KR102215102B1 - 고밀도 폴리에틸렌 배관과 스틸 배관이 혼용된 사이포닉 지붕 우배수 시스템 - Google Patents

고밀도 폴리에틸렌 배관과 스틸 배관이 혼용된 사이포닉 지붕 우배수 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102215102B1
KR102215102B1 KR1020190125415A KR20190125415A KR102215102B1 KR 102215102 B1 KR102215102 B1 KR 102215102B1 KR 1020190125415 A KR1020190125415 A KR 1020190125415A KR 20190125415 A KR20190125415 A KR 20190125415A KR 102215102 B1 KR102215102 B1 KR 102215102B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pipe
horizontal
roof
pipes
rainwater
Prior art date
Application number
KR1020190125415A
Other languages
English (en)
Inventor
김경훈
Original Assignee
김경훈
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 김경훈 filed Critical 김경훈
Priority to KR1020190125415A priority Critical patent/KR102215102B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102215102B1 publication Critical patent/KR102215102B1/ko

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04D—ROOF COVERINGS; SKY-LIGHTS; GUTTERS; ROOF-WORKING TOOLS
    • E04D13/00—Special arrangements or devices in connection with roof coverings; Protection against birds; Roof drainage ; Sky-lights
    • E04D13/04—Roof drainage; Drainage fittings in flat roofs, balconies or the like
    • E04D13/0404—Drainage on the roof surface
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04D—ROOF COVERINGS; SKY-LIGHTS; GUTTERS; ROOF-WORKING TOOLS
    • E04D13/00—Special arrangements or devices in connection with roof coverings; Protection against birds; Roof drainage ; Sky-lights
    • E04D13/04—Roof drainage; Drainage fittings in flat roofs, balconies or the like
    • E04D13/0404—Drainage on the roof surface
    • E04D13/0409—Drainage outlets, e.g. gullies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Sink And Installation For Waste Water (AREA)

Abstract

사이포닉(siphonic) 지붕 우배수 시스템은, 건물 지붕에 설치되어 우수를 집수하도록 구성된 아웃렛(outlet) 장치; 상기 아웃렛 장치에 연결되며 우수를 운반하도록 구성된 하나 이상의 수평 배관; 건물 지붕의 하부면에 설치되며 상기 하나 이상의 수평 배관을 지지하기 위한 고정틀; 및 상기 하나 이상의 수직 배관에 연결되어 우수를 배수하기 위한 수직 배관을 포함한다. 이때, 상기 하나 이상의 수평 배관은 스틸 배관(steel pipe)을 포함한다. 또한, 상기 하나 이상의 수평 배관 및 상기 수직 배관 각각의 직경은 사이포닉 현상에 의하여 상기 하나 이상의 수평 배관 및 상기 수직 배관에 우수를 운반하기 위한 음압이 형성되도록 결정된다. 상기 사이포닉 지붕 우배수 시스템은, 지붕 아웃렛으로부터 우수가 유입되는 배관에 간단한 고정틀 및 조인트에 의해 고정 및 상호 연결이 가능한 스틸 배관을 사용함으로써, 고밀도 폴리에틸렌(High Density PolyEthylene; HDPE) 파이프를 사용하는 종래의 사이포닉 지붕 우배수 시스템에 사용되는 수평 레일을 설치할 필요가 없고, 레일 고정과 파이프 융착 등의 배관 관련 공정이 필요치 않고 간단한 공정으로 시공이 가능한 이점이 있다.

Description

고밀도 폴리에틸렌 배관과 스틸 배관이 혼용된 사이포닉 지붕 우배수 시스템 { SIPHONIC ROOF DRAINAGE SYSTEM USING MIXED PIPES INCLUDING HIGH DENSITY POLYETHYLENE PIPE AND STEEL PIPE }
본 발명은 사이포닉(siphonic) 지붕 우배수 시스템에 대한 것으로, 보다 상세하게는 지붕 아웃렛(outlet)으로부터 우수가 유입되는 배관에 기존의 고밀도 폴리에틸렌(High Density PolyEthylene; HDPE) 배관재 및 부속 대신 백강관 또는 스테인리스 스틸(stainless steel)관 등 스틸 배관(steel pipe) 및 부속을 사용하여, 기존 배관재의 사용 시 필요한 신축 팽창 추가고정 브라켓 시스템(횡 배관인 경우 스틸 레일 고정 시스템)으로 인한 자재비, 노무비 상승 및 유지 보수 관리 요소의 증가, 소음 진동 문제로 인한 추가 고정 작업 및 방음재 시공, 불연재 배관구역 적용 불가 등 여러 문제점을 혁신적으로 해결할 수 있는 사이포닉 지붕 우배수 시스템에 대한 것이다.
사이포닉(siphonic) 지붕 우배수 시스템이란, 지붕에 설치된 홈통의 모양에의해 배관 내에 공기유입을 줄여 사이포닉 현상이 일어나도록 함으로써, 배관 내 음압이 형성되어 물과 공기가 연결되어 흐르면서 배수가 이루어지는 우배수 시스템을 의미한다.
기존의 중력식 우배수 배관은 물과 공기가 함께 유입되어 배관 기울기에 따라 배수되는 원리를 이용하도록 되어 있는데, 이 경우 물 1리터당 공기 약 35리터의 비율로 흐름이 발생하여 효율적이지 못하며, 배관의 기울기가 없으면 물과 공기가 원활하게 흐르지 못하는 문제가 있다.
반면, 사이포닉 지붕 우배수 시스템은 적은 양의 빗물에도 아웃렛(outlet) 하부 배관에 발생하는 물기둥이 수직 관에서 떨어지며 발생하는 음압의 힘으로 지붕 위의 빗물을 빨아 들여 빠른 유속으로 배수시킬 수 있다.
