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건물의 예상 급수량(급수부하) 추정은 저수조나 펌프의 용량산정과 급수관경을 결정하는 기초가 된다. 물의 사용량은 국민의 문화정도ㆍ도시의 성격ㆍ건물의 사용목적 등에 따라 크게 달라짐은 물론, 동일 종류의 건물이라도 지역적ㆍ계층적ㆍ시설면 등 여러 조건에 따라 사용수량이 다르다. 또한 계절ㆍ기후ㆍ요일 등에 좌우되며 하루에도 시간별로 시시각각 변하고 있다. 따라서 급수량을 산정할 때는 각종 실태를 잘 파악해서 결정해야 한다. 또한 물의 유효 이용화, 급수설비의 최적화, 경상비 분석 등의 관점에서 건물에 사용하는 물의 양이나 그 용도에 대한 조사가 계속 이루어져야 한다.
2-3-1 사용수량
생활용수는 상수도 시설을 통해서 공급되는 물의 총칭으로서 가정용수와 도시활동용수로 나누어진다. 가정용수는 음료수ㆍ요리ㆍ세탁ㆍ화장실 세척용수ㆍ목욕 등 일상생활에 사용되는 물이다. 도시활동용수는 사무소 등에서의 업무용수, 음식점ㆍ백화점ㆍ호텔 등의 영업용수, 공공용수, 소화용수 등 각종 도시활동을 수행하기 위하여 사용되고 있는 물이다. 이러한 가정용수와 도시활동용수의 사용량 비율은 7 : 3으로 가정용수 쪽이 압도적으로 많다. 환경부의 자료와 지자체 조례에서는 우리나라의 생활용수를 가정용(일반 가정용, 가사겸 영업용), 업무용, 영업용, 욕탕용으로 구분하고 있다.
우리나라 국민의 1인 1일당 급수량은 1961년에 102[ℓ]이던 것이 1997년에는 409[ℓ]로 4배가 증가하였다. 물 소비량이 급증한 것은 국민생활 수준의 향상, 생활양식의 서구화 등 물 사용 패턴의 변화 등이 주 요인이 되고 있다. 그러나 1997년을 정점으로 계속 줄어들어 2000년도에는 380[ℓ], 2001년에 374[ℓ], 2002년에 362[ℓ], 2003년에는 359[ℓ]로 계속 줄어들었으나 2004년에는 365[ℓ]로 다시 상승기미를 보였지만 그래도 1990년 이전 수준으로 나타났다. 이는 절수기 설치와 “물 아껴 쓰기 운동” 전개 등으로 물 사용량이 줄고, 노후관 교체 등으로 누수량이 감소하였기 때문인 것으로 분석된다.
2-3-2 사용수량의 변화
물 사용량은 계절, 월별, 요일별로 각기 다르며 하루 중에도 시간대에 따라 다르다. 계절별로는 여름에 가장 많이 사용하고, 봄과 가을이 중간정도이며 겨울에 가장 적게 사용한다. 시간대별 사용량은 건물의 용도에 따라 크게 달라진다. 그림 2.21에 각종 용도의 건물에서 시각별 물사용 변동을 1일 사용수량에 대한 비율로 나타냈다.
그림 2.21 각종 건물의 사용수량 시간 변동
건물에서의 사용수량은 건물의 규모와 용도 및 설비 내용에 따라 크게 다르다. 위생과 난방설비 정도였던 건물의 설비가 이제는 냉방 또는 공조설비를 필수로 하고 있고, 주택의 경우는 수세식 화장실과 세탁기 사용의 보편화, 식기 세척기의 보급, 자동차의 증가에 따른 세차용수의 추가 등이 사용수량의 증가를 가속화하고 있다.
2-3-3 생활용 급수량 산정
1. 급수인원(대상인원)에 의한 방법
급수인원이 확실한 경우(주택ㆍ아파트에서는 주거인원, 사무실ㆍ공장에는 종업원, 여관ㆍ호텔에는 종업원과 손님 등) 표 2.5를 이용해서 각 건물별 1인 1일당 사용수량을 급수인원에 곱하여 구한다. 그러나 이 표는 어디까지나 참고 숫자이므로, 실제 설계를 할 때에는 실태를 잘 조사해야 한다.
