건물의 급수, 급탕 시스템

온수공급시스템 2004/06/17 17:44 http://blog.naver.com/robotpak/100003343455   선진외국의 水道보급은 19세기 후반부터 주철관, 펌프 등 기기 및 재료의 개량과 정수방법의 발달로 본격화되었다고 할 수 있다. 우리나라에서의 생활용수 공급은 강물이나 계곡물이 주류였고, 상류지배층에서는 간혹 우물물을 사용하였다. 우리나라 최초의 급수설비는 1896년에 착공하여 1897년에 준공된 프랑스 공사관에 屋上水槽를 설치한 것이다. 최초의 근대적 형태의 수도시설은 1904년 7월 부산 초량에 만들어진 경부선 철도공작 공장용 및 종업원 사택 급수용 수도시설이었다. 이 수도시설의 배수관은 관경 400mm의 주철관 1.7km, 연관 2.5km를 시설하고 급수전 120개, 소화전 3개를 설비했다. 1908년에 준공된 조선교회관은 지상 4층, 지하 1층으로 옥상급수탱크, 급탕설비 및 消火栓시설을 구비하였다. 1910년 한일합방 이전 상수도 시설이 된 곳은 서울, 평양, 부산, 목포 등 4개 도시로 이들 상수도시설은 주로 일본 거류민들을 위한 것이며, 이후 주요 도시의 대부분이 상수도 시설을 갖추었다. 1960년대부터는 공업화와 함께 도시화 현상에 따른 상수도 시설의 확장이 이루어졌으며, 전국 주요 도시에 외국의 차관, 정부의 융자 및 지방비에 의하여 사업이 추진되었다. 우리나라에서는 상수원의 부족 및 상수 공급망이 미비하여 대부분 지하수를 개발하여 급수하였다. 세대별 수도계량기를 처음 설치한 것은 대한주택공사가 1963년에 건설한 서울시 수유리 2, 3차 주택이며, 수도계량기의 검침량을 기준으로 수도요금을 부과하였다. 소도시의 상수도 사업은 1967년부터 地方交付金에 의하여 시설의 확장 및 개량이 이루어졌다. 1968년에 건설된 힐탑 외국인아파트가 오늘날과 같은 급수시설을 완비한 최초의 아파트로서 저수조를 설치하여 단수시에 대비하였고, 지하 저수조에는 급수가압 펌프를 설치하고 옥상에는 고가수조를 설치하여 각 세대에 급수하도록 하였으며, 시설자재는 대부분 일본에서 수입된 것으로 이를 계기로 시설자재의 국산화에 박차를 가하기 시작하였다. 1970년 남산 외국인아파트(17∼18층)에는 남산중턱의 고지대에 配水池를 설치하여 7층까지는 고지대 配水池의 수압으로 급수하고 8층이상에는 高架水槽 방식으로 급수를 하였으며, 과천 신도시에는 高地帶의 排水池를 이용하여 자연급수 방식을 최초로 도입해서 펌프 동력비를 절감하였다. 1975년 잠실 대단지 아파트에는 각 단지별로 1천톤급의 대형 地下 貯水槽를 설치하여 단수에 대비하였고, 지하 저수조 기계실에는 용량이 100HP나 되는 급수펌프를 설치하였으며 1976년 잠실 고층아파트에는 수도계량기 검침이 외부에서 가능하도록 설치하였다. 1987년부터 중층 아파트단지에는 屋上물탱크 대신 高架水槽 타워를 이용한 급수방식을 적용하였다. 우리나라에서 하수도 사업에 관심을 보이기 시작한 것은 1960년대에 접어들면서 시작되었고, 그 이전에는 우수배수를 주목적으로 도시 가로정비의 일환에 의해 부분적으로 이루어졌다. 1907년 11월에 착공하여 1908년에 준공된 중앙기독교 청년회관은 연건평 600평의 3층 벽돌조 건물로서 변소를 집단취급식으로 하였다. 그후 1925년 2차 공사시에 체육관 등을 증축하였는데 증축부분의 변소는 수세식으로서 양변기를 설치하였다가 그후 일부를 和式便器로 교체하였다. 1962년 마포아파트에 처음으로 일본에서 수입한 수세식 和便器(<그림2-2- 10> 참조)가 설치되었고, 1965년에 화곡동 국민주택에 국산 수세식 변기와 관련 부속품을 사용하였으며, 1976년부터 양변기를 사용하기 시작하였다. -------------------------------------------------------------- 초고층 건물에서의 급수, 급탕 설계사례 (968073) 1. 개요 초고층 건물에 있어서는 최상층과 최하층과의 배관내 수압차가 커져서 최하층에서는 급수압의 과대로 물을 사용하기 어렵고, 수전이나 배관연결 부위의 파손으로 누수가 발생하기 쉬우며, 수격작용으로 인한 진동, 소음 등을 유발시킴. 2. 