소방 연결송수관용 가압펌프의 단독운전과 병렬운전 특성에 관한 연구 A study on the characteristics of single and parallel operations of booster pump for fire department connections원문보기
본 연구에서는 소방 연결송수관용 가압펌프의 단독운전과 병렬운전 특성에 관하여 연구하였다. 연결송수관 설비 관련 법규를 바탕으로 유동해석 상용 소프트웨어인 Fluid-flow S/W를 이용하여 초고층 건축물의 해석 모델을 설계하였다. 배관 및 부속품에서 발생하는 마찰손실 수두는 Hazen - Williams의 식을 사용하여 계산하였으며, 동일 ...
본 연구에서는 소방 연결송수관용 가압펌프의 단독운전과 병렬운전 특성에 관하여 연구하였다. 연결송수관 설비 관련 법규를 바탕으로 유동해석 상용 소프트웨어인 Fluid-flow S/W를 이용하여 초고층 건축물의 해석 모델을 설계하였다. 배관 및 부속품에서 발생하는 마찰손실 수두는 Hazen - Williams의 식을 사용하여 계산하였으며, 동일 양정과 유량을 만족하는 세 가지 종류의 단독운전 1, 2 펌프와 병렬운전 펌프로 실험을 하였다. 연구에 사용된 병렬운전 펌프와 단독운전 2 펌프는 실제의 상용 펌프를 사용하여 운전 성능을 비교하였으며, 가상의 펌프인 단독운전 1 펌프를 추가로 설계하여 펌프 2대의 병렬운전에 따른 합성 운전 저항에 대해서도 해석하였다. 한 층만 화재가 발생한 상황으로 가정한 각층개방 조건과 여러 층에서 동시에 화재가 발생한 상황을 적용한 동시방사 조건으로 운전 특성을 비교하였다. 각 조건에서 소방 연결송수관용 가압펌프가 단독운전 및 병렬운전을 할 때 펌프의 토출 압력과 유량을 펌프 고유의 성능곡선도 내에서 각각 비교하였으며, 두 대의 펌프를 병렬로 운전함에 따른 합성 운전 저항이 발생하여 토출유량에 차이가 발생함을 확인하였다. 또한 소방 연결송수관용 가압펌프가 실제 소방용수를 공급하기 시작하는 21층의 주 배관 내 정압과 유량을 비교함으로써 배관 및 배관부속품에 따른 손실 수두를 확인할 수 있었으며 펌프의 합성 운전 저항에 의한 손실이 함께 발생함을 확인하였다. 주 배관이 분기되는 가지배관의 말단에서 배관 내의 정압과 유량을 비교하여 소방법에 의해 설계된 유량과 양정의 특성을 확인할 수가 있었으며, 말단노즐에서 방수압력과 방수유량을 측정함으로써 방수압력이 소방법에 준수됨을 확인하였고 펌프 고유 성능특성에 따른 소방용수의 공급이 가능한 범위가 달라짐을 확인하였다. 펌프의 병렬운전 시 합성운전 저항이 발생하여 펌프의 성능에 영향을 미치며 동일한 유량 양정으로 설계된 펌프라 할지라도 고유 성능곡선에 따른 소방용수의 공급가능 범위가 달라지므로 소방 연결송수관용 가압펌프의 선정 시 성능곡선의 기울기가 완만한 펌프를 단독운전으로 설계하는 것이 안정적이라는 결론을 얻었다.
본 연구에서는 소방 연결송수관용 가압펌프의 단독운전과 병렬운전 특성에 관하여 연구하였다. 연결송수관 설비 관련 법규를 바탕으로 유동해석 상용 소프트웨어인 Fluid-flow S/W를 이용하여 초고층 건축물의 해석 모델을 설계하였다. 배관 및 부속품에서 발생하는 마찰손실 수두는 Hazen - Williams의 식을 사용하여 계산하였으며, 동일 양정과 유량을 만족하는 세 가지 종류의 단독운전 1, 2 펌프와 병렬운전 펌프로 실험을 하였다. 연구에 사용된 병렬운전 펌프와 단독운전 2 펌프는 실제의 상용 펌프를 사용하여 운전 성능을 비교하였으며, 가상의 펌프인 단독운전 1 펌프를 추가로 설계하여 펌프 2대의 병렬운전에 따른 합성 운전 저항에 대해서도 해석하였다. 한 층만 화재가 발생한 상황으로 가정한 각층개방 조건과 여러 층에서 동시에 화재가 발생한 상황을 적용한 동시방사 조건으로 운전 특성을 비교하였다. 각 조건에서 소방 연결송수관용 가압펌프가 단독운전 및 병렬운전을 할 때 펌프의 토출 압력과 유량을 펌프 고유의 성능곡선도 내에서 각각 비교하였으며, 두 대의 펌프를 병렬로 운전함에 따른 합성 운전 저항이 발생하여 토출유량에 차이가 발생함을 확인하였다. 또한 소방 연결송수관용 가압펌프가 실제 소방용수를 공급하기 시작하는 21층의 주 배관 내 정압과 유량을 비교함으로써 배관 및 배관부속품에 따른 손실 수두를 확인할 수 있었으며 펌프의 합성 운전 저항에 의한 손실이 함께 발생함을 확인하였다. 주 배관이 분기되는 가지배관의 말단에서 배관 내의 정압과 유량을 비교하여 소방법에 의해 설계된 유량과 양정의 특성을 확인할 수가 있었으며, 말단노즐에서 방수압력과 방수유량을 측정함으로써 방수압력이 소방법에 준수됨을 확인하였고 펌프 고유 성능특성에 따른 소방용수의 공급이 가능한 범위가 달라짐을 확인하였다. 펌프의 병렬운전 시 합성운전 저항이 발생하여 펌프의 성능에 영향을 미치며 동일한 유량 양정으로 설계된 펌프라 할지라도 고유 성능곡선에 따른 소방용수의 공급가능 범위가 달라지므로 소방 연결송수관용 가압펌프의 선정 시 성능곡선의 기울기가 완만한 펌프를 단독운전으로 설계하는 것이 안정적이라는 결론을 얻었다.
