느 스프링클러설비의 Isometric Diagram 이다. 이 도면과 주어진 조건에 의해 헤드 A만이 개방되었을 때

    실제 방수압과 방수량을 구하시오. [10점]  ★★★★★

    ※ ( )안은 배관의 길이 [m] 이다.

         Isometric 계통도 (축적없음)

[조건]

  ① 펌프의 양정은 토출량에 관계없이 일정하다. (펌프의 토출압 = 0.3 [MPa])

  ② 헤드의 방출계수는 90 이다.

  ③ 배관의 마찰손실은 하젠 - 윌리엄스의 공식을 적용하되 계산의 편의상 다음식과 같다고 가정한다.

         여기서, △P : 배관 1[m] 당 마찰손실압력 [MPa]

                      Q : 배관내의 유수량 [ℓ/min]

                      d : 배관의 안지름 [㎜]

 ④ 배관의 호칭구경별 안지름은 다음과 같다.

⑤ 배관부속 및 밸브류의 등가길이 [m]는 다음 표와 같으며 다음 표에 없는 부속 및 또는 밸브류의 등가길이는 무시한다.

⑥ 배관의 마찰손실, 등가길이, 마찰손실압력은 호칭구경 25ф 와 같이 구하도록 한다.

  가. 다음 표의 빈칸을 채우시오.

나. 배관의 총 마찰손실압력 [MPa]

  ▣ 1.162×10-6×Q2+6.008×10-5×Q2+1.686×10-7×Q2+1.814×10-8×Q2+ 2.664×10-8×Q2+5.494×10-9×Q2

       =1.44×10-6×Q2 [MPa]

다. 실층고의 환산수두 : 0.2+0.3+0.6+3+0.15 = 4.45 [m]

라. A점의 방수압 P = 0.3-0.0445 - 1.44 × 10-6 × Q2  = 0.256 × 1.44 × 10-6 × Q2​

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