The Analysis of Correlation Major System Factors with the Performance of Smoke Control Systems Using Pressure Differentials

(1)

[

논 문

]

Vol. 24, No. 2, 2010

차압제연설비의 성능과 관련된 시스템 및 환경 변수와의 상관성 분석

The Analysis of Correlation Major System Factors with the Performance of Smoke Control Systems

Using Pressure Differentials

여용주

^†

·김학중·박용환·임채현*·김범규

Yong-Ju Yeo

^†

· Hak-Jung Kim · Yong-Hwan Park · Choe-Hyun Lim

^*

· Bum-Kyu Kim

호서대학교소방학과

, *

울산광역시시설관리공단

(2010. 1. 28.

접수

/2010. 4. 9.

채택

)

요 약

압력차를이용한연기제어기법은피난계단또는대피공간으로연기의유입을방지하기위한방법중가 장많이알려져있다

.

^그럼에도^불구하고^{국내에서는}^기술에^대한^{이해부족에}^기인한^많은^문제점이^발생

하고있다

.

^그러한^관점에서^{차압제연설비의}^성능에^영향을^미치는^{주요인자인}^풍도면적

,

^{급기댐퍼의}^개구

면적

,

부속실개방에따른영향

,

연돌효과그리고급기주입구의위치가시스템의성능에어떠한영향을미 치는지를분석하였다

.

중요한결론으로는풍도의단면적이작을수록마찰손실이증가하여적절한차압을 유지할수없었으며

,

특히연돌효과는저층부의압력차를작게만들어차압제연시스템의성능을약화시키 는가장큰요인으로확인되었다

.

ABSTRACT

The smoke control systems using pressure differentials are already well known as the most reliable method to prevent the smoke infiltration into the emergency stairs or safe spaces. However, it is true that many problems are domestically pointed out due to the insufficient understanding and technology on the smoke control systems using pressure differentials. In this regard, this work analyzed the effect of major factors for smoke control system using pressure differentials such as a duct area, opening area of air supply damper, improvement on open vestibules, stack effect and location of air supply. In conclusion, ade- quate pressure differentials can not be maintained in small duct because the smaller duct area have the large friction loss. Especially, It is confirmed that the major factor for deterioration of smoke control system performance is stack effect that makes pressure differentials smaller in the lower floors.

Key words :

Smoke control, Pressure differentials, Stack effect, Vestibules, Duct area

1. 서 론

부속실단독가압제연설비의성능에영향을미치는 변수로는급기 풍량

,

급기댐퍼의특성

,

급기풍도의마 찰손실

,

건물내외부 온도차

,

바람의 영향

,

문이 개방 된층의위치와개수그리고송풍기의연결위치등이 있다

.

이러한 변수들은 단독 또는 복합적으로 작용하 여제연설비의성능에지대한영향을미치게된다

.

따 라서설계시부터이러한변수들이제연설비의성능에 어떠한영향을미치는가를파악하여반영할필요가있

다

.

예를들어건물내외의온도차가없는경우를 가정 하여 설계 하는경우

,

겨울철에 건물내외의 온도차가 큰경우에는연돌효과의 영향으로인하여저층부에서 는부속실과 옥내의설정 차압이낮게 형성되거나반 대로 부속실과옥내사이에 역차압이 발생할 수있다

.

이런경우화재발생시연기를오히려부속실과계단실 로끌어들이게됨으로써재실자의피난및소화활동이 불가능한 상황에 처해질수있기때문에 설계자는제 연성능에 미치는주요변수들에대한 영향을정확히 판단하여 설계에반영하여야할것이다

.

본연구는제연성능에대한주요변수중건축요소 에의해결정되는급기풍량 등의요소를 제외한 나머

†

E-mail: [email protected]

(2)

지환경변수의영향을분석하였다

.

이는용량산정에도 불구하고시스템의 구축방법에따라제연설비의 성능 을 만족할 수없는경우가 발생할 수있기 때문이다

.

이에 따라 급기풍도의 단면적의변화

,

^{급기댐퍼의} ^크

기변화

,

화재시동시개방층의위치와개수의변화

,

연돌효과의영향

,

수직덕트와만나는급기지점의변화 가제연설비의성능에어떠한영향을미치는가를네트 워크모델인

CONTAMW

를통하여분석해보도록한다

.