사이포닉 지붕 우배수 시스템에서는 배관의 기울기가 없이도 물과 공기가 매우 잘 흐르기 때문에 빗물의 신속하고 효율적인 배수가 가능하며, 물을 공기 없이 파이프에 배수시키기 때문에 파이프의 관경을 최소화할 수 있어 건축 비용이 절감되고, 파이프 관경 최소화와 더불어 총 파이프 작업량 및 지붕의 아웃렛 수가 최소화되어 설치 비용이 절감되며, 지속 가능성 관점에서 건물의 탄소 배출량이 감소되는 이점을 갖는다.
그런데, 사이포닉 지붕 우배수 시스템에서는 우수 운반은 위한 수평관으로 고밀도 폴리에틸렌(High Density PolyEthylene; HDPE) 파이프를 사용하며, HDPE 파이프의 온도에 따른 신축 팽창에 대응하기 위하여 파이프 관경 별로 수평 레일을 설치하고 레일에 일정 간격으로 브라켓(bracket)을 설치하여야 한다. 따라서, 사이포닉 지붕 우배수 시스템의 설치 시 수평 레일 고정, 파이프 융착 등의 많은 양의 배관 작업이 요구된다.
국제공개공보 WO 2010/103370호
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따르면, 지붕 아웃렛 장치로부터 우수가 유입되는 배관에 스틸 배관(steel pipe)을 사용함으로써, 별도의 수평 레일 작업이 필요하지 않으며, 수압에 따른 추가 고정구가 필요하지 않아 구조가 간소화되고 시공 방법이 간편한 사이포닉(siphonic) 지붕 우배수 시스템을 제공할 수 있다.
일 실시예에 따른 사이포닉(siphonic) 지붕 우배수 시스템은, 건물 지붕에 설치되어 우수를 집수하도록 구성된 아웃렛(outlet) 장치; 상기 아웃렛 장치에 연결되며 우수를 운반하도록 구성된 하나 이상의 수평 배관; 건물 지붕의 하부면에 설치되며 상기 하나 이상의 수평 배관을 지지하기 위한 고정틀; 및 상기 하나 이상의 수직 배관에 연결되어 우수를 배수하기 위한 수직 배관을 포함한다.
이때, 상기 하나 이상의 수평 배관은 스틸 배관(steel pipe)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 하나 이상의 수평 배관 및 상기 수직 배관 각각의 직경은 사이포닉 현상에 의하여 상기 하나 이상의 수평 배관 및 상기 수직 배관에 우수를 운반하기 위한 음압이 형성되도록 결정될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 하나 이상의 수평 배관은 조인트(joint) 부재에 의해 상호 연결된 복수 개의 스틸 배관을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 고정틀은 상기 하나 이상의 수평 배관의 아래를 가로질러 연장되며, 상기 사이포닉 지붕 우배수 시스템은 상기 고정틀에 결합되며 각각 상기 수평 배관이 통과하기 위한 개구부를 포함하는 하나 이상의 결합판을 더 포함한다.
일 실시예에서, 상기 아웃렛 장치는, 건물 지붕의 상부 표면에 노출되기 위한 원형의 지지판; 상기 지지판상에 고정되며 상기 지지판의 외주부에 배열된 복수 개의 플랜지(flange); 상기 지지판과 상기 플랜지 사이로 유입된 우수가 유입되기 위한 개구부를 포함하는 인렛(inlet) 부재; 및 상기 인렛 부재와 연결되며 우수를 운반하도록 건물 지붕을 통과하여 연장되는 아웃렛 파이프를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 아웃렛 장치는, 상기 아웃렛 파이프에 연결되고 고밀도 폴리에틸렌(High Density PolyEthylene; HDPE)으로 이루어진 하나 이상의 연결 배관을 더 포함한다. 이때, 상기 스틸 배관은 플랜지 접합에 의해 상기 연결 배관과 접합된다.
일 실시예에서, 상기 아웃렛 장치는, 건물 지붕의 하부면에 위치하며 상기 아웃렛 파이프에 결합된 증기 차단판을 더 포함한다.
또한 일 실시예에서, 상기 아웃렛 장치는, 상기 증기 차단판의 하부에 위치하는 증기 차단 시트를 더 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따른 사이포닉(siphonic) 지붕 우배수 시스템은, 지붕 아웃렛(outlet)으로부터 우수가 유입되는 배관에 스틸 배관(steel pipe)을 사용함으로써, 간단한 고정틀 및 조인트에 의하여 스틸 배관들을 고정하고 상호 간에 연결하는 것이 가능하다.
이로 인하여, 고밀도 폴리에틸렌(High Density PolyEthylene; HDPE) 파이프를 사용하는 종래의 사이포닉 지붕 우배수 시스템과 같이 온도에 따른 HDPE의 신축 팽창에 대응하기 위한 수평 레일을 설치할 필요가 없으며, 레일 고정과 파이프 융착 등의 배관 관련 공정이 필요치 않고, 기존 배관에 아주 약간의 추가고정 작업만을 통해 시공을 마무리할 수 있는 이점이 있다.
나아가, 사이포닉 지붕 우배수 시스템에서 배관의 일부 구간을 HDPE 파이프로부터 스틸 배관으로 대체하더라도 배관 경로나 전체 시스템에 변경이 생기지 않아 용이한 시공이 가능하며, 백광관으로의 대체를 통하여 시공성 개선, 배수 소음 저하, 원활한 자재 수급과 원가 절감에 의한 경제성 강화 등의 효과를 얻을 수 있는 이점이 있다.
