급수방식과 급수설비(고가수조·수도직결·크로스커넥션)

상수는 취수 → 도수 → 정수 → 송수 → 배수 → 급수의 순서로 공급된다. 취수는 수원에서 물을 끌어 들이는 것, 도수는 취수한 물을 정수장까지 보내는 것, 정수는 원수를 용도에 맞게 처리하는 것, 송수는 정수한 물을 배수지 등으로 보내는 것, 배수는 배수지의 물을 수요자의 배관으로 나누어 보내는 것이다. 급수방식에는 수도직결방식(수도 본관의 수압을 그대로 이용), 고가수조방식(옥상 등 높은 곳의 수조에 물을 올려 두고 중력으로 급수), 압력수조방식(밀폐된 탱크 안의 공기를 압축하여 그 압력으로 급수), 펌프직송방식(저수조의 물을 펌프로 직접 가압하여 급수 · 부스터펌프 방식)이 있다. 수도직결방식은 수질오염 가능성이 낮고 설비가 단순하며, 고가수조방식은 압력이 거의 일정하고 단수 때에도 일정량의 급수를 계속할 수 있으나 물이 수조에 머무는 시간이 있어 펌프직송방식보다 수질오염 측면에서 불리하다. 펌프직송방식은 저수조가 필요하고 옥상 고가수조를 두지 않으며, 압력수조방식은 최고·최저 압력의 차가 커서 급수압이 일정하지 않고 유지관리가 상대적으로 복잡하다. 고가수조방식의 급수는 상수도본관 → 지하저수조 → 양수장치(급수펌프) → 고가수조 → 세대 계량기 순으로 흐르고, 고가수조의 높이는 가장 불리한 위치의 필요 압력에서 역산해 정하며, 과압 구간에는 감압밸브를 두어 적정압력으로 낮추고, 넘침관과 배수관은 간접배수로 한다. 고층건물은 압력 차를 줄이려고 급수계통을 높이별로 나누는 급수 조닝을 하고, 초고층 공동주택은 중간수조 방식이나 감압밸브 방식으로 급수압을 조절한다. 급수압력은 수두(높이)에 비례하므로 단일계통에서는 하층부 압력이 더 높다.

급수 및 급탕설비의 재료는 유해물이 침출되지 않는 것을 쓰고, 위생기구나 장치의 기능에 맞는 수압과 수량으로 공급하며, 급탕배관은 온도 변화에 따른 팽창·수축을 흡수해야 하고, 급수 및 급탕계통에서는 역 사이펀 작용에 의한 역류가 생기지 않아야 한다. 역 사이펀 작용은 배관 내부가 부압이 되어 사용한 물이나 오수가 급수관 쪽으로 빨려 들어오는 현상이다. 크로스커넥션은 상수로부터의 급수계통과 그 밖의 계통이 직접 접속된 것으로, 급수계통의 압력이 낮아지면 다른 계통의 유체가 급수계통으로 유입되어 물이 오염된다. 먹는물용 배관설비는 다른 용도의 배관설비와 직접 연결하지 않는다(건축물의 설비기준 등에 관한 규칙 제18조 제2호). 급수설비의 오염은 크로스커넥션·역류·저수조 체류 등에서 생기며, 캐비테이션은 펌프 안에서 압력이 낮아져 물속에 기포가 생겼다 꺼지면서 소음·진동·손상을 일으키는 현상으로 오염 원인과 다르다. 토수구 공간은 수도꼭지 같은 토수구의 끝과 수조·기구의 넘침 수면 사이에 두는 공간으로 오염수의 역류를 막고, 체크밸브는 유체의 역류를 막는 밸브이며, 배관 속 이물질 제거는 스트레이너가 맡는다. 슬루스밸브는 게이트밸브라고도 하며 완전히 열면 유체 저항이 작고, 저항이 큰 것은 스톱밸브(글로브밸브)이다. 수격작용은 급수전이나 밸브를 급속히 닫을 때 급수관 안에 순간적으로 충격압력이 생겨 소음·충격음·진동이 일어나는 현상이며, 유속이 빠르고 변동이 클수록·밸브를 급히 닫을수록·상용압력이 높을수록·동일 유량에서 배관 지름이 작을수록·굴곡 지점이 많을수록 일어나기 쉽다. 수격작용은 공기실(에어챔버)이나 수격방지기로 방지하며(통기관은 배수 계통에서 트랩의 봉수를 보호하는 관이다), 국가건설기준 KDS 31 25 25 1.6(5)는 급수·급탕설비의 배관에서 워터해머흡수기나 급격히 닫히는 체크밸브 등을 선정하거나 관내 유속을 낮게 유지하도록 배관 지름을 선정하도록 한다.

저수조 상부에는 급수 관련 기기 이외의 것을 설치하지 않으며(국가건설기준 KDS 31 30 15 4.9(7) · KCS 31 30 15 3.3.1(4)), 탱크의 드레인 및 물넘침은 간접배수로 하고 물넘침관에는 방충망을 붙인다(KCS 31 30 15 3.3.1(6)). 탱크는 공사 완료 후 청소를 하고 만수상태를 24시간 이상 유지하여 누수를 검사하며(KCS 31 30 15 3.8.2 (3) 만수시험), 펌프는 캐비테이션·이상 소음 및 진동이 없이 운전되어야 한다. 급수배관에는 수격작용 방지용 공기실, 공기가 정체되는 곳(ㄷ자형 배관 등)의 공기빼기밸브, 관통부 슬리브를 설치하고 매설 배관은 부식을 방지하며, 수압시험은 배관을 마친 뒤 은폐하기 전에 한다. 찬 급수가 흐르는 배관은 여름에 표면 결로가 생기고 겨울에 동파가 생길 수 있어 방로(결로방지) 피복과 방동 피복을 한다. 수도법 시행규칙 제23조는 급수관 상태검사를 일반검사와 전문검사로 나누고 구체적 방법은 별표 7에 따르게 한다. 일반검사는 기초조사(준공연도·배관도면·관종류·문제점조사)와 급수관 수질검사로 하며, 수질검사는 건물 내 임의의 냉수 수도꼭지 하나 이상에서 물 1리터를 채취하고 수소이온농도는 5.8 이상 8.5 이하로 본다. 전문검사의 현장조사 중 유량은 건물 안의 가장 높은 층의 냉수 수도꼭지 하나 이상에서 측정한다. 시간최대 예상급수량은 통설상 시간평균 예상급수량의 1.5~2.0배로 본다. 급수부하단위는 위생기구의 동시 사용 확률을 고려해 기구별 급수 부담을 수치화한 설계 값이며 대변기 세정밸브가 공중용 기구 중 큰 값을 가진다. 양변기는 세정탱크(로우탱크식) 또는 세정밸브(세정밸브식)로 씻고, 고가수조식·수도직결식은 건물 급수방식에 속한다. 연수는 칼슘·마그네슘 이온이 적어 경도가 낮은 물로 비누가 잘 풀리고 스케일이 적어 세탁·표백·염색·보일러 용수에 적합하며, 경수는 반대이다. 수두 1m의 물기둥은 약 10kPa의 압력을 만들며(10mAq = 0.1MPa), 정지수압은 고가수조 수면과 급수전의 높이 차에 비례한다. 전양정은 실양정과 배관 손실양정, 말단 기구 필요압력수두를 합한 값이며 흡입측 수위가 펌프보다 높으면 그만큼 실양정이 줄어든다. 수도직결방식의 수도 본관 필요압력은 기구의 최소 필요압력, 배관 마찰손실, 기구까지의 높이(수두)의 합이다.