특히 급수대상인원에는 건물의 상주인원 이외에 외부 방문자도 추가하는 경우가 많으며, 최근에는 절수사용기구에 의한 절수대책도 추진되므로 확실한 실태파악이 중요하다.
Qd = Nㆍq
여기에서, Qd : 1일당의 급수량[ℓ/d]
N : 급수 대상인원[인]
q : 건물의 종류별 1인 1일당 급수량[ℓ/c/d] - (표 2.5)
표 2.5(1) 건물용도별 단위급수량ㆍ사용시간ㆍ인원
건물종류 |
단위 급수량[ℓ] |
사용시간 [h/일] |
주 기 |
유효면적당 인원 등 |
비 고 [liter] |
단독주택 집합주택 독신자 기숙사 |
300~400/인 200~350/인 400~600/인 |
10 15 10 |
거주자 1인당 거주자 1인당 거주자 1인당 |
0.16인/m2 0.16인/m2 |
|
관공서 사무소 |
60~100/인 |
9 |
재근자 1인당 |
0.2인/m2 |
남자 50/인, 여자 100/인, 사원식당ㆍ테넌트 등은 별도가산 |
공장 |
60~100/인 |
조업 시간 +1 |
재근자 1인당 |
앉은 작업 0.3인/m2 서있는 작업 0.1인/m2 |
남자 50/인, 여자 100/인, 사원식당ㆍ샤워 등은 별도가산 |
종합병원 |
1,500~3,000/상 30~60/m2 |
16 |
연면적 1m2당 |
|
설비내용 등에 의해 상세히 검토한다. |
호텔전체 호텔 객실부 |
500~600/상 350~450/상 |
12 12 |
|
|
상동 객실부만 |
요양소 |
500~800/인 |
10 |
|
|
|
찻집
음식점
사원식당
급식센터 |
20~35/객 55~130/점포m2
55~130/객 110~530/점포m2
25~50 /식 80~140/식당m2 20~30/식 |
10 |
|
점포면적에는 주방면적을 포함 |
주방에서 사용되는 수량만 화장실 세척수 등은 별도가산
상동 정성적으로는 경식ㆍ면ㆍ식당ㆍ일식ㆍ한식ㆍ양식ㆍ중화의 순으로 많음 상동
상동 |
백화점ㆍ수퍼마켓 |
15~30/m2 |
10 |
연면적 1m2당 |
|
종업원분ㆍ공조용수를 포함 |
초ㆍ중ㆍ고등학교
대학 강의동 |
70~100/인
2~4/m2 |
9
9 |
(학생+직원) 1인당
연면적 1m2당 |
|
교사ㆍ종업원분을 포함] 풀용수(40~100/인)은 별도가산
실험ㆍ연구용수는 별도가산 |
극장ㆍ영화관 |
25~40/m2 0.2~0.3/인 |
14 |
연면적 1m2당 입장객 1인당 |
|
종업원분ㆍ공조용수를 포함 |
터미널 역 일반 역 |
10/1,000인 3/1,000인 |
16 16 |
승객 1,000인당 |
|
열차급수ㆍ세차용수는 별도가산 종업원분ㆍ다소의 테넌트분을 포함 |
사원ㆍ교회 |
10/인 |
2 |
참석자 1인당 |
|
상주자ㆍ상근자분을 별도가산 |
도서관 |
25/인 |
6 |
열람자 1인당 |
0.4인/m2 |
상근자분은 별도가산 |
(주) 1. 단위급수량은 설계대상급수량으로 연간 1일평균 급수량이 아님
2. 다수의 문헌을 참고로 하여 집필자의 판단에 의해 작성
3. 비고란에 특기가 없는 한 공조용수, 냉동기냉각수, 실험ㆍ연구용수, 프로세스용수, 수영장ㆍ사우나용수 등은 별도 가산한다. 또한 냉동기의 냉각수량은 원심냉동기의 경우 3.6[ℓ/(minㆍkW)], 흡수냉동기ㆍ흡수냉온수발생기의 경우 4.9[ℓ/(minㆍkW)]으로, 냉각탑을 사용하는 경우에는 이들 값의 2%정도를 보급수량으로 본다.
