KR101997664B1 - 연돌 현상으로 인한 상부 과압 현상을 제거한 제연 시스템과 차압형 댐퍼 및 이의 구동 방법 - Google Patents

Abstract

제연 시스템은, 급기 덕트에 연결되어 제연 구역의 전실에 설치되며, 화재 발생 시 상기 급기 덕트로부터 상기 전실에 공기를 공급하는 급기 댐퍼; 배기 덕트에 연결되어 비제연 구역에 설치되며, 대기압 유지를 위하여 상기 비제연 구역의 공기를 상기 배기 덕트로 배출하는 배기 댐퍼; 및 상기 전실에 설치되어 상기 전실과 상기 비제연 구역의 압력 차가 미리 설정된 값 이상일 경우 상기 전실의 압력을 낮추도록 구성된 차압형 댐퍼를 포함할 수 있다. 상기 제연 시스템을 이용하면, 고층 건물에서 건물 내외부의 공기 기둥의 무게(밀도) 차이에 기인한 압력차에 의해 발생되는 연돌 현상(stack effect)으로 인한 상부 과압 현상을 완화 또는 제거할 수 있는 이점이 있다.

Description

연돌 현상으로 인한 상부 과압 현상을 제거한 제연 시스템과 차압형 댐퍼 및 이의 구동 방법 { SMOKE EXTRACTION SYSTEM AND DIFFERENTIAL PRESSURE DAMPER FOR REMOVING OVERPRESSURE IN UPPER PORTION DUE TO STACK EFFECT AND METHOD FOR DRIVING THE SAME }

실시예들은 연돌 현상(stack effect)으로 인한 상부 과압 현상을 제거한 제연 시스템과 차압형 댐퍼 및 이의 구동 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고층 건물에서 건물 내외부의 공기 기둥의 무게(밀도) 차이에 기인한 압력차에 의해 발생되는 상부 과압 현상을 제거할 수 있도록 차압형 댐퍼를 배치 및 구동하는 제연 시스템에 관련된 것이다.

급기 댐퍼란, 주로 상업용 고층 오피스 빌딩이나 고층 주거건물 등에 마련되며, 화재 발생 시 피난 계단과 부속실로 구성된 제연 구역으로 연기가 빠져 나오지 못하게 하기 위한 장치이다. 급기 댐퍼는 외부 공기의 공급을 조절하기 위한 복수 개의 댐퍼 날개를 구비하고 있는데, 댐퍼 날개는 평소에는 닫혀 있다가 화재 발생 시 화재감지기 또는 수동 기동에 의해 개방되어 외부 공기를 공급한다. 외부 공기의 공급에 의하여 제연 구역의 공기압이 화재가 발생된 실내의 공기압보다 높게 유지됨으로써, 연기가 제연 구역으로 빠져 나와 건물 전체로 번지거나 제연 구역을 통해 대피하는 사람이 연기에 의해 질식하는 위험을 방지할 수 있다.

또한, 배기 댐퍼는 실내에 해당하는 비제연 구역(예컨대, 복도)의 압력을 대기압으로 유지하기 위하여 비제연 구역의 공기를 건물 외부로 배출하는 역할을 하며, 급기 댐퍼와 마찬가지로 공기의 배출을 조절하기 위한 복수 개의 댐퍼 날개를 구비하고 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 제연 시스템에서 급기 댐퍼와 배기 댐퍼의 설치 형태를 나타내는 개념도이다.

도 1을 참조하면, 고층의 건물(1) 등에서는 지하실 등에 공기공급 송풍기와 연결된 제연급기팬(130)을 구비하고, 화재가 감지될 때 자동으로 제연급기팬(130)이 작동하도록 한다. 제연급기팬(130)은 급기 덕트(13)를 통하여 건물 각 층의 제연 구역의 전실에 위치한 급기 댐퍼(14)에 연결되며, 급기 댐퍼(14)를 통하여 외부의 공기를 제연 구역으로 공급한다. 차압관(15)은 급기 댐퍼(14)의 동작 여부의 결정을 위해 전실과 비제연 구역의 압력 차를 측정하는 역할을 한다.

한편, 건물(1)의 옥탑 등에는 건물 외부로 연결되는 제연배기팬(110)이 구비되며, 제연배기팬(110)은 배기 덕트(11)를 통해 건물(1)의 벽(100) 및/또는 바닥(105)을 통해 비제연 구역에 연결된다. 이때 배기 덕트(11)에는 배기 댐퍼(10)가 구비되며, 배기 댐퍼(10)는 댐퍼 날개를 구동시키는 것에 의하여 비제연 구역의 공기를 건물(1) 외부로 배출함으로써 비제연 구역의 공기 압력을 대기압으로 유지하는 역할을 한다.

도 2는 종래 기술에 따른 제연 시스템에서 급기 댐퍼와 배기 댐퍼의 평면 배치를 나타내는 개념도이다.