2. 부속실 단독 급기가압제연설비

급기가압제연설비란 화재 시 피난통로

,

피난 부속 실또는피난계단과같은공간내부를화재구역보다높 은압력으로가압함으로써연기의침입을방지하고

,

일 시적으로피난구가개방되는경우압력강하에따른연 기의침투를방지하기위해피난구를통하여화재구역 으로 일정속도의 풍량을 흐르게 하여 연기의 침입을 방지하기위한제연설비를말한다

.

부속실 단독급기가압제연설비는 건물내에 설치된 특별피난계단의 부속실또는 비상용승강기의 승강장 만을 단독으로 가압하는방식이며

,

그외에도 계단실 만을단독으로가압하는방식과계단실과부속실을동 시에가압하는방식이있다

.

급기가압제연설비에대한 국내화재안전기준

NFSC501-A

에서제시하는주요설 계·성능기준은다음과같다

.

(1)

모든부속실의문이닫힌상태에서화재층부속

실의압력은옥내보다설계기준차압

(12.5Pa, 40Pa)

이상

높아야한다

.

참고로

12.5Pa

은

NFPA 92A

의규정을준

용한것이며

, 40Pa

은영국의

BS

를준용한기준이다

.

¹⁾

(2)

화재시에는 피난등으로인하여부속실의문이

일시적으로 개방되는 바

,

이때 부속실의개수가

20

개 이하인 경우에는동시개방부속실의개수를

1

개소로 산정하고초과하는 경우에는

2

^개소로^한다

.

(3)

문이개방된 부속실에서 옥내로 흐르는 바람의

방연풍속

(0.5m/s, 0.7m/s)

은부속실과 계단실사이의문

과부속실과옥내와의사이의 문이동시에 열린상황 을전제한다

.

(4)

부속실과옥내와의최대차압은옥내에서부속실

의 문을미는데 필요한힘이

110N

^을^초과하지^않도

록하여야한다

.

문을미는데필요한 힘의계산은다음과 같다

.

²⁾

(1)

여기서

,

F =

문을여는데필요한 힘

, N

F

dc

=

^{도어클로저의}^저항

, N

W =

문의폭

, m

A =

문짝의 면적

, m

²

∆

P

max

=

최대차압

, Pa

d =

문짝의 끝부분에서문의손잡이까지의거리

, m 3. 분석도구와 방법

3.1분석도구

분석도구인

CONTAMW

은 미국의

NIST(National Institute of Standards and Technology)

에서 개발한 건 물내환기와공기의 상태변화를해석하기위한 네트 워크모델 컴퓨터프로그램이다

.

이프로그램은외부의 환경적 요인인 외기온도와 바람의 영향 등의 변수와 함께건물내각각의공간에대한온도분포에따른공 기의유동및압력등을효과적으로분석할수있도록 만들어져있다

.

³⁾이프로그램의원래목적은공기조화 설비를위한분석용이지만건물내공기의유동분석을 통하여가압제연설비의해석에도응용이가능하며

,

실 제로미국샌프란시스코에위치한

14

층짜리

Embarcadero

South

빌딩을분석한결과몇몇공간에서설계에서가

정한 성능이 미달되고

,

설치된 송풍기의 용량이 과다 하게선정된것을확인할수있었으며

,

이를근거로시 스템의성능개선에 반영한사례도있다

.

⁴⁾

3.2분석방법

가압공간의압력을유지하기위한풍량의계산식

(2)

은오리피스누설풍량방정식을사용하며다음과같다

.

⁵⁾

(2)

여기서

,

C =

유량계수

, 0.6(CONTAMW)

A =

누설틈새면적

, m

²

∆

P =

누설경로상의 차압

, Pa

기타벽체의균열부위를통한누설풍량

,

외벽창문틀 의누설풍량

,

층간바닥을통한누설풍량등의영향은 없는것으로단순화하였다

.

CONTAMW

에서의 닥트의 마찰손실계산은

Darcy-

Weisbach

^방정식을^사용하고^마찰계수

(f)

^에^관한 ^식은

Colebrook

식

(3)

을사용하고있는데

,

이는다음과같다

.

