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2-2-2 급수배관방식

급수배관방식에는 급수주관의 경우 물을 아래에서 위로 흐르게 하는 상향배관방식과 제일 위층에서 아래로 흐르게 하는 하향배관방식이 있다. 급수지관의 배관방식은 수직관에서 각 층의 지관을 분기하고 다시 지관에서 물사용기구를 향하여 가지처럼 분기하여 배관하는 분기방식(트리방식)과, 각 층에 헤더를 설치하여 각 기구에 각각 단독으로 배관하는 헤더방식이 있다. 대규모 건물에서는 용도와 허용압력별로 배관계통을 분리하기도 한다.

1. 상향식 배관법

수평주관을 지하실 천정이나 1층 바닥 밑에 설치하고 수직관(riser pipe)을 세워서 급수하는 방식으로, 수도직결식ㆍ압력수조식ㆍ펌프직송식에 주로 적용한다. 급수개소가 평면적으로 분포되어 있는 공동주택의 경우는 각 동마다 고가수조를 설치하지 않고 1개소에 고가수조를 설치하여 그림 2.12(b)와 같이 급수관을 내리어 지중에 수평주관을 두고 여기에서 수직관을 세워 급수하기도 한다.

⑴ 장점 : 수평주관이 노출배관이므로 보수ㆍ관리상 유리하다. 그러나 그림 (b)와 같이 고가수조식에서 지중에 급수주관을 매설하는 경우는 예외이다.

⑵ 단점 : 상층으로 갈수록 마찰손실 영향으로 압력이 저하되어 급수사정이 나빠지는 경우가 있다.

(a) 펌프직송식, 압력수조식, 수도직결식의 경우 (b) 고가수조식의 경우

그림 2.12 상향식 배관법

2. 하향식 배관법

그림 2.13과 같이 수평주관을 제일 위층의 천정 안이나 옥상에 설치하고 수직관(down riser pipe)을 내려 급수하는 방식으로 고가수조식에 적용한다.

⑴ 장점 : 급수가 합리적이며 급수압이 일정하다.

⑵ 단점 : 수평 주관을 외관상 천정 안에 은폐하므로 점검ㆍ수리를 위한 공간이 필요하다.

그림 2.13 하향식 배관법

지하층 또는 1,2층을 수도직결식 등에 의해 상향배관으로 하고, 3층 이상은 옥상에서 하향배관하는 혼합방식도 사용된다. 옥상탱크식 급수방식에서 제일 높은 층의 수전과 물탱크와의 수직거리가 짧은 경우는 최상층에만 압력탱크를 설치하여 사용하기도 한다.

다목적 용도의 건물에서는 각 용도마다 배관계통을 분리하는 경우가 많으며, 계측기나 밸브의 조정ㆍ관리가 쉬운 제일 아래층에 급수주관을 배관하고 상향으로 급수하는 방식을 채용하기도 한다.

3. 헤더 급수관 방식(pipe in pipe)

공동주택의 각 세대와 호텔의 욕실 등에는 배관으로부터의 누수 원인이 되는 이음부위를 없애기 위해서 헤더방식이 채택되고 있다. 콘크리트형틀 거푸집의 바닥 위에 하부 철근이 조립된 다음 배관설치용 보호관(외부관)을 1차로 설치하고, 다음에 상부 철근을 조립하고 콘크리트를 타설하여 양생이 된 다음에 본 배관(2차 배관)을 보호관에 삽입하는 방식이다. PIP(pipe in pipe) 방식, 헤더방식, 이중관배관식 등 여러 이름으로 불리고 있다.

그림 2.14와 같이 급수ㆍ급탕헤더로부터 각 수도꼭지의 필요개소에 호칭지름 12A, 15A, 20A 관을 직접 연결하여 배관하는 방식이다. 부속류에 의한 누수를 방지하고 배관시공이 바닥 슬래브공사와 동시에 시작되기 때문에 공사기간이 단축되고 건축공정과의 간섭이 생기지 않는다.

이 방식의 특징은 다음과 같다.

① 배관중간에 연결부위가 없어서 이음부위의 누설우려가 적다

② 헤더로부터 각 기구별로 단독 배관되므로 기구를 동시에 사용하여도 유량변화가 적다.

③ 연결부위가 적어서 시공효율이 좋다.

③ 이중관을 사용하므로 관을 보수할 경우 건축물 자체나 설비구조물에 영향을 주지 않고 새로운 관으로 교체할 수 있다.

그림 2.14 헤더공법의 예

(a) 분기방식 (b) 헤더방식

그림 2.15 분기방식과 헤더방식의 비교

2-2-3 고층건물에서의 급수방식

고층건물의 경우 급수를 1계통으로 하면 아래층에서는 급수압이 높아져 수도꼭지나 기구를 사용할 때 불편이 따르고 소음이나 워터해머 등이 일어나며, 밸브 등에서의 부품마모가 심해져 수명이 단축되는 등 많은 지장을 초래한다.