도 2를 참조하면, 급기 댐퍼(14)는 조적 및 옹벽(106)과 방화문(17) 등에 의하여 구획되는 제연 구역의 전실(108)에 설치되어, 화재가 발생된 옥내 및 주거실 등에 해당하는 비제연 구역(107)의 연기가 전실(108) 및 피난 계단(19) 등으로 빠져나오지 못하게 하는 역할을 한다. 소방법에 의하면, 화재 발생시 제연 구역(108)으로 외부의 공기를 유입하여 제연 구역의 공기압이 화재가 발생된 옥내 및 주거실의 공기압보다 일정 수준, 예컨대, 50pa(파스칼)(또는 5.1mm의 수두) 더 높은 공기 압력을 유지해야 하는 것으로 규정하고 있다. 이를 위하여, 급기 댐퍼(14)는 급기 덕트(13)를 통해 운반되는 공기를 건물 각 층의 제연 구역에 공급하는 역할을 한다.

그런데, 초고층 건물에서는 건물 내외부의 공기 기둥의 무게(밀도) 차이로 기인한 압력차에 의하여 건물의 상하부 간에 굴뚝에서의 공기의 흐름과 유사한 공기 흐름이 발생하며, 이러한 현상을 연돌 현상(stack effect)이라고 지칭한다. 연돌 현상은 특히 동절기에 심각하지만, 하절기에도 발생하며, 건물의 준공 후 결로 및 소음 문제, 엘리베이터 오작동 문제, 실내 및 복도에서의 환기의 어려움 문제 등 여러 문제점을 발생시킨다. 또한 연돌 현상으로 인하여 유독성 연기와 화염이 각종 수직개구부인 계단이나 엘리베이터 설비샤프트, 공조덕트 등을 통해 급속하게 전층으로 확대될 수 있으며, 이는 제연설비의 구성을 어렵게 하고 방화 구획을 파괴하는 문제점이 있다.

특히, 우리나라에서도 최근 30층 이상의 고층 건물이나 고급형 고층 주거건물이 증가하는 추세에 있어, 건물의 코어 부분에서 연돌 현상이 발생할 경우 강한 외기 유입에 의한 불쾌감이 발생하고 지하 주차층의 배기가스 냄새가 확산되는 등 쾌적한 실내 환경을 해치는 문제가 있으며, 또한 상층부 외벽에 결로수로 인한 결빙이 발생하고 하층부 기계실이나 로비층 스프링클러 등의 배관이 동파될 수 있어 건물의 하자보수 비용 및 관리 비용을 증가시키는 문제가 있다.

한국등록특허공보 제10-1303332호

본 발명의 일 측면에 따르면, 고층 건물에서 건물 내외부의 공기 기둥의 무게(밀도) 차이에 기인한 압력차에 의해 발생되는 연돌 현상(stack effect)으로 인한 건물 상부층의 가압 현상을 완화 또는 제거할 수 있도록 차압형 댐퍼를 이용하는 제연 시스템과 차압형 댐퍼 및 이의 구동 방법을 제공할 수 있다.

일 실시예에 따른 제연 시스템은, 급기 덕트에 연결되어 제연 구역의 전실에 설치되며, 화재 발생 시 상기 급기 덕트로부터 상기 전실에 공기를 공급하는 급기 댐퍼; 배기 덕트에 연결되어 비제연 구역에 설치되며, 대기압 유지를 위하여 상기 비제연 구역의 공기를 상기 배기 덕트로 배출하는 배기 댐퍼; 및 상기 전실에 설치되어 상기 전실과 상기 비제연 구역의 압력 차가 미리 설정된 값 이상일 경우 상기 전실의 압력을 낮추도록 구성된 차압형 댐퍼를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 차압형 댐퍼는, 상기 배기 덕트 또는 과압 배출용 덕트에 연결되어, 상기 전실의 공기를 상기 제연 시스템이 설치된 건물 외부로 배출하도록 더 구성된다.

일 실시예에서, 상기 차압형 댐퍼는, 상기 비제연 구역에 연결되어, 상기 전실의 공기를 상기 비제연 구역으로 배출하도록 더 구성된다. 본 실시예에서, 상기 비제연 구역에는 배연창이 구비된다.

일 실시예에서, 상기 차압형 댐퍼는, 하나 이상의 댐퍼 날개; 상기 전실의 압력을 측정하기 위한 제1 차압관; 상기 비제연 구역의 압력을 측정하기 위한 제2 차압관; 및 상기 제1 차압관을 통하여 측정된 상기 전실의 압력 및 상기 제2 차압관을 통하여 측정된 상기 비제연 구역의 압력 차가 상기 미리 설정된 값 이상일 경우 상기 하나 이상의 댐퍼 날개를 가동시키는 제어부를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 차압형 댐퍼는 상기 전실의 천장면에 설치된다.

