KR20090112143A

KR20090112143A - 급기가압제연시스템의 과압 배출용 댐퍼장치

Info

Publication number: KR20090112143A
Application number: KR1020080037861A
Authority: KR
Inventors: 김진수; 박재현
Original assignee: 김진수; 박재현
Priority date: 2008-04-23
Filing date: 2008-04-23
Publication date: 2009-10-28
Also published as: KR100985786B1

Abstract

본 발명은 특별피난계단이나 부속실, 비상용승강기 승강장 등 급기가압제연시스템을 적용하는 제연구역에 과잉 공급된 가압용 공기를 적절히 배출함으로써 차압을 적정하게 유지함은 물론, 피난문의 개방을 용이하게 하여 인명피해를 최소화할 수 있도록 한 급기가압제연시스템의 과압 배출용 댐퍼장치에 관한 것으로, 그 구성은 화재시 발생하는 유해가스 및 연기가 피난경로에 유입되지 못하도록 하는 차압제연시스템의 댐퍼장치 설치 개소인 케이스(20)의 내부 양 측면에 힌지(34)를 축으로 에어 압에 따라 회동되게 설치된 댐퍼날개(30)에 있어서,

상기 댐퍼날개(30)는 하단을 예각을 갖도록 절곡하여 절곡부(31)를 마련하고, 상기 절곡부(31)를 갖는 댐퍼날개(30)는 10-40°의 기울기를 갖도록 경사지게 설치되며, 상기 기울기를 갖는 댐퍼날개(30)에서의 힌지(34) 설치위치는 상기 절곡부(31)를 제외한 나머지 수평부분(32)의 1/2이상 지점에 위치하게 설치하여 된 것으로 이루어진다.

급기가압제연시스템. 댐퍼. 차압, 피난경로, 인명피해

Description

급기가압제연시스템의 과압 배출용 댐퍼장치 {DAMPER APPARATUS FOR OVERPRESSURE EXHAUST}

본 발명은 고층건축물에서 화재시 발생하는 유해가스 및 연기가 특별피난계단이나 부속실 또는 비상용승강기 승강장 등 피난경로에 유입되지 못하도록 하여 인명피해를 최소화할 수 있도록 한 급기가압제연시스템의 과압 배출용 댐퍼장치에 관한 것이다.

일반적으로 고층건축물의 특별피난계단이나 부속실 또는 비상용승강기 승강장에는 급기가압을 이용한 차압제연시스템을 설치하여 피난경로를 보호하도록 하는 것이 세계적인 추세이며, 국내 소방관계법규도 이러한 방식을 규정하고 있다.

그러나 급기 량이 과다하면 제연구역과 제연구역 외부와의 사이에 압력차이(이하 '제연구역의 차압'이라한다)가 너무 커져서 출입문을 열기 힘들어져 오히려 피난에 장애가 될 수 있으므로, 적정량을 초과하는 급기 량은 배출함으로써 제연구역의 차압을 적정 수준으로 유지할 필요가 있다.

이러한 과잉급기를 배출하기 위한 한 가지 방편으로서 과압 배출댐퍼를 설치하는 방법이 있는데, 과압 배출댐퍼는 다음 두 가지의 성능을 가져야 한다.

첫째, 개방 율이 클 것: 개방 율이 작으면 배출 대상 공기량에 비해 댐퍼의 크기가 너무 커져서 설치가 곤란할 수 있다.

특히, 계단실의 부속실처럼 용적이 작은 공간의 크기에 맞는 적정 크기의 댐퍼를 만들기 어렵다.

둘째, 배출대상 공기량에 따른 압력의 변화가 작을 것: 구역 내의 압력에 밀려 댐퍼가 열림으로써 공기가 배출될 때, 댐퍼가 초기 세팅한 압력에서 개방이 시작되게 할 수는 있지만 구역 내의 압력을 적정범위 내로 유지하도록 내부압력에 맞춰 적정수준으로 개방되게 하는 것은 어렵다.

