KR102406586B1 - 건축물 화재 시 연결송수관 설비를 이용한 스프링클러 시스템 - Google Patents

건축물 화재 시 연결송수관 설비를 이용한 스프링클러 시스템 Download PDF

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Abstract

건축물의 고층에서 화재 발생 시 연결송수관 설비를 이용한 소화용수의 공급에 있어 상부 층으로 화재가 전이될 경우 스프링클러로의 소화용수 공급이 원활히 이루어지도록 하는 스프링클러 시스템이 개시된다. 본 발명은 건축물 외부에 설치되어 소화용수를 공급받는 연결송수구; 상기 건축물 각층에 설치되고, 상기 연결송수구로부터 소화용수가 공급되는 1차측 배관과 소화용수가 배출되는 2차측 배관의 압력차를 감지하여 펌프를 구동시키는 유수검지장치; 상기 유수검지장치의 1차측에 설치되는 개폐 밸브; 및 상기 2차측 배관으로부터 분기되는 스프링클러 헤드;를 포함하는 건축물 화재 시 연결송수관 설비를 이용한 스프링클러 시스템에 있어서, 상기 개폐 밸브는 전기식 자동 밸브이고, 상기 연결송수구 부근에 설치되어, 상기 건축물 각층에 설치된 개폐 밸브와 통신선으로 연결되어, 상기 개폐 밸브의 온/오프를 제어하는 밸브 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축물 화재 시 연결송수관 설비를 이용한 스프링클러 시스템을 제공한다.