⁶⁾

(3) F = F

dc

+ WA

^∆

P

max

2 W

⁽ ⁻

d

⁾

---

Q = 1.29CA

^∆

P

1 f

--- =

−

2 3.71d --- + 2.51

^ε

Re f ---

⎝ ⎠

⎛ ⎞

log

(3)

여기서

,

ε

=

^상대조도

, 0.18mm(

^{아연도철판}

) d =

덕트직경

, m

Re =

^{레이놀즈수}

4. 분석대상 건물과 기본 분석결과

4.1분석대상건물

분석대상건물의구조는국내건축법규정에따른특 별피난계단 및 부속실 구조를 모델로 하였으며

,

공동 주택과같이특별피난계단실에창문이설치되거나

1

층 계단실이 구획되지 않은 구조의 건물에는 적용할 수

Figure 1.

Structure of the example building.

Table 1.

Design Specifications of the Example Building Pursuant to the National Fire Safety Code

-

^규모

:

^지상

1

^층

~

^지상

22

^층

-

^부속실^개수

: 22

^실

-

^층고

: 3.8m

-

^급기방식

:

^상부^강제^급배기^방식

-

^설정^기준^차압

: 50Pa(

^개방층이^있는^상태에서^비^개

방층유지압력

) -

설정방연풍속

: 0.5m/s

-

동시개방층

: 2

개층개방

(21, 22

층

) -

급기량

: 6.69m

³

/s

-

급기댐퍼크기

: 0.2m

²

(

유량계수

C = 0.41

이다

) -

입상닥트단면적

: 1.34m

²

(

아연도강판

) -

방연풍속유지요구풍량

: 1.89 × 0.5 = 0.95m

³

/s -

부속실

-

옥내출입구의면적

(AI): 2.1 × 0.9 = 1.89 m

²

-

부속실

-

옥내출입구의누설면적

(A

I

): 0.01m

²

(

가압공간

쪽으로열림

)

-

부속실

-

계단출입구의누설면적

(A

S

): 0.02m

²

(

가압공간 외부쪽으로열림

)

-

부속실

-

승강기출입구의누설면적

(A

E

): 0.07m

²

-

^승강로^상부^개구부의^누설면적

(A

^V

): 0.09m

²

-

^계단실

-

^옥외^출입구의^누설면적

(A

^R

): 0.02m

²

(

^가압공

간외부쪽으로열림

)

-

^급기^송풍기^용량

: 12mmAq, 6.69m

³

/s -

^배기^송풍기^용량

: 1.89m

³

/s

Figure 2.

Performance curve of the supply fan.

없다

.

따라서 연구의 결과는 공동주택을 제외한 모든

건물에적용가능하다

.

건물의형태는

Figure 1

과같으

며

,

국내기준에서 규정한 설계기준을

Table 1

과 같이 적용하였다

.

급기송풍기는

Figure 2

와 같이국내에서 가장 많이 사용하고 있는송풍기의 전형적인성능특성을반영하 므로서 실제 운전시의 상황과 동일한 상태의 결과를 예측할수있도록하였다

.

4.2분석대상건물의분석결과

분석대상건물에대한

CONTAMW

프로그램을사용

(4)

하여분석한부속실차압결과가

Figure 3

^에^나타나^있

다

.

송풍기 특성에 따른영향과 다소 높게적용된 급

기량으로인하여 설정기준차압

50Pa

^보다^약간^높은

차압분포를보여주고있다

.

이결과값을기준으로각 각의변수를달리적용하여차압의분포와방연풍속에 어떠한 영향을 미치는지를 분석한다

.

분석 건물의 기 본조건과결과는 다음과같다

.

4.2.1

^조건

(1) 21

층과

22

층이동시에개방되는것으로가정하였다

.

(2)

건물내외부 온도가동일한것으로 가정하여연

돌효과가없는것으로하였다

.

(3)

송풍기의급기지점은급기풍도의상부에서급기 하는것으로 가정하였다

.

4.2.2

기본분석결과

(1)

급기풍량은

6.69m

³

/s

를 기준으로 송풍기를

12mmAq, 6.69m

³

/s

로적용한결과실제송풍기의운전

점은

12.3mmAq, 6.8m

³

/s

로나타났다

.

