설치 방법에 따른 스프링클러 분무의 살수밀도 분포

 

설치 방법에 따른 스프링클러 분무의 살수밀도 분포 균일도 개선

송재금, 김태훈*,†

 

서울과학기술대학교 글로벌안전공학과 대학원생

* 서울과학기술대학교 안전공학과 교수

 

 

요 약

스프링클러 헤드의 구조상 디플렉터와 프레임으로 인하여 불가피하게 발생하는 불균질한 살수분포는 스프링클러 설비의 주된 소화효과인 표면냉각효과를 저해하는 요인이다. 본 연구에서는 헤드 간 거리, 공급 유량, 헤드 설치방향, 헤드 설치높이가 살수밀도분포의 균일도에 미치는 영향을 분석하였다. 선행연구에서 제안한 스프링클러 분무의 살수분포 재현방법을 이용하여 시뮬레이션을 수행하였다. 헤드 간 거리가 가까울수록 헤드 하단에 소화용수가 공급되며 살수분포의 균일도가 향상되었다. 헤드 간 거리가 변화함에 따라 바닥면에 공급되는 평균 살수밀도를 유지하기 위하여 유량을 보정한 경우, 상대적으로 헤드 간 거리가 먼 경우에도 균일한 살수밀도분포를 보였다. 헤드의 설치 방향의 경우에는 0°와 135°에 해당하는 각도로 스프링클러 헤드를 번갈아가며 설치한 경우에 가장 균일한 분포를 보였다. 스프링클러 헤드의 설치 높이가 증가할수록 국부적인 살수밀도의 최대값과 최소값의 차이가 줄어들며 더 균일한 살수밀도 분포를 보였다.

 

 

 

 

 

4. 결 론

본 연구에서는 비화재 조건에서 표준형 스프링클러 헤드를 이용하여 설치 방식에 따른 살수밀도의 균일도를 분석하였다. FDS 시뮬레이션을 통하여 헤드 간 거리, 공급 유량, 헤드 설치 방향, 헤드 설치 높이가 살수분포의 균일도에 미치는 영향을 분석하였다. 본 연구에서 도출한 주요 내용은 다음과 같다:

• (1) 표준 방수량 유지 시 헤드 간 거리가 가까워질수록 평균 살수 밀도가 증가하며 살수밀도분포가 균일해졌다. 또한 정사각형 배치에 비하여 직사각형 배치 시 살수밀도의 균일도가 증가하였다.
• (2) 분석구간의 살수밀도를 고정하기 위해 헤드 간 거리 변화에 따라 방수유량을 보정한 경우, 헤드 간 거리가 증가함에 따라 방수유량이 일정하게 유지된 경우에 비하여 스프링클러 헤드 하단에 소화용수가 도달하는 양이 증가하며 살수밀도분포의 균질도가 개선되었다.
• (3) 스프링클러 헤드의 설치 각도가 0°, 135° 인 경우, 살수밀도분포의 표준편차가 가장 적어 균일도 개선 효과가 나타났다.
• (4) 스프링클러 헤드 설치 높이가 높아질수록 스프링클러 분무의 도달거리가 증가하며 살수분포의 균질도가 개선되었다. 또한, 살수밀도의 최대값과 최소값의 차이가 감소하였다.