KR20140059056A - 피난문의 개폐 상태에 따라 운전 상태를 조절하는 제연 시스템 및 그 운전 제어 방법 - Google Patents

피난문의 개폐 상태에 따라 운전 상태를 조절하는 제연 시스템 및 그 운전 제어 방법 Download PDF

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Abstract

고층건물의 각 층에 형성된 제연구역인 부속실에 누설량과 보충량을 급기하는 제연 시스템에 있어서, 피난문의 개폐 상태에 따라서 고층건물 내로 공급하는 공기의 송풍량을 다르게 변화시켜 공급함으로써, 고층건물에서 화재 발생시 안전한 피난환경을 제공할 수 있는, 피난문의 개폐 상태에 따라 운전 상태를 조절하는 제연 시스템 및 그 운전 제어 방법이 제공된다. 피난문의 개폐 상태에 따라 운전 상태를 조절하는 제연 시스템은, 단일 급기용 송풍기; 수직풍도; 급기댐퍼; 각 층의 부속실과 옥내 간에 설치되어 피난문의 열림 및 닫힘 상태를 감지하는 피난문 개폐 감지센서; 및 피난문 개폐 감지센서에서 감지되는 각 층의 부속실과 옥내 간 피난문의 개폐 상태에 따라 단일 급기용 송풍기로부터 고층건물 내로 공급하는 공기의 송풍량을 변경하도록 제어하는 송풍량 제어부를 포함한다.

Description

피난문의 개폐 상태에 따라 운전 상태를 조절하는 제연 시스템 및 그 운전 제어 방법 {SMOKE CONTROL SYSTEM FOR ADJUSTING OPERATING CONDITION BASED ON OPENING AND CLOSING CONDITION OF EVACUATION DOOR, AND OPERATING CONTROLLING METHOD FOR THE SAME}
본 발명은 고층건물의 제연 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 고층건물에서 화재 발생시 부속실에서 안전한 피난환경을 제공할 수 있도록 누설량과 보충량을 공급하는 급기가압 제연 시스템에 있어서, 피난문의 개폐 상태에 따라 운전 상태를 적합하게 조절하는 제연 시스템 및 그 운전 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 도시가 고도화 및 집적화되면서, 표 1에 도시된 바와 같이, 건축물의 대형화, 고층화 및 복합화가 급격히 진행됨에 따라 화재에 취약한 건축물이 증가되고 있어, 인명안전을 위한 효과적인 화재 대책의 필요성이 절실히 요구되고 있다. 표 1은 국내 고층 건축물의 연도별 건축 현황(단위: 동수)을 나타낸다.
과거 MGM Grand 호텔, Roosevelt 호텔, Johnson City Retirement Center 화재에서는 연기 확산에 의한 질식사가 인명 사망의 주요 원인이었다. 이에 따라, 화재 발생시 피난 및 소화 활동에 큰 지장을 초래하고, 인명안전에 가장 큰 위협이 되고 있는 연기의 제어를 위한 제연 시스템(Smoke Control System)의 중요성이 강조되고 있다.
Figure pat00001
한편, 국내외에서는 고층 건축물의 화재 시 피난계단으로의 연기 침투를 방지하여 안전한 피난경로를 확보하기 위한 목적으로 피난계단 제연 시스템을 설치하고 있으며, 국내에서는 화재안전기준 NFSC 501A의 "특별피난계단의 계단실 및 부속실 제연설비의 화재안전기준"에서는 다음과 같은 기준을 만족하도록 하고 있다.
① 제연구역에 옥외의 신선한 공기를 공급하여 제연구역의 기압을 제연구역 이외의 옥내보다 높게 하되, 일정한 기압의 차이(차압)를 유지하게 함으로써 옥내로부터 제연구역내로 연기가 침투하지 못하도록 해야 한다.