현재 시판되는 댐퍼는 위의 두 가지 성능을 해결하지 못하여 제연구역의 차압을 적정범위에서 유지하는 것이 어렵기 때문에 아직까지 만족할 만한 급기가압제연시스템을 구축하지 못하고 있는 실정이다.

상기와 같은 문제점을 갖는 종래의 급기가압제연시스템의 댐퍼는 도 1에 나타낸 바와 같이, 상단의 힌지(11)를 중심으로 댐퍼(10)가 하향 수직에 가깝도록 설치되고, 이와 같이 설치된 댐퍼(10)는 일 측에서 공급되는 공기압에 의해 댐퍼가 열릴 때에 댐퍼 개방각도가 커질수록 상기 댐퍼(10)의 자체 하중 때문에 힌지(11)에 대한 회전력이 급격히 늘어난다.

상기 힌지(11)에 대한 회전력은 댐퍼중량과 회전 작용거리(힌지로부터 댐퍼날개 중심까지의 수평거리)의 곱으로 나타낸다.

그림에서 댐퍼날개의 중량을 W라 하면, 작동 전의 회전력 T1 = (W * L1) / 2 이고, 작동 후의 회전력 T2 = (W * L2) / 2 이다. 회전력의 변수가 되는 작용거리 가 댐퍼 개방각도의 증가에 따라 급격히 늘어나기 때문에 댐퍼의 개방률을 높이기 위해서는 댐퍼에 가해지는 압력도 그만큼 높아야 한다.

따라서 과잉공기가 많을 때에는 다량의 공기배출을 위해 내부압력이 높아질 수밖에 없어서 제연구역의 차압을 적정범위로 제어할 수가 없다. 제연구역의 차압을 적정범위로 유지하기 위해서는 댐퍼의 개방각도가 작아도 공기배출량이 많도록 댐퍼가 커져야 한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 이를 해소하고자 발명한 것으로서, 그 목적은 특별피난계단이나 부속실, 비상용승강기 승강장 등 급기가압제연시스템을 적용하는 제연구역에 과잉 공급된 가압용 공기를 적절히 배출함으로써 차압을 적정하게 유지함은 물론, 피난문의 개방을 용이하게 하여 인명피해를 최소화할 수 있도록 함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 과제해결수단은, 화재시 발생하는 유해가스 및 연기가 피난경로에 유입되지 못하도록 하는 차압제연시스템의 댐퍼장치 설치 개소인 케이스(20)의 내부 양 측면에 힌지(34)를 축으로 에어 압에 따라 회동되게 설치된 댐퍼날개(30)에 있어서,

그리고 상기 댐퍼날개의 기울기는 20-40°를 유지하게 설치하고, 상기 댐퍼날개(30)의 절곡부(31) 절곡은 중심각이 60-100°를 유지하는 호형단면 또는 절곡각도가 30-60°인 직선단면으로 형성하며, 상기 힌지(34)가 설치된 지점의 댐퍼날 개(30) 상면에 댐퍼가 최대로 열려 수평을 유지한 상태에서 90°각을 유지하는 균형추(50)가 상향 하도록 설치하고, 상기 힌지(34)를 기준으로 댐퍼날개(30)의 상부 하면에는 한 쌍의 고정브래킷(41,42)이 상호 마주보도록 일정간격 유지되게 설치되고, 상기 한 쌍의 고정브래킷(41,42)에는 조절부재(43)가 관통 설치되며, 상기 한 쌍의 고정브래킷(41,42) 사이에는 조절부재(43)의 회전방향에 따라 전/후진하는 조절 추(44)를 설치하여 된 댐퍼무게중심조절수단(40)이 설치된다.