(2)

부속실의차압분포는

2

개층이개방된상태에서

55~73Pa

로나타났다

.

(3) 21

층과

22

층의 방연풍량은대략

2.5m

³

/s

로나타 났다

.

5. 분석대상건물의 기본분석결과와 여러 환경변수와의 상관성 분석

5.1급기풍도단면적이미치는영향분석

풍도의단면적은직접적으로급기풍량의정압손실에 많은영향을끼치는요소이다

.

급기풍도의단면적을풍

속

5~30m/s

의 기준으로 변화시켜가면서 분석하였다

.

급기풍도의단면적은다음과 같다

. -

풍속

5m/s

기준시

: 1.34m

²

-

풍속

8m/s

기준시

: 0.84m

²

-

^풍속

10m/s

^기준^시

: 0.67m

²

-

풍속

13m/s

기준시

: 0.51m

²

-

풍속

20m/s

기준시

: 0.33m

²

-

풍속

30m/s

기준시

: 0.33m

²

아연도강판재로 설치된 닥트의 압력손실을계산하 는식은다음과같다

.

⁷⁾

(4)

여기서

,

∆

P =

닥트의압력손실

, mmAq

l

=

닥트의 길이

, m v =

닥트의 풍속

, m/s

d =

^닥트의 ^직경

, m

아래는직경

500mm

^인^{원형닥트에}^대한^{압력손실을}

예로나타낸것이다

.

-

풍속

10m/s

기준시

: 0.22mmAq/m -

^풍속

13m/s

^기준^시

: 0.36mmAq/m -

풍속

20m/s

기준시

: 0.82mmAq/m -

^풍속

30m/s

^기준^시

: 1.78mmAq/m

압력손실의경우동일한 풍속이더라도 닥트의 직경 에따라 압력손실 값이 달라지므로 주의하여야한다

.

흔히닥트의설계에서단위길이당정압손실을기준으 로닥트의 단면적을결정하는것도 바로이러한 이유 때문이다

.

∆

P = 0.00119lv

^1.9

d

^1.22

---

Figure 3.

Pressure differentials across the stairwell lobby.

Figure 4.

Pressure differentials in the vestibules and indoor

with the change of duct area.

(5)

Figure 4

에서보면급기풍도의단면적이작아질수록 마찰손실이 커져송풍기로부터 멀어질수록차압이 작 아지고상층부와하층부간의차압분포가매우불균등 해지는 것을 알수있다

.

^이는 ^{풍도면적이}^작아 ^풍량

이가장큰상층부에서 압력손실이가장커지기 때문 이다

.

상층부에서의과도한 정압손실로인하여 하층부 로충분한 정압이전달되지않아 풍량이적어짐에따 라차압도함께작아지게되는것이다

.

이러한 영향은

풍속을

30m/s

를기준으로 한 경우에 가장 그 차이가

뚜렷하게나타났다

.

반대로 급기풍도의 단면적이 커질수록 마찰손실이 작아져 각 층간의 차압분포가 매우 균일한 것을 알 수있으며

,

송풍기정압손실이 거의없이 하층부까지 충분한 풍량이 전달되어 상층부와 거의 동일한 차압 형성을보여주고 있다

.

이러한조건은 가장 이상적인 상태이나급기풍도를 지나치게키우는것은건축면적 의 활용과비용 증가 면에서는 불리한 단점이 될수 있다

.

국내기준은최대

20m/s

의풍속을기준으로풍도면적 을산정하도록정하고 있다

. Figure 4

에서풍속

20m/s

의영역에서의차압분포를보면대략

20Pa

정도의차 이를 볼수있다

.

이정도의 차이는 비교적 적절하다 고판단되나분석건물보다높은건물의경우에는층별 차압차이가더욱커질것으로예상할수있으므로건 물의 높이에따라풍도면적은 기준은보다 커져야할 것으로 판단된다

.

Figure 5

는풍도면적 변화에 따른 개방층에서의 방

연풍량의 변화를 나타낸 것이다

.