In this study, 2 types of operation characteristics of booster pumps for fire department connections, single operation and parallel operation were studied. Under the fire department facility related laws, Fluid-flow S/W, a flow analysis commercial software used to design the high rise building analy...
In this study, 2 types of operation characteristics of booster pumps for fire department connections, single operation and parallel operation were studied. Under the fire department facility related laws, Fluid-flow S/W, a flow analysis commercial software used to design the high rise building analysis model. The friction loss at the pipes and pipe fittings was calculated by the Hazen-Williams formula. With the same total head and flow rate, 2 singles (#1 and #2) and 1 parallel operation model were selected. Operation performances of these models were compared to each other and a hypothetical pump designed to analyze the synthetic operation resistance incurred from the parallel operation of 2 pumps. At the same time, operation characteristics of 2 different scenarios, when the nozzles are opened at each floor and when the nozzles are simultaneously opened at multiple floors, were compared. Discharge pressure and flow rate of a booster pump for fire department connections when it is under both single operations and parallel operation within the range of pump performance curve were compared, as well as also it was confirmed that synthetic operation resistance could be generated in the process of the parallel operation of 2 pumps, and caused difference of the discharge flow rate. In addition, the static pressure and flow rate in the main pipe on the 21st floor where the actual fire water supply is activated by the booster pump for fire department connections were analysed to check the lost heads of pipes or fittings. It was confirmed that the loss head from the synthetic operation resistance of the pump would be generated. Finally, the static pressure and flow rate in the terminal point of the branch pipe where the above main pipe is branched off were analysed to check the flow rate and head designed under fire defense regulations, and also measured the water pressure and flow rate on the edge of the nozzle to confirm that the water pressure was meeting the above regulations and that the fire water supportability range was also dependent on the characteristic of pump performance. In conclusion, the parallel operation of pumps will generate synthetic operational resistance to affect the pump performance and so it would therefore be more stable to design a single operation pump with a gentle performance curve in the selection of a booster pump for fire department connections because the fire water supportability range varies even among the pumps designed to have the same flow rate and total head depending on the slope of performance curve.
In this study, 2 types of operation characteristics of booster pumps for fire department connections, single operation and parallel operation were studied. Under the fire department facility related laws, Fluid-flow S/W, a flow analysis commercial software used to design the high rise building analysis model. The friction loss at the pipes and pipe fittings was calculated by the Hazen-Williams formula. With the same total head and flow rate, 2 singles (#1 and #2) and 1 parallel operation model were selected. Operation performances of these models were compared to each other and a hypothetical pump designed to analyze the synthetic operation resistance incurred from the parallel operation of 2 pumps. At the same time, operation characteristics of 2 different scenarios, when the nozzles are opened at each floor and when the nozzles are simultaneously opened at multiple floors, were compared. Discharge pressure and flow rate of a booster pump for fire department connections when it is under both single operations and parallel operation within the range of pump performance curve were compared, as well as also it was confirmed that synthetic operation resistance could be generated in the process of the parallel operation of 2 pumps, and caused difference of the discharge flow rate. In addition, the static pressure and flow rate in the main pipe on the 21st floor where the actual fire water supply is activated by the booster pump for fire department connections were analysed to check the lost heads of pipes or fittings. It was confirmed that the loss head from the synthetic operation resistance of the pump would be generated. Finally, the static pressure and flow rate in the terminal point of the branch pipe where the above main pipe is branched off were analysed to check the flow rate and head designed under fire defense regulations, and also measured the water pressure and flow rate on the edge of the nozzle to confirm that the water pressure was meeting the above regulations and that the fire water supportability range was also dependent on the characteristic of pump performance. In conclusion, the parallel operation of pumps will generate synthetic operational resistance to affect the pump performance and so it would therefore be more stable to design a single operation pump with a gentle performance curve in the selection of a booster pump for fire department connections because the fire water supportability range varies even among the pumps designed to have the same flow rate and total head depending on the slope of performance curve.
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