초고층건물의 급수설비 설계 (1) 수자원의 절약을 위해 시수 및 정수사용계통을 분리하되 말단 사용처에 있어서의 급수 압력이 일정값 이하가 되도록 할것 ① 아파트, 호텔, 병원 : 3-4 k ② 사무소, 공장, 기타 : 4-5 k (2) 급수계통의 구분 ① 고가수조(분리수조)에 의한 급수조닝 ② 감압밸브에 의한 급수조닝 ③ 펌프직송에 의한 급수조닝 (3) 고가수조(분리수조)에 의한 방법 ① 수조마다 양수기를 분리하는 방법 ② 1대의 양수기로 여러개의 고가수조(분리수조)에 보급하는 방식 : 소요공간 감소, 저층부에서 소음발생 우려 ③ 특징 ㉮ 수압이 일정하다 ㉯ 중간수조 설치공간 필요 ㉰ 수조설치에 따른 구조보강 (4) 감압밸브에 의한 방법 ① 감압변 수직관 중간에 설치하는 방법 ② 감압변 지하기계실 (또는 PIT) 에 설치하는 방법 ③ 특징 ㉮ 중간수조의 수를 줄일수 있다. ㉯ 고가수조 용량의 상대적 증가로 구조적 보강 ㉰ 고장대비 예비설치 ㉱ 최상층 수압부족대비 가압펌프 설치 혹은 수조위치를 최대한 높일것 (5) 펌프직송에 의한 방법 ① 존별로 펌프를 분리하여 설치하는 방법 ② 최상층용 양정의 급수펌프를 설치하고 존별 감압밸브 설치하는 방법 ③ 특징 ㉮ 고가수조, 중간수조 설치공간 불필요 ㉯ 정전시 급수중단 ㉰ 자가발전 설비에 의한 비상전환 3. 초고층 건물의 급탕설비 설계 급탕설비의 조닝은 일정한 급탕압력을 유지위한 것으로 급수설비의 조닝과 동일하게 할것. (1) 고가수조 (분리수조) 를 이용한 급탕조닝 (2) 감압밸브에 의한 급탕조닝 (3) 펌프직송에 의한 급탕조닝 저탕조 급수 순환펌프 펌프 4. 초고층 건물의 설계시 유의사항 (1) 건물의 높이를 고려하여 말단 사용처에서 적정수압을 유지하면서 경제성 및 안정성을 고려한 급수 및 급탕조닝 (2) 펌프의 케이싱, 밸브류 및 배관재의 내압이 고압에 견딜것 (3) 위생설비자재의 시공성 및 경제성을 검토하여 공법과 자재선정 (4) 배관재의 Prefab화 위생기구의 Unit화하여 공장제작, 현장반입 설치토록 할것 (5) 절수형 위생기구 적극채택 5. 결론 최근들어 펌프직송 기술의 발전, 건물임대비 상승, 유지관리비의 상승등으로 인하여 펌프직송 방식적용이 증가추세이나 안정적으로 수압을 유지하면서 경제성이 있는 급수, 급탕을 하기 위한 설비설계가 연구검토되어야 할것으로 사료됨. 철고조 초고등 아파트 시스템 개발, 정하선, 김안구, 금영섭 외 요 약 문 1. 과제명 : 철골조 초고층 아파트 시스템 개발 2. 연구기간 : 1994.4∼1996.10 3. 배경 지가의 상등, 가용택지의 부족, 인구의 도시집중으로 인한 대량의 주택수요는 토지이용의 고도화를 위한 초고층 주거건물의 건설을 필요로 하게 되었다. 초고층 건물의 주택수요는 특히 도심 및 인근지역 등 재개발이 예상되는 지역 에서 날로 증 가되고 있는 통근시간의 단축을 원하는 계층에서 크게 나타날 것이 며, 새로 개발되는 대규 모 주택단지에서도 단지경관상 변화를 주기 위한 이유, 용 적율을 높이므로써 넓은 옥외공간 을 확보하기 위한 이유 등으로 초고층 주거건물 의 건설이 기대된다. 4. 목 표 이 연구는 도심재개발지역에 건설될 것으로 예상되는 주상 복합건물과 대규모 주택단지에 건설될 것으로 예상되는 주거전용 아파트 시스템을 개발하는 것을 목 적으로 한다. 주상복합 건물은 40층, 주거전용 건물은 30층을 목표로 하였다. 공사기간의 단축과 양호한 건설환경의 유지를 위하여 철골조를 기본으로 하며, 건물의 초 고층화에 따른 수직부재 단면의 증대를 억제하고 공간의 활용성을 높이 기 위하여 콘크리트로 충전된 각형강관을 사용하다. 공사비용이 층고에 크게 영향을 받는다는 점을 감안하여, 새로 개발되는 초고층 아파트 시 스템의 층고는 3m가 넘지 않도록 한다. 양호한 건설환경의 유지 공사기간의 단축 및 기능인력 부족에 대응하기 위하여 세대간 경계 벽, 외벽등을 건식.경량 벽체로 한다. 5. 연구 방법 이 연구과제는 금호건설, 롯데건설, 삼익건설, 우성건설, 포스코개발, 포항제철, 한신공영, 현대건설, 현대산업개발의 9개 산업체와 대한 주택공사가 콘소시엄을 구 성하여, 산업체에서는 연구비를 지원하고 대한주택공사 주택연구소에서는 연구를 주관하여 시행하고 있다. 