풍도의 단면적이커 질수록 방연풍량이약간 증가하는것을알수있으나 그영향은미미하였으며모든경우방연풍량의기준값 이상으로만족시켜주고 있다

.

5.2급기댐퍼크기가미치는영향분석

Figure 6

을보면급기댐퍼의크기또한매우많은영

향을미치는것으로분석되었다

.

^{급기댐퍼의}^크기가^지

나치게작은경우에는댐퍼로부터충분한급기가기대 될수없기때문에 전체적으로차압형성이 낮아지는 결과를 초래하였다

.

그런데 반대의 경우즉 급기댐퍼 의크기가 지나치게큰경우에는개방된 부속실의급 기댐퍼로부터 지나치게 많은양이 누설되어 비개방층 으로의급기풍량이적어져마찬가지로형성차압이낮 아졌다

.

급기댐퍼의면적을매우작은크기인

0.02m

²^로^하는

경우의차압분포는약

10Pa

정도로매우낮은것을알 수있다

.

이것은 급기구가너무작아서완전히개방되 어도누설량이충분치 않은데에기인한다

.

따라서급 기댐퍼의 크기를 키우게 되면차압형성은전체적으로 높아질 것이다

.

그리하여 급기댐퍼의 크기를

0.1m

²

, 0.2m

²로변화시키는경우에는차압형성이매우높아지 는것을 알수있다

.

하지만 급기댐퍼의 크기가 어느 한계를 넘어서게되면서부터오히려 차압이 작아지는 것을 볼수있다

.

급기댐퍼의 면적이

0.3m

²의경우에

는

0.1m

²과

0.2m

²의경우보다차압이전반적으로낮아

지고있다

.

이러한원인은급기댐퍼의크기가일정값 이상으로 커지면서 개방층의 급기구로부터 지나치게 많은양이 누설되어비개방층으로의급기량이줄어들 기때문이다

.

결과적으로급기댐퍼의면적이클수록차 압이커지지만일정면적이상에서부터는개방층에서의 과다한풍량누설로인하여오히려차압이작아지는것 을알수있다

.

Figure 6.

Pressure differentials in the vestibules and indoor with the change of air supply damper size.

Figure 5.

Air flow rates to prevent smoke infiltration to the

open floor with the change of duct area.

(6)

Figure 7

^은^{급기댐퍼의}^면적을

0.1m

²^에서

0.31m

²^까

지 변화시키면서 건물

5

층에서의 차압변화를 기록한

것이다

. Figure 7

^에서^가장 ^높은 ^차압이^형성되는 ^급

기댐퍼의 크기는 약

0.16m

² 정도가되는 것을 알수

있다

.

Figure 8

의개방층에서의방연풍속유지풍량그래프

를보면급기댐퍼의크기가커질수록개방층에서의방 연풍량이급격하게 증가하는것을볼수있다

.

기준방연풍량인

0.95m

³

/s

^는

Figure 8

^에서^살펴보면

급기댐퍼의 면적이

0.02m

²를제외하고는모두 만족하 는 것으로 나타났다

.

이는 방연풍속유지풍량에 필요 한보충량이급기댐퍼의 면적이너무작아 충분히공 급되지 않기때문이다

.

Figure 9

는급기댐퍼의 누설량을나타낸것이다

.

가

압되는 부속실 공간을 중심으로유입되는급기댐퍼의 누설량

(

유입량

)

이개방된 옥내쪽으로의 방연풍량

(

유출

량

)

이상이어야할 필요는 없으나 급기댐퍼의면적이

0.2m

² ^이하인^경우에는 ^{방연풍량보다} ^적게^나왔다

.

5.3동시개방층의위치 및개수가미치는영향분석 개방층위치의변화는차압분포에그다지많은영향

을미치지않는것으로나타났다

. Figure 10

^을^보면^송

풍기로부터가장가까운층인

21, 22

층개방의경우와

중간의

5, 6

^층^개방^시^그리고^가장^멀리^떨어진

1, 2

층을개방한 경우는거의 차압분포에영향이 없는것 으로 나타났다

.

그러나 만일연돌효과와 풍도의 마찰 손실이 큰경우에는개방층에서의 풍량변화가 커차 압분포에 영향을줄것으로판단된다

.