이상과 같은 본 발명의 급기가압제연시스템의 과압 배출용 댐퍼장치는 제연구역의 차압에 대응하여 댐퍼의 개방이 조절되도록 함으로써 제연구역의 차압을 적정하게 유지하여 특별피난계단이나 비상용승강기 및 승강장 등에 화재시 발생하는 유해가스 및 연기가 피난경로에 유입되지 못하도록 함은 물론, 피난문의 개방을 용이하게 하여 피난을 돕는 효과가 있다.

상기 효과를 달성하기 위한 본 발명에 따른 급기가압제연시스템의 과압 배출용 댐퍼장치를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 급기가압제연시스템에 설치되는 댐퍼날개(30)는 도 2에 나타낸 바와 같이 설치 개소인 케이스(20)의 내부 양 측면에 힌지(34)를 축으로 에어 압에 따라 회동되게(개폐되게) 설치하는데, 그 설치각도는 10-40°의 기울기를 갖도록 경사지게 설치한다.

상기 댐퍼날개(30)를 10-40°의 기울기를 갖도록 경사지게 설치하는 이유는 힌지(34)를 축으로 조금만 회동하여도 댐퍼날개(30)의 개방 율을 급격히 커지게 하기 위해서이다.

한편 상기 댐퍼날개(30)의 개방 전/후 회전 작용거리 즉, 댐퍼날개(30)의 개방 전 힌지(34)에서 댐퍼날개 하단까지의 거리((L1)와, 개방 후인 힌지(34)에서 댐퍼날개 하단까지의 거리(L2)의 차이(W)가 크게 나지 않으므로 댐퍼날개(30) 개방에 따라 날개의 자중이 힌지에 작용하는 회전력의 변화가 그리 크지 않다.

그러므로 차압의 작은 변화에도 댐퍼날개(30)의 개방각도가 민감하게 대응함으로써 유효 개방 율이 커지고 차압을 적정 범위에서 조절할 수 있게 된다.

상기 댐퍼날개(30)는 차압 변화폭이 20%를 넘어서지 않도록 억제해야 하는데 그러기 위해서는 댐퍼날개(30)의 작용거리 비(L1/L2)가 0.8 이상이어야 한다.

상기 댐퍼날개(30) 작용거리의 비(L1/L2)가 0.8 이상이 되는 조건은 다음과 같다.

L2 cos θ = L1

θ = cos^-1(L1/L2) = cos^-1(0.8) = 36.87^o

이상적 상태에서 θ값이 36도 이하이면 회전력의 증가는 대략 20% 정도에서 억제된다. 따라서 댐퍼날개(30)는 10-40°의 기울기를 유지해야 하며, 바람직하게는 20-40°이다.

또한 본 발명은 댐퍼날개(30)의 힌지(34)가 댐퍼날개(30)의 상단이 아닌 댐퍼날개(30) 수평부분(32) 즉 절곡부(31)를 제외한 나머지부분 전체 길이의 1/2이 상 지점에 위치하는 것이 바람직한데, 그 이유는 댐퍼날개(30)가 닫힌 상태에서 개방될 때에 날개 끝의 곡면부(31)에 작용하는 압력이 개방 력의 절대적 변수가 되게 함으로써 개방 력의 수치적 예측을 가능하게 하기 위함이다.

한편, 댐퍼날개(30)의 일 측면에 압력을 가하는 공기(스쳐 지나가는 기류)는 진행속도 때문에 정압이 낮아진다. 댐퍼날개(30)에는 정압만이 작용하기 때문에 댐퍼(30)가 1차 측의 압력에 직접 대응하지 못하고, 1차측 보다 낮아진 케이스(20) 내부의 정압에 대응하게 된다. 그 때문에 댐퍼날개(30)가 충분히 개방되지 못함으로써 내부압력을 충분히 배출하지 못하여 내부차압은 목표 값 보다 높아진다.

그러므로 댐퍼날개(30) 끝을 절곡하여 댐퍼날개(30)에 부딪히는 기류의 운동량을 수직방향으로 변화시키면 그 반동으로 댐퍼날개(30)를 밀어 올리게 되어 댐퍼날개(30)의 응답 정확성을 개선할 수 있다.

