공동주택의 급수설비

공동주택의 급수설비

1. 급수설비

 1)급수의 정수법

   ① 정수방법: 지하수 채수 è 침전법è 폭기법è 여과법모래층 통과) è 소독(멸균법)è 급수

                                                     여과  과정

 ②정수방법: 상수(지표수) è 취수 è 송수 è 정수 è 배수(공급수 배수장) è 급수

 

2). 경도

   ① 물의 경도: CaCo₃(탄산컬슘)의 함유량 100만 분율로 환산표시.즉 CaCo₃의 함량에 따라 분류한다.

                 Ca, Mg가 녹아 있는 양을 CaCo로 환산한 값으로 물의 경도 표시

                즉, 물1경도(1도)는 물 1㎥ 속에 CaCo₃1g 녹아있는 것이다.

 ② 경도기준: 적수 = 90 ~110 PPM의 물è 음료수

              연수 = 90 PPM 이하 인 물 è 세탁, 염색용. 보일러 급수(단물)

                극연수 = 0 PPM 에 가까운 물 è 멸균수, 증류수 è 연관이나 황동관을 부식시킨다.

                경수 = 100 PPM 이상 è 센물(보일러 등에는 스케일 발생) è 비누의 용해가 잘 안되어 세탁용으로 부적합. 양조용으로 부적합하다. 특히 보일러 기관용으로 부적합하다. 양조용으로도 부적합하다. 보일러 급수용 주관에 사용하면 내부에 스케일이 끼어 효율이 저하하고, 과열의 원인이 되며, 수명도 단축된다.

                    다라서 경수는 연화하여 연수로 만들어 사용해야 한다.

   ③ 보일러 급수에 경도가 높은 물을 사용하면 나타나는 현상?

 

3). PH(수소이온 농도)

 ① PH의 분류: PH는 물속에 녹아있는 수소이온농도를 말하며, PH7을 중성으로 분류하고, 7보다 낮으면 산성, 7보다 높으면 알칼리성으로 분류함.

 ② 음료수의 PH값 = 5.8 ~ 8.5PH 정도 사용

 

4). 급수량 산정방법

   ① 인원수에 의한 산정방법: Qd = N х g (1인 1일당 사용량 х 거주인원) è 주택에 주로 적용

 ② 건물면적에 의한 산정법: Qd = A х K х n х g(l/d) è 사무실 건물에 주로 사용

                              (연면적 х 건물의 유효면적 х 유효면적당 급수량 х 1일 사용수량/인)

 ③ 위생기구 수에 따른 산정:        Qd = Qf х F х P(l/d) è 공공장소에서 많이 사용

                          (일일 가구당 사용수량 х 가구수 х 동시 사용률)

   ④ 건물의 종류별 사용수량: 일일 1인당 필요 용수량

      - 사무소 건물:  100 ℓ ~ 120 ℓ.             – 극장의 객석 : 30 ℓ

      - 백화점: 손님 = 10 ℓ.  종업원 = 100 ℓ.    – 주택, 아파트: 200 ℓ ~ 250 ℓ

      - 기숙사: 120 ℓ.                           – 호텔 : 250 ℓ ~ 300 ℓ

      - 여관: 200 ℓ

 

5). 급수의 필요압력

  ① 최저 필요압력: 세정밸브(화장실). 자동밸브. 샤워기. =è 0.7 kg/cm²

 보통밸브 =è 0.3 kg/cm²(일반적인 수도)

  ② 최고수압: 주택. 병원. 호텔 =è 3~4 kg/cm²

               건물. 빌딩 =è 4~5 kg/cm²

 

2. 급수방식.

1). 수도직결식: 정수장 공급압력으로 직접공급 à 가장 간단한 방법이다.

   ① 수도직결방식의 장점: ㉠소규모 적합.     ㉡급수오염의 가능성이 가장 적음.

 ㉢정전 시에도 급수가능.   ㉣구조가 간단, 설비비가 저렴.   ㉤유지관리가 용이.