② ①항의 차압이 너무 클 경우에는 대피자가 출입문을 개방하기 곤란할 수 있기 때문에 출입문의 개방에 필요한 힘이 일정기준 이하가 되도록(즉, 부속실에 과압이 걸리지 않도록) 부속실과 옥내 사이의 차압을 유지해야 한다.
③ 피난을 위하여 제연구역의 출입문이 일시적으로 개방되는 경우, 방연풍속을 유지하도록 옥외의 공기를 제연구역 내로 보충 공급하도록 해야 한다.
전술한 화재안전기준을 만족하기 위하여 국내에서 일반적으로 사용하고 있는 방식으로서, 제연용 송풍기와 수직풍도를 이용하여 옥내와 계단실 사이에 위치하는 부속실에 외부 공기를 급기함으로써 부속실을 단독으로 제연하는 급기가압 제연 시스템이 개시되어 있는데, 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한다.
도 1은 종래의 기술에 따른 급기가압 제연 시스템이 구축된 건물의 사시도이고, 도 2a 및 도 2b는 각각 종래의 기술에 따른 급기가압 제연 시스템이 구축된 건물의 평단면도 및 종단면도이다.
도 1, 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 종래의 기술에 따른 급기가압 제연 시스템(1)은, 제연용 송풍기(10)와 공동구(70)를 통과하는 하나의 수직풍도(20)를 이용하여 옥내(60), 사무실의 복도 및 계단실(50) 사이의 부속실(40)에 마련된 급기댐퍼(30)를 통해 외기를 공급하고, 이를 통해 부속실(40) 내의 기압을 높여주는 제연 시스템이다.
이러한 급기가압 제연 시스템에서는 제연구역으로 부속실(40)을 설정하고 화재가 발생한 옥내(60)에서 부속실(40)로의 연기 침투를 방지하기 위해서 부속실40)과 옥내(60) 사이에 기준치 이상의 차압을 유지시켜 주어야 한다. 또한, 연기침투를 방지하기 위한 일정 기준 이상의 차압을 유지하는 것과 동시에 재실자가 피난을 위하여 출입문(80)을 여는데 어려움이 없도록 출입문(80)의 개방력을 일정 기준 이하로 하기 위한(즉, 부속실에 과압이 걸리지 않도록 하기위한) 차압 유지를 동시에 만족시키기 위하여 옥내(60)와 부속실(40)간의 차압은 하한치와 상한치 사이에서 조절되어야 한다.
그리고 이러한 급기가압 제연 시스템에서는 피난을 위하여 부속실의 출입문(80)을 일시적으로 개방하는 경우, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 부속실(40)에서 옥내(60) 방향으로 방연풍속을 유지하여 옥내 연기가 부속실(40)로 침투하지 못하도록 해야 한다. 예를 들면, 화재안전기준 NFSC 501A에서 제시하고 있는 차압과 출입문 개방력 및 방연풍속의 기준은 표 2와 같다. 표 2는 NFSC 501A의 화재안전기준을 나타낸다.
Figure pat00002
또한, 부속실(40)과 옥내(60) 사이에 기준치 이상의 차압을 유지하기 위해서는 차압이 형성되었을 때 부속실(40)과 옥내(60) 사이 또는 부속실(40)과 계단실(50) 사이에 있는 출입문(80)의 틈새를 통하여 부속실(40)로부터 흘러나가는 공기량만큼 부속실로 공급하여야 하며, 이를 누설량이라고 정의한다. 또한, 부속실의 출입문(80)이 개방되었을 경우, 기준치 이상의 방연풍속을 생성하기 위해서는 출입문(80)의 면적과 방연풍속의 곱에 해당하는 공기량만큼을 부속실(40)로 공급하여야 하며, 이를 보충량이라고 정의한다.
