KR20110082277A - 급기가압 제연장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 심층지하건축물 또는 고층건축물의 특별피난계단에 '소화활동설비'로서 설치되는 '특별피난계단의 계단실 및 부속실 제연설비' 중 '부속실만 단독으로 제연하는 것'인 급기가압 제연장치에 관한 것이다.
종래 기술의 급기가압 제연장치는 모든 부속실(2)과 계단실(3)을 밀폐구역으로 보아 "부속실(2)과 계단실(3)의 모든 출입문(4, 5, 13, 14)과 창문(10, 11)이 닫혀 있어야 하며, 거실출입(4)문 1개와 계단실출입문(5)이 동시에 개방되는 부속실(개방부속실)은 아주 적은 개수(1개 또는 2개)"라고 설계조건으로 가정하여 설계되고 있으나, 화재시 이 설계조건이 지켜지고 있을 가능성은 희박하여 제연장치의 신뢰성이 아주 낮다.
본 발명은, 층간 방화구획이 이루어진 하나의 건축물에서 하나의 거실(1)에서만 화재가 발생한다고 보고, 당해 부속실만 급기가압하는 것으로 하였다. 따라서 비화재층 부속실(2)과 계단실(3)은 급기되지 않는 비가압공간이 되므로, 비화재층 부속실(2)과 계단실(3)의 출입문(4, 5, 13, 14) 및 창문(10, 11)의 개방여부가 제연장치와 연관이 없어진다. 또한 급기되는 부속실은 그 급기량이 상당히 커서 당해 부속실의 창문이 다소 열려 있어도 창문유출량이 급기량에 비해 소량이므로 부속실 압력형성에 큰 악영향을 미치지 않는다.
따라서, 본 발명에 의하면 종래의 급기가압 제연장치의 문제점이 모두 해소되는 효과를 얻는다.

Description

급기가압 제연장치{SMOKE CONTROL SYSTEM BY AIR SUPPLY PRESSURIZING}

본 발명은 심층지하건축물 또는 고층건축물의 특별피난계단에 '소화활동설비'로서 설치되는 '특별피난계단의 계단실 및 부속실 제연설비'인 급기가압 제연장치에 관한 것이다.

상기 건축물의 각층 마다 1개 이상의 거실(1)과 연결된 부속실(2)이 마련되고, 이 부속실은 다시 계단실(3)로 연결되고, 이 계단실은 지상 또는 옥상으로 연결된다. 또한 거실(1)과 부속실(2), 부속실(2)과 계단실(3), 계단실(3)과 외부 사이에는 각각 자동적인 폐쇄기능이 있는 피난방향으로 열리는 출입문(4, 5, 13, 14)이 마련된다. 또한 상기 부속실과 계단실에는 일반적으로 외부와의 환기를 위한 창문(10, 11)이 다수 설치된다. 이와 같은 일련의 구성을 이루는 계단을 특별피난계단이라고 부른다.

본 발명은 상기 특별피난계단에 소방관련법규에 적합하게 마련되는 '소화활동설비'인 제연설비의 몇 가지 구성방법 중에서, 현재 가장 보편적으로 적용되고 있는 '부속실만 단독으로 제연하는 것'에 해당하는 급기가압 제연장치에 관한 것이다.

일반적으로 사람이 거주하는 아파트나 고층건물 등에서 화재가 발생하면 실내 가구나 내장재 등의 연소로 인하여 대량의 유독 연기가 발생하여 피난 경로인 거실출입문(4) 및 계단실출입문(5)으로 유출되어 피난경로인 부속실(2)을 오염시키고, 화재가 발생한 층(이하 '화재층'이라 한다)의 다른 거실은 물론 계단실(3)로 그 연기가 유출되어 다른 층(이하 "비화재층"이라 한다)의 계단실과 거실을 오염시켜 피난을 어렵게 하여 많은 사상자가 생겨날 뿐 아니라 화재 진압 및 인명구조 작업에 큰 지장을 초래하는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 일정 규모·용도의 건물에는 도 1, 도 2에서 나타낸 것과 같이, 심층지하층건물 또는 고층건물의 각층으로부터 직통으로 지상에 이르는 지그재그 계단을 설치하되 건물 내외부와 구획하여 계단실(3)로 하고, 각층에는 거실(1)과 계단실(3) 사이에 부속실(2)을 구성하여, 이 부속실 출입을 위해 거실출입문(4)과 계단실출입문(5)이 마련되며,

상기 계단실(3) 및 부속실(2)에는 외부의 신선한 공기를 공급(이하 "급기"라 한다)하여 가압시켜, 그 압력에 의해 화재에 의해 발생한 어느 하나의 화재가 발생한 거실(이하 "화재실"이라 한다)의 연기가 거주자의 안전한 피난경로인 부속실(2) 및 계단실(3)로 유출되는 것을 차단하는 급기가압 제연장치를 법규[특별피난계단의 계단실 및 부속실 제연설비의 화재안전기준(NFSC 501A)]에 적합하도록 설치하고 있다.