일 실시예에 따른 차압형 댐퍼는, 하나 이상의 댐퍼 날개; 상기 전실의 압력을 측정하기 위한 제1 차압관; 상기 비제연 구역의 압력을 측정하기 위한 제2 차압관; 및 상기 제1 차압관을 통하여 측정된 상기 전실의 압력 및 상기 제2 차압관을 통하여 측정된 상기 비제연 구역의 압력 차가 상기 미리 설정된 값 이상일 경우 상기 전실의 압력을 낮추기 위해 상기 하나 이상의 댐퍼 날개를 가동시키도록 구성된 제어부를 포함한다.

일 실시예에 따른 차압형 댐퍼의 구동 방법은, 제연 구역의 전실과 비제연 구역의 압력 차를 측정하는 단계; 및 측정된 상기 전실의 압력과 측정된 상기 비제연 구역의 압력의 차이가 미리 설정된 값 이상일 경우, 상기 전실의 압력을 낮추기 위해 상기 전실에 설치된 차압형 댐퍼의 하나 이상의 댐퍼 날개를 가동시키는 단계를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 차압형 댐퍼는 배기 덕트 또는 과압 배출용 덕트에 연결되며, 상기 하나 이상의 댐퍼 날개를 가동시키는 단계는, 상기 전실의 공기를 상기 배기 덕트 또는 상기 과압 배출용 덕트를 통해 상기 제연 구역 및 상기 비제연 구역을 포함하는 건물 외부로 배출하는 단계를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 차압형 댐퍼는 상기 비제연 구역에 연결되며, 상기 하나 이상의 댐퍼 날개를 가동시키는 단계는, 상기 전실의 공기를 상기 비제연 구역으로 배출하는 단계를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 압력 차를 측정하는 단계는, 상기 차압형 댐퍼의 제1 차압관을 통해 상기 전실의 압력을 측정하는 단계; 상기 차압형 댐퍼의 제2 차압관을 통해 상기 비제연 구역의 압력을 측정하는 단계; 및 상기 제1 차압관을 통해 측정된 압력과 상기 제2 차압관을 통해 측정된 압력의 차를 산출하는 단계를 포함한다.

다른 실시예에서, 상기 압력 차를 측정하는 단계는, 상기 전실에 설치되며 화재 발생 시 급기 덕트로부터 상기 전실에 공기를 공급하기 위한 급기 댐퍼로부터 상기 압력 차를 나타내는 값을 수신하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 측면에 따른 제연 시스템과 차압형 댐퍼 및 이의 구동 방법에 의하면, 고층 건물에서 건물 내외부의 공기 기둥의 무게(밀도) 차이에 기인한 압력차에 의해 발생되는 연돌 현상(stack effect)으로 인한 건물 상부층의 가압 현상 발생 시 제연 구역의 전실의 압력을 비제연 구역이나 배기 덕트로 배출함으로써, 연돌 현상을 완화 또는 제거하고 제연 구역의 압력을 일정하게 유지할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 제연 시스템에서 급기 댐퍼와 배기 댐퍼의 설치 형태를 나타내는 개념도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 제연 시스템에서 급기 댐퍼와 배기 댐퍼의 평면 배치를 나타내는 개념도이다.
도 3a는 일 실시예에 따른 제연 시스템의 설비 형태를 나타내는 개념도이다.
도 3b는 다른 실시예에 따른 제연 시스템의 설비 형태를 나타내는 개념도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 댐퍼의 개략적인 사시도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 차압형 댐퍼의 개략적인 블록도이다.
도 6는 또 다른 실시예에 따른 제연 시스템의 설비 형태를 나타내는 개념도이다.
도 7은 또 다른 실시예에 따른 제연 시스템의 설비 형태를 나타내는 개념도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 제연 시스템의 구동 방법의 순서도이다.

이하에서, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 상세히 살펴본다.

도 3a는 일 실시예에 따른 제연 시스템의 설비 형태를 나타내는 개념도이다. 도 3a에 도시된 제연 시스템은 도 1을 참조하여 전술한 종래의 제연 시스템과 같이 건물의 전 층에 걸쳐 설치되는 설비 중 어느 한 층에 해당하는 설비 구성만을 예시적으로 나타낸 것이며, 본 실시예에 따른 제연 시스템은 도 3a에 도시되지 않더라도 일반적인 제연 시스템을 구성하는 다른 추가적인 구성을 포함할 수 있다.

도 3a에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 제연 시스템의 배기 댐퍼(10), 배기 덕트(11), 급기 덕트(13) 및 급기댐퍼(14)는, 각각 도 1을 참조하여 전술한 종래 기술의 제연 시스템의 상응하는 구성요소와 동일한 구성 및 기능을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 3a에 도시하지 않았으나 배기 덕트(11)는 건물의 일 영역(예컨대, 옥탑 등)에 구비된 제연배기팬(110; 도 1)에 연결될 수 있으며, 급기 덕트(13)는 건물의 일 영역(예컨대, 지하실 등)에 구비된 제연급기팬(130; 도 1)에 연결될 수 있다.