도 3a 및 도 3b는 각각 연기의 침투를 막기 위한 방연풍속의 개념을 설명하기 위한 평면도 및 단면도이고, 도 4는 누설량의 개념을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 옥내 유입 풍량의 개념을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 피난문의 개폐 조건에 따른 2가지 운전 모드를 나타내는 도면이다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 고층건물(1) 내의 부속실(40)의 출입문(80)이 닫혀 있는 층에서 부속실(40)과 옥내(60) 사이의 차압을 유지하기 위해 각 층의 부속실(40)에 공급하여야 하는 누설량인
Figure pat00003
(㎥/s)는 다음의 수학식 1에 의해서 구할 수 있다.
Figure pat00004
여기서,
Figure pat00005
는 각 층의 부속실(40)과 옥내(60) 사이의 출입문(80)의 누설면적(㎡)을 나타내고,
Figure pat00006
는 부속실(40)과 옥내(60) 사이의 차압(Pa)을 의미한다.
전술한 수학식 1을 다시 살펴보면, 부속실(40)과 옥내(60) 사이
Figure pat00007
의 차압을 유지하기 위해서는
Figure pat00008
만큼의 누설량을 부속실(40)에 공급해주어야 한다는 사실을 알 수 있다. 즉, 모든 층의 부속실(40)에
Figure pat00009
의 누설량이 공급되도록 시스템을 설계하면, 모든 층에서 설계차압인
Figure pat00010
가 부속실(40)과 옥내(60)간에 형성될 수 있다.
또한, 각 층에 공급되는 누설량을 모두 합한 전체 누설량,
Figure pat00011
(㎥/s)는 수학식 2에 의해서 구한다. 여기서,
Figure pat00012
은 건물층수를 나타낸다
Figure pat00013
한편, 부속실(40)의 출입문(80)이 개방되었을 때, 부속실(40)에서 옥내(60) 방향으로 방연풍속을 유지하기 위해서 부속실(40)에 공급해야 하는 보충량인
Figure pat00014
(㎥/s)는 수학식 3에 의해서 구한다.
Figure pat00015
여기서,
Figure pat00016
는 출입문 면적(㎡),
Figure pat00017
는 방연풍속(m/s),
Figure pat00018
는 옥내유입풍량(㎥/s)을 의미한다.
이때, 옥내유입풍량(
Figure pat00019
)은 부속실의 출입문(80)이 개방되면, 계단실(50)에서 부속실(40)을 거쳐 옥내(60)로 유입되는 풍량을 의미하는 것으로, 옥내유입풍량(
Figure pat00020
)이 생성되면, 그만큼 방연풍속을 유지하기 위해 외부에서 송풍기를 이용하여 공급해야 하는 풍량을 줄일 수 있다.
일반적으로, 옥내유입풍량(
Figure pat00021
)을 구하기 위하여, 도 4에 도시된 바와 같이, 고층건물(1) 내의 한 층의 부속실 출입문(80)이 개방되어 있는 조건에 대하여 계단실(50)에서 부속실(40)을 거쳐 옥내(60)로 흐르는 옥내 유입을 고려하고 있다. 이때, 부속실(40)과 옥내(60) 사이의 출입문(80)의 틈새를
Figure pat00022
이라 하고, 부속실(40)과 계단실(50) 사이의 출입문의 틈새를
Figure pat00023
라 하고, 각 층의
Figure pat00024
및
Figure pat00025
가 동일하다고 가정한다. 따라서 옥내유입풍량(
Figure pat00026
)은 다음의 수학식 4와 같이 주어진다. 여기서,
Figure pat00027
은 건물층수를 나타낸다.