상기 급기가압 제연장치는 상기 법규(NFSC 501A)의 제5조 제2호의 '부속실만을 단독으로 제연하는 것'에 해당하는 제연구역선정방법에 의한 것으로서, 송풍기(12)에 의해 외부의 신선한 공기를 흡인하여 수직덕트(7)에 공급하고, 이 수직덕트(7)에서 각층의 부속실(2)로 그 부속실(2)의 기압이 연결된 거실(1)의 기압보다 일정치 이상 높게 되도록 급기조절댐퍼(6)에 의해 공급하며, 그 결과 전 층의 부속실(2)이 그 부속실(2)에 연결된 거실(1)보다 높은 압력을 형성하게 되어, 화재실의 연기가 문틈으로는 물론 거실출입문(4)이 개방되는 경우에도 거실방향으로 바람을 일으켜 연기가 부속실(2) 및 계단실(3)로 유출되는 것을 방지하는 것이다. 한편 이 급기가압 제연장치에는 부속실에 너무 과한 압력형성시 이를 배출하는 과압배출댐퍼(9)를 설치할 수 있다.

그러나, 이러한 종래 기술의 급기가압 제연장치는 "부속실(2)과 계단실(3)의 모든 출입문(4, 5, 13, 14)과 창문(10, 11)이 닫혀 있어야 하며, 거실출입(4)문 1개와 계단실출입문(5)이 동시에 개방되는 부속실(이하 "개방부속실"이라 한다)은 아주 적은 개수(1개 또는 2개)"라고 가정하여 설계되고 있으나, 화재시 이 조건이 지켜지고 있을 가능성은 희박하다.

더욱 상세한 설명을 위하여 종래의 방법에 의한 일반적인 제연설비 설계기준을 정리하여 보면,

건축물의 화재층의 부속실(2)은 소화활동을 위한 소방대 진입이나 거주자의 피난을 위해, 화재실로 연결되는 거실출입문(4)과 계단실출입문(5)이 동시에 개방되어 개방부속실이 된다고 보며;

비화재층의 부속실(2)에서는 거주자의 일상적 활동 또는 피난을 위해 간헐적으로 거실출입문(4)과 계단실출입문(5)이 열릴 수 있어 이를 반영하는 방법으로 개방부속실의 수를 추가하는데, 총 부속실(2)의 수가 20개(층당 부속실이 하나인 경우 지하층 포함하여 20층인 건물을 말함) 이하인 경우에는 무시하고, 그 수가 20개를 초과하는 경우에 하나를 추가하여 두 개의 개방부속실이 있는 것으로 보며;

또한, 상기 개방부속실 및 비 개방부속실은 연기 침투를 방지하는 기압인 12.5Pa(스프링클러가 설치되지 않은 경우에는 40Pa) 이상으로 유지된다는 것이다.

이러한 가정하에 첫 번째 설계절차는 필요한 공기 공급량(이하 "급기량"이라 한다)을 계산하는 것인데, 다음의 공식에 의한다. 즉,

급기량 = 누설량 + 보충량 + 여유량

여기서 누설량이란 모든 부속실에서 볼 때 개방되지 않은 거실출입문(4)·계단실출입문(5)·창문(10, 11)·기타 틈새 등에서 누설되는 풍량이며, 보충량이란 개방되는 거실출입문(4)을 통하여 거실(1) 내부로 연기유출을 방지할 수 있는 풍속(이하 "방연풍속"이라 한다)을 가지도록 불어넣는데 필요한 풍량이다. 그런데 위 보충량 계산에 개방된 계단실출입문(5)을 통한 계단실(3)로 유출되는 풍량이 포함되지 않았는데 이것은 계단실(3)이 밀폐되어 있다는 가정이 있었기 때문이다. 즉, 상기 부속실(2)과 계단실(3)에는 평상시의 환기를 위한 유리창문(10, 11)이 다수 설치되는 것이 일반적인데, 이 창문은 평상시 닫혀있도록 관리되어 유출이 없다고 본 것이다. 그런데 이 가정은 너무 무리한 것이어서 최근 법규가 개정되어 제연구역(급기가압구역)에는 화재감지기에 의한 자동폐쇄장치 설치를 하도록 개정되었다. 결국 지금까지 설치된 계단실 및 부속실에 자동폐쇄기능이 없는 창문이 설치된 구조의 급기가압 제연장치는 제 역할을 기대하기 어렵다는 말이 된다.

