KR102368341B1 - 계단실을 이용한 부속실 제연 시스템 - Google Patents

계단실을 이용한 부속실 제연 시스템 Download PDF

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Abstract

계단실을 공기 공급을 위한 덕트로 사용하여 안정적인 층별 공기 급기 및 공기압 유지가 가능하도록 하고, 화재 발생 시 화재 발생 층에서의 연기 제거 및 재실자 대피가 원활하게 이루어질 수 있는 기술을 제공한다. 이를 위해서, 본 발명의 일 실시예에 따른 계단실을 이용한 부속실 제연 시스템은, 급기량이 제어되는 급기 송풍기에 의하여 외부로부터 공기가 내부로 공급되고, 최상층의 제1 댐퍼를 통해 계단실 내부의 공기압력이 기준을 초과하는 경우 내부의 공기가 외부로 배출되도록 구성되는 계단실; 계단실과 부속실 사이의 제2 댐퍼의 제어를 통해서 층별로 부속실 내부에 공기를 공급하기 위하여 각 층별 부속실 내부의 공기압을 센싱하는 다수의 제1 압력센서를 포함하는 부속실 압력 감지부; 부속실을 제외한 층별 실내의 공기압을 센싱하는 다수의 제2 압력센서를 포함하는 실내 압력 감지부; 실내의 공기를 외부로 배출하기 위해서 층별로 설치되는 실내 배기부; 및 화재 발생 시 제1 압력센서 및 제2 압력센서의 센싱값을 이용하여 급기 송풍기, 제1 댐퍼, 제2 댐퍼, 실내 배기부의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하여, 화재 발생 시, 적어도 화재 발생층의 직상층 및 직하층의 실내 압력이 화재 발생층의 실내 압력보다 높게 유지되도록 하고, 화재 발생층의 공기를 외부로 배출하도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

계단실을 이용한 부속실 제연 시스템{SMOKE CONTROL SYSTEM USING STAIRWELLS}
본 발명은 계단실을 풍도로 이용한 부속실 제연 시스템에 관한 것으로, 구체적으로 고층 건물에서 기존의 승강기가 이동하는 승강로를 풍도로 이용한 경우의 문제점을 해결하고, 화재 발생 시 화재 발생 구역에서 계단실, 부속실, 직상층 및 직하층에 연기가 확산되는 것을 효과적으로 방지하기 위한 기술에 관한 것이다.
일반적으로 고층 건물에는, 특별피난계단의 부속실이나 비상용 엘리베이터의 승강장 등에는 제연설비가 설치되어 있다. 제연설비는, 화재 발생 시 배출되는 연기 및 유독 가스가 건물의 제연구역으로 확산되는 것을 차단함으로써, 인명 피해를 줄이고, 재실자들이 제연구역으로 재빨리 대피할 수 있도록 하기 위하여 설치된다.
이러한 제연설비는, 건물 외부로부터의 공기를 제연구역에 강제로 유입시키는 제연댐퍼가 자동 또는 수동조작으로 구동되는 모터 등에 의하여 개폐되도록 하여, 제연구역 내의 압력이 화재 발생층보다 높도록 제어하게 됨으로써, 화재 발생층에서 발생되는 연기 및 유독 가스가 제연구역에 유입되는 것을 차단한다.
종래의 제연 시스템은, 예를 들어 한국 공개특허 제10-2001-0053615호 등과 같이, 승강로를 일종의 제연덕트로 활용하여, 승강로를 따라서 공기가 공급되도록 하는 기술을 제시하고 있다.
이러한 종래의 승강로식 제연 시스템은, 승강로에 급기용 송풍기를 설치하고, 승강로 앞의 부속실과의 공기가 도통되는 댐퍼를 설치한 뒤, 급기를 제어하여, 부속실에 공기를 공급함으로써 공기압을 높여, 화재 발생 층의 공기압보다 상기 부속실 등의 제연구역 내의 공기압이 높게 제어하게 된다.
상기 선행문헌에서는 이를 위해서, 승강기 승강로에 설치되는 승강기의 출입문틈을 통하여 외부로 누설되는 양보다 더 많은 양의 상기 외부의 신선한 공기를 건물의 제연구역으로 공급하여 상기 제연구역 내부의 압력이 화재발생 구역의 압력보다 높게 형성되어 차압을 유지할 수 있도록 상기 건물의 승강로에 설치되는 복수의 승강로용 댐퍼, 상기 승강로용 댐퍼에 의한 상기 제연구역의 차압 형성을 보완할 수 있도록 상기 건물의 일측에 설치되어 연돌현상 또는 난류가 예상되는 층의 덕트를 통하여 외부의 공기를 추가적 또는 독립적으로 상기 승강기 승강로 및 상기 제연구역 측으로 공급하도록 하는 주송풍 계통을 포함한다.
그러나 승강로를 풍도로 활용하는 경우 치명적인 단점이 존재한다. 예를 들어, 승강로에는 승강기가 이동하는 상태인데, 화재 발생 후, 승강기가 정지하는 경우 승강기의 정지 층에 따라서 승강로에 설치된 급기댐퍼를 통해 유입되는 외부 공기가 고층까지 이동하는 것이 승강기에 의하여 차단되거나 방해를 받게 될 수 있다. 이 경우, 승강기가 위치된 층의 상부층에는 공기가 공급되는 것이 원활하게 이루어지지 않게 되며, 이 경우 공기의 압력이 제대로 제어되지 못함에 따라서 본래의 제연설비의 기능을 수행하지 못하게 되는 것이다.