동시개방층의개수가설계 기준값을초과한

3

개층 이개방되는경우에는예상대로차압이상당부분떨어 지는것을확인할수있다

.

그럼에도 불구하고설정차 Figure 9.

Air flow rates in the door-open floor with the change of air supply damper size.

Figure 7.

Effect of supply damper size on the pressure differentials (5F)

Figure 8.

Air flow rates for each supply damper size.

Figure 10.

Pressure differentials with the change in the

position of the open floors.

(7)

압인

50Pa

이상으로유지되는것을볼수있는데이는 송풍기의운전특성과 약간과다하게선정된 급기량으 로인한결과로판단된다

.

Figure 11

^은^개방층의^{방연풍량을}^비교한^것인데^차

압분포와마찬가지로거의변화가없다

.

다만

, 3

개층

(5, 6, 7

층

)

을개방한경우에는상대적으로적은방연풍량 이상대적으로작게나오는것을볼수있으나이때에 도기준방연풍량은만족하고있다

.

Figure 11.

Air flow rates for smoke protection with the different position of open floors.

Figure 13.

Air flow rates for smoke protection with various temperature differences in winter.

Figure 12.

Pressure differentials in the vestibules and indoors with various temperature differences between inside and outside of the building (stack effect).

5.4연돌효과(Stack Effect)에따른 영향분석 급기풍량의계산에있어서가장큰문제점은연돌효 과를고려하지않고건물내외부의온도차가없는것으 로간주하여급기조건을산정한다는것이다

.

이러한결 과는연돌효과로 인하여 발생한건물내외부의 압력차 이로인하여설정차압을유지하지못하는결과를초래 할수있다

.

Figure 12

를보면연돌효과가차압형성에어떠한영

향을미치는지알수있다

.

내부온도가외기와동일한 경우에는 모든층에있어 차압이거의 균일하게유지 되지만 건물내외의온도차가발생하는경우에는 차압 형성이 달라진다

.

특히 겨울철의경우 건물내외의 온 도차가가장심하게발생할수있다

.

겨울철의경우온 도차가 커질수록건물의 저층부에서의차압은 낮아지 고고층부에서의압력차는오히려커진다

.

⁸⁾이러한건 물내외부의압력차는 온도차가 클수록비례하여 커지

게된다

.

외기와온도차가 없는경우차압이 약

55Pa

정도로 균일하게 형성되던 것이 온도차가

20

^o

C

정도 되는경우에는건물의최하층부에서

50Pa

이상차이가 나는것을 알수있다

.

외기와의온도차가

40

^o

C

의경 우에는

8

층 이하의 층은부속실과 옥내가 모두

(

−

)

차 압을 나타내고있다

.

이것은 부속실의 압력보다 옥내 의압력이더높다는 의미이며만일

8

층이하의 층에 서화재가발생하는경우에는연기가부속실내로유입 된다는것을나타낸다

.

여름철의경우에는겨울철과정 반대의차압분포를보이고있다

.

여름철의경우에는겨 울철과반대로저층부로갈수록차압이상승하고있음 을알수 있다

.

이는 여름철의경우 건물내부의 온도 가외기보다 낮기때문에 기류가위에서 아래로 형성 되는역연돌효과가발생하기때문이다

.

여름철의경우

(8)

에는 겨울철에비하여 외기와의온도차가상대적으로 작기때문에 그영향은보다 작다고볼수있으며차 압의강하도미미할것이나

,

저층부의경우과압이걸 리는경우가 발생할수있다

.

Figure 13

은겨울철방연풍량의변화를보여주고있

다

.

방연풍량의 변화는

21

층의경우에는 별다른 영향 이없으나최상층인

22

층의경우에는겨울철외기와의 온도차가클수록방연풍량이증가하는것을뚜렷이볼 수있다

.

이는상층부로갈수록온도차에의해외기와 의압력차가더커지기때문인것으로해석할수있다

.

지금까지의결과로볼때연돌효과가차압형성에미 치는영향이 매우크다는것을알수있다

.

5.5풍도의급기지점이미치는영향분석

Figure 14

는 연돌효과 발생상태에서 상부급기와 하

부급기를비교한것이다

.