 ② 수도직결방식의 단점: ㉠층이 높아지면 수압 수압이 낮아진다. 따라서 고층의 건물엔 부적합하고.

    저층의 소규모 건물에 적합하다. ㉡단수시 급수가 불가능하다.

 ③ 수도본관의 최저 필요 압력(kg/㎠) = P ≥P¹(수두) + P₂(가구압력) + P₃(마찰손실수두: kg/㎠)

  - 마찰손실수두: f х ℓ х v² / d х 2g  (f: 계수. ℓ: 길이. v²: 유속.  d: 관경.  2g: 중력가속도)

  - 기구의 최소 필요 압력: 보통밸브 = 0.3 kg/㎠.

                           샤워기. 자동밸브. 세정밸브 = 0.7 kg/㎠이상

 

2). 옥상 탱크식(고가수조식): 지하에 수조를 설치하여 물을 받아 놓고 펌프를 이용하여 옥상 고가수조로 이송하여 자연압력으로 각 세대에 물을 공급하는 방법. 대규모 건축물, 아파트 빌딩 등에 사용.

   ① 옥상 탱크방식의 장점:

(ㄱ)   급수압력이 일정: 세정밸브 사용에 적합.

(ㄴ)   구조물 보강이 필요

(ㄷ)   단수 시에도 일정량의 급수 가능함.

 ② 수도직결방식의 단점: - 급수오염의 가능성이 가장 큼.    – 구조물 보강이 필요함.

 ③ 옥상탱크의 구조

    플로우 스우치:

    넘침관(over flow piping: 일수관): - 고가수조 안전수위 확보,   - 양수관경의 2배 이상 커야 함.

       Q+ AV = πd² / 4 х v 에서  d = 1.13 √Q/V

     마그넷 스위치: 전기를 공급 차단

 ④ 옥상탱크의 용량(V) = - 한시간 최대 사용량의 1~3배.  – 대규모에서는 1배.

     - 중소규모에서는 2~3배.

    ※고가수조방식에서 PEAK LOAD: 1시간 최대 사용량으로 일일 사용량의 10~15%

 ⑤ 이송펌프의 용량(Q) = 고가수조탱크의 2배/h 크기 여야 한다.  즉, 30분에 양수할 수 있어야 함.

 

3). 압력 탱크방식: 지하 저수조에 물을 받아서 압력탱크를 설치하고, compressor를 이용하여 공기를 밀어 넣어 공기압을 이용하여 상층으로 올라가면서 급수하는 방식.

   ① 압력탱크방식의 장점:

(ㄱ)   국부적 고압을 필요로 하는 곳에 적합하다.

(ㄴ)   건축물의 구조 강화가 필요 없음.

(ㄷ)   압력탱크 설치위치에 제한이 없음.

 ② 압력탱크방식의 단점: - 급수압력변동이 가장 심함.     – 시설제작비가 고가이고, 고장이 심함.

 

4). 부스타방식: 지하저수조에 물을 받아서 펌프를 여러 대 설치하고 아래층부터 올라가면서 급수하는 방식으로 압력이 떨어지면 센서에서 압력을 감지하여 펌프를 추가로 가동하여 급수압력을 조절함.  최근에 가장 많이 사용한다.

   ① 부스타방식의 장점:  - 옥상탱크나 압력탱크가 필요 없다. - 최상층 수압조절이 가능하다.   

 – 운전비가 적게 든다.              – 교호 운전이 가능하다.

 ② 부스타방식의 단점:  - 설비비가 고가.     – 펌프의 단락이 잦다.  – 고장수리 어려움. 

                        - 정전시 단수가 된다.

 

3. 급수 배관방식

 1). 하향공급방식(옥상탱크 공급방식): 하층으로 내려갈수록 관경을 작게 할 수 있다.

     고과탱크방식으로 가장 수압이 일정하다.

 

2). 상향공급방식: 수도직결방식. 압력탱크 방식. 부스타방식으로 위로 올라갈수록 압력이 낮아 진다

    상층으로 올라갈수록 관경을 작게 하면 안 된다. 이유는è 수압강하로 최상층에 물이 나오지 않을 수 있음. 장점으로는 수리가 용이하다.