도 1a는 사이포닉(siphonic) 지붕 우배수 시스템이 설치된 건물의 지붕을 나타내는 사시도이다.
도 1b는 도 1a의 사이포닉 지붕 우배수 시스템의 파이프 연결을 나타내는 투영도이다.
도 2a는 사이포닉 지붕 우배수 시스템에서 건물 지붕에 설치되는 아웃렛(outlet) 장치의 사시도이다.
도 2b는 종래의 사이포닉 지붕 우배수 시스템의 구성도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 사이포닉 지붕 우배수 시스템의 구성도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 사이포닉 지붕 우배수 시스템의 수평 배관을 나타내는 저면 사시도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 사이포닉 지붕 우배수 시스템을 통한 우수의 흐름 경로를 나타내는 개념도이다.
도 6은 도 5에 도시된 흐름 경로를 배관에 의해 구분한 구간을 나타내는 개념도이다.
도 7은 도 5에 도시된 흐름 경로에서 높은 저항값이 검출되는 구간을 나타내는 개념도이다.
이하에서, 도면을 참조하여 본 발명의 몇몇 예시적인 실시예들에 대하여 상세히 살펴본다.
본 명세서에서 어느 부분이 다른 부분의 "위에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 수반되지 않는다.
본 명세서에서 제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션(section)들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
본 명세서에서 "아래", "위" 등의 상대적인 공간을 나타내는 용어는 도면에서 도시된 한 부분의 다른 부분에 대한 관계를 보다 쉽게 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면에서 의도한 의미와 함께 사용중인 장치의 다른 의미나 동작을 포함하도록 의도된다. 예를 들면, 도면중의 장치를 뒤집으면, 다른 부분들의 "아래"에 있는 것으로 설명된 어느 부분들은 다른 부분들의 "위"에 있는 것으로 설명된다. 따라서 "아래"라는 예시적인 용어는 위와 아래 방향을 전부 포함한다. 장치는 90° 회전 또는 다른 각도로 회전할 수 있고, 상대적인 공간을 나타내는 용어도 이에 따라서 해석된다.
다르게 정의하지는 않았지만, 본 명세서에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1a는 사이포닉(siphonic) 지붕 우배수 시스템이 설치된 건물의 지붕을 나타내는 사시도이며, 도 1b는 도 1a의 사이포닉 지붕 우배수 시스템의 파이프 연결을 나타내는 투영도이다.
도 1a 및 1b를 참조하면, 사이포닉 지붕 우배수 시스템은 건물(1)의 지붕(100) 위로 노출된 하나 이상의 아웃렛(outlet) 장치(10)를 포함한다. 사이포닉 지붕 우배수 시스템의 배관 내로 공기가 통과하는 것을 방지하기 위하여, 아웃렛 장치(10)는 유입되는 우수 내의 소용돌이의 형성을 방지하도록 하나 상의 플랜지(flange)를 포함하여 설계된 고유의 구조를 갖는다. 이에 대해서는 도 2b를 참조하여 상세히 후술한다.
아웃렛 장치(10)는, 건물(1)의 지붕(100)을 형성하는 외벽 일부를 잘라내고 해당 부분에 아웃렛 장치(10)의 아웃렛 파이프가 통과할 수 있으며 압력을 보존하기 위한 밀폐가 가능한 절연 블록(insulating block)을 설치한 후, 절연 블록상에 설치될 수 있다. 예를 들어, 절연 블록은 목재 등으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
하나 또는 복수의 아웃렛 장치(10) 각각은 연결 배관(15)에 의하여 수평 배관(20)과 연결되며, 수평 배관(20)은 수직 배관(30)(또는, 다운파이프(downpipe)와 연결된다. 일 실시예에서 수평 배관(20)은 또 다른 연결 배관(25)을 통하여 수직 배관(30)에 연결될 수 있다. 또는, 연결 배관(25)은 단순히 각각의 아웃렛 장치(15)에 연결된 수평 배관(20)들이 절곡되어 하나의 배관으로 병합되는 부분을 지칭하는 것일 수도 있다.
수직 배관(30)의 상단은 수평 배관(20)(또는, 연결 배관(25))에 연결되고, 수직 배관(30)의 하단은 배수 배관(40)에 연결된다. 이때, 하나 이상의 수평 배관(20) 및 수직 배관(30) 각각의 관경은 실시예들에 따른 사이포닉 지붕 우배수 시스템내의 우수 흐름 경로에 사이포닉 현상이 발생될 수 있도록 결정된다. 사이포닉 현상을 이용하여 배수가 이루어지므로, 수평 배관(20)은 종래의 중력식 배수 시스템에서와 같이 기울기를 가질 필요가 없고, 수평 방향으로 연장될 수 있다.
우수가 아웃렛 장치(10)의 위로 차오르면, 아웃렛 장치(10)의 플랜지들로 인하여 소용돌이가 제거되면서 공기의 유입이 정지되고, 아웃렛 장치(10)의 아웃렛 파이프 내의 유속이 증가하고 부압이 발생한다. 이때, 수평 배관(20)에 유입된 우수가 수직 배관(30)으로 유입되어 하강하면서 증가되는 유속에 의해 강한 부압이 발생되고, 이는 우수의 유입 속도를 더욱 증가시켜 수평 배관(20) 내에 우수가 완전히 차오르게 하며, 그 결과 중력으로 인해 유속이 증가하면서 더 큰 부압이 발생되어 매우 높은 유속으로 우수의 배출이 이루어질 수 있게 된다.