Description

건축물 화재 시 연결송수관 설비를 이용한 스프링클러 시스템{Sprinkler system using fire department connection treatment in case of building fire}
본 발명은 스프링클러 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건축물 화재 시 연결송수관 설비를 이용한 스프링클러 시스템에 관한 것이다.
건축물의 스프링클러 설비는 소화용수 공급원으로부터 스프링클러 헤드로 연결되는 배관 상에 유수검지장치(또는 알람밸브)가 설치되어 있다.
유수검지장치는 각층에 설치되어 소화용수가 공급되는 1차측 배관과 소화용수가 배출되는 2차측 배관의 수압차 감지를 통해 펌프를 가동시켜 소화용수를 공급 및 배출하고, 2차측 배관의 스프링클러 헤드를 통해 물을 분사하게 된다. 즉, 화재가 발생하면 스프링클러 헤드가 개방되면서 2차측 배관 내의 수압이 떨어지게 되고, 유수검지장치가 이를 감지하여 펌프를 가동시킴으로써 건축물의 소화수조 내에 저장된 소화용수를 공급하게 된다.
건축물의 화재 발생 시 소화수조 내에 저장된 소화용수를 모두 소진한 후 소방자동차가 현장에 도착 시 건축물 외벽에 설치된 연결송수구를 통해 소화용수가 보급되는데, 건축물이 고층건물일 경우 스프링클러로의 소화용수 공급에 문제가 있다.
11층 이상의 건축물은 소방서에서도 1급으로 분류하여 관리하고 있고, 30층 이상은 특급으로 분류하고 있다. 이러한 고층건물에서 예컨대, 11층 이상의 고층에서 화재가 발생할 경우, 화재가 발생한 특정 층의 스프링클러가 작동하여 초기 화재 진압이 이루어지는데, 화재가 발생한 층의 상부 층으로 화재가 전이될 경우, 두 개 층 모두 스프링클러가 개방된 상태가 된다. 이때, 화재가 발생한 건축물이 고층건물인 관계로 두 개 층 모두 스프링클러가 개방된 상태에서는 소화용수가 전이된 층으로 공급되기 어려운 상황이 발생한다. 따라서 전이된 층으로 소화용수가 공급되도록 하기 위해서는 화재가 발생한 층의 진압 종료 후 소방관이 직접 계단을 타고 올라가 그 층의 유수검지장치의 1차측에 설치된 개폐 밸브를 닫아야 하는 문제가 있다.
[선행특허문헌]
- 한국 공개특허 제10-2019-0132925호(2019.11.29. 공개)
- 한국 등록특허 제10-2119271호(2020.05.29. 등록)
본 발명은 건축물의 고층에서 화재 발생 시 연결송수관 설비를 이용한 소화용수의 공급에 있어 상부 층으로 화재가 전이될 경우 스프링클러로의 소화용수 공급이 원활히 이루어지도록 하는 스프링클러 시스템을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 건축물 외부에 설치되어 소화용수를 공급받는 연결송수구; 상기 건축물 각층에 설치되고, 상기 연결송수구로부터 소화용수가 공급되는 1차측 배관과 소화용수가 배출되는 2차측 배관의 압력차를 감지하여 펌프를 구동시키는 유수검지장치; 상기 유수검지장치의 1차측에 설치되는 개폐 밸브; 및 상기 2차측 배관으로부터 분기되는 스프링클러 헤드;를 포함하는 건축물 화재 시 연결송수관 설비를 이용한 스프링클러 시스템에 있어서, 상기 개폐 밸브는 전기식 자동 밸브이고, 상기 연결송수구 부근에 설치되어, 상기 건축물 각층에 설치된 개폐 밸브와 통신선으로 연결되어, 상기 개폐 밸브의 온/오프를 제어하는 밸브 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축물 화재 시 연결송수관 설비를 이용한 스프링클러 시스템을 제공한다.
또한 상기 밸브 제어부는 상기 건축물 각층에 설치된 개폐 밸브와 통신선으로 연결되고, 각층별 개폐 밸브를 온/오프하는 개별 스위치 및 전층의 개폐 밸브를 온/오프하는 통합 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축물 화재 시 연결송수관 설비를 이용한 스프링클러 시스템을 제공한다.
또한 상기 건축물은 11층 이상의 고층건물인 것을 특징으로 하는 건축물 화재 시 연결송수관 설비를 이용한 스프링클러 시스템을 제공한다.
본 발명에 따르면, 건축물의 고층에서 화재 발생 시 연결송수관 설비를 이용한 소화용수의 공급에 있어, 연결송수구 부근에 건축물 각층에 설치된 개폐 밸브와 통신선으로 연결되어 개폐 밸브를 제어하는 밸브 제어부를 구비하여, 상부 층으로 화재가 전이될 경우 화재 발생 층의 개폐 밸브를 차단하기 위해 고층까지 올라가지 않고도 연결송수구 부근에서 손쉽게 개폐 밸브를 제어함으로써, 전이된 층의 스프링클러로 소화용수 공급이 원활히 이루어지는 스프링클러 시스템을 제공할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 연결송수관 설비를 이용한 스프링클러 시스템 구성도이다.
도 2 및 도 3은 각각 본 발명의 검증예에서 연결송수관전용 가압송수 장치의 전동기 펌프 및 엔진펌프 성능을 나타낸 조사표 및 성적표이다.
도 4는 본 발명의 검증예에서 사용된 수리계산 프로그램을 이용한 수리계산 과정의 일부를 나타낸 캡쳐 화면이다.
도 5는 본 발명의 검증예에 따라 수리계산된 결과를 나타낸 캡쳐 화면이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였고, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였으며, 본 발명의 세부구성 방향은 도면을 기준으로 하여 설명한다. 또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 연결송수관 설비를 이용한 스프링클러 시스템 구성도이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명에 따른 연결송수관 설비를 이용한 스프링클러 시스템(100)은 연결송수구(110), 유수검지장치(120), 개폐 밸브(130) 및 스프링클러 헤드(140)를 포함한다.
상기 연결송수구(110)는 건축물 외벽 등에 설치되어 소화용수를 공급받는 설비로서, 건축물의 화재 발생 시 건물 내 소화수조(150)에 저장된 소화용수를 모두 소진한 후 소방자동차가 현장에 도착 시 연결송수구(110)를 통해 소화용수가 보급되도록 한다. 연결송수구(110)는 일반적으로 높이가 31m 이상인 건축물과 11층 이상의 건축물에 설치하는 연결송수관 설비의 일부로 구비된다. 본 발명에서 연결송수관 설비는 당 업계에 잘 알려진 설비로서, 각층을 수직으로 관통하는 수직배관인 주배관, 소화설비에 소화용수를 보급하기 위해 건축물 외벽 등에 설치되는 연결송수구, 소화설비로부터 소화용수를 방수하기 위해 건물 내에 설치되는 방수구 등을 포함하며, 특별히 한정되는 것은 아니다.
상기 유수검지장치(알람 밸브)(120)는 건축물 각층에 설치되고, 상기 연결송수구(110)로부터 소화용수가 공급되는 1차측 배관(160)과 소화용수가 배출되는 2차측 배관(170)의 압력차를 감지하여 펌프(180)를 구동시키는 역할을 한다.