또한, 비상용 승강기와 특별피난계단이 공동주택과 같이 붙어 있는 경우에만 부속실에 사용할 수 있으며, 공동주택 이외의 용도에서는 각각 이격 설치되어 해당 방식을 사용할 수 없는 문제가 있다.
특히, 비상용 승강기의 경우 제연설비 작동 상태에서 승강기가 이동하면서 소방관의 소화활동을 지원하게 되는데, 승강기가 이동 시 승강기의 압력은 승강기를 중심으로 상부는 양압, 하부는 부압이 발생하는 피스톤 효과로 인하여, 승강장의 압력 제어가 곤란해질 수 있는 문제가 있다.
이에 본 발명은, 기존의 승강로식 제연방식의 문제점을 해결하기 위해서 도출된 것으로서, 승강기 등의 위치에 따라서 공기의 공급이 차단되거나, 피스톤 효과로 인하여 균일한 압력 형성이 곤란한 문제를 계단실을 이용하여 해결할 수 있는 기술을 제공하는 데 일 목적이 있다.
또한, 화재 발생 시 피난 경로로 활용되는 계단실에 재실자의 대피 시 충분한 공기가 공급될 수 있는 기술을 제공하여, 종래의 승강로식 제연방식에 비하여 공기압의 제어가 효율적으로 수행되는 동시에 재실자의 피난에 도움이 되는 기술을 제공하는 데 다른 목적이 있다.
한편, 비상용 승강기와 이격하여 설치된 특별피난계단 등에 있어서 승강로를 이용할 수 없는 제연 방식을 해결하여, 다양한 건물 구조에서 유용한 제연 기술을 제공하는 데 다른 목적이 있다.
상기 목적들을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 실시예에 따른 계단실을 이용한 부속실 제연 시스템은, 급기량이 제어되는 급기 송풍기에 의하여 외부로부터 공기가 내부로 공급되고, 최상층의 제1 댐퍼를 통해 계단실 내부의 공기압력이 기준을 초과하는 경우 내부의 공기가 배출되도록 구성되는 계단실; 상기 계단실과 부속실 사이의 제2 댐퍼의 제어를 통해서 층별로 부속실 내부에 공기를 공급하기 위하여 각 층별 부속실 내부의 공기압을 센싱하는 다수의 제1 압력센서를 포함하는 부속실 압력 감지부; 부속실을 제외한 층별 실내의 공기압을 센싱하는 다수의 제2 압력센서를 포함하는 실내 압력 감지부; 및 화재 발생 시 상기 제1 압력센서 및 상기 제2 압력센서의 센싱값을 이용하여 상기 급기 송풍기, 상기 제1 댐퍼 및 상기 제2 댐퍼의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하여, 화재 발생 시, 부속실 및 계단실이 실내 압력보다 높게 유지되도록 하여 화재 발생 시 연기가 부속실 및 계단실로 유입되는 것을 방지하여 피난로를 연기로부터 보호하도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 급기 송풍기 및 상기 제1 댐퍼의 개폐를 제어하여, 상기 계단실의 압력을 기설정된 제1 압력으로 유지하되, 상기 제1 압력은 적어도 상기 화재 발생 층의 실내 압력보다 높은 값으로 설정되어, 상기 화재 발생 층에서 발생되는 연기가 상기 계단실에 유입되는 것을 방지하는 것이 바람직하다.
상기 제어부는, 상기 화재 발생층의 실내의 압력이 상기 화재 발생층의 부속실의 압력보다 낮되, 그 압력차가 기설정된 제1 임계값 미만이 되도록 하여, 상기 화재 발생층의 실내와 부속실 사이에 설치된 방화문을 실내에서 사람이 밀어 여는 것이 가능하도록 하는 것이 바람직하다.
상기 실내의 공기를 외부로 배출하기 위해서 층별로 설치되는 실내 배기부;를 더 포함하고, 상기 실내 배기부는, 상기 실내의 공기를 흡입하기 위해서 개폐되는 제3 댐퍼; 층별 제3 댐퍼와 연결된 풍도; 및 상기 풍도의 단측에 배치되어 상기 풍도를 통하여 개방된 제3 댐퍼로 유입되는 연기가 외부로 배출되도록 구동되는 배기 송풍기;를 포함하고, 상기 제어부는, 화재 발생층의 제3 댐퍼를 개방하고, 상기 배기 송풍기를 구동시켜, 상기 화재 발생층의 유입공기 및 연기를 상기 제3 댐퍼, 상기 풍도 및 상기 배기 송풍기를 통해 외부로 배출되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 제어부는, 화재 발생 시, 실내의 압력과 부속실의 압력의 센싱값의 차이가 기설정된 제2 압력이 되도록 상기 제2 댐퍼 및 상기 실내 배기부의 동작을 제어하는 것이 바람직하다.
상기 제어부는, 화재 발생 시 상기 제1 압력센서 및 상기 제2 압력센서의 센싱값을 이용하여 상기 급기 송풍기, 상기 제1 댐퍼 및 상기 제2 댐퍼의 동작을 층별로 제어하여, 화재 발생층의 부속실의 압력 및 계단실의 압력이 상기 화재 발생층의 실내 압력보다 높게 유지되도록 하고, 상기 화재 발생층의 공기를 외부로 배출하도록 하는 것이 바람직하다.