급기 댐퍼(14)는 급기 덕트(13)에 연결되어 제연 구역의 전실(前室)(108)에 설치되며, 화재 발생 시 공기공급 송풍기 등을 통해 공급되어 급기 덕트(13)를 통하여 전달된 외부 공기를 전실(108) 내로 공급하는 역할을 한다. 이때, 제연 구역의 전실(108)은 방화문(17) 등에 의하여 제연 구역이 아닌 건물 내의 일반 실내 공간과 구획될 수 있다. 또한, 급기 댐퍼(14)는 비제연 구역(107)에 연결된 차압관(15)을 포함하여, 차압관(15)을 통해 측정되는 압력과 전실(108)의 압력 차가 일정 수준 이상일 경우 동작하도록 구성될 수 있다.

배기 댐퍼(10)는 배기 덕트(11)에 연결되어 있으며 복도 등 건물 내의 일반 실내 공간에 해당하는 비제연 구역(107)에 연결되도록 설치되어, 대기압 유지를 위하여 비제연 구역(107)의 공기를 배기 덕트(11)를 통하여 건물 외부로 배출하는 역할을 한다. 고층 건물에서는 건물 상층부의 공기 압력이 외부의 대기압에 비해 높을 수 있는데, 배기 댐퍼(10)의 동작에 의해 비제연 구역(108)의 압력이 대기압으로 유지된다.

차압형 댐퍼(30)는 급기 댐퍼(14)와 마찬가지로 제연 구역의 전실(108)에 설치되어, 전실(108)과 비제연 구역(107)의 압력 차를 측정하고, 압력 차가 일정 수준 이상일 경우 전실(108)의 압력을 배출하는 역할을 한다. 이를 위하여, 본 실시예에서 차압형 댐퍼(30)는 배기 덕트(11)에 연결되어, 전실(108)의 공기를 흡입하여 배기 덕트(11)를 통해 건물 외부로 배출한다. 예를 들어, 차압형 댐퍼(30)는 전실(108)의 천장면(109)에 그릴과 같은 형태로 설치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

일 실시예에서, 차압형 댐퍼(30)는 전실(108)에 연결된 제1 차압관(310) 및 비제연 구역(107)에 연결된 제2 차압관(320)을 포함하며, 제1 차압관(310) 및 제2 차압관(320)을 통해 측정된 압력의 차이가 미리 설정된 문턱값 이상일 경우 차압형 댐퍼(30)의 하나 이상의 댐퍼 날개가 구동되어 전실(108)의 공기를 배기 덕트(11)로 배출할 수 있다.

다른 실시예에서, 차압형 댐퍼(30)가 별도의 차압관 및 센서 등을 구비하는 대신, 급기 댐퍼(14)에 전기적으로 연결되어 급기 댐퍼(14)의 차압계를 이용하여 차압형 댐퍼(30)가 제어될 수도 있다. 급기 댐퍼(14)는 화재 발생 시 공기 공급을 위하여 비제연 구역과 전실의 압력을 측정하기 위한 차압관 및 센서 등을 구비하고 있으므로, 이를 이용하여 차압형 댐퍼(30)를 동작시킬 경우 제어 방식을 간소화할 수 있는 이점이 있다.

초고층 건물 등에서는 연돌 현상으로 인하여 전실 내의 압력이 각 층의 높이에 따라 달라지는데, 이상에서 설명한 본 발명의 실시예들에 의하면 전실(108)의 압력이 높을 경우 상기 차압형 댐퍼(30)는 동작되어 전실(108)의 압력을 낮추게 되므로 연돌 현상을 완화 또는 제거할 수 있는 이점이 있다.

한편, 도 3a에 도시된 실시예에서, 차압형 댐퍼(30)는 배기 덕트(11)에 연결되어 과압 시 전실의 압력을 배기 덕트(11)를 통하여 건물 외부로 배출하도록 구성되었다. 그러나, 다른 실시예에서 차압형 댐퍼(30)는 도 3b에 도시된 것과 같이 배기 덕트(11)와 별도의 과압 배출용 덕트(16)에 연결되고, 과압 시 전실의 압력을 과압 배출용 덕트(16)를 통하여 건물 외부로 배출하는 것도 가능하다.

도 3b에 도시된 실시예는 차압형 댐퍼(30)에 연결되기 위한 과압 배출용 덕트(16)가 별도로 구비되는 점을 제외하면 도 3a에 도시된 실시예와 동일하므로, 설명의 중복을 피하기 위하여 자세한 설명은 생략한다.

도 4는 일 실시예에 따른 댐퍼의 개략적인 사시도이다.

도 4에서는 도 3a에 도시된 제연 시스템의 급기 댐퍼(14)의 형태를 예시적으로 도시하나, 동일한 장치 구성이 배기 댐퍼(10) 및 차압형 댐퍼(30)에도 적용될 수 있다는 점이 통상의 기술자에게 용이하게 이해될 것이다.