Figure pat00028
종래의 기술에 따른 급기가압 제연 시스템의 설계에서는 상기와 같이 누설량(
Figure pat00029
)과 보충량(
Figure pat00030
)을 계산한 후, 제연용 송풍기의 급기량(
Figure pat00031
)을, 다음의 수학식 5에 도시된 같이 누설량과 보충량의 합으로 설계를 하였다. 또한, 전술한 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 송풍기(10)와 연결된 하나의 수직풍도(20)를 통해 각 층의 부속실(40)로 외기를 공급하도록 하고 있으며, 이때, 각 층에서의 부속실(40)과 옥내(60)간의 차압을 일정한 범위내로 유지하기 위하여 차압조절용 댐퍼나 플랩댐퍼(30)를 채택하고 있다. 여기서, 급기용 송풍기(10)의 급기량에 따라 수직풍도(20)에서의 압력 손실을 계산하고, 이를 바탕으로 송풍기(10)를 선정하고 있다.
Figure pat00032
그러나 종래의 기술에 따른 급기가압 제연 시스템은 다수의 현장실험 결과에서 소기의 성능을 확보하지 못하고 있는 것으로 보고되고 있다. 즉, 종래의 기술에 따른 급기가압 제연 시스템은 최근의 국회와 소방방재청 주관 현장 성능평가 및 다수 연구결과에서, 상당수의 건축물에서 소기의 운전 성능을 발휘하지 못하고 있다. 특히, 제연구역인 부속실(40)과 옥내(60) 간의 차압이 기준치 이상의 과압으로 형성되거나 또는 반대로 기준치 이하의 저압으로 유지되는 경우가 발생하고 있다.
이때, 표 3 및 표 4는 현장 성능평가 결과의 일례를 나타낸다.
Figure pat00033
표 3에 나타낸 바와 같이, 공동주택의 경우, 40~60Pa를 만족하는 경우는 DW 아파트의 102동 11층뿐이며, 나머지는 부적합한 것을 나타낸다.
Figure pat00034
표 4에 나타낸 바와 같이, 사무용 건물의 경우, R 타워의 계단1의 1층이 43Pa로서 적합하고, 나머지는 부적합한 것으로 나타났다.
한편, 현재의 급기가압 제연 시스템이 화재안전기준의 성능기준을 만족하지 못하는 원인은 다음과 같이 설명될 수 있는데, 고층건물에서 화재발생시 급기가압 제연 시스템이 운전되어야 할 운전조건은 크게 다음과 같은 두 가지 경우가 있다.
첫 번째는 모든 층의 피난문이 닫혀 있는 상태에서 화재가 발생한 옥내에서 연기가 부속실로 침투하지 못하도록 각 층의 부속실로 누설량을 공급하고 부속실과 옥내간 차압을 형성하는 것이다. 두 번째는 재실자의 피난과정에서 부속실의 피난문이 개방되는 경우로서, 이 경우에는 피난문이 개방된 층에는 보충량을 공급하여 방연풍속이 형성되도록 하고 나머지 피난문이 닫혀 있는 층에는 누설량을 공급하여 부속실과 옥내간 차압이 계속 형성되어 있도록 하는 것이다. 즉, 모든 피난문이 닫힌 경우는 누설량 정도의 송풍량을 공급해야 하고, 피난문이 열린 경우에는 누설량과 보충량을 함께 공급해야 한다.
종래의 기술에 따른 급기가압 제연 시스템은, 표 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 피난문의 개폐 조건에 따라 2가지 운전모드(운전점 A, 운전점 B)로 운전되어야 안전한 피난환경을 확보할 수 있다. 표 5는 피난문의 개폐 조건에 따른 2가지 운전 모드를 나타낸다.
Figure pat00035
종래의 기술에 따른 급기가압 제연 시스템은 한 개의 송풍기와 한 개의 풍도로 2가지 운전모드를 만족시켜야 하기 때문에, 피난문의 개폐 조건에 따라서 송풍기의 회전수를 변경하는 방법 등으로 2가지의 운전점으로 시스템을 가동해야 한다.
또한, 종래의 기술에 따른 급기가압 제연 시스템에서는 적정한 운전모드를 선정하기 위해 꼭 필요한 피난문의 개폐에 관한 정보를 시스템 운전에 반영하지 않는다는 점이다. 또한, 현장의 운영 과정에서 피난문의 개폐에 따른 2가지의 운전모드를 고려하지 않고, 단지 하나의 운전점을 설정해서 급기가압 제연 시스템의 운전을 수행하고 있다.
