급수 방식

건물 내의 급수 방식에는 수도 직결 방식, 고가탱크 방식(옥상탱크), 압력탱크 방식, 탱크가
없는 부스터방식(tankless booster)이 있으며 <표 7>은 각 급수 방식의 특징을 비교한 것이
다.

<표 7>급수 방식의 비교

급수방식	수도직결방식	고가탱크방식	압력탱크방식	탱크가 없는 부스터방식
조건
수질오염의 가능성 급수압력의 변동 단수시 급수 정전시 급수 기계실의 면적 옥상탱크 면적 설비비 운전비 에너지 절약	1 수도본관 압력에 따라 변화 급수불가능 급수가능 불필요 불필요 1 1 1	4 일정 물받이 탱크와 고가탱크 내 물을 이용할 수 있음 고가탱크 물을 이용할 수 있음 1 필요 3 2 2	3 변동이 큼 물받이 탱크물을 이용할수 있음 압력탱크내의 물중 압력범위내에서 이용할수 있음 3 불필요 2 3 3	2 펌프의 가동과 정지시 변동이 있음 압력탱크와 같음 급수불가능 2 불필요 3 3 4

주)1,2,3,4로 표시되어 있는 것은 숫자가 작을수록 유리함을 나타낸다.

가. 수도 직결 방식
일반적으로 도로에 매설되어 있는 수도 본관에서 급수 인입관을 분기하고 부지내에서 건물
내의 필요한 장소에 급수하는 방식으로서 주택과 같은 소규모 건물에 많이 이용된다.
이 방식에서 수도 본관에 필요한 최저 수압은 다음식으로 계산한다.

P≥ P₁+ P₂ + h/10---------------------------------------[4]

P : 수도본관의 최저필요 압력(㎏/㎠)
P₁:기구별 소요 압력(㎏/㎠)
P₂: 마찰손실 수두(㎏/㎠)
h : 수도본관에서 최고층 급수기구까지의 높이(m)

나. 고가 탱크 방식(옥상탱크)
우물물이나 수돗물을 수수탱크(receiving tank)에 저장한 후 이것을 양수 펌프에 의해 건물
옥상이나 높은 곳에 설치한 탱크로 양수하여, 그 수위를 이용하여 탱크에서 밑으로 세운 급
수관을 통하여 급수하는 방식이다.
고가 탱크의 설치 높이는 다음 식으로 구한다.

H ≥ H₁+ H₂+ h------------------------------------------[5]

H : 고가탱크의 높이(m)
H₁: 최고층의 급수전 또는 기구에서의 소요압력에 해당하는 높이(m)
H₂: 고가탱크에서 최고층의 급수전 또는 기구에 이르는 사이의 마찰손실 수두에 해당하는
높이(m)
h : 지반에서 최고층 또는 기구까지의 높이(m)

1) 고가 탱크 용량
고가 탱크의 용량은 다음과 같이 구한다.

Vh = Qm = Qh(1.5∼2.0시간)(ℓ)-------------------------- [6]
Vh : 고가탱크 용량(ℓ)
Qm : 시간 최대 예상급수량(ℓ/h)
Qh : 시간 평균 예상급수량(ℓ/h)

고가 탱크에서 탱크의 용량은 급수 펌프의 양수량과 상호관계를 갖고 있으며 이들 관계식은
다음과 같이 나타낸다

Vｈ ≥ (Qｐ-Qr) t₁+ Qr*t₂------------------------------[7]
Qｐ : 순간 최대 예상급수량(ℓ/min)
Qr : 양수펌프의 양수량(ℓ/min, Qm 정도)
t₁: 순간 최대 예상급수량의 계속시간(min, 15min 정도)

2) 양수펌프 크기의 결정
양수펌프의 양수량. 양정. 구경. 동력은 각각 다음식으로 구한다.

양수량 Q=Qh * (3∼4시간)/60(ℓ/min)------------------------[8]

양정 H = Hｓ + Hｄ + Hｆ + υ²/2ｇ=Hａ + Hｆ + υ²/2ｇ(m)----[9]

Hｓ: 흡입양정(m)
Hｄ : 토출양정(m)
Hｆ : 마찰손실수두(m)
υ²/2ｇ: 토출구의 속도 수두(m)

Hａ : 실양정(m)

다. 압력 탱크 방식 수도 본관으로 부터의 인입관 등에 의해 일단 물받이 탱크에 저수한 다음 급수 펌프로 압력 탱크에 보내면 압력 탱크에서 공기를 압축 가압하여 그 압력에 의해 물을 필요한 장소에 급수하는 방식이다. 그러므로 조작상 최고·최저의 압력차가 크므로 급수압이 일정하지 않으나 탱크의 설치 위치의 제한을 받지 않고 특히 국부적으로 고압을 필요로 하는 경우에 채택된다 이 급수 방식에서 압력 탱크의 필요 최저 압력과 허용 최고 압력은 다음과 같은 식으로 구한다. 필요 최저 압력 P1 = P1 + P2 +P3(kg/㎠)------------------------- [13] P1 : 압력 탱크의 최고층 수전의 높이에 해당하는 수압(kg/㎠) P2 : 기구별 최저 필요 압력(kg/㎠) P3 :관내 마찰 손실 압력(kg/㎠) 허용 최고 압력 PⅡ = PⅠ＋ (0.7∼1.4kg/㎠) --- -----------------[14]