그림에서처럼하부급기의경 우저층부의낮은차압을상당부분끌어올려주는효과 를 볼수 있다

.

하부급기는 전체적인차압분포패턴을 균일하게 보정해주는 역할도 할수 있다

.

급기풍도에 서급기가어느위치에서이루어지게하는가에따라서 도차압형성에영향이 미치게된다

. Figure 15

에서급 기위치가하부에있는경우에는차압의분포가저층부 가가장높고 고층부로갈수록차압이 약간씩 감소되 는것을알수있다

.

중간층에서급기하는경우에는중 간층을기준으로저층부와고층부로갈수록차압이조 금씩감소하는것을보여주고있다

.

즉

,

수직닥트와만

나는 급기지점이송풍기에서 가까울수록차압이 커지 고멀수록풍도내의정압손실에의해압력이감소되는 것으로생각된다

.

이러한결과로볼때앞에서언급한것과같이하부 급기는겨울철연돌효과로인한차압의불균등을상당 부분해소할수있을것으로판단된다

.

Figure 16

^은^{방연풍량의}^변화를^보여주고^있다

.

^그림

에서처럼급기지점에따른방연풍량의변화는거의없 는것으로나타났다

.

6. 결 론

지금까지부속실가압제연설비의성능에영향을미 치는 여러 가지 변수에 대해 분석을 한결과 다음과 같은결론을얻을수있었다

.

(1)

풍속

5~30m/s

를기준으로 급기풍도의 단면적을

선정하여 풍도내마찰손실을측정한 결과

,

급기풍도의 단면적이작을수록덕트내의마찰손실이커져송풍기 로부터멀리위치한곳의차압이급격하게감소하였고

,

각층간 차압분포가 매우 불균등 하였다

.

반대로 단 Figure 15.

Pressure differentials with the various location of the air supply fan without the stack effect.

Figure 14.

Pressure differentials with the various location of the air supply fan due to the stack effect.

Figure 16.

Air flow rates for smoke protection with the

various location of the air supply fan.

(9)

면적이클수록마찰손실이작아져각층간의압력분포 가상당히균일하였으며

,

^설계기준^풍속은

10m/s

^의^경

우가가장효용성이큰것으로나타났다

.

그러나급기 풍도의단면적변화가방연풍속에미치는영향은매우 미미하였다

.

(2)

급기댐퍼의크기를

0.02~3m

²까지변화하면서차 압과 방연풍속을 측정한 결과

,

급기댐퍼가 너무 작을 경우와 너무큰경우모두 형성되는차압이설계기준 에미달되었다

.

이는댐퍼가너무작은경우에는누설 량이 작아지기 때문이며

,

^큰 ^경우에는^{개방층에서} ^너

무많은양이 누설되어상대적으로비개방층의누설 량이 작아지기 때문이다

.

결과적으로 차압이 가장 높 게형성되는급기댐퍼의 최적크기가존재함을알수 있었으며본연구에서의 조건에서는

0.16m

²에서 가장 높게형성되었다

.

(3)

개방층의위치가

1, 2

층개방

, 5, 6

층개방

, 21, 22

층개방의경우에서차압분포에미치는영향은거의미 미하였으며

,

개방층을

3

개층으로하였을 때는 차압이 작아졌으며

,

방연풍속도작아졌다

.

(4)

외기와의온도차를겨울철

10, 20, 40

^o

C,

여름철

10, 20

^o

C

를경우로 측정한 결과연돌효과는 차압분포

에 매우큰영향을 미치는 것으로 나타났다

.

특히겨 울철 외기와의온도차가 클수록 하층부에서는 오히려 옥내가부속실보다압력이높아지는현상이나타났다

.

따라서 급기위치를 하부급기방식으로 하고송풍기의 선정과정에서연돌효과로인한차압을보상할수있는 값으로송풍기의정압을산정하여야할것으로판단된다

. (5)

송풍기의급기 주입위치를풍도의 최상부

,

최하 부그리고중간부분으로나누어측정한결과차압변화

는그리크지않았으며

,

송풍기와가까운층의차압이 다소높은것으로나타났으나실무에서무시해도좋을 정도로영향은 크지않았다

.

참고문헌

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Contaminant Transport”, National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD. March(2001).

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