(시설개론) 급수설비, 물의 성질, 급수방식, 펌프, 베르누이 정리, 수격현상

1. 물의 성질

  1) 밀도 = 질량 / 부피(체적)

  2) 물 4도씨일 때 물의 비중은 1(1g/㎤)

  3) 비체적 = 부피(체적) / 질량 = 1 / 밀도

  4) 비중 = 4도씨 물의 밀도에 대한 물질의 밀도

  5) 열용량: 어떤 물체를 1도 높이는 데 필요한 열량 Q=cm△t

  6) 물의 경도(탄산칼슘 기준)

    - 극연수: 0 ~ 10ppm, 황동관, 놋쇠관의 부식 → 도금

    - 연수: 10 ~ 90ppm, 스케일 발생 작다 → 보일러 용수로 사용

    - 적수: 90 ~ 110ppm

    - 경수: 110ppm 이상, 스케일 발생 크다 → 보일러 사용 금지

  7) 물의 압력: Kpa

    - 세면기 55Kpa

    - 샤워기 70Kpa

    - 대변기, 세정밸브: 100Kpa

 

2. 물의 정수법

  1) 침전법: 중력 / 약품

  2) 여과법

  3) 폭기법

  4) 멸균법

 

3. 급수방식

  1) 수도직결: 수도관에 직접 연결, 상향식, 수질 좋음, 수압변동 우려

  2) 고가수조: 옥상의 저수조, 하향식, 수질 나쁨, 수압이 항상 일정하지만 상층부의 수압이 크다.

  3) 압력수조: 압축공기로 급수, 상향식

  4) 펌프직송: 급수펌프로 급수, 상향식, 컴퓨터로 펌프 토출량, 압력조절

 

4. 급수설비계획

  1) 구배, 물매, 기울기

  2) 공기빼기밸브(air vent): 유체흐름 원활하도록 배관계통 최상단에 설치

  3) 지수밸브: 국부적 단수처리

  4) 슬리브(sleeve) 배관: 미리 뚫어 놓은 배관으로 사용 배관의 외경보다 40mm 이상 크다.

  5) 물탱크 오염 방지: 유입, 유출구 분리

  6) 수압시험: 보온공사 전에 누수 여부 체크

 

5. 펌프

  1) 양정: 펌프가 물을 끌어올리는 높이

    - 흡입양정: 수면 ~ 펌프중심 / 낮게 할수록 유리, 물 100도씨는 흡입 불가능

    - 토출양정: 펌프중심 ~ 토출

  2) 실양정: 토출양정 + 흡입양정

  3) 전양정: 토출양정 + 흡입양정 + 마찰 → total pump head, 필요한 압력의 총합

  4) 양수량: 단위시간당 물의 부피

 

6. 펌프의 종류

  1) 왕복(피스톤) 펌프

    - 워싱턴 펌프: 보일러 급수용

  2) 원심(와권, 회전) 펌프

    - 볼류트 펌프: 대규모 온수 공급용

    - 라인 펌프: 소규모 온수 공급용

  3) 심정(지하수) 펌프

    - 보어홀 펌프: 깊은 심정용

    - 수중 펌프

  4) 특수 펌프

    - 공기양수(air lift): 공기주입

    - 제트펌프: 소방, 소화

  5) 용도별 펌프

    - 오수, 논클러그 펌프: 정화조, 집수정 용도

    - 기어 펌프: 기름 동반하여 보내는 펌프

 

7. 마찰손실수두

  1) 비례항목: 마찰계수 x 길이 x 유속의 제곱

  2) 반비례항목: 직경 x 2g

 

8. 급수배관의 관경 결정

  1) 관경균등표: 작은 관에 흐르는 물의 몇 배만큼 큰 관에 흐르는지로 산출

  2) 마찰저항선도: 주관의 수량과 마찰손실수두로 산출한 마찰저항선도로 산출

  3) 기구급수부하단위(FU): 1FU = 세면기

 

9. 급수조닝(zoning)

  1) 고층건물 저층부의 수압을 일정하게 유지

  2) 수격작용 감소 → 밸브, 배관 파손 감소

  3) 조닝간격: 숙박건물 30~40m / 일반건물 40~50m

 

10. 특수 이론

  1) 베르누이 정리

  - 관 속의 유체가 정상 연속흐름일 때, 임의의 두 점에서의 운동, 위치, 압력 에너지의 합은 일정하다.

  - 한 점에서의 속도가 빠르면 압력은 작아진다.

  - 한 점에서의 속도가 느려지면 압력은 커진다.

 

  2) 수격현상(water hammer) 

  - 물이 갑자기 정지하면서 운동에너지가 압력에너지로 변환

  - 변환된 압력이 배관, 기기에 손상을 가함

  - 대책: 공기실, air chamber, 수격방지기 설치, 직선배관

 

  3) Cross connection

  - 급수에 오수가 섞이는 현상

  - 대책: 진공방지기, vacuum breaker 설치

 

  4) 서징현상

    - 수압과 수량이 주기적으로 변동하는 현상

 

  5) 수주분리현상(수압분리)

    - 물끊김현상