도 4를 참조하면, 급기 댐퍼는 제연 영역의 전실의 벽체에 부착 또는 삽입되어 고정되기 위한 몸체(200)와, 몸체(200)의 일 영역에 형성되며 회전 각도에 의하여 몸체(200)를 통과하는 공기량을 변화시키도록 배치된 하나 이상의 댐퍼 날개(202)를 포함한다. 몸체(200) 및 댐퍼 날개(202)는 두께 1.5 mm 이상의 알루미늄 합금으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 몸체(200)의 일 영역은 도어(201)에 의하여 개폐되도록 구성되어 있으며, 도어(201) 뒤의 공간에 동작 버튼(미도시) 등 제어 소자가 수용된다.

화재 발생 시, 사용자는 도어(201)를 열고 동작 버튼을 누름으로써 급기 댐퍼를 동작시킬 수 있다. 또는, 급기 댐퍼의 동작은 외부로부터 인가되는 전원 신호에 따라 자동으로 이루어질 수도 있다. 급기 댐퍼를 동작시킨다는 것은, 제연 구역 전실의 공기압을 화재가 발생된 실내 공기압보다 높게 유지함으로써 제연 구역에 연기가 유입되는 것을 방지하기 위하여, 급기 댐퍼를 통하여 외부 공기를 공급하는 것을 지칭한다.

댐퍼 날개(202)는 평소에는 닫힌 상태, 즉, 댐퍼 날개(202)의 표면이 몸체(200)의 표면과 평행하여 각각의 댐퍼 날개(202) 사이의 공간이 차폐된 상태를 유지한다. 이후 버튼 누름에 의한 기동 신호 또는 외부 전원 신호에 의하여 기동될 경우, 댐퍼 날개(202)가 회전됨으로써 댐퍼 날개(202) 사이의 공간이 개방되고, 공기공급 송풍기 및 제연급기팬(미도시)을 통하여 공급되는 외부 공기가 급기 댐퍼의 후면으로부터 댐퍼 날개(202) 사이의 공간을 통과하여 급기 댐퍼 전면의 전실로 공급될 수 있다.

한편, 배기 댐퍼의 경우에는 이와 반대로 건물 내의 공기를 외부로 배출하도록 댐퍼 날개(202)가 동작할 수 있다.

일 실시예에서, 도어(201)는 도어(201) 뒤의 공간에 수용된 버튼 등 제어 소자를 외부에서 볼 수 있도록 하기 위한 투명 창 영역을 포함한다. 투명 창 영역은 도어(201)의 일 부분에 유리 등 광학적으로 투명한 재질로 된 창을 결합한 부분일 수도 있으며, 또는 단순히 도어(201)의 일 부분을 개방하여 그 뒤의 제어 소자를 노출시킨 부분일 수도 있다.

도 4에 도시된 실시예에서, 하나 이상의 댐퍼 날개(202)는 공기공급 송풍기를 통하여 공급되는 외부 공기가 급기 댐퍼의 후면으로부터 댐퍼 날개(202)를 통과하면서 급기 방향이 아래로부터 위를 향하며 그 결과 급기 댐퍼의 전면에서 아래에서 위로 공기가 주입되는 상향식으로 구성되었다. 그러나 이는 예시적인 것으로, 다른 실시예에서 댐퍼 날개(202)는 외부 공기가 급기 댐퍼의 후면으로부터 댐퍼 날개(202)를 통과하면서 급기 방향이 위로부터 아래를 향하는 하향식으로 구성될 수도 있다.

도 5는 일 실시예에 따른 차압형 댐퍼의 개략적인 블록도이다.

본 실시예에 따른 차압형 댐퍼는 프로세서(processor)(36)를 이용하여 동작하는 하나 이상의 기능부를 포함할 수 있다. 본 명세서에서, "부", "장치" 또는 "시스템" 등의 용어는 하드웨어 및 해당 하드웨어에 의해 구동되는 소프트웨어의 조합을 지칭하는 것으로 의도된다. 예를 들어, 프로세서(36)는 CPU(Central Processing Unit), MCU(Micro Controller Unit) 또는 다른 상이한 데이터 처리 기기일 수 있으며, 도 5에 도시된 각각의 기능부(31-35 및 37-39)들은 이러한 프로세서(36)를 적어도 부분적으로 이용하여 실행되는 소프트웨어를 관련 하드웨어 장치와 함께 통칭하는 것일 수 있다. 또한, 각각의 기능부(31-35 및 37-39)를 구현하기 위한 하드웨어 장치는 프로세서(36)와 동일한 인쇄회로기판(Printed Circuit Board; PCB) 등 기판에 탑재될 수 있다.

도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 차압형 댐퍼는 도 3a, 도 3b 및 도 4를 참조하여 전술한 제1 및 제2 차압관(310, 320), 하나 이상의 댐퍼 날개(202)와 더불어 제어부(37)를 포함한다. 제어부(37)는 제1 및 제2 차압관(310, 320)을 통해 측정된 전실과 비제연 구역의 압력 차가 미리 설정된 값 이상일 경우 댐퍼 날개(202)를 동작시킴으로써 전실의 압력을 낮추도록 구성된다.