건물종류 |
용도 |
급수량 [ℓ] |
사용시간[h] |
유효면적당 인원 [인/m2] |
유효면적/연면적[%] |
비 고 [liter] |
사 무 소 |
통근 |
100-120 |
8 |
0.2 |
55-57(임대 60) |
|
은행.관청 |
통 근 |
100-120 |
8 |
0.2 |
사무소와 같음 |
|
병 원 |
1bed당 |
고급 1000이상 중급 500이상 기타 250이상 |
10 |
3.8인/bed |
45-48 |
1병상당 외래객 8 간호원 160 직원 120 |
교회.사원 |
손 님 |
10 |
2 |
|
|
|
극 장 |
손 님 |
30 |
5 |
|
53-55 |
|
영 화 관 |
손 님 |
10 |
3 |
1.5인/객석 |
|
|
백 화 점 |
손 님 |
3 |
8 |
1.0 |
55-60 |
점원 100 |
점 포 |
통 근 |
100 |
7 |
0.16 |
|
상주 160 |
소매시장 |
손 님 |
40 |
6 |
1.0 |
|
|
대중식당 |
손 님 |
15 |
7 |
1.0 |
|
상주 160 |
요 리 점 |
손 님 |
30 |
5 |
1.0 |
|
상주 160 |
주 택 |
주 거 |
200-250 |
8-10 |
0.16 |
50-53 |
|
아 파 트 |
주 거 |
200-250 |
8-10 |
0.16 |
45-50 |
독신 100 |
기 숙 사 |
주 거 |
120 |
8 |
0.2 |
|
|
호 텔 |
손 님 |
250-300 |
10 |
0.17 |
|
|
여 관 |
손 님 |
200 |
10 |
0.24 |
|
|
초.중학교 |
학 생 |
40-50 |
5-6 |
0.25-0.14 |
58-60 |
교사 100 |
고등학교이상 |
학 생 |
80 |
6 |
0.1 |
|
교사 100 |
연 구 소 |
직 원 |
100-200 |
8 |
0.06 |
|
|
도 서 관 |
열람자 |
25 |
6 |
0.4 |
|
|
공 장 |
공 원 |
60-140 |
8 |
0.1-0.3 |
|
남자80,여자10 |
2. 건물의 면적에 의한 방법
건물의 급수대상인원이 확실하지 않을 때는, 건물의 유효면적(연면적에서 복도ㆍ계단ㆍ변소ㆍ창고 등을 제외한 면적)을 기초로 하여 대상인원을 추정하여 급수량을 산정한다.
Qd = Aㆍkㆍnㆍq
여기에서, A : 건물의 연면적[m2]
k : 건물의 연면적에 대한 유효면적의 비율[%] - (표 2.5)
n : 유효면적당 인원[명/m2] - (표 2.5)
3. 위생기구수에 의한 방법
건물에 설비된 위생기구에 의해 사용수량을 구하는 방법이다. 사용량은 위생기구의 종별ㆍ관경ㆍ수압 및 사용상태에 따라 다르므로 통계적으로 조사한 기구별 사용량을 이용한다. 표 2.7은 수압을 200~300[kPa]{2~3kg/cm2}로 일정하게 고정한 경우, 위생기구의 기구별 1회당 사용량ㆍ1시간당 사용회수ㆍ순간최대유량을 나타낸 것이다. 그러나 1시간마다의 사용횟수를 가정하기가 어렵기 때문에 표 2.6에 나타낸 위생기구별 1개 1일마다의 급수량을 사용하면 편리하다.
기구가 많이 설치된 배관계에서는 각 기구가 동시에 사용되는 경우는 거의 없으므로, 표 2.8의 (a) 또는 (b)와 같은 동시사용율(동시에 사용하는 기구수와 전체 기구수와의 비율)을 적용한다.
Qd = (Σ qmㆍfn)ㆍP
또는 Qh = (Σ QeㆍNh)ㆍP 〕
여기에서, qm : 위생기구별 1개 1일당 급수량[ℓ/d] - (표 2.6)
fn : 위생기구 수[개]
P : 기구 동시 사용율[%] - (표 2.8)
Qe : 위생기구별 1회당 사용량[ℓ/회] - (표 2.7)
Nh : 위생기구의 1시간당 사용회수[회/hr]
급수량의 산정은 일반적으로 급수인원에 의한 경우가 많으나, 특수건물(실험실 등 다수의 위생기구가 설치되는 건물)은 인원수와 기구수의 두 가지 방법으로 계산하여 그 건물에 맞는 수량을 결정한다.