즉, 실시예들에 따른 사이포닉 지붕 우배수 시스템은 비가 오기 시작하는 단계(또는, 제1단계)에서는 종래의 중력식 배수 시스템과 동일하게 물과 공기가 함께 배수되지만, 강우의 강도가 증가하는 단계(또는, 제2단계)에서는 공기의 유입에 비해 우수의 유입이 많아지면서 사이포닉 현상에 의해 유속이 증가하게 된다. 이후, 수평 배관(20)에 우수가 만입된 상태에서는, 사이포닉 현상으로 인하여관내의 공기 없이 물만 충수되어 빠른 속도로 배수가 이루어진다.
도 2a는 사이포닉 지붕 우배수 시스템에서 건물 지붕에 설치되는 아웃렛 장치의 사시도이다.
도 2a를 참조하면, 아웃렛 장치(10)는 원형의 지지판(102)과 상기 지지판(102) 상에 위치하며 지지판(102)의 외주부에 원형으로 배열된 복수 개의 플랜지(101)를 포함한다. 원형으로 배치된 플랜지(101)는, 지지판(101)과 플랜지(102) 사이로 유입되는 우수에 소용돌이가 형성되는 것을 방지함으로써 사이포닉 지붕 우배수 시스템의 관내에 공기가 유입되는 것을 방지하거나 또는 유입되는 공기의 양을 최소화하는 역할을 한다. 지지판(101) 및 플랜지(102)는 플라스틱, 금속 또는 다른 적절한 재질로 이루어질 수 있다.
지지판(101)과 플랜지(102) 사이로 유입된 우수는 개구부를 가지는 인렛(inlet) 부재(106) 내로 유입되며, 또한 인렛 부재(106)와 결합된 아웃렛 파이프(103) 내로 유입된다. 일 실시예에서, 아웃렛 파이프(103)는 건물 지붕의 외벽에 설치된 절연 블록(120)을 관통하여 연장되며, 지지판(101), 플랜지(102) 및 인렛 부재(106)는 절연 블록(120)의 상부에 위치함으로써 건물 지붕의 상부 표면에 노출될 수 있다.
일 실시예에서, 아웃렛 장치(10)는 절연 블록(120)의 상부에 위치하는 보호 시트(107)를 더 포함할 수 있다. 보호 시트(107)는 비투멘(bitumen)으로 이루어질 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에서, 아웃렛 파이프(103)는 수직 방향으로 연장된다. 또한 일 실시예에서, 아웃렛 파이프(103)는 폴리에틸렌(PolyEthylene; PE) 재질로 이루어질 수 있다. 또한 일 실시예에서, 아웃렛 파이프(103)는 외경이 약 40 내지 75 mm일 수 있다. 그러나 이는 예시적인 것으로서, 아웃렛 파이프(103)의 재질 및 치수는 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에서, 아웃렛 장치(10)는 절연 블록(120)의 하부에 위치하는 증기 차단판(104) 및/또는 증기 차단 시트(105)를 더 포함한다. 증기 차단판(104)과 증기 차단 시트(105)는 건물 내부 공간의 공기가 절연 블록(120)과 아웃렛 파이프(103)의 틈새를 통하여 빠져나감으로써 아웃렛 장치(10)를 통한 공기 유입 없는 우수의 집수를 방해하는 것을 방지하는 역할을 한다. 또한, 증기 차단판(104) 및 증기 차단 시트(105)는 아웃렛 파이프(103)가 통과하기 위한 직경 약 40 내지 75 mm의 개구가 형성될 수 있다.
이러한 아웃렛 파이프(103)에는 우수의 이동 방향을 수평 방향으로 전환하기 위한 하나 이상의 연결 배관(15)이 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 연결 배관(15)은 고밀도 폴리에틸렌(High Density PolyEthylene; HDPE)으로 이루어진 파이프일 수 있다.
사이포닉 지붕 우배수 시스템에서, 건물 지붕의 하부면에는 콘크리트 슬랩(concrete slab) 등으로 이루어지며 통상 사다리꼴 형태를 가지는 지지판(110)이 더 위치할 수 있다.
도 2b는 종래의 사이포닉 지붕 우배수 시스템의 구성도이다.
도 2b를 참조하면, 종래의 사이포닉 지붕 우배수 시스템에서는 HDPE 재질로 된 수평 배관(20)이 아웃렛 장치(10)의 연결 배관(15)에 연결되었다. 이때, 수평 배관(20)을 HDPE 재질로 구성하게 되면 온도에 따른 신축과 팽창이 발생하기 때문에, 종래에는 건물 지붕(100)의 하부면에 수평 레일(201)을 설치하고, 브라켓(bracket)(203)을 이용하여 수평 배관(202)을 수평 레일(201)에 고정하였다. 연결 부재(202)는 수평 레일(201)을 건물 지붕(100)의 하부면에 매달기 위한 것으로서, 예컨대, 건물 지붕(100) 하부면의 지지판(110; 도 2a)에 결합될 수 있다.
그러나, 이러한 사이포닉 지붕 우배수 시스템은 HDPE 배관의 신축 팽창에 대응하기 위하여 수평 배관(20)의 각 관경별로 수평 레일(201)의 설치가 필요하고, 일정한 간격마다 브라켓(203)이 설치되어야 하므로, 사이포닉 지붕 우배수 시스템의 설치 시 수평 레일 고정, 파이프 융착 등의 많은 양의 배관 작업이 요구되는 단점이 있었다.
도 3은 일 실시예에 따른 사이포닉 지붕 우배수 시스템의 구성도이며, 도 4는 일 실시예에 따른 사이포닉 지붕 우배수 시스템의 수평 배관을 나타내는 저면 사시도이다.
