파이어 스프링클러

Fire sprinkler
이 기사는 물을 배출하는 장치에 관한 것이다. 전체 시스템은 화재 스프링클러 시스템을 참조하십시오.
Fire sprinkler mounted on the ceiling
천장에 설치된 화재 스프링클러

화재 스프링클러나 스프링클러 헤드는 미리 결정된 온도가 초과된 경우 등 화재의 영향이 감지되면 물을 배출하는 화재 스프링클러 시스템의 구성품이다. 소방용 스프링클러는 세계적으로 광범위하게 사용되고 있으며, 매년 4천만 개 이상의 스프링클러 헤드가 장착되어 있다. 소방용 스프링클러를 적절히 설계하고 유지하여 보호받는 건물에서는 화재의 99% 이상이 소방용 스프링클러만으로 통제되었다.[1][2][3]

역사

1812년 영국의 발명가 윌리엄 콘그리브 경은 천장을 따라 구멍이 뚫린 파이프를 이용한 수동 스프링클러 시스템에 특허를 냈다.[4][5] 누군가 불을 알아차렸을 때, 건물 밖에 있는 밸브를 열어 파이프를 통해 물을 보낼 수 있었다.[6] 히람 스티븐스 맥심(Hiram Stevens Maxim)이 번번이 타버린 대형 가구공장의 결과, 재발 방지 방안에 대해 자문을 받아 최초의 자동 화재 스프링클러를 발명했다. 그것은 불이 난 지역을 잠재우고 소방서에 화재 신고를 할 것이다. 맥심은 비록 특허가 만료되었을 때 그 아이디어가 사용되었지만, 다른 곳에 그 아이디어를 팔 수 없었다.[7][8][clarification needed]

코네티컷주 뉴헤이븐의 헨리 S. 파르말레는 1874년 화재에 녹은 땜납을 이용해 밀폐된 수도관의 구멍을 빼는 자동 화재 스프링클러 시스템을 최초로 만들어 설치했다.[9] 그는 마투섹 피아노공장의 사장이었고, 터무니없이 높은 보험료율에 대응하여 스프링클러 시스템을 발명했다. 파르말레는 자신의 발명품을 "자동 소화기"[10]라고 부르며 그의 아이디어를 특허로 냈고 미국에서 큰 성공을 거두었다. 그리고 나서 그는 완전히 파괴되기 전에 건물 화재를 멈추는 방법을 보여주기 위해 유럽으로 갔다.

대부분의 사람들이 스프링클러 시스템을 설치할 여유가 없었기 때문에 파르말레의 발명품은 그가 계획했던 것만큼 많은 주목을 받지 못했다. 일단 이것을 깨달은 그는 보험회사들에게 자신의 시스템에 대해 교육하는 데 노력을 기울였다. 그는 스프링클러 시스템을 도입하면 손해율이 낮아져 보험사의 비용도 절감될 것이라고 설명했다. 보험료 인하 형태의 합리적인 수익을 보장할 수 없는 한 사업주로부터 시스템 설치 계약을 따내는 데 결코 성공할 수 없다는 것을 알고 있었던 것이다.

이와 관련, 그는 두 사람 모두 보험업계에 연줄이 있는 두 사람의 이권을 획득할 수 있었다. 첫 번째 사람은 볼튼의 대기업에서 면봉사로 일하고 있는 헤스케스 소령으로, 볼튼 코튼 트레이드 뮤추얼 보험 회사의 회장이기도 했다. 이 회사의 이사들과 장관 피터 케반은 파르말레의 초기 실험에 관심을 가졌다. 헤스케스는 파르말레에게 볼턴 주 애슬리 브리지에 있는 존 스톤스 앤 컴퍼니의 면방적 공장에 스프링클러 설치를 위한 첫 주문을 했다. 이것은 곧 같은 마을의 존 버틀러 소유의 알렉산드라 밀스의 명령으로 이어졌다.

1897년 그린넬 자동 스프링클러 광고

파르말레는 노력을 통해 두 번의 매출을 올렸지만, 볼턴 코튼 트레이드 뮤추얼 보험사는 현지 이외에는 그다지 큰 회사가 아니었다. 파르말레에게는 더 넓은 영향력이 필요했다. 그는 맨체스터의 상호 화재 보험 회사의 매니저인 제임스 노스 레인에서 이러한 영향력을 발견했다. 이 회사는 1870년 랭커셔와 요크셔 섬유제조업협회에 의해 높은 보험료율에 대한 항의로 설립되었다. 그들은 위험관리와 특히 가장 최신의 과학적인 화재진화기구의 사용을 장려하는 정책을 가지고 있었다. 그가 스프링클러 시스템에서 대중을 교육하는데 엄청난 노력과 시간을 들였음에도 불구하고 1883년까지 약 10개의 공장만이 파르말레 스프링클러에 의해 보호되었다.