뿐만 아니라 상기 설계조건에서 누락된 것이 있는데 계단실에서 직접 지상과 접하는 층(이하 "피난층"이라 한다)의 출입문의 개방이 고려되지 않았다는 것이다. 화재층에서 소화활동이나 피난이 이루어지는 시점에 피난층에서 계단실출입문(13)의 개방이 동시에 일어난다고 가정하는 것이 합리적이라 할 것이다.

결론적으로 종래의 부속실만 단독으로 제연하는 제연설비의 설계조건은 현실적으로 화재시에 지켜질 가능성이 아주 낮아 화재시에 제 성능을 발휘할 것이라고 기대하기 어렵다.

본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 급기가압 제연장치의 구성은 종래와 동일한 기구구성으로 하되 큰 용량의 급기조절댐퍼(6)를 마련하여, 운전방법을 화재층의 급기조절댐퍼(6)가 작동되어 화재실의 연기유출을 방지함으로써, 화재시 소방대의 원활한 소화활동 및 거주자의 안전한 피난을 가능하게 하는 급기가압 제연장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 급기가압 제연장치는,

층간 방화구획이 이루어진 하나의 건축물에서 하나의 거실(1)에서만 화재가 발생한다고 보고, 거기서 발생한 연기는 당해 부속실만 급기가압하면 그 건축물 다른 곳으로 전파되지 못할 것이므로,

건축물 각층의 부속실(2)은 한쪽 벽면에 거실(1)과 연결되는 거실출입문(4), 다른 쪽 벽면에 계단실(3)로 연결되는 계단실출입문(5), 일부 벽면에 급기조절댐퍼(6) 또는 과압배출댐퍼(9)·급기조절댐퍼(6)가 마련되며,

상기 급기조절댐퍼(6)는 전 층에 걸쳐 수직으로 형성된 수직덕트(7)에 연결되며, 이 수직덕트(7)에는 외기를 공급하는 송풍기(12)가 마련되는 일련의 기구를 구성하는 급기가압 제연장치에 있어서,

화재시에 자동 또는 수동으로 송풍기(12)가 가동되면서 화재층의 급기조절댐퍼(6)가 작동되되 다른 층의 급기조절댐퍼(6)는 닫힌 상태로 정지되어 있어, 화재발생 층의 부속실(2) 기압만이 일정한 수준으로 제어되는 운전방법을 구성하는 것을 특징으로 한다. 따라서 비화재층 부속실과 계단실은 급기되지 않는 공간이 되므로, 비화재층 부속실과 계단실(3)의 출입문(4, 5, 13, 14) 및 창문(10, 11)의 개방 여부가 제연장치와 연관이 없어진다. 또한 급기되는 부속실(2)은 그 급기량이 상당히 커서 당해 부속실의 창문(10)이 다소 열려 있어도 거기서의 유출량이 급기량에 비해 소량이므로 부속실 압력형성에 미치는 악영향이 적다.

이상에서와 같이, 본 발명의 급기가압 제연장치는, 비화재층 부속실의 거실출입문(4)·계단실출입문(5)·창문(10)의 개방 여부에 관계가 없고, 계단실의 창문(11) 및 외부로 향하는 출입문(13, 14)의 개방에 영향이 없음은 물론 화재층 부속실의 창문(10)이 다소 개방되어 있어도 당해 부속실 압력형성에 큰 악영향이 없는 등 상기 과제가 모두 해소된다.

도 1은 급기가압 제연장치가 설치된 건축물을 나타내는 개략 평면도이다.
도 2는 급기가압 제연장치가 설치된 건축물을 나타내는 개략 측단면도이다.