또한, 표 6에 나타낸 바와 같이, 피난문이 열린 상태에서 운전점 A로 운전되면, 부속실과 옥내간 압력차가 설계 압력에 비해 작아지는 저압 형성의 문제가 발생할 수 있고, 피난문이 모두 닫힌 상태에서 운전점 B로 운전되면 부속실과 옥내간 압력차가 설계 압력에 비해 커지는 과압 형성의 문제가 발생할 수 있다. 표 6은 운전점과 피난문 개폐 조건에 따른 급기가압 제연시스템 운전 결과를 나타낸다.
Figure pat00036
따라서 종래의 기술에 따른 급기가압 제연 시스템의 과압 및 저압 형성의 문제점을 해결하기 위해서는 피난문의 개폐 상태를 파악하고 이를 바탕으로 적합한 운전모드를 선택해서 운전을 수행하는 개선방안이 필요하다.
다시 말하면, 국내에서 고층건물의 제연 시스템으로 급기가압 제연 시스템이 일반적으로 사용되고 있는데, 종래의 기술에 따른 급기가압 제연 시스템의 설계 방안과 같이 피난문의 개폐 조건에 대한 고려가 없이 누설량과 보충량을 동시에 한 개의 운전 상태로 공급할 경우에, 부속실과 옥내 간에 형성되는 차압이 설계기준에 미달하거나 또는 과압이 될 가능성이 매우 높아져서 급기가압 제연 시스템의 설치 목적을 달성하지 못할 수 있다.
1) 대한민국 등록특허번호 제10-1102928호(출원일:2009년 8월 21일), 발명의 명칭: "복합댐퍼" 2) 대한민국 등록특허번호 제10-893205호(출원일: 2007년 8월 21일), 발명의 명칭: "급기가압 제연장치" 3) 대한민국 등록특허번호 제10-932628호(출원일: 2007년 10월 31일), 발명의 명칭: "고층건물의 제연방법" 4) 일본 공개특허번호 제1999-19237호(공개일: 1999년 1월 26일), 발명의 명칭: "가압식 배연 방법 및 가압식 배연 장치" 5) 일본 공개특허번호 제1997-287787호(공개일: 1997년 11월 4일), 발명의 명칭: "배연 제어 시스템" 6) 일본 공개특허번호 제2005-90885호(공개일: 2005년 4월 7일), 발명의 명칭: "건물" 7) 대한민국 공개특허번호 제2011-82277호(공개일: 2011년 7월 19일), 발명의 명칭: "급기가압 제연장치" 8) 미국 등록특허번호 제7,241,218호(출원일: 2004년 5월 4일), 발명의 명칭: "화재/연기 댐퍼 제어 시스템(Fire/Smoke Damper Control System)"
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 피난문의 개폐 상태에 따라서 고층건물 내로 공급하는 공기의 송풍량을 다르게 변화시켜 공급함으로써, 고층건물에서 화재 발생시 안전한 피난환경을 제공할 수 있는, 피난문의 개폐 상태에 따라 운전 상태를 조절하는 제연 시스템 및 그 운전 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 피난문의 개폐 상태에 따라 운전 상태를 조절하는 제연 시스템은, 고층건물의 각 층에 형성된 제연구역인 부속실에 누설량과 보충량을 급기하는 제연 시스템에 있어서, 상기 부속실의 피난문 틈새를 통하여 상기 부속실로부터 흘러나가는 공기량인 누설량에 대응하는 공기 및 상기 부속실의 방연풍속을 유지하기 위하여 상기 부속실에 보충하여야 할 공기량인 보충량에 대응하는 공기를 각각 상기 부속실에 공급하는 단일 급기용 송풍기; 상기 단일 급기용 송풍기에 연결되고, 고층건물의 공동구를 따라 연장되어 상기 단일 급기용 송풍기로부터 공급되는 공기를 상기 고층건물의 각 층의 부속실로 안내하는 급기 유로를 형성하는 수직풍도; 상기 수직풍도에 연결되고, 상기 수직풍도를 통해 안내된 공기를 상기 고층건물의 각 층의 부속실로 유입하는 