이러한 유수검지장치(120)는 스윙 체크밸브와 유사하게 동작이 이루어지고, 주배관이 연결되는 1차측 배관(160)과 스프링클러 헤드(140)가 연결되는 2차측 배관(170)의 압력을 비교하여 1차측 배관(160)과 2차측 배관(170)의 압력에 차이가 발생하면 작동하게 된다. 즉, 1차측 배관(160)과 2차측 배관(170)의 압력이 동일한 상태에서는 작동하지 않으나, 화재 시 스프링클러 헤드(140)가 개방되어 2차측 배관(170)의 압력이 1차측 배관(160)의 압력보다 낮아지면 작동하여 알람 신호를 발생하고 펌프(180)를 작동시키게 된다. 따라서 일반적으로 유수검지장치(120)는 1차측 배관 압력계, 2차측 배관 압력계 및 알람스위치가 구비된다.
상기 개폐 밸브(130)는 상기 유수검지장치(120)의 1차측(160)에서 소화용수의 공급을 제어하기 위해 설치된다. 개폐 밸브(130)는 보통 개폐표시형 밸브로서 상시 개방된 상태로 유지되며, 화재가 발생한 층에서 스프링클러 작동 등을 통한 화재 진압이 완료되면 당해 개폐 밸브(130)를 차단하게 된다.
한편, 도 1a에서 부호 191은 방수구함으로서 화재 시 소방관이 사용하는 방수구(앵글밸브, Φ65 mm)가 보관되는 설비이고, 부호 192는 방수기구함으로서 방수구에 연결하여 소화활동을 하기 위한 배관과 관창이 보관되는 설비이고, 부호 193은 드레인 배관으로서 드레인 밸브(194)를 통해 드레인되는 용수는 집수정(195)으로 집수된다.
전술한 바와 같이, 연결송수구(110)를 통한 소화용수 보급 시 고층건물의 고층부에서 화재가 발생할 경우 스프링클러로의 소화용수 공급에 문제가 있는데, 화재가 발생한 층의 상부 층으로 화재가 전이될 경우이다. 이때 두 개 층 모두 스프링클러가 개방된 상태가 되는데, 두 개 층 모두 스프링클러가 개방된 상태에서는 소화용수가 전이된 층으로 공급되기 어려운 상황이 발생할 수 있고, 따라서 전이된 층으로 소화용수가 공급되도록 하기 위해 소방관이 직접 그 층의 개폐 밸브(130)를 닫아야 하는 문제가 있다. 그러나, 현재까지 이러한 문제를 해결하고자 하는 시도는 이루어지지 않고 있을 뿐더러, 이러한 문제점을 인식하지도 못하고 있는 실정이다.
이와 관련하여 본 발명자는 고층건물의 고층부에서 화재 발생 및 직상층으로 화재 전이를 상정하여 하기 방법에 따라 수리계산으로 스프링클러 헤드 개방 시 식상층의 헤드압력을 검증한 바 있으며, 그 결과를 도 5에 나타내었다.
[검증 방법]
연결송수관전용 가압송수 장치가 도 2 및 도 3의 전동기 펌프 및 엔진펌프 성능을 구비한 서교동의 한 고층건물에 대해서 프로그램을 사용하여 검증하였다(도 4 참조). 수리계산 프로그램은 PIPENET SPRAY/SPRINKLER MODULE(Version 1.10.0)을 사용하였다. 적용방식은 사용자 정의(user-define specification) 방식을 적용하였다. 조건은 해당 건물에 직접 사용한 연결송수관전용 가압송수 장치의 펌프 성능곡선을 적용해 펌프의 조건을 적용했고 하나의 시뮬레이션을 가정하였다. 12층의 건축물에 스프링클러가 화재가 발생하였을 때 직상층에서 송수구의 방수수압이 정상으로 방사되는지에 대한 시뮬레이션을 가정하였고 연결송수구 쌍구형을 사용하는 것을 가정하였다.
도 5를 참조하면, 12층의 스프링클러 30개(SH/1 내지 SH/30)를 개방시키고 직상층인 13층의 헤드를 10개(SH/31 내지 SH40)를 개방시켜 연결송수관 전용 가압펌프가 가동되었을 때 정상 작동하는지에 대해 수리계산 프로그램을 사용하여 검증한 결과, 12층과 13층의 헤드를 개방시켰을 때 14개의 헤드가 최저압력에 미달하는 것으로 나타났다. 따라서 소화가 완료된 층의 스프링클러 유수검지장치를 닫지 못한다면 직상층이더라도 스프링클러 방사압력이 나오지 않는다는 것을 확인하였다.
이에, 본 발명에서는 상기 개폐 밸브(130)를 전기식 자동 밸브(130)로 적용하고, 밸브 제어부(210)로서 상기 연결송수구(110) 부근에 설치되고, 상기 건축물 각층에 설치된 전기식 자동 밸브(130)와 통신선(220)으로 연결되어, 상기 전기식 자동 밸브(130)의 온/오프를 제어하는 밸브 제어부(210)가 구비된 연결송수관 설비를 이용한 스프링클러 시스템(100)을 제시한다.
상기 전기식 자동 밸브(130)는 전동기로 밸브를 개폐하는 장치로서 모터 구동 밸브(Motor Operated Valve; MOV)라고도 하며, 전기적 신호에 따라 직각으로 밸브(130)를 개폐하며, 전기식 자동 밸브(130)는 건축물 각층에 설치되고, 통신선(220)을 통해 밸브 제어부(210)와 연결된다.
상기 밸브 제어부(210)는 건축물 각층에 설치된 전기식 자동 밸브(130)와 연결되어 밸브(130)의 개폐를 제어한다. 예컨대, 화재 발생으로 스프링클러가 개방된 층으로서 진압이 완료된 층이 있으면 해당 층의 밸브(130)를 차단하여 상부 층으로 화재 전이 시 해당 상부 층에 개방된 스프링클러 헤드(140)로 소화용수가 원활히 공급될 수 있도록 한다. 이러한 밸브 제어부(210)는 연결송수구(110) 부근에 판넬식으로 설치됨으로써, 소방관이 밸브를 차단하기 위해 직접 해당 층으로 올라갈 필요가 없다.
이때, 상기 밸브 제어부(210)는 각층별 개폐 밸브(130)를 온/오프하는 개별 스위치(211) 및 전층의 개폐 밸브(130)를 온/오프하는 통합 스위치(212)를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 개별 스위치(211)만 설치되어도 화재 진압을 위한 유효한 밸브 제어가 불가능한 것은 아니나, 개별 스위치(211)와 함께 통합 스위치(212)가 구비될 경우 화재 발생 시 긴급한 상황에서 예컨대, 전층에 대해 먼저 밸브(130)를 오프(차단)한 후 화재가 발생한 층만을 위주로 직관적으로 제어하는 데에 매우 효과적이다.
또한 상기 밸브 제어부(210)는 각 층의 2차측 수압을 나타내는 2차측 압력계와 연결되어 현재 수압 상태를 표시하는 압력표시부(213)가 구비될 수 있다. 이로써, 상기 개별 스위치(211) 또는 통합 스위치(212) 작동에 따라 실제 밸브가 온/오프 적용되었는지 실시간으로 확인할 수 있다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 스프링클러 시스템 110 : 연결송수구
120 : 유수검지장치 130 : 개폐 밸브, 전기식 자동 밸브
140 : 스프링클러 헤드 150 : 소화수조
160 : 1차측 배관 170 : 2차측 배관
180 : 펌프 191 : 방수구함
192 : 방수기구함 193 : 드레인 배관
194 : 드레인 밸브 195 : 집수정
210 : 밸브 제어부 211 : 개별 스위치
212 : 통합 스위치 213 : 압력표시부
220 : 통신선