압력탱크에서 물 및 공기의 비율과 압력관계는 <그림 8>에서와 같이 탱크의 내용적 Vo, V₁,V₂일때의 공기의 압력을 Po, P₁,P₂라고 하면 보일에 법칙에 의하여 다음 식이 성립된다. PoVo = P₁(Vo - V₁) = P₂(Vo - V₂)------------------[15] Vo = V₁- V₂/Po(1/P₂- 1/P₁)------------------------[16] 식[15]에서 유효수량 V₃를 구하면 다음과 같다. V₃= (1-P₂/P₁)(Vo-V₂)-----------------------------[17] ◑압력탱크의 설계 압력탱크의 용적 Vo = V₃/A-B(ℓ)-----------------------[18] V₃: 유효저수량(ℓ) = 시간 최대 예상 급수량(ℓ/h)×20/60 A : 탱크의 최고압력(PⅡ)일 때의 탱크내의 수량비(%) B : 탱크의 최저압력(PⅠ)일 때의 탱크내의 수량비(%) 양수 펌프의 저수량 Q = (시간 최대 예상급수량)×2 펌프의 전 양정 H = (10PⅡ + 흡입양정)×1.2--------------[19] 압력 탱크 설계 δ = PⅡ·d/2t δ : 허용응력(연강판 450㎏/㎠) PⅡ: 최대 내압력(㎏/㎠) d : 탱크의 내경(㎝) t : 강판의 두께(㎝) <표 8> 압력 탱크내의 수랼 비율(%) <표 8>은 압력 탱크내의 수량비를 나타낸 것이다. 예를 들면 탱크내 초압이 1.0kg/㎠일 때 AFN을 공급하여 종압이 3.5kg/㎠가 되었으면 탱크 내의 수량비는 55.2%가 된다. 압력탱크의 유효용량은 통상시간 최대 예상급수량의 4∼10분간 양으로 한다. 라. 탱크가 없는 부스터 방식 수도 본관으로 부터 물을 일단 물받이 탱크에 저수한 후 급수 펌프만으로 건물내에 급수하는 방식으로 구미등지에 많이 보급된 방식이다. 이 방식은 정속방식과 변속방식이 있다. 정속방식은 여러대의 펌프를 병렬로 설치하고 1대의 펌프를 항상 가동시켜 토출관의 압력 변화를 감지했을 때 다른 펌프를 시동 또는 정지시키는 방식이다. 변속방식은 정속전동기와 변속장치를 조합하거나 또는 변속전동기를 사용하여 토출관의 압력 변화를 감지하고 펌프의 회전수를 변화시킴으로써 양수량을 조절하는 방식이다. 마. 초고층 건물의 급수방식 고층 건물에 있어서는 최상층과 최하층의 수압차가 일정치 않아 물을 사용하기가 곤란하다. 과대한 수압은 워터 해머링(water hammering)을 동반하고 그 결과 소음이나 진동이 일어나 건물내의 공해 요인이 되기도 한다. 그러므로 급수계통을 건물의 상하층으로 구분하여 급수압이 고르게 될 수 있도록 급수조닝(zoning)을 할 필요가 있다. 대개 급수 압력에 대한 조닝은 4∼5kg/㎠ 정도 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다. 조닝 방식에는 층별식, 중계식, 압력 탱크 방식등이있다. <그림 10>은 초고층 건물의 급수배관도를 나타낸 것이다.

4. 급수배관의 관경 결정법 급수 배관의 관경 결정방법에는 기구 연결관의 관경에 의한 방법, 균등표에 의한 방법, 마찰 저항선도에 의한 방법 등이 있으며 여기서는 후자의 2가지 방법에 대하여 설명하기로 한다. 가. 균등표에 의한 약산법 이것은 옥내 급수배관과 같은 간단한 배관의 관경 계산에 사용하는 방법으로 관경균등표와 동시 사용율을 적용하여 계산하는 약산법이다. 큰 관과 작은 관의 관경을 직각 D, d라 할 때 큰 관내에 해당하는 작은 관의 수 N은 다음과 같다. -----------------------------------------[20] 식 [20]에 의해 계산된 급수관의 균등표는 <표 9>와 같다. <표 9> 급수관의 균등표 나. 마찰 저항 선도에 의한 방법 이 방법은 급수배관 속에 흐르는 수량과 허용 마찰로 관경을 구하는 방법으로 다음 3단계를 거쳐서 관경을 계산한다. (1) 동시 사용 유수량 계산 (2) 허용 마찰 손실 수두 계산 (3) 관경 결정 (1) 동시 사용 유수량 계산 먼저 <표 11>에 의하여 기구급수부하단위를 산정한다. 그리고 <그림 11>을 이용하여 동시 사용 유수량을 계산한다. <표 11> 기구급수 부하단위 (2) 허용 마찰 손실 수두 계산 허용 마찰 손실 수두는 단위길이에 대한 수치(mmAq/m)로 다음과 같이 표시한다. R : 허용마찰 손실수두(mmAq/m) H₁ : 고가탱크에서 각층의 기구까지의 수직 높이(m) H₂ : 각층 급수기구의 최저 필요 압력에 해당하는 수두(m) l : 고가탱크에서 가장 먼거리에 있는 급수 기구까지의 거리(m) k : 직관에 대한 연결 부속품의 국부 저항비율(0.3∼0.4) (3) 관경 결정 동시 사용 유수량(ℓ/min)과 허용 마찰 손실 수두 R(mmAq/m)을 이용하여 <그림 12>관경을 구한다. 관내 유속이 클 경우 워터 해머링(water hammering) 의 원인이 되므로 유속이 2m/s 이하가 되도록 하는 것이 좋다. 이 그림은 Hazen & William식에 의한 것으로 유량 Q와 유속υ는 다음과 같이 나타낸다. υ : 유속(m/s) i : 동수구배(mmAq/m) Q : 유량(㎥/s) c : 유속계수 d : 관경(m) http://cafe.daum.net/SHOP-DWG www.shop-dwg.co.kr buckssss@nate.com 전정섭 친구추가 해주세요.