일반적으로 급수압은 아파트나 호텔 등 사생활적인 건물에서는 294~392[kPa]{3~4[kgf/cm²}정도, 사무소나 공장 등 공공건물에서는 392~490[kPa]{4~5[kgf/cm²}정도로 제한하는 것이 바람직하다. 따라서 급수압력이 이 이상 되면 중간수조나 감압밸브를 설치하여 압력을 조정해 주어야 한다. 이와 같이 급수구분을 2계통 이상으로 나누는 것을 조닝(zoning)이라 한다.

(a) 세퍼레이트 방식 (b) 부스터 방식 (c) 스필 백 방식

그림 2.16 중간수조에 의한 조닝

 

(a) 주관감압방식 (b) 각층 감압방식 (c) 그룹감압방식

그림 2.17 감압밸브에 의한 조닝

그림 2.16에 중간수조에 의한 조닝방식을, 그림 17에 감압밸브에 위한 조닝방식을, 그림 2.18에는 펌프직송식 급수법에서의 조닝방식을 나타냈다.

감압밸브를 사용하는 경우는 그림 2.19와 같이 하나의 감압밸브장치로 설치한다. 그리고 감압밸브의 고압측과 저압측의 압력차가 매우 클 때는 캐비테이션방지를 위해 그림 (b)와 같이 2단으로 감압할 필요가 있다

(a) 감압밸브 사용 (b) 계통별 구분

그림 2.18 펌프직송방식에서의 조닝

주) 1. 평상시에는 바이패스관의 밸브를 항상 폐쇄시킨다.

2. 1단감압의 감압밸브에는 다이어프램 파열 등의 고장시에 주밸브가 닫히는 구조의 것을, 2단감압인 경우의 고압측 감압밸브는 고장시에 열리고, 저압측 감압밸브는 고장시에 닫히는 구조의 것을 사용하는 것이 좋다.

그림 2.19 감압밸브장치

표 2.4 각종 조닝방식의 비교

	중간수조방식	감압밸브방식	중간수조ㆍ감압밸브 병용방식
장점	ㆍ수압이 일정하다. ㆍ감압밸브방식에 비해 에너지를 절약할 구 있다.	ㆍ감압을 위한 수조나 펌프가 필요하지 않아서 설치 공간, 설비비를 줄일 수 있다. ㆍ각 층 감압밸브 방식에서 정밀하게 조닝할 수 있다.	ㆍ정밀한 조닝에 대처할 수 있다. ㆍ감압밸브가 고장이 나도 최고사용압력을 억제할 수 있다.
단점	ㆍ중간수조실, 양수펌프 등이 필요하다. ㆍ조닝의 정밀도가 떨어진다.	ㆍ감압밸브가 고장이 나면 높은 수압이 기구에 직접 작용한다. ㆍ감압밸브의 관리가 필요하다.	ㆍ감압밸브의 관리가 필요하다.
적용	ㆍ사무실, 호텔 등 일반 건물에 많다. ㆍ세퍼레이터방식이 일반적이다.	ㆍ사무실 등 일반 건물에서는 주관 감압밸브방식이 일반적이다. ㆍ집합주택에서는 세대별 감압방식이 적용된다.	ㆍ집합주택에 많이 사용된다.

2-2-4 다원화 급수설비

현재 주택의 급수설비는 상수만을 공급하여 각 용도에 사용되고 있다. 하지만 먹는 물과 취사용 물은 위생적이며 안전하고 맛있어야 하겠지만, 변기 세척수는 오물을 제거하는 목적으로 사용되므로 그다지 양질의 수질을 요구하지 않는다. 따라서 건물에서 생활용수로 사용되는 물이 모두 양질이어야 할 필요는 없다. 사용목적에 알맞은 수질로서 가장 합리적인 처리 및 수질관리ㆍ공급시스템을 갖추어 공급하여 물 사용을 구분하려는 것을 급수의 다원화라고 한다.

즉 다원화 급수설비란 「건물 내의 생활용 급수계에서 잡용수와 상질수 등 복수 급수제를 갖추는 것」으로 정의할 수 있다. 더욱이 상수도 수원의 수질 악화에 따라 정수처리비가 많아져 수돗물에 대해서도 다원화에 관한 논의가 확산되고 있다.

그림 2.20에 다원화 급수설비의 예를 나타냈다. 음료용과 취사에 사용할 물의 양은 일반 가정에서 사용하는 물의 4분의 1 정도이다. 주택의 경우 음료용과 취사에 사용하는 상질수와 일반 급수(상수) 그리고 우수 또는 잡용수의 3원화 급수가 가능하다.

 

그림 2.20 다원화 급수설비의 예