3). 상하향 혼용공급방식: 1.2.3.층은 상향 공급방식으로 하고, 나머지는 하향으로 한다. 수압을 일정하게 유지하기 위해서다.

 

4). 최고층의 급수방식의 조닝(zoning): 몇 개의 조닝(구역)으로 구분하여 급수를 공급한다.

    건물전체의 수압을 일정하게 유지하기 위해서다. 압력은 4~5 kg/cm²이하가 되도록 조정한다.

이때의 거리는 사무소, 건물, 일반빌딩은 40m ~ 50m 이하. 호텔이나 아파트는 30m ~40m 이하되도록 조정한다.

      ①관내 적정 수압유지.   ②수격작용에 의한 소음 및 진동방지.   ③기구의 부속품 파손방지.

최고층 급수방식의 종류:

      ①층별 공급 식.   ②중계 식.   ③압력조정펌프 식.   ④압력탱크방식.

※최고층은 반드시 급수설비를 조닝 해주어야 한다.

 

4. 수격작용

1). 수격작용(Water hammering): 급수관내에서 유속이 급변하면 충격압에 의해서 배관에 충격이 발생하고, 이상압력이 발생하여 소음과 진동이 발생하여 기구가 파손 될 우려가 있는 것

    반대로 막았던 통로를 갑자기 열 때도 수압이 급속히 내려가면서 압력파가 관내를 왕복하면서

소음과 진동이 발생.  즉, 수격작용이 일어나는 원인은 급수관내의 압력변화 및 유속이 증대되는

경우이다.

2). 수격작용의 발생원인:

 ① 유속의 급정지 시 충격압에 의해 발생.  ② 수압이 과대할 때. 

 ③ 유속이 빠를수록, 관경이 작을수록.     ④ 밸브를 급조작 시.  ⑦ 감압밸브 사용시

 ⑤ 관 길이가 길수록, 배관의 굴곡이 심할수록.   ⑥ 플러시밸브 콕 등을 사용하여 백브급조작 시

 

3). 수격작용의 방지방법:

 ①공기실 설치.    ②밸브조작 서서히.     ③유속을 감소시키며 관경을 크게 한다.

 ④관 길이를 짧게 하고 가능하면 직선배관 한다.   ⑤수격작용 방지기 설치.

  4). 수격작용으로 일어나는 현상 == 진동. 소음. 기구파손(원칙적으로 5 kg/㎤ 이하 사용)

 

※크로스 커넥션(Cross Connection)

①원인: 급수관내에 오수가 역류해서 음료를 오염시키는 상태.

②현상: 고가수조방식에서 각 세대 공급되는 곳에 세정밸브 사용시 세정밸브가 고장 났을 때 단수작업을 위해 공급을 차단하고 배관중의 물을 배출시 세정밸브내부에 있던 오염물질이 역류하여 음료수 배관을 오염시키는 현상이다.

③방지방법: 세정밸브에는 진공방지기(역류방지기)를 설치한다.

 ※슬리스 배관

 ※수압시험: 배관 연결공사를 완료하고 누설이 되는지 않되는지 확인점검하는 시험으로 피복하기 전. 배설하기 전에 수압시험 즉 수압, 누수, 확인점검한다.

 

5. 펌프의 종류(3강)

1). 펌프의 종류:

   가. 왕복동 펌프: 피스톤펌프. 플렌저펌프. 워싱턴펌프

       워싱턴펌프: 횡형 피스톤펌프로서 보일러 증기압에 의해서 보일러에 급수하는 펌프 à 증기 보일러용 펌프이다.

   나. 원심형펌프:

① 터빈펌프: 20 /`30m 이상 공양정

 ② 볼루트류 펌프: 20m 이하 저양정

  ③ 라인 펌프: 원심펌프로서 배관도중에 설치하여 강재순환용 펌프로 사용된다.