급기댐퍼; 상기 각 층의 부속실과 옥내 간에 설치되어 상기 피난문의 열림 및 닫힘 상태를 감지하는 피난문 개폐 감지센서; 및 상기 피난문 개폐 감지센서에서 감지되는 각 층의 부속실과 옥내 간 피난문의 개폐 상태에 따라 상기 단일 급기용 송풍기로부터 상기 고층건물 내로 공급하는 공기의 송풍량을 변경하도록 제어하는 송풍량 제어부를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 부속실과 옥내 간의 피난문 개폐 상태에 따라 운전 상태를 운전점 A 또는 운전점 B로 적합하게 조절하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 운전점 A는 모든 부속실의 피난문이 닫힌 것을 조건으로 하여, 상기 단일 급기용 송풍기가 누설량에 해당하는 송풍량을 모든 부속실에 공급하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 단일 급기용 송풍기가 누설량에 해당하는 송풍량을 모든 부속실에 공급하여 모든 층에서 부속실과 옥내 간의 설계차압(적정차압)을 형성하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 운전점 B는 적어도 1개 이상의 부속실의 피난문이 열려 있는 것을 조건으로 하여, 상기 단일 급기용 송풍기가 부속실의 피난문이 열린 층에 누설량과 보충량을 합한 송풍량을 공급하여 방연풍속을 형성하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 운전점 B는 적어도 1개 이상의 부속실의 피난문이 열려 있는 것을 조건으로 하여, 상기 단일 급기용 송풍기가 상기 부속실의 피난문이 닫힌 층에 누설량에 해당하는 송풍량을 공급하여 부속실의 피난문이 닫힌 층에 부속실과 옥내 간의 설계차압(적정차압)을 형성하는 것을 특징으로 한다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 피난문의 개폐 상태에 따라 운전 상태를 조절하는 제연 시스템의 운전 제어 방법은, 고층건물의 각 층에 형성된 제연구역인 부속실에 누설량과 보충량을 급기하는 제연 시스템의 운전 제어 방법에 있어서, a) 고층건물의 각 층의 부속실 피난문에 설치된 피난문 개폐 감지센서가 상기 피난문의 개폐를 감지하는 단계; b) 상기 피난문 개폐 감지센서의 감지 결과로 모든 부속실의 피난문이 닫혀 있는지 판단하는 단계; c) 모든 부속실의 피난문이 닫혀 있는 것으로 판단된 경우, 송풍량 제어부의 제어 하에 단일 급기용 송풍기가 누설량에 해당하는 송풍량을 상기 모든 부속실에 공급하는 단계; 및 d) 상기 피난문 개폐 감지센서의 감지 결과로 모든 피난문이 닫혀 있지 않은 것으로 판단된 경우, 상기 송풍량 제어부의 제어 하에 상기 단일 급기용 송풍기가 누설량과 보충량을 합한 송풍량을 부속실에 공급하는 단계를 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따르면, 피난문의 개폐 상태에 따라서 고층건물 내로 공급하는 공기의 송풍량을 다르게 변화시켜 공급함으로써, 고층건물에서 화재 발생시 안전한 피난환경을 제공할 수 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 급기가압 제연 시스템이 구축된 건물의 사시도이다.
도 2a 및 도 2b는 각각 종래의 기술에 따른 급기가압 제연 시스템이 구축된 건물의 평단면도 및 종단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 각각 연기의 침투를 막기 위한 방연풍속의 개념을 설명하기 위한 평면도 및 단면도이다.