이를 위해 댐퍼날개(30)의 하단 절곡부(31)의 절곡각도를 60-100°로 하는데 바람직하게는 70-90°의 호형으로 절곡함이 좋다. 상기 절곡부(31)의 단면 원호의 반지름을 케이싱(C) 내부 공간 단면 높이의 30% 이내로 하면 댐퍼(30)의 개방 율을 70% 이상 확보할 수 있다.

한편 댐퍼날개(30)의 하단을 상기와 같이 원 호형 단면으로 절곡하는 것이 이상적이나, 직선형 단면으로 절곡하여도 근사한 성능을 얻을 수 있다.

또 본 발명은 차압이 커져서 케이스(20) 내부의 유속이 빨라지면 댐퍼날개(30) 끝부분의 절곡부(31)만으로는 댐퍼날개(30)의 충분한 응답 정확성을 얻을 수 없다.

그러므로 댐퍼날개(30)의 회전각도 증가에 따라 댐퍼날개 닫힘 방향으로 회전력이 증가하는 것을 감쇠시킬 수 있도록 도 3에 나타낸 바와 같이, 힌지(34)의 상부에 댐퍼날개(30)와 90°각을 유지하는 균형추(50)를 상향하도록 설치하였다.

상기 균형추(50)는 댐퍼날개 각도가 수평에 가까워질수록 수직에 가까운 상태가 되어 힌지(34)와의 수평거리가 줄어들게 되므로 축에 대한 댐퍼날개의 회전력 증가를 상쇄하게 된다.

또한 차압은 제연시스템마다 설계의도가 다르므로 급기가압제연시스템의 여러 가지 경우에 대해 각기 다른 댐퍼날개를 써야 하지만 모든 차압조건에 맞춰 댐퍼날개를 제작하기는 곤란하다.

그리고 방화댐퍼 조건을 만족하는 두께 1.5mm의 철판으로 만들어진 댐퍼날개가 36° 이하로 눕혀 설치된 경우에는 제연구역에서 보통 요구되는 50Pa 정도의 차압에서 자중을 이기고 들어 올려지지 않는다.

그러므로 도 4에 나타낸 바와 같이, 힌지(34)를 중심으로 상부에 위치하는 댐퍼날개 부분에 댐퍼무게평형조절수단(40)을 설치하였다.

상기 댐퍼무게평형조절수단(40)을 이용하여 힌지(34)에 대한 댐퍼날개의 자중에 의한 회전력을 조절함으로써 댐퍼날개(30)에 작용하는 차압과 적절한 수준에서 평형을 이루도록 할 수 있다.

상기 댐퍼무게평형조절수단(40)은 힌지(34)를 중심으로 상부에 위치하는 댐퍼날개의 하면에 한 쌍의 고정브래킷(41,42)이 상호 마주보도록 일정간격 유지되게 설치되고, 상기 한 쌍의 고정브래킷(41,42)에는 조절부재(43)가 관통 설치되며, 상 기 한 쌍의 고정브래킷(41,42) 사이에는 조절부재(43)의 회전방향에 따라 전/후진하는 조절 추(44)가 설치된 것으로 이루어진다. 단 상기 조절부재(43)는 조절나사이다.

상기 균형조절 추(44)를 설치하고 조절나사인 조절부재(43)를 돌려 균형조절 추(44)의 위치를 조절할 수 있도록 한다. 상기 균형조절 추(44)의 위치가 변하면 힌지(34)를 중심으로 댐퍼날개(30)의 회전력이 변화되고, 그에 따라 힌지(34)를 중심으로 하는 회전력 균형이 변하므로 차압변화에 대응할 수 있게 된다.