본 발명의 실시예들에 따른 사이포닉 지붕 우배수 시스템은, 도 2b를 참조하여 전술한 종래의 사이포닉 지붕 우배수 시스템의 단점을 해결하기 위한 것이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 사이포닉 지붕 우배수 시스템은 아웃렛 장치(10), 하나 이상의 수평 배관(25) 및 수직 배관(30)을 포함하되, 하나 이상의 수평 배관(25)은 종래와 달리 적어도 부분적으로 스틸 배관(steel pipe)으로 된 부분을 포함한다. 스틸 배관은 예컨대 백강관 또는 스테인리스 스틸(stainless steel)관을 포함할 수 있다.
또한, 스틸 배관으로 된 수평 배관(25)을 고정 및 지지하기 위하여, 본 실시예에 따른 사이포닉 지붕 우배수 시스템은 건물 지붕의 하부면에 결합된 고정틀(251)을 포함한다. 도 3에 도시된 것과 같이, 고정틀(251)은 사각형 또는 상부면이 제거된 사각형 등의 형상으로서 건물 내벽에 고정되었을 때 하나 이상의 수평 배관(25)의 아래를 가로질러 연장되는 부분을 가지며, 이를 이용하여 고정틀(251) 상에 각각의 수평 배관(25)을 결합할 수 있다.
일 실시예에서, 각각의 수평 배관(25)은 이에 상응하는 결합판(250)에 의하여 고정틀(251)에 결합될 수도 있다. 예컨대, 결합판(250)은 수평 배관(25)이 통과할 수 있는 크기의 개구부를 포함하며 그 하단이 고정틀(251)에 결합되도록 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 수평 배관(25)은 복수 개의 스틸 배관으로 이루어지며, 각각의 스틸 배관은 조인트 부재(260)에 의하여 상호 결합될 수 있다. 예컨대, 조인트 부재(260)는, 강관 사이의 접합부에 기밀성 유지를 위한 가스켓(gasket)을 두고 강관을 맞댄 후 이들 사이의 접합부의 외주부를 하우징 및 볼트와 너트에 의하여 조여 체결하는 그루브(groove) 조인트 형태의 부재일 수 있다. 그러나 이는 예시적인 것으로서, 다른 실시예에서 수평 배관(25)의 스틸 배관들은 용접에 의하여 상호 연결될 수도 있다.
일 실시예에서, 수평 배관(25)의 스틸 배관과 HDPE 재질의 연결 배관(15)은 플랜지 접합에 의하여 연결될 수 있다. 즉, 스틸 배관과 HDPE 파이프에 각각 플랜지를 용접 또는 나사 접합하고, 플랜지 사이에 가스켓을 두고 볼트와 너트로 압착함으로써 스틸 배관과 HDPE를 연결할 수 있다. 그러나, 스틸 배관과 HDPE 파이프 사이의 연결 방식은 이에 한정되는 것은 아니다.
수직 배관(30)은 수평 배관(25)과 마찬가지로 스틸 배관으로 구성될 수도 있으며, 또는 HDPE 파이프로 구성될 수도 있다. 일 실시예에서, 수평 배관(25)은 전자 소켓(210)을 이용하여 수직 배관(30)에 결합될 수 있다. 즉, 전자 소켓(210)의 양단에 수평 배관(25)과 수직 배관(30)을 삽입한 후 전자 소켓(210) 내면의 전기선에 열을 발생시킴으로써 삽입된 각 배관(25, 30)과 전자 소켓(210)을 하나의 구조로 융착할 수 있다.
또한 일 실시예에서, 수직 배관(30)에서 수평 배관(25)과 결합된 부분의 반대쪽 끝은 배수 배관(40; 도 1b 참조)에 연결될 수 있다. 배수 배관(40)은 수평 배관(25)과 마찬가지로 스틸 배관으로 구성될 수도 있으며, 또는 HDPE 파이프로 구성될 수도 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 사이포닉 지붕 우배수 시스템에서, 하나 이상의 수평 배관(25) 및 수직 배관(30) 각각의 직경은 사이포닉 현상에 의하여 이들 배관을 통한 우수의 흐름 경로 내에 우수를 운반하기 위한 음압이 형성되도록 결정되어야 하며, 이는 수평 배관(25)에 사용된 스틸 배관에 있어서도 동일하게 적용된다.
이에 본 발명자들은, 종래의 사이포닉 지붕 우배수 시스템의 사용 시와 동일한 방법에 의하여 수평 배관(25) 중 HDPE 재질에 해당하는 구간(예컨대, 연결 배관(15) 부분)에 해당하는 유체 유속 및 압력값을 산출하는 한편, 수평 배관(25) 중 스틸 배관이 사용된 구간에 대해서는 스틸 배관의 물성 및 이음쇠의 마찰 손실 등을 별도로 적용하여 유속 및 압력값을 산출하고, 이를 기반으로 우수가 유입되는 지붕의 유입구에서부터 배수 배관(40; 도 1a, 1b)의 가장 끝에 해당하는 옥외 맨홀까지의 전체 경로의 저항값을 산출함으로써 사용할 각 배관의 관경을 결정하였다.
도 5는 일 실시예에 따른 사이포닉 지붕 우배수 시스템을 통한 우수의 흐름 경로를 나타내는 개념도이며, 도 6은 도 5에 도시된 흐름 경로를 배관에 의해 구분한 구간을 나타내는 개념도이다.
도 5 및 도 6은 우수의 흐름을 시뮬레이션 하기 위하여 건물 지붕의 아웃렛 장치의 위치에 해당하는 6개의 아웃렛(51-56)을 포함하는 배관의 경로를 모델링한 것이다. 이때, 각 배관의 관경 결정을 위한 과정으로서, 본 발명자들은 각 아웃렛(51-56)으로부터 우수가 배수되는 옥외 연결 배관까지의 경로에서의 유속 및 압력값을 산출하였다. 이상의 과정은 종래의 상용 소프트웨어를 이용하여 수행될 수도 있다.