이하, 첨부된 도면에 의거 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

도 1 및 도 2에서 나타낸 것과 같이, 본 발명에 따른 급기가압 제연장치는 심층지하건축물 또는 고층건축물에서 각층 마다 1개 이상의 거실(1)과 거실출입문(4)에 의해 연결된 부속실(2)이 마련되고, 이 부속실은 다시 계단실(3)과 계단실출입문(5)에 의해 연결되고, 이 계단실은 지상 또는 옥상으로 출입문(13, 14)에 의해 연결되되, 상기 출입문(4, 5, 13, 14)은 각각 피난방향으로 열리며 자동적인 폐쇄기능이 있는 특별피난계단에 부속되어,

건축물 각층의 부속실(2)의 일부 벽면에 급기조절댐퍼(6)가 마련되며, 이 급기조절댐퍼(6)는 전 층에 걸쳐 하나의 수직으로 연결된 수직덕트(7)에 연결되며, 이 수직덕트에는 급기를 위한 송풍기(12)가 부속되어 일련의 기구를 구성하고,

화재 시에는 자동 또는 수동으로 송풍기(12)가 가동되고, 화재층의 급기조절댐퍼(6) 및 과압배출댐퍼(9)가 작동되어 화재층 부속실(2)의 기압이 일정한 수준으로 제어되는 운전방법을 구성하는 '화재층 부속실만을 단독으로 제연하는' 급기가압 제연장치이다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명이 어떻게 실시되는 지를 종래의 방법의 경우와 비교하면서 상세히 설명한다.

급기가압 제연장치의 설계에서 먼저 급기용량을 계산한다.

급기용량은 송풍기의 사양을 결정하는 중요한 요소인데, 누설량과 보충량의 합계에 여유 치(15% 이상)를 가산하여 구한다.

누설량은 제연구역인 부속실에서 다른 곳(거실, 계단실 및 기타구역)으로 새어나가는 풍량을 말하는데, 종래의 방법에서는 모든 부속실을 가압하기 때문에 거실출입문(4)과 계단실출입문(5)이 모두 닫힌 부속실(이하 "비개방부속실"이라 한다)에서 출입문(4, 5) 등을 통한 누설량이며, 본 발명에서는 하나의 부속실만을 가압하기 때문에 비개방부속실의 급기조절댐퍼(6)의 누설량이다.

예를 들어 층당 3세대가 있는 40층 아파트에 대해 살펴본다. 먼저 출입문을 통한 누설면적을 비교하면 하나의 층의 부속실에서는 1m×2.1m의 거실출입문(4) 3개와 같은 크기의 계단실출입문(5) 1개가 있어 규정된 방법으로 계산하면, 하나의 부속실은 0.055㎡, 40개의 부속실에 대해서는 2.2㎡가 된다.

따라서 종래의 방법에 있어서의 누설량은 부속실 기압을 종래의 계산에서 많이 쓰는 40Pa로 적용하여 40개 부속실에 대해 계산하면 11.5㎥/sec이며, 본 발명에 있어서의 누설량은 급기조절댐퍼(6) 하나의 폐쇄시 누설량을 0.03㎥/sec라 유추하여 비개방부속실 39개 분인 1.17㎥/sec이다.

보충량은 개방된 부속실에서 거실로의 방연풍속을 형성하기 위한 풍량을 말하는데, 종래의 방법에서는 계단실이 밀폐되어 있다는 전제이기 때문에 계단실로 유출은 없다고 보아 거실로의 방연풍속을 위한 풍량만으로 하되 부속실의 수가 20개를 초과하는 경우에는 2배로 하여 계산하는 것이 보편화 되어 있지만, 본 발명의 경우는 계단실이 개방된 것으로 가정하기 때문에 계단실로 유출되는 양을 가산하여야 한다.

상기 예의 40층 아파트의 경우에 대해 보충량을 살펴본다. 먼저 하나의 거실(1)에 대한 방연풍속을 위한 풍량은 최저규정풍속 0.7m/sec을 위한 1.47㎥/sec가 되어,

종래의 방법에서 보충량은 이 풍량의 2배, 즉 1.47㎥/sec×2=2.94㎥/sec가 되며,

본 발명에서는 하나의 거실출입문에 대한 방연풍량 1.47㎥/sec에 계단실로 유출되는 풍량을 합하면 되는데, 본 발명에서 계단실은 개방된 것으로 전제하기 때문에 계단실로 유출되는 풍량은, 부속실 기압을 거실에 스프링클러가 설치된 경우의 최고 기압인 12.5Pa로 보고, 계단실출입문의 개방 정도를 70%로 보아, 유출량=0.827×단면적×개방율×√차압=0.827×2.1×0.7×√12.5=4.3㎥/sec로 계산된다. 따라서, 본 발명에 의한 보충량은 1.47+4.3=5.77㎥/sec가 된다.