Claims (3)

  1. 건축물 외부에 설치되어 소화용수를 공급받는 연결송수구;
    상기 건축물 각층에 설치되고, 상기 연결송수구로부터 소화용수가 공급되는 1차측 배관과 소화용수가 배출되는 2차측 배관의 압력차를 감지하여 펌프를 구동시키는 유수검지장치;
    상기 유수검지장치의 1차측에 설치되는 개폐 밸브; 및
    상기 2차측 배관으로부터 분기되는 스프링클러 헤드;
    를 포함하는 건축물 화재 시 연결송수관 설비를 이용한 스프링클러 시스템에 있어서,
    상기 개폐 밸브는 전기식 자동 밸브이고,
    상기 연결송수구 부근에 설치되어, 상기 건축물 각층에 설치된 개폐 밸브와 통신선으로 연결되어, 상기 개폐 밸브의 온/오프를 제어하는 밸브 제어부를 포함하되,
    상기 밸브 제어부는 상기 건축물 각층에 설치된 개폐 밸브와 통신선으로 연결되고, 각층별 개폐 밸브를 온/오프하는 개별 스위치 및 전층의 개폐 밸브를 온/오프하는 통합 스위치를 포함하고,
    상기 건축물은 11층 이상의 고층건물이고,
    상기 개폐 밸브는 상시 개방된 상태로 유지되되, 화재 발생 시 화재가 발생한 층의 상부 층으로 화재가 전이될 경우 화재가 발생한 층에서 화재 진압이 완료되면 상기 밸브 제어부를 통해 화재가 발생한 층의 상기 개폐 밸브가 차단되도록 하는 것을 특징으로 하는 건축물 화재 시 연결송수관 설비를 이용한 스프링클러 시스템.
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  3. 삭제
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