예를 들어, 각각의 아웃렛(51-56)을 포함하는 유체 경로에서 원형 문자로 표시되는 각 배관 구간별로 산출된 결과는 아래의 표 1 내지 표 6과 같다. 표 1 내지 표 6은 6개의 아웃렛(51-56) 각각에 상응하는 결과를 나타낸다.
구간 번호 관경[mm] 용량[l/s] 유속[m/s] 유출 압력[mm]
1 160 75.6 4.4 425
2 160 75.6 4.4 6989
3 160 75.6 4.4 10059
4 160 75.6 4.4 13789
5 160 75.6 4.4 16507
6 160 75.6 4.4 17172
7 250 75.6 1.8 -1952
8 250 75.6 1.8 -1784
9 250 75.6 1.8 -1464
10 250 75.6 1.8 -1334
11 250 75.6 1.8 -982
23 110 25.2 3.1 -1060
13 110 25.2 3.1 -684
18 75 12.6 3.4 -174
14 75 12.6 3.4 73
15 75 12.6 3.4 198
16 75 12.6 3.4 302
17 72 12.6 3.4 -827
구간 번호 관경[mm] 용량[l/s] 유속[m/s] 유출 압력[mm]
1 160 75.6 4.4 403
2 160 75.6 4.4 6968
3 160 75.6 4.4 10038
4 160 75.6 4.4 13768
5 160 75.6 4.4 16486
6 160 75.6 4.4 17151
7 250 75.6 1.8 -1973
8 250 75.6 1.8 -1806
9 250 75.6 1.8 -1485
10 250 75.6 1.8 -1355
11 250 75.6 1.8 -1003
23 110 25.2 3.1 -1081
13 110 25.2 3.1 -705
18 110 12.6 1.6 261
19 110 12.6 1.6 259
20 90 12.6 2.3 654
21 90 12.6 2.3 834
22 72 12.6 3.4 -827
구간 번호 관경[mm] 용량[l/s] 유속[m/s] 유출 압력[mm]
1 160 75.6 4.4 81
2 160 75.6 4.4 6646
3 160 75.6 4.4 9715
4 160 75.6 4.4 13445
5 160 75.6 4.4 16163
6 160 75.6 4.4 16829
7 250 75.6 1.8 -2295
8 250 75.6 1.8 -2128
9 250 75.6 1.8 -1807
10 250 75.6 1.8 -1678
11 250 75.6 1.8 -1326
23 250 50.4 1.2 -985
24 200 50.4 1.9 -981
25 90 12.6 2.3 -990
26 75 12.6 3.4 -116
27 75 12.6 3.4 239
28 72 12.6 3.4 -827
구간 번호 관경[mm] 용량[l/s] 유속[m/s] 유출 압력[mm]
1 160 75.6 4.4 69
2 160 75.6 4.4 6633
3 160 75.6 4.4 9703
4 160 75.6 4.4 13433
5 160 75.6 4.4 16151
6 160 75.6 4.4 16816
7 250 75.6 1.8 -2308
8 250 75.6 1.8 -2140
9 250 75.6 1.8 -1820
10 250 75.6 1.8 -1690
11 250 75.6 1.8 -1338
23 250 50.4 1.2 -998
24 200 50.4 1.9 -993
29 160 37.8 2.2 -951
40 160 25.2 1.5 -35
31 160 25.2 1.5 46
36 110 12.6 1.6 182
32 110 12.6 1.6 235
33 110 12.6 1.6 270
34 110 12.6 1.6 290
35 72 12.6 3.4 -827
구간 번호 관경[mm] 용량[l/s] 유속[m/s] 유출 압력[mm]
1 160 75.6 4.4 11
2 160 75.6 4.4 6576
3 160 75.6 4.4 9645
4 160 75.6 4.4 13376
5 160 75.6 4.4 16093
6 160 75.6 4.4 16759
7 250 75.6 1.8 -2365
8 250 75.6 1.8 -2198
9 250 75.6 1.8 -1877
10 250 75.6 1.8 -1748
11 250 75.6 1.8 -1395
23 250 50.4 1.2 -1055
24 200 50.4 1.9 -1050
29 160 37.8 2.2 -1009
40 160 25.2 1.5 -93
31 160 25.2 1.5 -11
36 160 12.6 0.7 220
37 160 12.6 0.7 221
38 160 12.6 0.7 309
39 72 12.6 3.4 -827
구간 번호 관경[mm] 용량[l/s] 유속[m/s] 유출 압력[mm]
1 160 75.6 4.4 10
2 160 75.6 4.4 6575
3 160 75.6 4.4 9644
4 160 75.6 4.4 13374
5 160 75.6 4.4 16092
6 160 75.6 4.4 16758
7 250 75.6 1.8 -2367
8 250 75.6 1.8 -2199
9 250 75.6 1.8 -1878
10 250 75.6 1.8 -1749
11 250 75.6 1.8 -1397
23 250 50.4 1.2 -1056
24 200 50.4 1.9 -1052
29 160 37.8 2.2 -1010
40 160 12.6 0.7 -11
41 125 12.6 1.2 63
42 110 12.6 1.6 290
43 72 12.6 3.4 -827
상기 표 1 내지 표 6에 기재된 계산 결과는, 도 6에 도시된 원형 문자 1 내지 43의 모든 배관 구간이 HDPE 파이프로 이루어진 것으로 해석한 것이다. 그러나 본 발명의 실시예들에서는 스틸 배관을 혼용할 것이므로, 스틸 배관 구간의 배관경을 계산하여야 한다.