층별 부속실 및 계단실에 설치된 인체의 움직임을 감지하는 움직임 감지 센서;를 더 포함하고, 상기 제어부는. 화재 발생 시 상기 제1 압력센서 및 상기 제2 압력센서의 센싱값을 이용하여 상기 급기 송풍기, 상기 제1 댐퍼 및 상기 제2 댐퍼를 제어하여 적어도 부속실 및 계단실의 압력이 화재발생층 실내의 압력보다 높게 유지되도록 하되, 상기 층별 부속실 및 계단실에 움직임이 감지되는 경우, 상기 층별 부속실 및 계단실에 공급되어 존재되는 공기의 양이 기설정된 기준 인원 수의 단위 시간당 호흡량에 상기 제어부에 저장된 대피 예상 시간 및 화재 진압 예상 시간 중 어느 하나를 곱한 값으로 유지하도록 제어하는 것이 바람직하다.
상기 제어부는, 층별로 설치된 화재 감지 센서의 센싱값을 기준으로, 화재가 발생됨을 감지하면, 상기 제1 압력센서 및 상기 제2 압력센서의 센싱값의 수신을 시작하여, 상기 급기 송풍기, 상기 제1 댐퍼 및 상기 제2 댐퍼 중 적어도 하나의 동작을 제어하기 시작하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 계단실에 급기 송풍기 및 압력 유지를 위해서 자동으로 개폐되는 제1 댐퍼가 설치되도록 구성되며, 계단실과 부속실 사이의 제2 댐퍼, 부속실 압력 감지부 및 실내 압력 감지부와 함께, 실내의 공기를 외부로 배출하는 실내 배기부를 이용하여, 제어부에서 화재 발생층의 실내 압력과 부속실의 압력이 화재 발생층의 실내 압력보다 높게 유지되도록 하는 동시에, 실내의 공기를 재빠르게 외부로 배출되도록 한다.
이를 통해서, 승강기에 의하여 공기의 유동이 방해되는 기존의 기술들에 비하여, 매우 균일하고 정확하게 제연덕트로서 기능되는 계단실의 압력을 제어할 수 있는 동시에, 실내 배기부에 의하여 실내에 유입공기, 연기 및 유독가스를 즉시 외부로 배출할 수 있어, 화재 발생 시 고층 건물에 있어서의 제연 기능을 매우 정확하게 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 계단실의 압력을 재실자의 대피에 맞도록 제어할 수 있어, 화재 발생 시 일반적으로 피난에 사용되는 계단실에서 최소한 재실자들의 대피에 있어서 공기 부족이 일어나지 않도록 하여, 안전한 대피가 가능하도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 계단실을 이용한 부속실 제연 시스템을 설명하기 위한 시스템의 구현 예.
도 2 및 3은 본 발명의 일 실시예의 구현에 따라서 공기의 압력을 제어하는 제어부의 기능을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 다른 실시예의 구현에 따라서 공기의 압력이 제어되는 예를 설명하기 위한 도면.
이하에서는, 다양한 실시 예들 및/또는 양상들이 이제 도면들을 참조하여 개시된다. 하기 설명에서는 설명을 목적으로, 하나 이상의 양상들의 전반적 이해를 돕기 위해 다수의 구체적인 세부사항들이 개시된다. 그러나, 이러한 양상(들)은 이러한 구체적인 세부사항들 없이도 실행될 수 있다는 점 또한 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 인식될 수 있을 것이다. 이후의 기재 및 첨부된 도면들은 하나 이상의 양상들의 특정한 예시적인 양상들을 상세하게 기술한다. 하지만, 이러한 양상들은 예시적인 것이고 다양한 양상들의 원리들에서의 다양한 방법들 중 일부가 이용될 수 있으며, 기술되는 설명들은 그러한 양상들 및 그들의 균등물들을 모두 포함하고자 하는 의도이다.
본 명세서에서 사용되는 "실시 예", "예", "양상", "예시" 등은 기술되는 임의의 양상 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되지 않을 수도 있다.
또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하지만, 하나이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
또한, 본 발명의 실시 예들에서, 별도로 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 실시 예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
한편 이하의 설명에 있어서, 도면에 기재된 사항은 본 발명의 각 구성의 기능을 설명하기 위하여 일부의 구성이 생략되거나, 과하게 확대 또는 축소되어 도시되어 있으나, 해당 도시 사항이 본 발명의 기술적 특징 및 권리범위를 한정하는 것은 아닌 것으로 이해됨이 당연할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 계단실을 이용한 부속실 제연 시스템을 설명하기 위한 시스템의 구현 예, 도 2 및 3은 본 발명의 일 실시예의 구현에 따라서 공기의 압력을 제어하는 제어부의 기능을 설명하기 위한 도면, 도 4는 본 발명의 다른 실시예의 구현에 따라서 공기의 압력이 제어되는 예를 설명하기 위한 도면이다. 이하의 설명에 있어서 하나의 기술적 특징 또는 발명을 구성하는 구성요소를 설명하기 위하여 다수의 도면이 동시에 참조되어 설명될 것이다.
상기 도면들을 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 계단실을 이용한 부속실 제연 시스템(이하 “본 발명의 시스템”이라 함)은, 계단실(S), 부속실 압력 감지부, 실내 압력 감지부 및 제어부(60)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 시스템은 추가적으로 실내 배기부를 더 포함할 수 있다.
계단실(S)은 급기량이 제어되는 급기 송풍기(10)에 의하여 외부로부터 공기가 내부로 공급되고, 최상층의 제1 댐퍼(11)를 통해 계단실의 기준 압력 초과시 내부의 공기가 외부로 배출되도록 구성되는 구조를 갖는 공간으로서, 초고층 또는 고층 건물에서 특별 피난 계단이 설치되어 상하로 공간이 연결되어 있고, 해당 계단을 통해서 재실자가 이동 가능한 모든 공간을 의미한다.
본 발명에서 급기 송풍기(10)는 제어부(60)에 의하여 구동이 제어되며, 제어부(60)는 외부 컨트롤 패널(미도시) 또는 원격의 서버 단말로부터 급기 송풍기(10)에 대한 제어 명령을 수신하거나 후술하는 제어 조건으로서 압력값 등을 기준으로 급기 송풍기(10)에 대한 제어 명령을 생성하여 급기 송풍기(10)의 구동을 제어하거나, 동일한 원리로 제1 댐퍼(11)의 개폐를 제어하는 기능을 수행한다.
급기 송풍기(10)는 외부의 공기를 계단실(S) 내에 공급하는 기능을 수행하고, 원활한 공기 공급을 위해서 바람직하게는 최하층(예를 들어 지면층)에 설치될 수 있다. 또한 제1 댐퍼(11)는 급기 송풍기(10)의 설치 위치에 따라서 계단실(S) 내부의 공기를 외부로 배출하기 위해서 바람직하게는 도 1에 도시된 바와 같이 건물의 최상층에 설치되는 것이 바람직하다.
부속실 압력 감지부는 다수의 제1 압력센서(20)를 포함하는 구성이다. 제1 압력센서(20)는 층별로 부속실에 설치되어, 공기압을 센싱하는 기능을 수행하는 기능을 수행한다. 해당 공기압의 센싱 결과값은 유무선 네트워크를 통해서 후술하는 제어부(60)에 전송될 것이다.
부속실(B)은 실내(I)와 계단실(S) 사이에 설치된 공간으로서, 예를 들어 상술한 제연구역을 의미하며, 공기의 압력값의 제어 주체가 되어, 연기 및 유독 가스가 실내(I)로부터 계단실(S)로 유입되는 것을 차단하는 구역을 지칭하는 개념으로 이해될 것이다.
계단실(S)과 부속실(B) 사이에는 제2 댐퍼(21)가 도 1과 같이 설치되어, 제2 댐퍼(21)가 제어됨에 따라서 부속실(B)의 압력이 제어된다. 이를 통해서 각 층별로 부속실(B) 내부에 계단실(S)과의 공기의 유동 경로 형성 또는 차단이 이루어지며, 이에 따라서 층별로 부속실(B) 내부에 계단실(S)로부터 공기가 공급될 수 있다. 이 경우, 제1 압력센서(21)들은 층별 부속실(B)에 도 1과 같이 설치됨에 따라서 각 층별 부속실(B) 내부의 공기압을 센싱하는 기능을 수행하는 것이다.
실내 압력 감지부는 다수의 제2 압력센서(30)를 포함하는 구성이다. 즉, 부속실(B)을 제외한 층별 실내(I)의 공기압을 센싱하는 다수의 제2 압력센서(30)를 포함하는 구성이다. 예를 들어 층별로 실내(I)가 연결되는 룸 구조인 경우, 각 층의 일 영역에 설치되거나, 층별로 실내(I)가 각 구획별로 차단되는 경우, 각 구획마다 압력센서가 설치되고, 해당 압력센서들의 센싱값의 평균을 도출하거나 각 센싱값을 하나의 층별 센싱값 그룹으로 그룹화하여 제어부(60)에 송신하는 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 또 다른 실시예에서는, 화재 발생 시 화재가 확산되기 가장 쉽고, 재실자들이 가장 많이 이동해야 하는 구획별 연결 통로(복도 등) 상의 일 영역에 각 층별로 제2 압력센서(30)가 설치될 수 있다.
한편 실내(I)와 부속실(B)은 개폐 가능하거나 고정 설치된 방화문에 의하여 물리적으로 구분될 수 있다. 재실자들은 화재 발생 시 해당 방화문을 열고 대피할 수 있으며, 이에 의하여 실내(I)와 부속실(B)의 경계면은 동일한 압력이 되고, 방화문으로부터 멀어질수록 압력차가 발생되도록 압력이 제어되고, 이에 의하여 제연이 원활하게 수행될 수 있도록 할 수 있다.
실내 배기부는 실내(I)의 공기를 외부로 배출하기 위해서 층별로 설치되는 구성으로서, 후술하는 바와 같이 제3 댐퍼(52), 풍도(50) 및 배기 송풍기(51)를 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.
실내 배기부는 실내(I)의 공기를 외부로 배출하여 압력값을 낮춤으로써, 실내(I)에 화재가 발생 시 연기 및 유독 가스가 다른 층 또는 부속실(B)로 유입되는 것을 방지하기 위하여 구동된다. 이때 상술한 바와 같이 방화문 등이 개방된 경우 그 압력차가 감소되는 것을 경계면 상에서 방지하기 위해서, 실내 배기부는 도 1에 도시된 바와 같이 방화문 등 실내(I)와 부속실(B)의 경계 영역에 인접되도록 설치될 수 있다. 특히, 상술한 제3 댐퍼(52)가 상술한 경계 영역에 인접되도록 설치됨이 바람직할 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이 실내 배기부의 구성으로서, 제3 댐퍼(52)는 실내(I)의 공기를 흡입하기 위해서 개폐되는 구성이며, 풍도(50)은 층별로 설치된 제3 댐퍼(52)와 연결된 공기의 유동 경로를 지칭한다. 한편 배기 송풍기(51)는 바람직하게는 도 1에 도시된 바와 같이 최상층에 설치되고, 풍도(50)의 단측에 배치되어 풍도(50)를 통하여 개방된 제3 댐퍼(52)로 유입되는 연기가 외부로 배출되도록 구동되는 기능을 수행한다. 그 기능 수행에 대해서는 후술하는 제어부(60)에 대한 설명에서 상세하게 설명하기로 한다.
제어부(60)는 화재 발생 시 제1 압력센서(20) 및 제2 압력센서(30)의 센싱값을 이용하여 급기 송풍기(10), 제1 댐퍼(11), 제2 댐퍼(21), 및 실내 배기부의 동작을 제어하는 기능을 수행한다. 이때 실내 배기부의 동작은 실내 배기부에 본 발명의 시스템에 포함될 시 제어되는 것으로 이해될 것이다. 구체적으로 제어부(60)는 화재 발생 시, 적어도 화재 발생층 부속실 및 계단실의 압력이 화재 발생층의 실내 압력보다 높게 유지되도록 하고, 화재 발생층의 공기를 외부로 배출하도록 한다.
이를 위해서, 화재 발생 시, 화재 발생층의 직상층 및 직하층을 제외한 화재 발생층의 실내 배기부를 구동시키고, 직상층 및 직하층의 제2 댐퍼(21)를 개방시키는 동시에 급기 송풍기(10)를 구동시면서 제1 댐퍼(11)를 개방 또는 폐쇄하도록 한다.
제어부(60)가 제어하는 제2 댐퍼(21) 및 실내 배기부, 특히 제3 댐퍼(52)의 동작은 층별로 제어될 수 있다. 이를 위하여 제2 댐퍼(21) 및 제3 댐퍼(52)의 개폐를 제어하기 위해서 제2 댐퍼(21) 및 제3 댐퍼(52)를 구동하는 댐퍼 구동부(미도시)로서, 모터 및 기어 등을 포함하는 동력 생성 및 전달을 위한 구성이 층별로 설치된 제2 댐퍼(21) 및 제3 댐퍼(52)에 각각 설치될 수 있다.
또한 부속실(B) 내부의 공기에 대한 급기는 급기 송풍기(10)의 구동 및 제2 댐퍼(21)의 층별 구동을 통해서 각 층별로 제어되며, 예를 들어 정해진 기준의 방연 풍속 또는 압력을 유지할 수 있는 급기량(예를 들어 누설량과 보충량)으로 공급되도록 제2 댐퍼(21)의 구동이 제어될 수 있다.
구체적으로, 제어부(60)는 일 예에서, 급기 송풍기(10) 및 제1 댐퍼(11)의 개폐를 제어하여, 계단실(S)의 압력을 기설정된 제1 압력으로 유지하되, 제1 압력은 적어도 화재 발생 층의 실내 압력보다 높은 값으로 설정되어, 화재 발생 층에서 발생되는 연기가 계단실(S)에 유입되는 것을 방지하도록 한다.
상술한 예를 들면, 정해진 기준의 방연 풍속 또는 압력을 유지할 수 있는 급기량이 부속실(B)에 공급될 수 있도록 하기 위한 압력 및 화재 발생층의 실내 압력보다 높은 값으로 설정되도록 제1 압력이 결정될 수 있으며, 예를 들어 해당 값은 부속실(B)에 공급되어야 하는 급기량의 120% 및 화재 발생층에서 실시간으로 측정되는 실내 압력보다 10% 높은 값 중 높은 값으로 설정된 공기량과 계단실(S)의 부피에 따라서 결정되는 압력값일 수 있다.
상기와 같은 기준을 통해서, 부속실(B)에 적정량의 공기가 제2 댐퍼(21)를 통해서 급기되는 동시에 화재 발생층의 실내 공기압보다 높게 설정되어 화재 발생층의 공기가 부속실(B)을 통해서 계단실(S)로 유입되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
한편 제어부(60)는 상기와 같은 제어 환경 내에서, 실내 배기부를 제어함으로써, 제3 댐퍼(52), 풍도(50) 및 배기 송풍기(51)의 경로로 화재 발생층의 연기 및 유독 가스가 외부로 배출되도록 하면서 배출됨에 따라서 변동되는 제2 압력센서(30)의 값에 따라서 상기의 기능을 수행하도록 기능할 수 있다.
한편 상술한 바와 같이 방화문이 실내(I)와 부속실(B)의 경계 영역에 설치되는 경우, 화재 발생층 또는 가장 위험한 화재 발생층의 직상층 및 직하층의 방화문을 사람이 개방할 수 있도록 하여, 재실자가 계단실(S)을 통해서 대피할 수 있도록 방화문의 개방을 위한 실내(I)와 부속실(B) 간의 적정 압력차를 유지해야 한다.
해당 적정 압력은 예를 들어 방화문이 미는 도어인 경우, 부속실(B)의 압력과 실내(I)의 압력 차가 존재하는 경우에 실내의 재실자가 방화문을 밀어 열 수 있는 최소 개방력 이하의 값을 의미한다. 예를 들어, 110N 이하로서 최대 차압으로서 80Pa 등의 값 이하로의 압력차가 유지되어야 할 것이다.
최소 개방력은 방화문을 개방하는 사람(예컨대, 어린이나 여성, 노인 등)에 따라 변화하나, 본 발명에 따른 실시예에서는 50N~133N의 범위로 최소 개방력을 유지하는 것이 바람직하다. 상기한 50N~133N의 범위 중 50N은 어린이나 노약자를 위해 설정한 최소값이고, 133N은 상기한 미국방화협회(NFPA: National Fire Protection Association)의 장벽과 차압을 이용하는 제연 시스템 기준 92A 2009년판에서 권하는 최대 기준이다.
상기한 최대 차압은 건물의 연돌효과와 바람의 영향, 스프링클러의 설치 여부, 방화벽 역할을 하는 문의 높이, 폭 및 도어클로저의 마찰력 등에 따라 변화하나, 본 발명에 따른 실시예에서는 12.5Pa~100Pa의 범위로 최대 차압을 유지하는 것이 바람직하다. 상기한 12.5Pa~100Pa의 범위 중 12.5Pa은 상기한 미국방화협회(NFPA: National Fire Protection Association)의 장벽과 차압을 이용하는 제연 시스템 기준 92A 2009년판에서 권하는 값이고, 100Pa은 본 출원인(또는 발명자)이 건물의 연돌효과와 바람의 영향, 스프링클러의 설치 여부, 방화벽 역할을 하는 문의 높이, 폭 및 도어클로저의 마찰력 등을 고려한 사전 시험과 계산 자료를 참고하여 상기한 본 발명의 효과를 기대할 수 있도록 정한 값이다. 바람직하게는 최적 값으로서 50Pa를 유지하도록 제어함이 바람직하다.
제어부(60)는 예를 들어 화재 발생층에서의 실내(I)의 압력이 화재 발생층의 부속실(B)의 압력보다 작은 값이 상기의 제1 압력값(예를 들어 50Pa 또는 12.5Pa 내지 100Pa) 미만이 되도록 한다. 또 다른 예에서 제어부(60)는 화재 발생층의 직상층 및 직하층의 실내(I)의 압력이 각 층의 부속실(B)의 압력보다 작은 값이 상기의 제1 압력값 미만이 되도록 할 수 있다.
한편 실내 배기부의 기능은 화재 발생층에서 작동됨이 바람직하다. 이를 위해서, 제어부(60)는 층별로 설치된 화재 감지 센서(40)의 센싱값을 기준으로, 화재가 발생됨을 감지하면, 화재 발생층의 공기만을 외부로 배출하도록 화재 발생층의 실내 배기부만을 동작시키는 것이 바람직하다. 이때 해당 발생층의 실내 배기부만을 동작시킴은 상술한 제3 댐퍼(52)의 동작을 층별로 제어함을 통해 구현될 것이다.
이러한 기능 제어는 도 2 및 3을 통해 확인될 수 있다. 즉 제어부(60)는 화재 발생층의 제2 압력센서의 센싱값(300), 직상층의 제2 압력센서의 센싱값(301) 및 직하층의 제2 압력센서의 센싱값(302)을 수신하여, 해당 센싱값(300, 301, 302)이 상술한 조건을 만족하도록, 급기 송풍기(10), 제1 댐퍼(11), 제2 댐퍼(21), 배기 송풍기(51) 및 제3 댐퍼(52)를 제어하여, 층별로 상술한 조건을 만족하도록 한다.
특히, 상술한 바와 같이, 제1 조건(F1)으로서, 계단실의 압력(PS)이 적어도 화재 발생층의 실내 압력(PF)보다 높은 제1 압력(Pth1) 또는 그 이상으로 제어되도록 할 수 있다.
또한 제2 조건(F1)으로서, 화재 발생층의 직상층 및 직하층의 실내(I)의 압력(PFU, PFB)이 화재 발생층의 실내 압력(PF)보다는 당연히 크되, 각 층의 부속실(B)의 압력(PBU, PBB)보다 작은 값이 상기의 제1 압력값(Th1) 미만이 되도록 할 수 있다. 또는 제3 조건(F3)으로서 화재 발생층에서의 실내 압력(PF)이 화재 발생층의 부속실 압력(PBF)보다 작은 값이 상기의 제1 압력값(Th1) 미만이 되도록 할 수 있는 것이다.
한편 상술한 실시예에서, 제어부(60)는 상술한 바와 같이 화재 발생층의 공기를 외부로 배출 시, 화재 발생층의 제3 댐퍼(52)를 개방하고, 배기 송풍기(51)를 구동시킴으로써, 화재 발생층의 연기 및 유독 가스 등의 제3 댐퍼(52), 풍도(50) 및 배기 송풍기(51)를 통해서 외부로 배출되도록 한다.
이때 제어부(60)는 화재 발생 시에, 방화문의 개방 등에 의하여 연기 및 유독 가스가 실내(I)에서 부속실(B)로 유입되는 것을 방지하는 동시에, 화재 발생층으로 지나치게 많은 공기가 유입되어 화재가 확산되는 것을 방지하기 위하여, 실내(I)의 압력과 부속실(B)의 압력의 센싱값의 차이가 기설정된 제2 압력(예를 들어 20Pa)이 되도록 제2 댐퍼(21) 및 실내 배기부의 동작을 제어하여, 제2 댐퍼(21)를 통해서는 계단실(S)의 공기가 부속실(B)로 유입되도록 하고, 실내(I)의 공기는 실내 배기부를 통해서 배출되도록 함으로써 그 압력차가 발생되도록 한다. 바람직하게는, 부속실(B)로의 공기의 유입이 차단되는 동시에 실내(I)로의 공기 흐름이 지나치게 많이 발생하는 것을 방지하기 위해서 상기의 제2 압력의 60%값에서 100%값 범위를 유지하는 것이 바람직하다.
한편 이와 같은 제어부(60)의 기능은 화재 발생 시 시작될 수 있다. 즉 화재가 발생되는 경우 상기와 같은 제어부(60)의 기능 수행이 의미가 있기 때문에, 제어부(60)는, 층별로 설치된 화재 감지 센서(40)의 센싱값을 기준으로, 화재가 발생됨을 감지하면, 제1 압력센서(20) 및 제2 압력센서(30)의 센싱값의 수신을 시작하여, 급기 송풍기(10), 제1 댐퍼(11), 제2 댐퍼(21), 및 실내 배기부 중 적어도 하나의 동작을 제어하기 시작하는 것이 바람직할 것이다.
한편 본 발명의 실시예에 있어서, 재실자들은 화재 발생 시 경고 알림 등을 통해 이를 인지하고, 화재 발생층으로부터 대피하기 위해서 계단실(S)을 특히 이용하여 대피를 진행할 수 있다. 이 경우, 계단실(S)에 충분한 공기가 확보되지 않는 경우, 호흡 곤란 등이 발생하여, 재실자가 이동 도중 이동을 멈추거나 넘어지는 등의 사고가 발생할 수 있으며, 이에 따라서 대피가 정체되어 인명 피해가 발생될 수 있다.
이러한 현상을 방지하기 위해서 제어부(60)는 화재 발생 시 계단실(S)의 재실자의 존재에 따라서 계단실(S)의 압력을 일정한 값 이상으로 유지하도록 제어할 수 있다.
또한 상술한 기능의 수행을 위한 기반 요소로서, 또는 상술한 계단실(S)의 제1 압력 유지 기능을 수행하기 위해서 계단실(S)에는 계단실(S)의 공기압을 센싱하기 위한 제3 압력센서(미도시)가 추가로 설치될 수 있고, 제어부(60)는 상술한 계단실(S)의 압력 제어를 위해서 제3 압력센서로부터 센싱값을 수신할 수도 있다.
또한 본 발명에서 제1 압력센서(20), 제2 압력센서(30) 및 제3 압력센서는, 상술한 기능 수행에서 언급된 바와 같이 공기압을 센싱하기 위한 센서로서, 도압관 및 도압관을 통해서 유입되는 공기의 압력을 센싱하기 위한 센서가 일체로 구성된 장비를 지칭할 수 있다.
이러한 전제 하에서, 도 4에 도시된 바와 같이 층별 부속실(B) 및 계단실(S)에는 인체의 움직임을 감지하는 움직임 감지 센서(80)가 본 발명의 시스템의 구성으로서 더 포함될 수 있다. 움직임 감지 센서(80)는 부속실 측 센서(81) 및 계단실 측 센서(81)로 구분될 수 있으며, 부속실 측 센서(81)는 층별로 설치되고, 계단실 측 센서(81)는 일 계단 구간마다 설치될 수 있다.
이때 제어부(60)는 상술한 기능 수행을 통해서 각 구성들을 제어하여 적어도 화재 발생층 이외의 층의 실내 압력, 부속실 및 계단실의 압력이 화재 발생층의 실내 압력보다 높게 유지되도록 하되, 층별 부속실(B) 및 계단실(S)에 움직임이 감지되는 경우, 층별 부속실(B) 및 계단실(S)에 공급되어 존재되는 공기의 양이 기설정된 기준 인원 수의 단위 시간당 호흡량에 제어부(60)에 저장된 대피 예상 시간 및 화재 진압 예상 시간 중 어느 하나를 곱한 값으로 유지하도록 제어하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 기준 인원수는 부속실(B) 또는 계단실(S)의 폭에 따라서 소방법 및 AI의 시뮬레이션에 따라서 설정되는 값으로서, 부속실(B) 또는 계단실(S)을 통해서 인체가 뛰거나 빠른 걸음으로 걸을 때 그 영역을 이동하는 인원의 수를 의미한다.
또한 단위 시간당 호흡량은 남녀노소의 평균값으로서, 뛰거나 빠른 걸음으로 걸을 때의 호흡량을 의미한다. 예를 들어, 해당 값은 일회 호흡량을 이용하여 연산될 수 있으며, 일회 호흡량은 일회 호흡시 폐에 드나드는 공기의 양을 뜻한다. 약자로 VT 또는 TV로 주로 표기한다. 정상적인 호흡에서 한 번에 출입하는 공기의 양은 성인의 기준으로 약 500 ml 정도이며, 체중 당 7 mL/kg에 해당한다. 일회호흡량에 분당 호흡횟수를 곱하면 분당환기량(minute respiratory volume)을 계산할 수 있다.
한편 대피 예상 시간 및 화재 진압 예상 시간은 AI 알고리즘을 통해서 시뮬레이션되거나 소방법 상 규정된 기준 시간 등을 기준으로 설정되는 값을 의미한다. 예를 들어 대피 예상 시간은 재실자가 각 층별로 계단실(S)로 향하여 계단실(S)을 통해서 이동하여 예를 들어 지상 1층에 설치된 출입문을 통해 빠져나가는데 필요한 시간으로서, 재실자의 인원, 층고, 재실자의 평균 이동 속도 등을 설정하여 연산될 수 있다. 화재 진압 예상 시간은 화재 발생층, 화재 발생 위치, 화재 원인, 화재가 발생한 건물의 위치 및 인근 소방시설 등에 대한 자료를 바탕으로 하여 예측될 수 있다.
이와 같은 본 발명의 각 실시예에 따르면, 화재가 발생하더라도, 화재 발생층으로부터 연기 및 유독 가스가 부속실(B) 및 계단실(S)로 확산되어 대형 피해가 발생하는 것을 방지할 수 있는 동시에, 재실자의 이동을 고려하여 충분한 공기량을 확보할 수 있도록 함으로써 대피 시의 인명 사고를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
이상과 같이 실시 예들이 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 특별히 반대되는 기재가 없는 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 급기량이 제어되는 급기 송풍기에 의하여 외부로부터 공기가 계단실 내부로 공급되고, 최상층의 제1 댐퍼를 통해 계단실 내부의 공기압력이 기준을 초과하는 경우 내부의 공기가 외부로 배출되도록 구성되는 계단실;
    상기 계단실과 부속실 사이의 제2 댐퍼의 제어를 통해서 층별로 부속실 내부에 공기를 공급하기 위하여 각 층별 부속실 내부의 공기압을 센싱하는 다수의 제1 압력센서를 포함하는 부속실 압력 감지부;
    부속실을 제외한 층별 실내의 공기압을 센싱하는 다수의 제2 압력센서를 포함하는 실내 압력 감지부; 및
    화재 발생 시 상기 제1 압력센서 및 상기 제2 압력센서의 센싱값을 이용하여 상기 급기 송풍기, 상기 제1 댐퍼 및 상기 제2 댐퍼의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하여,
    화재 발생 시, 화재 발생 층의 부속실 및 계단실이 화재 발생 층의 실내 압력보다 높게 유지되도록 하여 화재 발생 시 연기가 부속실 및 계단실로 유입되는 것을 방지하여 피난로를 연기로부터 보호하도록 하고,
    층별 부속실 및 계단실에 설치된 인체의 움직임을 감지하는 움직임 감지 센서;를 더 포함하고,
    상기 제어부는.
    화재 발생 시 상기 제1 압력센서 및 상기 제2 압력센서의 센싱값을 이용하여 상기 급기 송풍기, 상기 제1 댐퍼 및 상기 제2 댐퍼를 제어하여 적어도 화재 발생 층의 부속실 및 계단실의 압력이 상기 화재 발생 층의 실내 압력보다 높게 유지되도록 하되,
    상기 층별 부속실 및 계단실에 움직임이 감지되는 경우,
    상기 층별 부속실 및 계단실에 공급되어 존재되는 공기의 양이 기설정된 기준 인원 수의 단위 시간당 호흡량에 상기 제어부에 저장된 대피 예상 시간 및 화재 진압 예상 시간 중 어느 하나를 곱한 값으로 유지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 계단실을 이용한 부속실 제연 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 급기 송풍기 및 상기 제1 댐퍼의 개폐를 제어하여, 상기 계단실의 압력을 기설정된 제1 압력으로 유지하되, 상기 제1 압력은 적어도 상기 화재 발생 층의 실내 압력보다 높은 값으로 설정되어, 상기 화재 발생 층에서 발생되는 연기가 상기 계단실에 유입되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 계단실을 이용한 부속실 제연 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 화재 발생층의 실내의 압력이 상기 화재 발생층의 부속실의 압력보다 낮되, 그 압력차가 기설정된 제1 임계값 미만이 되도록 하여, 상기 화재 발생층의 실내와 부속실 사이에 설치된 방화문을 실내에서 사람이 밀어 여는 것이 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 계단실을 이용한 부속실 제연 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 실내의 공기를 외부로 배출하기 위해서 층별로 설치되는 실내 배기부;를 더 포함하고,
    상기 실내 배기부는,
    상기 실내의 공기를 흡입하기 위해서 개폐되는 제3 댐퍼;
    층별 제3 댐퍼와 연결된 풍도; 및
    상기 풍도의 단측에 배치되어 상기 풍도를 통하여 개방된 제3 댐퍼로 유입되는 연기가 외부로 배출되도록 구동되는 배기 송풍기;를 포함하고,
    상기 제어부는,
    화재 발생층의 제3 댐퍼를 개방하고, 상기 배기 송풍기를 구동시켜, 상기 화재 발생층의 유입공기 및 연기를 상기 제3 댐퍼, 상기 풍도 및 상기 배기 송풍기를 통해 외부로 배출되도록 하는 것을 특징으로 하는 계단실을 이용한 부속실 제연 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    화재 발생 시, 실내의 압력과 부속실의 압력의 센싱값의 차이가 기설정된 제2 압력이 되도록 상기 제2 댐퍼 및 상기 실내 배기부의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 계단실을 이용한 부속실 제연 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    화재 발생 시 상기 제1 압력센서 및 상기 제2 압력센서의 센싱값을 이용하여 상기 급기 송풍기, 상기 제1 댐퍼 및 상기 제2 댐퍼의 동작을 층별로 제어하여, 화재 발생 층의 부속실의 압력 및 계단실의 압력이 상기 화재 발생 층의 실내 압력보다 높게 유지되도록 하고, 상기 화재 발생층의 공기를 외부로 배출하도록 하는 것을 특징으로 하는 계단실을 이용한 부속실 제연 시스템.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    층별로 설치된 화재 감지 센서의 센싱값을 기준으로, 화재가 발생됨을 감지하면, 상기 제1 압력센서 및 상기 제2 압력센서의 센싱값의 수신을 시작하여, 상기 급기 송풍기, 상기 제1 댐퍼 및 상기 제2 댐퍼 중 적어도 하나의 동작을 제어하기 시작하는 것을 특징으로 하는 계단실을 이용한 부속실 제연 시스템.
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