미국에서는 파르말리 스프링클러를 제조하던 프레드릭 그리넬이 보다 효과적인 그리넬 스프링클러를 설계했다. 물과의 모든 접촉에서 퓨저블 이음매를 제거하여 감도를 높였고, 플렉시블 다이어프램 중앙에 밸브를 설치함으로써 수압의 변형인 저융접 이음매를 완화시켰다. 이 수단에 의해 밸브 시트가 수압에 의해 밸브에 맞도록 강요되어 스스로 닫히는 작용을 발생시켰다. 수압이 높을수록 밸브를 조인다. 유연한 횡격막은 더욱 더 중요한 기능을 가지고 있었다. 이 때문에 땜납 접합부가 완전히 절단될 때까지 밸브와 시트가 동시에 바깥쪽으로 이동하게 되었다. 그린넬은 스프링클러 시스템에 대한 특허를 획득했다.[11] 그는 또한 그의 발명품을 파르말레판보다 훨씬 더 큰 성공을 거둔 유럽으로 가져갔다. 결국 파르말레 제도는 철회되었고 그로넬과 그의 발명의 길을 열었다.[12]

미국의 규정

소방 스프링클러 적용 및 설치 지침과 전반적인 소방 스프링클러 설계 지침은 소방방재협회(NFPA) 13, (NFPA) 13D, (NFPA) 13R에 의해 제공되며 지방 관할구역에서 시행된다.

캘리포니아, 펜실베이니아, 일리노이를 포함한 일부 주에서는 최소한 새로운 주택 건설에 스프링클러가 필요하다.[13]

소방용 스프링클러는 자동 또는 개방 오리피스가 될 수 있다. 자동 화재 스프링클러는 미리 정해진 온도에서 작동하는 퓨즈 소자를 사용한다. 퓨즈 소자는 용해되거나 무형의 액체 함유 유리 전구가 깨져 화재 스프링클러 배관의 수압이 스프링클러 오리피스에서 플러그를 밀어내 오리피스에서 물이 분사된다. 그 물줄기는 스프링클러 타입의 목표를 지지하기 위해 설계된 스프레이 패턴으로 물을 형성하는 디플렉터와 충돌한다(즉, 제어 또는 억제). 현대의 스프링클러 헤드는 아래쪽으로 분사되도록 설계되었다. 스프레이 노즐은 다양한 방향과 패턴으로 스프레이를 제공할 수 있다. 대다수의 자동 소방 스프링클러는 화재에서 개별적으로 작동한다. 영화 표현과는 달리 스프링클러 시스템 전체가 특수 홍수 유형이 아닌 한 동시에 작동하지 않는다.[14][15]

오픈 오리피스 스프링클러는 워터프루프 시스템이나 홍수 스프링클러 시스템에만 사용된다. 그것들은 열에 민감한 작동 요소가 제거된 상태에서 그들이 기초하는 자동 스프링클러와 동일하다.

무형의 전구를 사용하는 자동 소방 스프링클러는 작동 온도를 나타내는 표준화된 색 부호화 규약을 따른다. 작동 온도는 스프링클러 시스템이 보호하는 위험의 유형에 해당한다. 거주지에는 생활안전을 목적으로 하는 특수형태의 신속대응스프링클러가 제공된다(주거용 스프링클러는 표준 살수스프링클러보다 방류 패턴이 높고, 천장 가스온도를 유지하기 위해 벽면의 물을 더 높게 방류하도록 특별히 개발되었다).wer.[16][17]

퀵 리스폰스 스프링클러

NFPA #13 표준은 1996년에 개정되어 경량 위험 점유 구분이 있는 모든 건물에 신속 대응 스프링클러를 의무화했다.

