구획 화재에서 스프링클러 열 손실계수 변화에 따른 작동 시간 분석

Analysis on the Effects of the Heat Loss Coefficient on the Operation Time of Sprinkler in Compartment Fire

본 연구에서는 구획 공간 화재 시 발열량이 급격히 변하는 조건에서 스프링클러헤드의 손실인자 변화에 따른 작동시간을 분석하였다. 이를 위해서 내화보드로 구성된 구획 공간의 크기가 폭 0.3 m, 세로 0.5 m, 길이 3.0 m인 구조물을 제작하고 헵탄(n-Heptane) 풀 화재 실험을 수행하여 구획 공간 내부의 온도 분포, 헵탄의 질량감소율 그리고 발열량을 산출하였다. 또한, Fire Dynamics Simulator (FDS) Version 6.5를 사용하여 실험 조건과 동일한 발열량을 가정 하고 스프링클러헤드의 설치위치 및 손실인자(C-factor) 변화에 따른 작동 시간을 분석하였다. 그 결과 반응시간지수 (Response Time Index, RTI)가 100 (m·s)0.5 이고 작동온도가 72 ℃인 스프링클러는 화원 상층부의 기류 온도가 100 ℃ 에서 300 ℃로 상승하고, 기류의 속도가 약 0.7 ㎧인 경우 C-factor = 0과 1일 때 스프링클러의 작동시간은 최소 30s∼60 s, C-factor = 3일 때 62 s에서 최대 92 s, C-factor = 5일 때 120 s 이상으로 나타났다.

In this study, the experiment conditions for the variation of heat release rate in compartment space were constructed to analyze the effects of fire spread and the operation time of sprinkler in accordance with the heat loss of the sprinkler’s heat element. The compartment composed of fire board (width = 0.3 m, height = 0.5 m, length = 3.0 m), are manufactured to measure the temperature distributions in the inner space, the mass loss rate and heat release rate during the experiment of N-heptane pool fire test. Also, the operation time of sprinkler is analyzed with the installation of sprinkler and C-factor using Fire Dynamics Simulator Ver.6 under the experiment conditions. The results show that the operation time of sprinkler, which has RTI 100 (m·s)0.5 operating temperature 70 ℃, is 30 s~60 s for C-factor = 0 and 1, 62 s~92 s for C-factor = 3, and 120 s over for C-factor = 5, respectively.