도 4는 누설량의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 옥내 유입 풍량의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 피난문의 개폐 조건에 따른 2가지 운전 모드를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 피난문의 개폐 상태에 따라 운전 상태를 조절하는 제연 시스템이 구축된 고층건물을 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 피난문의 개폐 상태에 따라 운전 상태를 조절하는 제연 시스템에서 급기댐퍼를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 피난문의 개폐 상태에 따라 운전 상태를 조절하는 제연 시스템의 운전 제어 방법의 동작흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 피난문의 개폐 상태에 따라 운전 상태를 조절하는 제연 시스템이 구축된 고층건물을 나타내는 단면도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 피난문의 개폐 상태에 따라 운전 상태를 조절하는 제연 시스템(100)은, 고층건물의 각 층에 형성된 제연구역인 부속실에 누설량과 보충량을 급기하는 제연 시스템으로서, 단일 급기용 송풍기(110), 수직풍도(120), 급기댐퍼(130), 피난문 개폐 감지센서(210) 및 송풍량 제어부(220)를 포함한다.
단일 급기용 송풍기(110)는 부속실(140)의 피난문 틈새를 통하여 상기 부속실(140)로부터 흘러나가는 공기량인 누설량에 대응하는 공기 및 상기 부속실(140)의 방연풍속을 유지하기 위하여 상기 부속실(140)에 보충하여야 할 공기량인 보충량에 대응하는 공기를 각각 상기 부속실(140)에 공급한다.
수직풍도(120)는 상기 단일 급기용 송풍기(110)에 연결되고, 고층건물(101)의 공동구(170)를 따라 연장되어 상기 단일 급기용 송풍기(110)로부터 공급되는 공기를 상기 고층건물(101)의 각 층의 부속실(140)로 안내하는 급기 유로를 형성한다.
급기댐퍼(130)는 상기 수직풍도(120)에 연결되고, 상기 수직풍도(120)를 통해 안내된 공기를 상기 고층건물(101)의 각 층의 부속실(140)로 유입한다.
피난문 개폐 감지센서(210)는 상기 각 층의 부속실(140)과 옥내(160)간에 설치되어 피난문(180)의 열림 및 닫힘 상태를 감지한다.
송풍량 제어부(220)는 상기 피난문 개폐 감지센서(210)에서 감지되는 각 층의 부속실(140)과 옥내(160) 간의 피난문(180)의 개폐 상태에 따라 상기 단일 급기용 송풍기(110)로부터 상기 고층건물(101) 내로 공급하는 공기의 송풍량을 변경하도록 제어한다. 여기서, 표 7에 나타낸 바와 같이, 상기 부속실(140)과 옥내(160) 간의 피난문(180) 개폐 상태에 따라 운전 상태를 운전점 A 또는 운전점 B로 적합하게 조절할 수 있다. 표 7은 피난문 개폐 조건에 따른 공급 송풍량 선정을 나타낸다.
Figure pat00037
예를 들면, 상기 운전점 A는 모든 부속실의 피난문(180)이 닫힌 것을 조건으로 하여, 상기 단일 급기용 송풍기(110)가 누설량에 해당하는 송풍량을 모든 부속실에 공급한다. 또한, 상기 단일 급기용 송풍기(110)가 누설량에 해당하는 송풍량을 모든 부속실(140)에 공급하여 모든 층에서 부속실(140)과 옥내(160) 간의 설계차압(적정차압)을 형성한다.