2002년판 NFPA #13 표준의 섹션 3.6.1은 응답 시간 지수(RTI)가 50(m-sec)1/2 이하인 것으로 정의한다. RTI는 스프링클러 전구의 온도를 온기류 온도의 63%로 올리는 데 필요한 시간으로 측정한 스프링클러 열반응 요소의 열반응도를 측정한 값으로, 공기 흐름 속도의 제곱근을 곱한 값이다.[18]

신속대응이라는 용어는 신속대응 해제 요소만이 아니라 스프링클러 전체(간격, 밀도, 위치 포함)의 목록을 표시하는 것을 말한다. 연장 커버리지 일반 위험(ECOH) 스프링클러와 같은 많은 표준 응답 스프링클러는 화재 시험을 통과하기 위해 반응 속도가 빠르다(저열 질량 소자). 퀵 리스폰스 스프링클러는 표준 스프레이 디플렉터와 함께 사용할 수 있지만, 연장 커버리지 디플렉터도 사용할 수 있다.[19]

빠른 대응 화재 스프링클러
NFPA 13 RTI < 50(ms)1/2당 빠른 응답 공칭 지름(mm) 노르불브 모델[20] 운영 시간(초) 응답 시간 색인(RTI)(ms)1/2
네 2.5 N2.5 9 25
네 3 N3 11.5 33
네 3.3 N3.3 13.5 38
아니요. 5 NF5 23 65
아니요. 5 N5 32 90

작전

높은 해제 온도를 나타내는 파란색 전구가 있는 표준 스프레이 스프링클러 헤드

각 폐쇄 헤드 스프링클러는 열에 민감한 유리 전구(아래 참조) 또는 우드의 금속[21] 및 유사한 성질을 가진 기타 합금과 같은 퓨즈 합금으로 함께 고정된 2부 금속 링크로 닫힌 상태로 유지된다.[22] 유리 전구 또는 링크는 스프링클러 주위의 온도가 개별 스프링클러의 설계 활성화 온도에 도달할 때까지 물이 흐르지 않도록 하는 플러그 역할을 하는 파이프 캡에 압력을 가한다. 각 스프링클러는 미리 정해진 열 수준에 도달하면 독립적으로 작동하기 때문에 작동되는 스프링클러는 화재 발생지점에 걸쳐 사용 가능한 수압을 최대화한다.

유리 전구의 액체는 온도 등급 표시에 따라 색상으로 구분되어 있다.

전구 내부의 액체가 열팽창되면서 전구가 깨진다.[23] 전구가 깨지기 전까지 걸리는 시간은 온도에 따라 달라진다. 설계 온도 이하에서는 파손되지 않고, 설계 온도 이상에서는 파손되어 설계 한계치 이상으로 온도가 상승함에 따라 파손되는 시간이 적게 걸린다. 응답 시간은 응답 시간 지수(RTI)로 표현되는데, 일반적으로 값은 35~250ms이며½½, 낮은 값은 빠른 응답을 나타낸다.[24] 표준 시험 절차(2.5m/s의 속도에서 135°C 공기)에 따라 68°C 스프링클러 전구가 RTI에 따라 7~33초 이내에 파손된다.[25] RTI도 제국 단위에서 지정할 수 있으며, 여기서 1ft는½½ 0.55ms와½½ 동일하다. 스프링클러의 감도는 열원소가 도장된 경우 부정적인 영향을 받을 수 있다.

최대 천장 온도 온도 등급 온도 분류 색상 코드(퓨저블 링크 포함) 유리 전구 색상의 액체 알코올
100°F / 38°C 135-170°F / 57-77°C 보통 무색 또는 검은색 주황색(135°F/57°C) 또는 빨간색(155°F/68°C)
150 °F / 66 °C 175-225°F / 79-107°C 중간 흰색 노란색(175°F/79°C) 또는 녹색(200°F/93°C)
225°F / 107°C 250-300°F / 121-149°C 높은 파랑 파랑
300 °F / 149 °C 325-375°F / 163-191°C 엑스트라 하이 빨간색 보라색
375°F/191°C 400-475°F / 204-246°C 매우 엑스트라 하이 녹색 블랙
475°F / 246°C 500-575°F / 260-302°C 울트라 하이 오렌지 블랙
625°F / 329°C 650 °F / 343 °C 울트라 하이 오렌지 블랙

표 6.2.5.1 NFPA13 2007 Edition은 최대 천장 온도, 스프링클러의 공칭 작동 온도, 전구 또는 링크의 색상 및 온도 구분을 나타낸다.

종류들

스프링클러에는 몇 가지 종류가 있다.[26]

  • 퀵 리스폰스
  • 표준반응
  • CMSA(제어 모드별 애플리케이션)
  • 주거용
  • ESFR(조기 억제 고속 응답)

ESFR

ESFR(조기 억제 고속 응답)은 스프링클러의 개념과 유형을 모두 가리킨다. "이 개념은 스프링클러의 빠른 대응이 효과적인 방전 밀도 즉, 연소 연료 패키지를 억제하기에 충분한 양으로 소화기를 통해 아래로 내려갈 수 있는 스프링클러 스프레이를 동반할 경우 화재 시 이점을 얻을 수 있다는 것이다."[27] 이 개념을 위해 개발된 스프링클러는 높은 랙 저장소에 사용하기 위해 만들어졌다.