또한, 차압형 댐퍼는 전원부(31), 기동부(33), 센서부(34) 및/또는 출력부(39)를 포함할 수 있다. 전원부(31)는 외부로부터 인가된 전압을 정전압으로 변환하여 다른 기능부들에 전원으로 공급하는 기능을 한다. 예를 들어, 전원부(31)에 의해 변환된 정전압은 직류 12V 또는 직류 5V 전압일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

일 실시예에서, 차압형 댐퍼는 정류부(32)를 더 포함한다. 정류부(32)는 외부 교류 전력을 직류로 정류하여 전원부(31)에 공급하는 기능을 한다.

기동부(33)는, 전술한 압력 차를 기반으로 한 동작과 별도로, 제어부(37)가 동작할 수 있도록 기동 신호를 전달하기 위한 부분이다. 예를 들어, 기동부(33)는 차압형 댐퍼에 구비된 동작 버튼(미도시)과 연계되어 사용자가 동작 버튼을 누를 경우 기동 신호를 제어부(37)에 전달하도록 구성될 수 있다. 또는, 기동부(33)는 전원부(31)로부터 전원 공급이 개시되는 것에 대응되는 전원 신호를 제어부(37)에 전달함으로써 제어부(37)가 동작하도록 할 수도 있다.

센서부(34)는 도 3a에 도시된 제1 차압관(310)을 통해 전실의 압력을 측정하고, 제2 차압관(320)을 통해 비제연 구역의 압력을 측정하여, 전실과 비제연 구역의 차압, 즉, 압력 차를 감지하기 위한 부분이다. 센서부(34)는 감지한 차압을 전기적인 신호 형태로 변환하여 제어부(37)에 전달할 수 있다.

동작 시 제어부(37)는 센서부(34)에 의해 측정된 차압에 기초하여 하나 이상의 댐퍼 날개(202; 도 4 참조)를 열거나 닫도록 댐퍼 날개(202)에 연결된 모터(motor)(미도시)를 제어한다. 제어부(37)가 차압을 기초로 모터를 제어하는 것에 의하여, 연돌 현상을 완화 또는 제거하기 위한 전실로부터의 공기의 배출량이 제어될 수 있다.

일 실시예에서, 차압형 댐퍼는 증폭부(35)를 더 포함한다. 증폭부(35)는, 센서부(34)에 의하여 측정된 압력 차에 대응되는 전압 신호의 크기를 증폭하여 제어부(37)에 공급하는 기능을 한다. 이때, 센서부(34)와 증폭부(35)는 도면에 점선으로 도시된 것과 같이 하나의 소자로 구성될 수도 있다. 예컨대, 센서 자체적으로 증폭부를 포함하여 증폭된 신호를 출력하는 소자를 사용할 수 있다.

일 실시예에서, 차압형 댐퍼는 표시부(38)를 더 포함한다. 표시부(38)는 제어부(37)가 기동되어 댐퍼 날개의 회전을 제어하고 있는 상태에서 센서부(34)에 의하여 측정된 차압을 표시하는 표시 소자를 포함한다.

출력부(39)는, 제어부(37)의 기동 시 동작되며 원격 위치의 관제 장치(미도시)에 기동확인 신호를 전송할 수 있다. 예를 들어, 출력부(39)는 제어부(37)의 기동 시 도통되는 릴레이(relay) 회로로 구성될 수 있다. 기동확인 신호란 제어부(37)가 모터 제어를 위하여 출력하는 전압 신호를 포함할 수 있다.

도 6는 또 다른 실시예에 따른 제연 시스템의 설비 형태를 나타내는 개념도이다.

도 6에 도시된 실시예를 도 3a를 참조하여 전술한 실시예와 비교하면, 도 6에 도시된 실시예에 따른 제연 시스템은 차압형 댐퍼(30) 대신 차압형 댐퍼(40)를 구비하며, 차압형 댐퍼(40)가 배기 덕트(11)가 아니라 비제연 구역(107)에 직접 연결되는 점에서만 차이가 있다. 도 3a에 도시된 실시예의 급기 댐퍼(14)는 구성 및 기능에 있어 도 6에 도시된 실시예에 있어서도 동일하므로 도 6에서는 급기 댐퍼(14)는 생략하였다.

도 6을 참조하면, 차압형 댐퍼(40)는 제연 구역의 전실(108)에 설치되며 비제연 구역(107)에 연결된다. 예를 들어, 차압형 댐퍼(40)는 전실(108)의 천장면(109)에 설치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 차압형 댐퍼(40)는 전실(108)의 압력을 측정하기 위한 제1 차압관(41) 및 비제연 구역(107)의 압력을 측정하기 위한 제2 차압관(42)을 포함하여, 제1 차압관(41) 및 제2 차압관(42)을 통하여 측정된 차압이 미리 설정된 값 이상일 경우 전실의 압력을 비제연 구역(107)으로 배출하도록 구성된다. 또는, 차압형 댐퍼(40)는 차압관(41, 42)을 구비하는 대신 급기 댐퍼(14; 도 3a)에 구비된 차압계를 기초로 동작할 수도 있다.