상술한 바와 같은 본 발명은 고층건축물의 특별피난계단이나 부속실 또는 비상용승강기 승강장 등에 과잉 공급된 공기를 적절히 배출함으로써 적정 차압을 유지하고, 유해가스 및 연기가 피난경로에 유입되지 못하도록 함은 물론 피난문의 개방을 용이하게 하여 인명안전을 도모할 수 있다.

도 1은 종래 급기가압제연시스템의 과압 배출용 댐퍼장치 측면 개략도,

도 2는 본 발명 제1 실시예의 급기가압제연시스템의 과압 배출용 댐퍼장치 측면 개략도,

도 3은 본 발명 제2 실시예의 급기가압제연시스템의 과압 배출용 댐퍼장치 측면 개략도,

도 4는 본 발명 제3 실시예의 급기가압제연시스템의 과압 배출용 댐퍼장치 측면 개략도,

도 5는 본 발명 제4 실시예의 급기가압제연시스템의 과압 배출용 댐퍼장치 측면 개략도.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

30 : 댐퍼날개 31 : 절곡부

32 : 수평부분 40 : 댐퍼무게평형조절수단

41.42 : 고정브래킷 43 : 조절부재

44 : 조절 추 50 : 균형추

L1 : 힌지에서 댐퍼 하단까지의 댐퍼 개방 전 수평거리

L2 : 힌지에서 댐퍼 하단까지의 댐퍼 개방 후 수평거리

W : 댐퍼 개방 전과 댐퍼 개방 후의 수평거리 차이

Claims

화재시 발생하는 유해가스 및 연기가 피난경로에 유입되지 못하도록 하는 차압제연시스템의 댐퍼장치 설치 개소인 케이스(20)의 내부 양 측면에 힌지(34)를 축으로 에어 압에 따라 회동되게 설치된 댐퍼날개(30)에 있어서,

상기 댐퍼날개(30)는 하단을 예각을 갖도록 절곡하여 절곡부(31)를 마련하고, 상기 절곡부(31)를 갖는 댐퍼날개(30)는 10-40°의 기울기를 갖도록 경사지게 설치되며, 상기 기울기를 갖는 댐퍼날개(30)에서의 힌지(34) 설치위치는 상기 절곡부(31)를 제외한 나머지 수평부분(32)의 1/2이상 지점에 위치하게 설치하여 됨을 특징으로 하는 급기가압제연시스템의 과압 배출용 댐퍼장치.
제1항에 있어서, 상기 댐퍼날개의 기울기는 20-40°를 유지하게 설치하여 됨을 특징으로 하는 급기가압제연시스템의 과압 배출용 댐퍼장치.
제1항에 있어서, 상기 댐퍼날개(30)의 절곡부(31) 절곡은 60-100°를 유지하는 호형단면 또는 절곡각도 30-60°인 직선 단면 중 어느 하나의 형태로 구성됨을 특징으로 하는 급기가압제연시스템의 과압 배출용 댐퍼장치.
제1항에 있어서, 상기 힌지(31)가 설치된 지점의 댐퍼날개(30) 상면에 댐퍼가 최대로 열려 수평을 유지한 상태에서 90°각을 유지하는 균형추(50)가 상향 하도록 설치된 것을 특징으로 하는 급기가압제연시스템의 과압 배출용 댐퍼장치.
제1항에 있어서, 상기 힌지(34)를 기준으로 댐퍼날개(30)의 상부 하면에는 한 쌍의 고정브래킷(41,42)이 상호 마주보도록 일정간격 유지되게 설치되고, 상기 한 쌍의 고정브래킷(41,42)에는 조절부재(43)가 관통 설치되며, 상기 한 쌍의 고정브래킷(41,42) 사이에는 조절부재(43)의 회전방향에 따라 전/후진하는 조절 추(44)를 설치하여 된 댐퍼무게중심조절수단(40)이 설치된 것을 특징으로 하는 급기가압제연시스템의 과압 배출용 댐퍼장치.