표 2.6 위생기구의 건물 종류별 1개 1일당 급수량[ℓ/d]
건물별 위생기구 |
사무소 |
학 교 |
병 원 |
아파트 |
공 장 |
회관, 클럽 보험, 은행 |
극장, 영화관 |
대변기(세척밸브) 대변기(세척탱크) 소변기(세척밸브) 소변기(세척탱크) 수 세 기 세 면 기 싱 크 청소용 싱크 욕 조 |
900 1,200 400 400 240 960 1,200 510 - |
600 800 240 240 140 900 720 440 - |
750 1,000 480 480 180 400 600 6,100 - |
200 240 150 150 120 200 550 270 760 |
750 1,000 420 420 - - - - - |
800 800 320 320 160 640 960 440 - |
750 1,000 480 480 300 3,200 - - - |
표 2.7 위생기구별 1회당 사용수량ㆍ1시간당 사용횟수ㆍ유량ㆍ접속관경
기 구 종 류 |
1회당 사용량 [ℓ] |
1시간당 사용회수[회] |
순간최대유량 [ℓ/min] |
접속관 구경 [A] |
비 고 |
대변기(세척밸브) |
13.5~16.5 |
6~12 |
110~180 |
25 |
평균 15ℓ/회ㆍ10s |
대변기(세척탱크) |
15 |
〃 |
10 |
15 |
|
소변기(세척밸브) |
4~6 |
12~20 |
30~60 |
20 |
평균 5ℓ/회ㆍ6s |
소변기(세척탱크) |
9~18 |
12 |
8 |
15 |
2~4인용 기구 1개에 대해 5.4ℓ |
소변기(세척탱크) |
22.5~31.3 |
〃 |
10 |
15 |
2~4인용 기구 1개에 대해 5.4ℓ |
수세기 |
3 |
12~20 |
8 |
15 |
|
세면기 |
10 |
6~12 |
10 |
15 |
|
싱 크(13mm수전) |
15 |
〃 |
15 |
15 |
|
싱크(20mm수전) |
25 |
〃 |
15~25 |
20 |
|
수음기 |
|
|
3 |
15 |
|
살수전 |
|
|
20~50 |
15~20 |
|
일식욕조 |
크기에 따름 |
3 |
25~30 |
20 |
대형 욕조인 경우는 수전 및 급수관경을 25~32mm로 한다. |
양식욕조 |
125 |
612 |
〃 |
20 | |
샤 워 |
24~60 |
3 |
12~20 |
15~20 |
사용량은 종류에 따라 다름 |
표 2.8 위생기구의 동시사용율
(a)
기 수 수 |
2 |
3 |
4 |
5 |
10 |
15 |
20 |
30 |
50 |
100 |
동시사용율(%) |
100 |
80 |
75 |
70 |
53 |
48 |
44 |
40 |
36 |
30 |
(b)
기구수 기구종류 |
1 |
2 |
4 |
8 |
12 |
16 |
24 |
32 |
40 |
50 |
70 |
100 |
대변기(세정밸브) 일 반 기 구 |
100 100 |
50 100 |
50 70 |
40 55 |
30 48 |
27 45 |
23 42 |
19 40 |
17 39 |
15 38 |
12 35 |
10 33 |
2-3-3 기기용 냉각수량
1. 냉동기용 냉각수량
사무소 건물에는 냉방 또는 공조설비가 많이 이루어지므로, 냉동기 사용에 따른 냉각수량의 확보가 중요하다. 냉각수는 방류식으로 하는 경우와 냉각탑을 사용하는 경우가 있다.
(1) 방류식의 경우
QR1 = 60ㆍqcㆍRT
여기에서, QR1 : 방류식 경우의 냉각수량[ℓ/h]
qc : 1 RT(또는 1KW)당 냉각수량 [ℓ/minㆍRT] 또는 [ℓ/minㆍKW]
RT : 냉동기 용량[RT] 또는 [KW]
(2) 냉각탑을 사용하는 경우
QR2 = 60ㆍkㆍqcㆍRT
여기에서, k : 보급계수(보통 0.02) - 표 1.9
표 2.9 기기의 냉각수량
기 기 종 류 |
냉각수량(ℓ/minㆍRT) |
보급수의 비율(%) |
터보(압축식)냉동기 흡수식 냉동기 |
12.5~13 14~15 |
2 2~2.5 |
발 전 기 |
0.67(ℓ/minㆍKVA) |
- |
2. 발전기용 냉각수량
건물에 발전기용 엔진이 설치되는 경우의 냉각수량은 다음과 같다.