 ④ 수중 모터펌프: 신정 펌프에 전동기를 직결한 일체식 펌프

다. 특수펌프

 ⑤ 오수펌프(Non-clog pump): 회전펌프의 일종으로 오. 배수용 펌프

 ⑥ 기어펌프(Geer pump): 오일 펌프로 기름. 급유 및 반송용펌프

 ⑦ 젯트펌프: 노즐로부터 고속으로 분출되는 유체에 의해서 압력이 낮아지면서 물이 흡상 하도록

만든 펌프 -à 소화용 펌프로 이용한다.

 ⑦ 기포펌프(Air lift pump) 여분의 공기를 이용한 펌프

 

2). 펌프의 양정

 ① 실양정 = 흡입양정 + 토출양정.     전양정= 흡입양정 + 토출양정 + 손실수두

 ② 펌프의 소요동력

     축동력(kw) = W × Q × H / 6120 × η

     축마력(HP) = W × Q × H / 4500 × η    

(W<중량>= 1,000.  Q<유량>=㎥/min. H<전양정>= m. η= 효율)

 

 ③ 물의 온도에 따른 흡입양정의 크기

-       0 ℃ 일 때 이론 흡입양정 = 10.33m.   실제흡입양정 = 7m.

-       80 ℃ 일 때 실제 흡입양정 = 5.5 m.   

-       100 ℃ 이상이면 흡입양정이 0 m 이다.

 

 ※ Cavitation (공동현상)

    기포의 발생: 액체의 압력이 그 온도의 포화증기압 이하로 내려가면 액체의 내부에서 증발하여 기포가 생긴다.

 ※ 공동현상(Cavitation)

밀폐된 용기속에서 물의 증기압이 낮아지면 비점도 낮아지므로 펌프본체 내부의 저압부에서 물의 일부가 기화하여 기포가 생성, 펌프에 큰 기계적 손상을 주는 현상이다.

펌프는 그 작동원리상 본체내에 저압부를 형성시켜 주게 되는데 저압부의 압력이 물이 기화될 수 있는 압력까지 낮아지는 부분이 있으면 그 부위의 물이 기화되어 기포를 발생시켜 액체내부에 공기의 공동이 생기게 된다.

이때 형성된 기포가 본체내의 고압부에서 급격히 붕괴되는데 이 기포가 파괴될 때 대단히 큰 압력이 발생된다고 한다.

대용량의 펌프에서 實測 (실측)으로 보고된 바에 의하면 이 압력이 100~200kg/㎠에 이를 수도 있다고 한다.

수온(℃)	0°	20°	40°	60°	60°	80°	100°	120°	140°
증기압(m)	0.06	0.238	0.752	2.03	4.83	10.23	20.23	20.24	36.85

물의 각 온도에 대한 호화증기량

가. 펌프 운전중 Cavitation이 일어나면

① 펌프의 회전음이 부드럽지 못하고

② 본체가 진동하기 시작하며

③ 심한 경우 임펠라나 본체 내면이 깎이고 파여서 운전불능상태로 된다.

Caviitation이 일어나는 직접적인 원인은 무리한 흡입을 하고자 하는 데서 발생되는 것이 대부분이다.

나. CAVITATION의 방지대책

① 펌프 위치를 가능한 한 흡수면에 가깝게 하여 實吸入揚程(실흡입양정)을 작게 한다.

② 흡수관의 口徑(구경)을 크게 하고 배관을 단순, 直管化(직관화)하여 흡수관의 마찰손실을 줄인다.

③ 흡입측 스트레나의 通水面積 (통수면적)을 크게 한다.

④ 定格吐出量 (정격토출량) 이상의 양수량을 요구하지 말 것.

⑤ 定格揚程 (정격양정)보다 무리하게 낮추어 운전하지 말 것.

원심펌프에서는 실양정이정격양정보다 낮아지면 정격토출량보다 양수량이 많아지고 따라서 흡입관의 마찰손실이 커지게 된다. 이런 경우에는 토출측의 밸브를 조작, 수량을 絞縮((교축) Throttling)해야 한다.