본 실시예에서는 차압형 댐퍼(40)가 배기 덕트(11)가 아니라 비제연 구역(107)에 직접 연결되어 비제연 구역(107)으로 압력을 배출하므로, 비제연 구역(107)에는 압력을 건물 외부로 배출하기 위한 배연창이 구비되는 것이 바람직하다. 또는, 배연창을 구비하지 않은 경우에는 배기 댐퍼(10)만을 이용하여 비제연 구역(107)이 대기압으로 유지될 수도 있다.

도 7은 또 다른 실시예에 따른 제연 시스템의 설비 형태를 나타내는 개념도이다.

도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 제연 시스템은 도 3a에 도시된 실시예에 따른 제연 시스템과 비교하여 차압형 댐퍼(30)가 차압관(310, 320)을 구비하는 대신 전선(140-142)을 통해 급기 댐퍼(14)에 연결되는 점에서만 차이가 있다. 급기 댐퍼(14)에서 측정된 비제연 구역과 전실의 압력차가 미리 설정된 문턱값 이상일 경우 차압형 댐퍼(30)가 이를 전선(140-142)을 통해 신호 형태로 전달받고, 상기 신호에 대한 응답으로, 차압형 댐퍼(30)의 하나 이상의 댐퍼 날개가 구동됨으로써 전실(108)의 공기를 배기 덕트(11)로 배출할 수 있다.

도 7에서는, 도 3a에 도시된 실시예를 기반으로 하여 전실의 공기를 배기 덕트로 배출하는 차압형 댐퍼(30)가 전선(140-142)을 통해 급기 댐퍼(14)로부터 차압을 전달받는 형태를 도시하였다. 그러나, 도 6에 도시된 것과 같이 차압형 댐퍼(40)가 전실의 압력을 비제연 구역으로 배출하는 차압형 댐퍼(40)에 있어서도, 차압관(41, 42)을 생략하고 차압형 댐퍼(40)가 급기 댐퍼(14)로부터 차압 신호를 수신하도록 구성할 수 있다.

도 8은 일 실시예에 따른 제연 시스템의 구동 방법의 순서도이다.

도 8을 참조하면, 전술한 실시예들과 같이 제연 구역의 전실과 배기 덕트를 연결하도록 배치되는 차압형 댐퍼(30; 도 3a) 또는 제연 구역의 전실과 비제연 구역을 연결하도록 배치되는 차압형 댐퍼(40; 도 6)를 제공할 수 있다(S1).

다음으로, 차압형 댐퍼를 이용하여 비제연 구역과 전실의 압력차를 측정할 수 있다(S2). 압력차의 측정은 차압형 댐퍼에 구비된 제1 및 제2 차압관(310, 320 또는 41, 42)과 차압형 댐퍼의 센서부에 의해 수행될 수 있으나, 또는 급기 댐퍼(14; 도 3a)에서 측정된 비제연 구역과 전실의 압력차를 차압형 댐퍼에서 수신하는 방식(도 7)으로 수행될 수도 있다.

다음으로, 측정된 비제연 구역과 전실의 압력차를 기초로 차압형 댐퍼를 동작시켜 전실의 압력을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 전실과 비제연 구역의 압력 차가 설정된 값 이상일 경우(즉, 과압 시) 차압형 댐퍼의 댐퍼 날개를 열어 전실의 압력을 비제연 구역 또는 배기 덕트로 배출할 수 있다(S31). 한편, 전실과 비제연 구역의 압력 차가 설정된 미만을 경우에는(즉, 저압 시) 차압형 댐퍼의 댐퍼 날개를 닫아 압력을 유지할 수 있다(S32). 과압 시 전실 압력을 배출하고 저압 시 압력을 유지하는 이상의 방식에 의하여, 전실의 차압을 일정하게 유지할 수 있다(S4).

이상에서 설명한 본 발명의 실시예들에 의하면, 고층 건물에서 특히 동절기에 저층에서 상층까지 점점 상승하면서 압력이 발생하는 연돌 현상을 완화 또는 제거할 수 있다. 연돌 현상으로 인하여 건물의 각 층의 높이에 따라 10 내지 80pa(파스칼) 정도의 압력 차가 발생할 수 있는데, 전실과 비제연 구역의 차압을 50pa로 유지한다고 가정할 경우, 종래에는 하층부를 기준으로 압력을 설정하게 되면 상층부에서 과압이 발생하고, 상층부를 기준으로 압력을 설정하게 되면 하층부에서 저압이 발생하는 문제가 있었다. 그러나, 본 발명의 실시예들에 의하면, 차압계를 이용한 비례 제어 방식으로 과압이 발생한 구역에서만 전실의 압력을 배기 덕트 또는 비제연 구역으로 배출하므로, 연돌 현상에 의한 압력차를 완화 또는 제거할 수 있다.