QE = 60ㆍqeㆍW
여기에서, QE : 발전기용 엔진의 냉각수량[ℓ/h]
qe : 1 KVA당 냉각수량 [ℓ/minㆍKVA]
W : 발전기 용량 [KVA]
2-3-4 예상 급수량
급수용 기기・배관 등의 용량을 산정하기 위해서는, 건물에서 물이 어떠한 상태로 사용되는가를 충분히 파악해야 한다.
그림 2.22 시간별 물 사용량
1. 시간당 평균 예상급수량
1일당 급수량을 1일 평균 사용시간으로 나눈 값을 시간평균 예상급수량이라 한다.
Qd
Qh = ------
T
여기에서, Qh : 시간평균 예상급수량[ℓ/h]
Qd : 1일당 급수량[ℓ/d]
T : 1일 평균 사용시간[h/d] - (표 2.5)
2. 시간최대 예상급수량
건물에서 하루의 사용수량은 시간에 따라 변화한다. 일반적으로 주택이나 아파트의 경우는 오전 9~10시에 피크(peak)가 되며, 사무실 건물은 오전 9시 또는 오후 5시경에 피크가 나타난다. 이와 같이 하루 중에 가장 많은 물이 사용된다고 추정한 1시간에 사용되는 수량을 시간최대 예상급수량이라고 한다.
Qm = (1.5~2.0)ㆍQh
여기에서, Qm : 시간최대 예상급수량[ℓ/h]
3. 순간최대 예상급수량
하루중에 물을 가장 많이 사용하는 순간(분단위)을 고려하여, 이 순간에 사용되는 수량을 순간최대 예상급수량이라 한다.
(3~4)ㆍQh
Qp = ----------------
60
여기에서, Qp : 순간최대 예상급수량[ℓ/min]
4. 예상 급수량을 산정할 때 고려 할 사항
① 냉각수와 같은 기기용수는 시간평균 예상급수량, 시간최대 예상급수량 및 순간최대예상 급수량을 동일한 값으로 한다.
② 일반 건축물에서의 냉방용 냉동기의 능력은 개략으로 산정할 경우, 연면적 33[m2](10평)에 대해 1냉동톤(1RT)으로 한다.
③ 발전기용 냉각수는 비상 또는 정전 시에 운전되는 동안 급수되므로 일반 급수량 계산에 고려하지 않는다.
④ 학교ㆍ극장ㆍ영화관・공장 등에서는 휴식시간에 물의 사용이 집중되므로 Qm , Qp의 값을 크게 한다.
2-3-5 음료수와 잡용수와의 비율
물의 유효이용화 추진에 따라 배수 재이용설비 등 장래에 설치할 것에 대비하여, 급수계통을 음료수 계통과 잡용수 계통의 2계통으로 구분하는 경우가 증가되고 있다.
음료수와 잡용수의 수량비율은, 잡용수를 어느 용도로 사용하느냐에 따라 다른데, 화장실의 세정수나 청소용수, 살수전 정도의 경우는 표 2.1과 같다.
[예제 2-2] 연면적 2,500[m2]의 사무소 건물에 필요한 1일 예상 급수량은?
[예제 2-3] 학교건물에 대변기(세척밸브식) 50개, 소변기(세척밸브식) 25개, 세면기 20개, 청소용 싱크 5개를 설치하는 경우 1일 예상 급수량은 얼마인가? (다만, 표 2.6과 2.7을 이용하여 2가지 방법으로 구하라)
[예제 2-4] 연면적이 4,000[m2]인 사무소의 1일 예상급수량, 시간평균 예상급수량, 시간최대 예상급수량, 순간최대 예상급수량을 산정하라? (다만, 공조용으로 압축식 냉동기를 사용하며, 그 용량은 150[USRT]로 한다.)
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