주택연구소에서 인력을 보유하고 있지 않은 방재계획, 초고층건물의 시공계획등 특수분야 는 주택연구소의 비상임연구위원, 자문위원을 활용하고 있으며, 실험은 외 부기관(대덕의 기계 연구원, 이천의 방재시험소등)에 의뢰하고 있다. 또한 초고층 건물의 건설과 관련된 선진 정보를 획득하기 위하여 주택연구소와 정보 교류 협 약이 체결되어 있는 일본의 건설성 건축 연구소, 핀란드의 VTT, 프 랑스의 CSTB등과 정보 및 인적교류를 시행하고 있다. 6. 년차별 연구내용 1차년도(1994.4 ∼ 1995.4) - 구조시스템 대안설정(주상복합 건물) - 구조부재 실험(기둥) - 구조해석 모델링 기법 개발 및 구조해석 - 건축설계 전제 조건 분석(주상복합 건물) - 주거평형 결정 - 주상복합건물 기본계획안 작성 - 열원, 냉난방 시스템 선정 - 환기 시스템, 급 배수 설비 시스템 선정 - 외벽 및 세대간 경계벽 요구성능 수준 및 평가방법 정립 양중계획 검토 강관의 콘크리트 충전방법 검토 2차년도(1995.4∼1996.4) - 접합부상세 개발 - 바닥구조 부재 및 접합부 실험 - 내화실험 - 주거전용건물 구조 계획 - 주거전용건물 기본계획안 작성 - 주상복합건물 계획설계 - 용도별 적정 환기설비 방식 및 부하산정 방법 검토 냉 난방부하, 급수 급탕부하 산정 쓰레기 처리 설비 시스템 선정 - 방재 시스템 선정 - 급배수 설비 소음 저감 방안 개발 - 바닥 충격음 저감 방안 개발 - 작업자 및 물류 동선계획, 자재저장소 등 가설 계획 수립 지하층 시공방법 검토 양중계획, 양중장비 운용계획 수립 - 골조공사 기준사이클 공정분석 3차년도(1996.4∼1996.10) - 콘크리트 충전 시공성 평가 - 주거전용건물 계획설계 - 엘리베이터 소음 저감방안 개발 - 건식 벽체 활용방안 정립 - 보완실험 - 설계지침 및 시방서 개발 7. 1차년도 연구결과 요약 구조시스템 - 구조성능의 효율화와 이에 따른 경제성을 도모하기 위하여 40층 건물은 타워형으 로 한다. - 횡력에 저항하기 위하여 건물중앙에 코아를 설치하고 16층과 최상층 외곽 기둥을 트러 스로 연결한다. - 기둥은 콘크리트 충전 각형강관, 바닥은 슬림플로어(slim floor)시스템 활용 구조 안정성 평가 - 중심 압축하중만 받는 콘크리트 충전 각형강관의 내력은 이론값보다 10∼18%크게 나 타났으며 이에대한 강관의 폭-두께비의 영향은 없다. - 콘크리트 충전 각형강관은 순수강관에 비하여 뛰어난 소성변형능력을 나타낸다. - 강관내부의 스터드(stud)는 콘크리트 충전강관의 내력증가에 큰 영향을 미치지 않 는다. 건축계획 - 초고층 아파트의 수요자는 중 상류층일 것이며 주택규모는 85∼135m2범위내에서 3∼ 4개 타입을 혼용하여 다양한 수요에 대응한다. - 북향세대 발생을 최소화하고 건물 코아부분의 채광과 환기 확보를 위하여 북면 개방 타워형(U형)으로 계획한다. - 초고층 거주에서 오는 압박감을 해소하고 거주자의 편의성, 주택관리의 용이성 확보 를 위하여 호텔로비식 서비스기능을 도입한다. 설비 시스템 - 열원은 직접 팽창식 히트펌프 또는 가스직화식 냉온수기로 한다. - 주거부분 난방은 개량형 온수온돌시스템으로 한다. - 주거부분 냉방은 세대별, 상용부분 냉방은 각층공조방식으로 한다. - 주거부분 환기는 열교환형 환기시스템으로, 상용부분환기는 공조설비와 같은 라인 으로 한다. - 급수방식은 중간수조와 부스터 펌프에 의하고, 배수는 통기입관방식에 의한다. 주거환경계획 - 세대간 경졔벽에 대하여 층간변위 추종성, 방내화성능, 내충격성능, 차음성능에 대 하여 요구 성능기준과 평가방법을 설정하였다. - 외벽에 대하여 내풍압 성능, 층간변위 추종성, 방내화 성능, 수밀, 기밀, 단열, 내구 성 및 차음성능에 대한 요구 성능기준과 평가방법을 설정하였다. 공사관리 - 1개동에 용량 5∼6.5ton의 철골설치용 주크레인 1대와 하역 및 자재저장을 담당하 는 보조 크레인 1대를 설치한다. - 펌프차로 각형강관 하부에서 콘크리트를 압입하며, 1회 압입 높이는 30m 내외로 한 다.