종합하면, 상기 예의 40층 아파트의 급기용량은 종래의 방법으로 11.5+2.94=14.11(㎥/sec)에 여유 치를 가산한 양이 되며, 본 발명에서는 1.17+5.77=6.94(㎥/sec)에 여유 치를 가산한 양이 된다. 즉, 본 발명이 종래의 방법에 비해 급기용량, 즉 송풍기(12) 용량이 상당히 적다는 것이다.

다음으로 상기 예의 40층 아파트에서 급기조절댐퍼(6)에 대해 살펴본다.

급기조절댐퍼(6)의 최대 급기용량은 개방부속실에 필요한 풍량을 공급하는 능력이기 때문에,

종래의 방법에 의하는 경우 1.47㎥/sec이며,

본 발명의 경우에 5.77㎥/sec이다.

즉, 본 발명의 경우가 종래의 방법에 의하는 경우보다 약 4배가 큰 것이다. 따라서 본 발명의 경우 방출풍량이 크므로 보다 큰 용량의 급기조절댐퍼(6)가 필요하게 되어, 급기조절댐퍼(6)의 개구면적을 줄이기 위한 고속방출구조설계가 필요하며, 그리하여 부속실 과압 발생 우려가 더 높아지므로 과압배출댐퍼(9)를 설치하는 것이 바람직하다.

급기조절댐퍼(6)의 정밀도는,

종래의 방법에 의하는 경우에는 모든 부속실(2)을 급기하기 때문에 폐쇄시 누설량이 거실출입문(4)과 계단실출입문(5)을 통한 누설량보다 적도록 하되, 비개방부속실의 누설량 감소를 위해 비교적 높은 압력조절정밀도가 필요하나,

본 발명의 경우에는 하나의 부속실만 급기하므로 폐쇄시 누설량은 가급적 적도록 하되, 부속실에 과압배출댐퍼(9)를 두어, 낮은 압력조절정밀도로 하거나 단순개폐기능만 두어도 된다. 다만, 단순개폐기능만 두는 경우 과압배출댐퍼(9)에 충격을 주지않을 정도의 개방속도를 갖도록 하여야 하며 과압배출댐퍼(9)는 급기댐퍼(6)의 방출량 전부를 배출하여야 하기 때문에 그 크기가 상당히 커지므로 계단실출입문(5)이 부속실 기압에 의해 개폐되도록, 즉 과압배출댐퍼(9)의 기능을 하도록 설계하는 것이 바람직할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 급기가압 제연장치에 의하면, 종래의 방법에 비해 급기조절댐퍼(6)는 커지나 총 급기량은 줄어들어 수직덕트(7) 및 송풍기(12)가 줄어들어 비슷한 설비비용이 소요되면서, 종래의 불합리한 점이 해소되어 거주자의 안전한 피난 및 소방대의 원활한 소화활동이 이루어지게 되는 것이다. 뿐만 아니라 기 설치된 상기한 과제를 안고 있는 종래의 급기가압 제연장치를 본 발명에 의해 개선하는 것이 가능할 수도 있다.

1 : 거실
2 : 부속실
3 : 계단실
4 : 거실출입문
5 : 계단실출입문
6 : 급기조절댐퍼
7 : 수직덕트
8 : 계단실급기댐퍼
9 : 부속실 과압배출댐퍼
10 : 부속실 환기 창문
11 : 계단실 환기 창문
12 : 급기 송풍기
13 : 계단실에서 외부(지상)로 나가는 출입문
14 : 계단실에서 외부(옥상)로 나가는 출입문
15 : 지면

Claims (1)

1. 층간 방화구획이 이루어진 건축물 각층의 부속실(2)은 한쪽 벽면에 거실(1)과 연결되는 거실출입문(4), 다른 쪽 벽면에 계단실(3)로 연결되는 계단실출입문(5), 일부 벽면에 급기조절댐퍼(6) 또는 과압배출댐퍼(9)·급기조절댐퍼(6)가 마련되며,
   상기 급기조절댐퍼(6)는 전 층에 걸쳐 수직으로 형성된 수직덕트(7)에 연결되며, 이 수직덕트(7)에는 외기를 공급하는 송풍기(12)가 마련되는 일련의 기구를 구성하는 급기가압 제연장치에 있어서,
   화재시에 자동 또는 수동으로 송풍기(12)가 가동되면서 화재발생 층의 급기조절댐퍼(6)가 작동되되 다른 층의 급기조절댐퍼(6)는 닫힌 상태로 정지되어 있어, 화재발생 층의 부속실(2) 기압만이 일정한 수준으로 제어되는 운전방법을 구성하는 것을 특징으로 하는 급기가압 제연장치.

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