본 예에서는, 도 6에 도시된 ①~⑥ 사이의 배관 구간이 스틸 배관 구간인 것으로 상정하고 이를 도면에서 음영에 의하여 표시하였다. 이러한 가정 하에서, 사이포닉 지붕 우배수 시스템에 가장 저항값이 많이 걸리는 옥상 아웃렛에 해당하는 구간을 찾는다.
도 7은 도 5에 도시된 흐름 경로에서 높은 저항값이 검출되는 구간을 나타내는 개념도로서, 본 도면에 도시된 예에서는 5번째 아웃렛(55)에 해당하는 구간의 저항값이 가장 높은 것으로 상정하고 이를 도면에서 음영에 의하여 표시하였다. 다음으로, 5번째 아웃렛(55)에 해당하는 구간 중 HDPE 파이프에 해당하는 구간에서의 각 구간의 손실(loss)을 이용하여 HDPE 파이프 구간의 파이프 저항값을 산출한다.
다음으로, 스틸 배관 구간(즉, 본 예에서는 ①~⑥ 사이의 구간)에 대하여, 아래의 표 7과 같은 표에 실제 스틸 배관의 측정값에 해당하는 유속, 순환 배관 관경, 전송 거리, 파이프 피팅(fitting) 수, 저항 계수(resistance coefficient) 등을 기재하여 스틸 배관의 저항값을 산출한다.
구분 값 단위
흐름(flow) L/s
1. 마찰 항력(Frictional Drag) 　
순환 배관 관경 Mm
전송 거리 M
현재 속도 m/s
수두 경사 m/1000m
항력 M
　 　
2. 국소 저항 　
(1) 인렛/컴바인 　
파이프 피팅 수 개
저항 계수 　
항력 M
　 　
(2)편심 감속기(Eccentric reducer) 　
파이프 피팅 수 개
저항 계수 　
항력 M
　 　
(3)45도 파이프 엘보(elbow) 　
파이프 피팅 수 개
저항 계수 　
항력 M
한편, 표 7의 정보 중 현재 속도, 수두 경사(Hydraulic gradient), 항력(drag) 등은 전술한 계산 과정에 의하여 얻어질 수 있다. 또한, 강관의 저항 계수는 직선 구간의 경우 0.012, 45도 엘보(elbow) 구간의 경우 0.2, 감속기(reducer)(또는, 레듀사) 구간의 경우 0.3일 수 있다.
저항값의 산출은 도면에 도시된 ①~②, ②~③, ③~④, ④~⑤, ⑤~⑥ 및 ⑥~⑦ 사이의 배관 구간 각각에 대하여 수행된다.
다음으로, 표 1 내지 표 6의 계산 결과와 표 7의 기재값을 토대로 전체 배관 경로의 저항값을 산출할 수 있다. 즉, 전체 배관 경로의 저항값이란, 저항값이 가장 높은 5번째 아웃렛(55)에 해당하는 구간 중 HDPE 파이프 구간의 저항값과, 표 7에 의하여 산출되는 ①~②, ②~③, ③~④, ④~⑤, ⑤~⑥ 및 ⑥~⑦ 사이의 배관 구간 각각의 저항값을 합산한 값이다.
다음으로, 이상과 같이 산출되는 전체 배관 경로의 저항값과 배출 유속의 환산 높이의 합보다 건물의 지붕 높이가 더 클 경우, 사이포닉 지붕 우배수 시스템의 동작 요건이 만족되는 것으로 판단할 수 있다. 이때 배출 유속의 환산 높이란, 배수 배관의 끝에서의 배출 유속을 자유낙하에 의하여 해당 유속이 얻어질 수 있는 높이로 환산한 것으로서, 배출 유속의 제곱을 2g(여기서, 2는 중력가속도)로 나누어 얻어질 수 있다.
일 실시예에서, 이상에서 설명한 관경의 계산 방법을 통하여 결정되는 스틸 배관의 직경은 100 내지 300 mm일 수 있다. 또한 일 실시예에서, 스틸 배관의 직경은 더 바람직하게는 150 내지 200 mm일 수 있다. 나아가 일 실시예에서, 스틸 배관의 직경은 배관 구간 ①~②에서는 150 mm이고, 배관 구간 ②~⑦에서는 200 mm일 수 있다.