이상에서 살펴본 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러나, 이와 같은 변형은 본 발명의 기술적 보호범위 내에 있다고 보아야 한다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims (12)

1. 연돌 현상에 의해 발생하는 제연 구역의 전실의 층별 압력차를 해소하기 위한 제연 시스템으로서,
   급기 덕트에 연결되어 상기 전실에 설치되며, 화재 발생 시 상기 급기 덕트로부터 상기 전실에 공기를 공급하는 급기 댐퍼;
   배기 덕트에 연결되어 비제연 구역에 설치되며, 대기압 유지를 위하여 상기 비제연 구역의 공기를 상기 배기 덕트로 배출하는 배기 댐퍼; 및
   상기 전실의 천장면에 설치되고 배연창이 구비된 상기 비제연 구역에 연결되어, 상기 전실과 상기 비제연 구역의 압력 차가 미리 설정된 값 이상일 경우 상기 전실의 공기를 상기 비제연 구역으로 배출함으로써 상기 전실의 압력을 낮추도록 구성된 차압형 댐퍼를 포함하되,
   상기 차압형 댐퍼는,
   하나 이상의 댐퍼 날개;
   상기 전실의 압력을 측정하기 위한 제1 차압관;
   상기 비제연 구역의 압력을 측정하기 위한 제2 차압관;
   상기 제1 차압관을 통하여 측정된 상기 전실의 압력 및 상기 제2 차압관을 통하여 측정된 상기 비제연 구역의 압력 차가 상기 미리 설정된 값 이상일 경우 상기 하나 이상의 댐퍼 날개를 가동시키는 제어부; 및
   상기 제어부의 기동 시 동작되며, 상기 제어부의 기동 시 도통되는 릴레이 회로를 포함하여, 상기 제어부가 상기 하나 이상의 댐퍼 날개를 제어하기 위하여 출력하는 전압 신호를 포함하는 기동확인 신호를 원격 위치의 관제 장치에 전송하도록 구성된 출력부를 포함하는 제연 시스템.
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7. 연돌 현상에 의해 발생하는 제연 구역의 전실의 층별 압력차를 해소하기 위하여, 상기 전실의 천장면에 설치되고 배연창이 구비된 비제연 구역에 연결된 차압형 댐퍼로서,
   하나 이상의 댐퍼 날개;
   상기 전실의 압력을 측정하기 위한 제1 차압관;
   상기 비제연 구역의 압력을 측정하기 위한 제2 차압관;
   상기 제1 차압관을 통하여 측정된 상기 전실의 압력 및 상기 제2 차압관을 통하여 측정된 상기 비제연 구역의 압력 차가 미리 설정된 값 이상일 경우 상기 전실의 공기를 상기 비제연 구역으로 배출함으로써 상기 전실의 압력을 낮추기 위해 상기 하나 이상의 댐퍼 날개를 가동시키도록 구성된 제어부; 및
   상기 제어부의 기동 시 동작되며, 상기 제어부의 기동 시 도통되는 릴레이 회로를 포함하여, 상기 제어부가 상기 하나 이상의 댐퍼 날개를 제어하기 위하여 출력하는 전압 신호를 포함하는 기동확인 신호를 원격 위치의 관제 장치에 전송하도록 구성된 출력부를 포함하는 차압형 댐퍼.
8. 연돌 현상에 의해 발생하는 제연 구역의 전실의 층별 압력차를 해소하기 위한 차압형 댐퍼의 구동 방법으로서,
   상기 전실의 천장면에 설치되고 배연창이 구비된 비제연 구역에 연결된 상기 차압형 댐퍼를 제공하는 단계;
   상기 차압형 댐퍼에 의해 상기 전실과 상기 비제연 구역의 압력 차를 측정하는 단계;
   측정된 상기 전실의 압력과 측정된 상기 비제연 구역의 압력의 차이가 미리 설정된 값 이상일 경우, 상기 전실의 압력을 낮추기 위해 상기 차압형 댐퍼의 제어부가 상기 차압형 댐퍼의 하나 이상의 댐퍼 날개를 가동시키는 단계; 및
   상기 제어부의 기동 시 동작되며, 상기 제어부의 기동 시 도통되는 릴레이 회로를 포함하는 상기 차압형 댐퍼의 출력부가, 상기 제어부가 상기 하나 이상의 댐퍼 날개를 제어하기 위하여 출력하는 전압 신호를 포함하는 기동확인 신호를 원격 위치의 관제 장치에 전송하는 단계를 포함하되,
   상기 압력 차를 측정하는 단계는,
   상기 차압형 댐퍼의 제1 차압관을 통해 상기 전실의 압력을 측정하는 단계;
   상기 차압형 댐퍼의 제2 차압관을 통해 상기 비제연 구역의 압력을 측정하는 단계; 및
   상기 제1 차압관을 통해 측정된 압력과 상기 제2 차압관을 통해 측정된 압력의 차를 산출하는 단계를 포함하며,
   상기 하나 이상의 댐퍼 날개를 가동시키는 단계는, 상기 전실의 공기를 상기 비제연 구역으로 배출하는 단계를 포함하는 차압형 댐퍼의 구동 방법.
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