ESFR 스프링클러 헤드는 1980년대에 최신 고속 대응 화재 스프링클러 기술을 활용하여 특정 고도로 도전적인 화재 위험에 대한 화재 억제를 제공하기 위해 개발되었다. 이들 스프링클러 도입에 앞서 소방서가 도착할 때까지 화재를 통제할 수 있는 보호장치가 설계됐다.

참고 항목

참조

  1. ^ "Domestic and Residential Fire Sprinkler Information". Archived from the original on 25 March 2014. Retrieved 25 March 2014.
  2. ^ "Fire Sprinklers". Fire Sprinklers Scotland. Archived from the original on 15 July 2018. Retrieved 6 February 2013.
  3. ^ "Industrial Fire sprinklers". Fire Safety Advice Centre. Retrieved 6 February 2013.
  4. ^ "Sprinklers" (PDF). Greater Manchester Fire Service Museum. Retrieved December 21, 2019.
  5. ^ Wonning, Paul R. (2019). Short History of Fire Fighting: The Story of the Fire Fighter and Fire House. Mossy Feet Books. p. 64.
  6. ^ 다나 1919 페이지 12
  7. ^ Chinn, George M. (1951), The Machine Gun, I, Bureau of Ordinance, 127페이지.
  8. ^ US 141062, Maxim, Hiram S, "화재진압자" 1873년 7월 22일 발행
  9. ^ 미국 특허 154,076
  10. ^ 다나 1919 페이지 16-21
  11. ^ 미국 특허 24만8828건
  12. ^ Dana, Gorham (1919), Automatic Sprinkler Protection (second ed.), John Wiley & Sons, Inc.
  13. ^ Wotapka, Dawn (December 22, 2010). "Builders Smokin' Mad Over New Sprinkler Rules". The Wall Street Journal. Retrieved December 21, 2019.
  14. ^ Norman, John (2005). Fire Officer's Handbook of Tactics (3d ed.). PennWell Books. p. 111. ISBN 1-59370-061-X.
  15. ^ Smith, Michael (March 20, 2019). "History of modern fire sprinkler systems, and how they prevent fire?". GPFSupply.com. Retrieved December 21, 2019.
  16. ^ "Quick response" (PDF). Minnesota Department of Public Safety. June 2006. Retrieved December 21, 2019.
  17. ^ Yao, Cheng (1997). "Overview of Sprinkler Technology Research" (PDF). Proceedings of the Fifth International Symposium. International Association for Fire Safety Science: 107. Retrieved December 21, 2019.
  18. ^ Martorano, Scott. "Automatic Sprinkler Thermal Sensitivity: Clarifying the Terms Fast Response and Quick Response" (PDF). Viking Group. Archived from the original (PDF) on July 10, 2016. Retrieved 5 March 2019.
  19. ^ Asplund, David L. (July 9, 2007). "The Evolution of Modern Automatic Fire Sprinklers" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2016-03-05. Retrieved November 24, 2015.
  20. ^ "Glass Bulb RTI". norbulb.de. Archived from the original on 2016-03-04. Retrieved 2015-11-24.
  21. ^ Metal Wood의 금속 정의 Dictionary.com Unfreded (v 1.1). 2008년 5월 17일 검색됨
  22. ^ 낮은 용해 지점 비스무트 기반 합금 2012년 10월 12일 웨이백 기계에 보관. Alchemy Castings 제품 정보.
  23. ^ 스프링클러 전구 사양 2010-08-28, 웨이백 머신에 보관, 데이 임펙스 Ltd.
  24. ^ SFPE(NZ) 기술 문서 95 – 3: 스프링클러 응답 시간 지수 웨이백 머신에 보관 2008-09-29. 뉴질랜드 소방 기술자 협회 지부
  25. ^ "JOB Thermo Bulbs Product Range". job-bulbs.com.
  26. ^ Multer, Thomas L. (1 September 2009). "Sprinkler Protection of Storage Facilities Goes Green". BNP Media. Retrieved 6 February 2013.
  27. ^ O’Connor, Brian (November 1, 2018). "Back to basics: Sprinkler types & systems". NFPA Journal. Retrieved December 21, 2019.

외부 링크