이상에서 살펴본 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러나, 이와 같은 변형은 본 발명의 기술적 보호범위 내에 있다고 보아야 한다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 건물 지붕에 설치되어 우수를 집수하도록 구성되며, 우수를 운반하도록 건물 지붕을 통과하여 연장되는 아웃렛 파이프, 및 우수의 이동 방향을 수평 방향으로 전환하기 위해 상기 아웃렛 파이프에 연결되고 고밀도 폴리에틸렌으로 이루어진 연결 배관을 포함하는 아웃렛 장치;
    상기 아웃렛 장치에 연결되어 우수를 운반하도록 구성되며, 기울기 없이 수평 방향으로 연장되는 복수 개의 수평 배관;
    건물 지붕의 하부면에 설치되며, 상기 복수 개의 수평 배관의 아래를 가로질러 연장되는 부분을 가져 상기 복수 개의 수평 배관을 지지하기 위한 고정틀;
    상기 복수 개의 수평 배관에 각각 대응되며, 상기 수평 배관이 통과하기 위한 개구부를 포함하고 하단이 상기 고정틀에 결합되는 복수 개의 결합판; 및
    상기 복수 개의 수평 배관에 연결되어 우수를 배수하기 위한 수직 배관을 포함하되,
    상기 복수 개의 수평 배관은 플랜지 접합에 의해 상기 연결 배관에 연결되는 스틸 배관을 포함하며,
    상기 스틸 배관은 백강관 또는 스테인리스 스틸관을 포함하고,
    상기 복수 개의 수평 배관 및 상기 수직 배관 각각의 직경은 사이포닉 현상에 의하여 상기 복수 개의 수평 배관 및 상기 수직 배관에 우수를 운반하기 위한 음압이 형성되도록 결정되며,
    상기 스틸 배관의 직경은 150 mm 내지 200 mm인 사이포닉 지붕 우배수 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 수평 배관 각각은 조인트 부재에 의해 상호 연결된 배관들을 포함하는 사이포닉 지붕 우배수 시스템.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 아웃렛 장치는,
    건물 지붕의 상부 표면에 노출되기 위한 원형의 지지판;
    상기 지지판상에 고정되며 상기 지지판의 외주부에 배열된 복수 개의 플랜지; 및
    상기 지지판과 상기 플랜지 사이로 유입된 우수가 유입되기 위한 개구부를 포함하는 인렛 부재를 더 포함하며,
    상기 아웃렛 파이프는 상기 인렛 부재와 연결되는 사이포닉 지붕 우배수 시스템.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서,
    상기 아웃렛 장치는, 건물 지붕의 하부면에 위치하며 상기 아웃렛 파이프에 결합된 증기 차단판을 더 포함하는 사이포닉 지붕 우배수 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 아웃렛 장치는, 상기 증기 차단판의 하부에 위치하는 증기 차단 시트를 더 포함하는 사이포닉 지붕 우배수 시스템.
KR1020190125415A 2019-10-10 2019-10-10 고밀도 폴리에틸렌 배관과 스틸 배관이 혼용된 사이포닉 지붕 우배수 시스템 KR102215102B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190125415A KR102215102B1 (ko) 2019-10-10 2019-10-10 고밀도 폴리에틸렌 배관과 스틸 배관이 혼용된 사이포닉 지붕 우배수 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190125415A KR102215102B1 (ko) 2019-10-10 2019-10-10 고밀도 폴리에틸렌 배관과 스틸 배관이 혼용된 사이포닉 지붕 우배수 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102215102B1 true KR102215102B1 (ko) 2021-02-09

Family

ID=74559228

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190125415A KR102215102B1 (ko) 2019-10-10 2019-10-10 고밀도 폴리에틸렌 배관과 스틸 배관이 혼용된 사이포닉 지붕 우배수 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102215102B1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN200952219Y (zh) * 2006-05-19 2007-09-26 天津万泽建设工程咨询有限公司 虹吸式雨水系统
WO2010103370A1 (en) 2009-03-10 2010-09-16 Valsir S.P.A. Water drain assembly, in particular for siphonic roof drainage systems
CN203008247U (zh) * 2012-04-26 2013-06-19 河南德安工程技术有限公司 一种新型虹吸排水悬吊系统
CN206769238U (zh) * 2017-05-13 2017-12-19 浙江巨丰管业有限公司 一种具有过滤功能的虹吸雨水排放系统
CN208777580U (zh) * 2018-08-07 2019-04-23 乔建明 一种虹吸式落水口防水节点结构

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN200952219Y (zh) * 2006-05-19 2007-09-26 天津万泽建设工程咨询有限公司 虹吸式雨水系统
WO2010103370A1 (en) 2009-03-10 2010-09-16 Valsir S.P.A. Water drain assembly, in particular for siphonic roof drainage systems
CN203008247U (zh) * 2012-04-26 2013-06-19 河南德安工程技术有限公司 一种新型虹吸排水悬吊系统
CN206769238U (zh) * 2017-05-13 2017-12-19 浙江巨丰管业有限公司 一种具有过滤功能的虹吸雨水排放系统
CN208777580U (zh) * 2018-08-07 2019-04-23 乔建明 一种虹吸式落水口防水节点结构

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1971729B1 (en) Gutter assembly
CN101105068A (zh) 虹吸式雨水排放系统施工工艺
KR102215102B1 (ko) 고밀도 폴리에틸렌 배관과 스틸 배관이 혼용된 사이포닉 지붕 우배수 시스템
JP5483924B2 (ja) 排水管継手及びこの排水管継手を用いた排水構造
JP2021124005A (ja) 雨樋システム
FI82739B (fi) Kanalkonstruktion.
RU2645315C1 (ru) Инженерный модуль и способ его монтажа
CN206289663U (zh) 一种管体及综合管廊
JP5623726B2 (ja) 排水管継手
JP2011058222A (ja) 合流式下水道用内副管装置
JP7136624B2 (ja) 排水管および雨水排水装置
CN221118973U (zh) 一种大跨度大纵深的机场航站楼屋面虹吸排水系统
JP2012002056A (ja) 排水立て管の構造
JP5432086B2 (ja) 貯水槽およびそれを用いた給水システム
JP7241833B2 (ja) 配管構造
JP7059432B1 (ja) 集合継手及び配管構造、建物
KR102664570B1 (ko) 난간 두겁대
CN218818658U (zh) 一种调整支架
JP7530158B2 (ja) 雨水排水装置
JP2023123193A (ja) 配管部材、及び、雨樋システム
JP2023045225A (ja) エルボ、及び、雨樋システム
CN211951726U (zh) 一种通行的装配式检漏管沟
JP2005226432A (ja) 排水合流単管
CN209180564U (zh) 一种单壁螺旋消音管材
CN210797628U (zh) 一种土木工程地下钢结构管廊

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant