KR19990084013A

KR19990084013A - 수두차 스위치를 이용한 특별피난구역의 자동 차압유지방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR19990084013A
Application number: KR1019990037800A
Authority: KR
Inventors: 김명배; 한용식; 최준석
Original assignee: 황해웅; 한국기계연구원
Priority date: 1999-09-07
Filing date: 1999-09-07
Publication date: 1999-12-06
Also published as: KR100317243B1

Abstract

본 발명은 건물 각층의 특별피난구역과 실내사이의 압력차를 항상 40∼60Pa로 유지시켜 대피자의 피난 및 소방대의 각종 화재 진압·구조활동이 원활히 수행될 수 있도록 한 수두차스위치를 이용한 특별피난구역의 자동 차압 유지방법 및 그 장치에 관한 것이다.

본 발명은 이를 위해 실내의 화재를 화재탐지기가 감지하여 각층의 특별피난구역으로 공기를 유입시키는 다수의 송풍기; 상기 특별피난구역과 실내의 압력차를 물의 전기 전도도를 이용하여 항상 40∼60Pa로 유지시키는 다수의 수두차스위치; 전압원 V1과 연결된 상기 수두차스위치에 의해 작동되는 다수의 릴레이; 전압원 V2와 연결된 상기 릴레이에 의해 작동되는 다수의 댐퍼 개폐용 모터; 상기 모터의 구동에 의해 송풍기 출구 또는 급기구의 폭을 조절하는 다수의 댐퍼가 구비되어 건물 각층의 특별피난구역과 실내사이의 압력차를 항상 40∼60Pa로 유지시켜 대피자의 피난 및 소방대의 각종 진압구조활동이 원활히 수행될 수 있도록 한 것이다.

Description

수두차스위치를 이용한 특별피난구역의 자동 차압 유지방법 및 그 장치{THE CONSTRUCTION AND AUTOMATIC DIFFERENTIAL PRESSURE MAINTENANCE OF SMOKE FREE SAFETY ZONE FOR USED WATER HEAD SWITCH}

본 발명은 수두차스위치를 이용한 특별피난구역의 자동 차압 유지방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 물의 전기 전도도를 이용한 수두차스위치를 사용하여 건물 각층의 특별피난구역과 실내 사이의 압력차를 항상 40∼60Pa로 유지시키므로 대피자의 피난 및 소방대의 각종 진압구조활동이 원활히 수행될 수 있도록 한 것이다.

주지하다시피 고층 또는 대규모의 건축물 화재에서 희생자가 발생할 때에는 반듯이 연기가 주된 원인으로 되고 있다. 연기는 연소가스가 유동하는 과정에서 혼합되는 공기와의 혼합물로 CO, HCN 등과 같은 유독성 가스를 포함하고 있으나 화염과 연소직후의 가스보다 직접적인 위험도는 적다. 그런데도 불구하고 화재시 연기가 인명위험의 가장 중대한 원인으로 되는 것은 그것이 직접적으로 연소하는 부분에 비해 확산속도가 훨씬 빠르며 그와 동시에 공조 기기의 덕트(duct)등을 통하여 광범위하게 확대될 수 있기 때문이다. 따라서 연기가 확대되어 가는 유동 성상을 파악하여 필요한 경우에는 연기제어의 수단을 강구하는 것이 건축물 화재시의 인명안전을 도모하는 방법이다.

상기와 같은 종래의 인명구조방법은 건물내에 연기가 침투되지 않는 특별피난안전구역(smoke free safety zone)을 설정하여 대피자의 피난 및 소방대의 각종 진압 구조 활동을 원활이 수행될 수 있도록 하고 있다. 이런 안전구역에서의 연기제어방법은 수동적인 제어방법(passive smoke control)으로 해당구역에 공기를 유입시켜 실내와 적절한 차압을 유지시키는 가압방연설계에 의해 이루어지고 있으며, 급기설비는 화재신호에 의해 작동되도록 설계되고 있다.

상기한 특별피난구역에서의 가압방연원리는 실내, 비상용엘리베이터 및 비상계단으로 통하는 문과 연결되어 있으므로 문 틈새 등으로의 공기누설에 의해 압력이 감소하게 될 것이다. 따라서 특별피난 구역과 실내와의 압력차를 일정하게 유지시키기 위해서는 공기의 누설량에 해당하는 만큼의 공기를 보충해 주어야 하며, 이것은 전실가압용 댐퍼(damper)의 개도를 더 열어 줌으로써 가능하게 된다.

그러나 상기한 종래의 기술, 즉 국내의 소방기술 기준에 의하면 전실 전층 가압에 의한 가압방연시스템으로 전실과 실내의 압력차를 40∼60Pa로 설정하고 있으며, 문이 개방되었을 경우 실내로 0.7m/sec 이상의 풍속으로 보충공기가 연속적으로 공급될 수 있도록 가압시스템을 설계하도록 하고 있으나 실제에 있어서는 설계프로그램의 부재와 전실 과압방지장치에 대한 체계적인 연구부족으로 급기팬에 가까운 구역에서는 고압이 형성되고 먼 곳에서는 저압이 형성되는 문제점이 발생되었다.

또한 기존의 특별피난 계단에서의 압력차를 일정하게 유지시키는 방법으로는 플랩댐퍼(Flap Damper)를 사용하거나 자동 차압댐퍼를 사용하기도 한다.

그러나 상기 플램댐퍼를 사용하는 방법의 경우 장치는 가장 간단하나 실제 사용상의 문제로 제대로 작동되지 않는 문제점이 발생되었고, 차압센서를 사용하는 방법은 압력차에 해당하는 전기신호를 사용하고 있기 때문에 화재시에 발생하는 열에 의한 신호를 보상하기 위하여 전기 회로가 복잡하다는 문제점이 발생되었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 물의 전기 전도도를 이용한 수두차스위치를 사용함을 제1목적으로 하는 것이고, 제2목적은 이로 인해 건물 각층의 특별피난구역과 실내 사이의 압력차를 항상 40∼60Pa로 유지시킬 수 있도록 한 것이고, 제3목적은 이로 인해 대피자의 피난 및 소방대의 각종 진압구조활동이 원활히 수행될 수 있도록 한 수두차스위치를 이용한 특별피난구역의 자동차압 유지방법 및 그 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적들을 달성하기 위하여 본 발명은 실내의 화재를 화재탐지기가 감지하여 각층의 특별피난구역으로 공기를 유입시키는 다수의 송풍기; 상기 특별피난구역과 실내의 압력차를 물의 전기 전도도를 이용하여 항상 40∼60Pa로 유지시키는 다수의 수두차스위치; 전압원 V1과 연결된 상기 수두차스위치에 의해 작동되는 다수의 릴레이; 전압원 V2와 연결된 상기 릴레이에 의해 작동되는 다수의 댐퍼 개폐용 모터; 상기 모터의 구동에 의해 송풍기 출구 또는 급기구의 폭을 조절하는 다수의 댐퍼로 이루어짐을 특징으로 하는 수두차스위치를 이용한 특별피난구역의 자동 차압 유지장치를 제공한다.

이하에서는 이러한 목적 달성을 위한 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명에 적용된 소방설비대상 건물의 특별피난구역을 도시한 평면

개략도.

도 2 는 본 발명에 적용된 물의 전기 전도도를 이용한 수두차스위치를 보인

부분 단면도.

도 3 은 본 발명에 적용된 자동 차압 유지장치의 개략적인 회로도.

도 4 는 본 발명에 적용된 자동 차압 유지장치의 성능실험 결과 그래프.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

P1: 전실 P2: 실내

10: 수두차스위치 11: 마노메타

20: 릴레이 30: 모터

40: 송풍기 또는 급기구 50: 댐퍼

본 발명에 적용된 수두차스위치를 이용한 특별피난구역의 자동 차압 유지방법 및 그 장치는 도 1 내지 도 3 에 도시된 바와 같이 구성되는 것으로, 여기서 도 1 의 소방설비대상 건물에 도시된 부호 P1은 전실(lobby)이고, P2는 실내(room)이며, 상기 전실(P1)과 비상계단을 포함한 것이 특별피난구역이다.

도 2 는 물의 전기 전도도를 이용한 수두차스위치(10)를 나타낸 것으로, 여기서 부호 11은 압력차에 의해 수두차를 만드는 마노메타(manometer)이다.

상기 마노메타(11)는 내부 양단으로 제1실(12)과 제2실(13)이 형성되는 동시에 제1실(12)과 제2실(13)의 사이에는 이동로(14)가 형성되며, 상기 제1,2실(12)(13)과 이동로(14)에는 일정량의 물이 수납되어 구성된다.

그리고 상기 제1실(12)은 전실(P1)의 압력이 전달되는 곳이고, 제2실(13)은 실내(P2)의 압력이 전달되는 것으로, 본 발명에서는 상기 제1실(12)이 제2실(13)의 직경보다 크게 구성됨에 특징이 있다.

또한 상기 제2실(13)의 상단에는 수두검지용탐침(15)이 구비되는 것으로, 이 수두검지용탐침(15)의 하단은 압력을 정밀히 측정할 수 있도록 뾰족하게 형성하는 동시에 수두검지용탐침(15)의 외주면 적소에는 초기에 일정한 값을 셋팅할 수 있게눈금(15a)이 표시되어 구성된다.

그리고 상기 수두검지용탐침(15)의 일측에는 전극1(16)이, 이동로(14)의 일측에는 전극2(17)가 연결되어 구성된다.

도 3 은 본 발명에 적용된 자동 차압 유지장치의 개략적인 회로도로, 수두차스위치(10)에 의해 작동되는 릴레이(20)와 상기 릴레이(20)의 작동에 의해 구동되는 댐퍼개폐용모터(30)로 구성된다.

그리고 상기 수두차스위치(10)와 릴레이(20)에는 전원V1(21)이, 릴레이(20)에는 전원V2(22)가 구비되어 구성된다.

한편 본 발명에서는 상기 전실(P1)로 공기압을 공급하는 송풍기(40)와 송풍기(40)의 선단에 부착되어 송풍기(40)의 공급량을 조절할 수 있는 댐퍼(50)가 구비되는 것으로, 상기 댐퍼(50)는 댐퍼개폐용모터(30)의 구동에 의해 작동된다.

상기와 같이 구성된 본 발명 수두차스위치를 이용한 특별피난구역의 자동 차압 유지방법 및 그 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

우선 건물에 화재가 발생하게 되면 화재탐지설비(도면상에는 미 도시됨)가 이를 감지하여 송풍기(40)를 구동시킨다.

상기 송풍기(40)의 구동에 의해서는 전실(P1)로 공기가 유입되는 것으로, 이때 송풍기(40)의 선단에 설치된 댐퍼(50)는 열려진 상태이므로 공기가 전실(P1)로 유입되는 것이다.

본 발명에서 특별피난구역, 즉 전실(P1)과 실내(P2)사이의 압력차를 40∼60Pa로 유지시킴이 바람직한 것으로, 상기와 같이 전실(P1)로 공기가 계속 유입되면 압력이 50Pa이상이 되므로 낮추어 주어야 한다.

왜냐하면 특별피난구역에서의 방연을 확실하게 하기 위해서는 압력차가 큰 것이 좋지만, 전실(P1)과 실내(P2)를 통하는 문이 닫혀 있을 경우에는 문의 개방이 곤란한 문제점, 즉 노약자나 어린이의 경우 실내(P2)에서 전실(P1)로 빠져나오지 못하는 문제점이 있기 때문이다.

따라서 이 때에는 수두차스위치(10)의 작동에 의해 전실(P1)의 공기압력을 낮추어 주는 것이다.

즉, 도 2 에 도시된 바와 같이 전실(P1)의 공기압력이 높아지면 마노메타(11)의 제1실(12)에 압력이 전달되므로 이 압력에 의해 일정량의 물은 이동로(14)를 통해 제2실(13)로 유입된다. 이때 제2실(13)의 수위가 높아지면서 수두검지용탐침(15)에 닿게 되면 전극1(16)과 전극2(17)에 전원이 인가되어 릴레이(20)를 작동시키게 되는 것이다.

보다 상세히 설명하면 전압원 V1(21), 전극2(17), 물, 수두검지용탐침(15), 전극1(16), 및 릴레이(20)에 의해 폐회로가 구성되어 전류가 흐르게 되는 것으로, 상기 릴레이(20)가 작동하게 됨에 따라 전원 V2(22)의 전류방향이 바뀌게 되고 댐퍼개도조절용 모터(30)의 회전방향을 바꾸어서 개도조절용 댐퍼(50)를 닫게 되어 특별피난구역인 전실(P1)과 실내(P1)와의 압력차를 감소시키게 되는 것이다.

본 발명에서는 상기 제1실(12)을 제2실(13)의 직경 보다 크게 형성하여 제1실(12)의 적은 수두변화에 의해서도 제2실(13)에 수두변화를 크게 하여 용이하게 수두를 측정할 수 있도록 한 것이다.

또한 상기 수두검지용탐침(15)의 하단은 뾰족하게 형성하여 미세한 압력도 정밀히 파악할 수 있도록 함은 물론 상기 수두검지용탐침(15)의 외주면 적소에는 눈금(15a)을 표시하여 제1실(12)의 물의 높이와 수두검지용탐침(15)의 하단 끝 사이의 거리가 50Pa이 되도록 조절할 수 있게 한 것으로, 이와 같이 사용자가 초기에 적정한 값을 셋팅하여 사용할 수 있도록 한 것이다.

한편 압력차가 50Pa이하로 떨어지게 되면(예: 특별피난구역은 실내(P2), 비상용엘리베이터 및 비상계단으로 통하는 문과 연결되어 있으므로 문 틈새 등으로의 공기누설에 의해 압력이 감소하게 된다. 따라서 특별피난구역과 실내(P2)와의 압력차를 일정하게 유지시키기 위해서는 공기의 누설량에 해당하는 만큼의 공기를 보충해 주어야 하는 것으로, 이 때에는 전실가압용댐퍼(50)의 개도를 더 열어 줌으로써 가능함) 수두검지용탐침(15)과 물이 비접촉 상태가 되고, 전원 V1(21)회로에서 전류가 흐르지 않게 되어 릴레이(20)가 작동되지 않게 된다. 이 때에는 V2(22)의 전류방향이 바뀌게 되고, 댐퍼개도조절용모터(30)의 회전 방향은 차압 조절용 댐퍼(50)를 열리게 작동시키는 것이며, 이와 같은 과정이 연속적으로 반복됨에 따라 특별피난구역과 실내(P2)의 차압을 항상 40∼60Pa로 유지시킬 수 있게 되는 것이다.

또한 본 발명의 실험결과(도 4)에서 보는 바와 같이 압력변동에 따른 작동압력이 대략적으로 압력이 감소하는 구간에서는 45Pa부근에서, 압력이 상승하는 부분에서는 52.5Pa부근에서 릴레이(20)가 작동되며, 이 신호를 가지고 댐퍼개폐용모터(30)를 구동시키면 특별피난구역에서의 압력을 일정하게 유지시키는 것이 가능하게 된다.

이상과 같이 본 발명은 물의 전기 전도도를 이용한 수두차스위치를 사용함을 목적으로 하는 것으로, 특히 이로 인해 건물 각층의 특별피난구역과 실내 사이의 압력차를 항상 40∼60Pa로 유지시킬 수 있도록 한 것이고 또한 대피자의 피난 및 소방대의 각종 진압구조활동이 원활히 수행될 수 있도록 한 유용한 발명인 것이다.

Claims

실내의 화재를 감지하여 송풍기를 구동시키는 동시에 상기 송풍기에 의해 공기를 특별피난구역으로 유입시키는 방법;

물의 전기 전도도를 적용한 수두차스위치를 이용하는 방법;

상기 수두차스위치에 의해 특별피난구역과 실내의 압력차를 40∼60Pa로 유지시키는 방법;

상기 수두차스위치에 의해 릴레이를 작동시키는 방법;

상기 릴레이의 작동에 의해 모터를 정·역회전시킴에 따라 댐퍼를 개폐시키는 방법으로 이루어짐을 특징으로 하는 수두차스위치를 이용한 특별피난구역의 자동 차압 유지방법.
실내의 화재를 화재탐지기가 감지하여 각층의 특별피난구역으로 공기를 유입시키는 다수의 송풍기;

상기 특별피난구역과 실내의 압력차를 물의 전기 전도도를 이용하여 항상 40∼60Pa로 유지시키는 다수의 수두차스위치;

전압원 V1과 연결된 상기 수두차스위치에 의해 작동되는 다수의 릴레이;

전압원 V2와 연결된 상기 릴레이에 의해 작동되는 다수의 댐퍼 개폐용 모터;

상기 모터의 구동에 의해 송풍기 출구 및 급기구의 폭을 조절하는 다수의 댐퍼로 이루어짐을 특징으로 하는 수두차스위치를 이용한 특별피난구역의 자동 차압 유지장치.
제2항에 있어서,

상기 수두차스위치는 압력차에 의해 수두차를 만드는 마노메타;

상기 마노메타의 내부적소 양단에 구비되며, 물이 수납되는 제1,2실;

상기 마노메타의 내부 하단에 구비되며, 제1,2실의 물이 상호 이동되도록 한 이동로;

상기 제2실의 상단에 구비되며, 제2실의 물이 접촉되면 전극1,2에 전원을 인가시키는 수두검지용탐침으로 이루어짐을 특징으로 하는 수두차스위치를 이용한 특별피난구역의 자동 차압 유지장치.
제3항에 있어서,

상기 수두검지용탐침의 외주면에는 초기에 일정한 값을 셋팅할 수 있게 눈금이 표시됨을 특징으로 하는 수두차스위치를 이용한 특별피난구역의 자동 차압 유지장치.
제3항에 있어서,

상기 수두검지용탐침의 끝이 압력을 정밀히 파악할 수 있게 뽀족하게 구성됨을 특징으로 하는 수두차스위치를 이용한 특별피난구역의 자동 차압 유지장치.
제3항에 있어서,

상기 제1실이 제2실의 직경 보다 크게 구성됨을 특징으로 하는 수두차스위치를 이용한 특별피난구역의 자동 차압 유지장치.