구체적으로, 상기 운전점 B는 적어도 1개 이상의 부속실의 피난문(180)이 열려 있는 것을 조건으로 하여, 상기 단일 급기용 송풍기(110)가 부속실의 피난문(180)이 열린 층에 누설량과 보충량을 합한 송풍량을 공급하여 방연풍속을 형성한다. 또한, 상기 운전점 B는 적어도 1개 이상의 부속실의 피난문(180)이 열려 있는 것을 조건으로 하여, 상기 단일 급기용 송풍기(110)가 상기 부속실의 피난문(180)이 닫힌 층에 누설량에 해당하는 송풍량을 공급하여 부속실의 피난문(180)이 닫힌 층에 부속실(140)과 옥내(160) 간의 설계차압(적정차압)을 형성한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 피난문의 개폐 상태를 파악하고, 이를 바탕으로 고층건물의 부속실 내로 공급하는 공기의 송풍량을 다르게 변화시켜서 공급함으로써 고층건물에서 화재 발생시 안전한 피난환경을 제공할 수 있다.
한편, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 피난문의 개폐 상태에 따라 운전 상태를 조절하는 제연 시스템에서 급기댐퍼를 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 피난문의 개폐 상태에 따라 운전 상태를 조절하는 제연 시스템에서 누설량과 보충량을 분리 공급하는 급기댐퍼(130)는, 급기용 수직풍도(120)에 연결되어 고층건물(101)의 각 부속실(140)에 공기를 누설량과 보충량을 공급한다.
상기 급기댐퍼(230)는 상기 급기용 수직풍도(120)에 연결 덕트(131)를 통하여 각각 연결되어 건물(101)의 각 부속실(140)에 공기를 공급하는 급기 조절용 날개(132)를 포함한다. 즉, 상기 급기댐퍼(130)는 급기풍도(120)에 연결 덕트(131a)를 통하여 연결된 급기 조절용 날개(132)가 급기유로를 형성하여 건물(101) 내에 공기 누설량의 공급과 보충량의 공급을 각기 다른 유로를 통해 수행하게 된다.
상기 급기댐퍼(130)는, 부속실 압력(PL)과 옥내압력(PA)의 차압(△P)을 측정하는 압력센서(135)를 구비하고, 상기 압력센서(135)로부터 측정된 압력값을 받아서 상기 급기 조절용 날개(132)를 개폐시키는 구동모터(133)를 동작시키는 댐퍼 개폐 제어부(134)를 구비한다.
따라서 상기 급기댐퍼(130)는, 상기 압력센서(135)에 의해서 얻어진 상기 부속실 압력(PL)과 옥내압력(PA)의 차압(△P)을 이용하여 댐퍼 개폐 제어부(134)가 각각의 구동모터(133)를 통하여 급기 조절용 날개(132)의 개도율을 조절함으로써, 누설량 및/또는 보충량의 공급 풍량을 조절할 수 있다.
한편, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 피난문의 개폐 상태에 따라 운전 상태를 조절하는 제연 시스템의 운전 제어 방법의 동작흐름도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 피난문의 개폐 상태에 따라 운전 상태를 조절하는 제연 시스템의 운전 제어 방법은, 고층건물의 각 층에 형성된 제연구역인 부속실에 누설량과 보충량을 급기하는 제연 시스템의 운전 제어 방법으로서, 먼저, 고층건물의 각 층의 부속실 피난문에 설치된 피난문 개폐 감지센서가 상기 피난문의 개폐를 감지한다(S110).
다음으로, 상기 피난문 개폐 감지센서의 감지 결과로 모든 부속실의 피난문이 닫혀 있는지 판단한다(S120).
다음으로, 모든 부속실의 피난문이 닫혀 있는 것으로 판단된 경우, 송풍량 제어부의 제어 하에 단일 급기용 송풍기가 누설량에 해당하는 송풍량을 상기 모든 부속실에 공급한다(S130).
다음으로, 상기 운전점 A는 모든 부속실의 피난문이 닫힌 것을 조건으로 하며, 상기 단일 급기용 송풍기가 누설량에 해당하는 송풍량을 모든 부속실에 공급하여 모든 층에서 부속실과 옥내 간의 설계차압(적정차압)을 형성한다(S140).
다음으로, 상기 피난문 개폐 감지센서의 감지 결과로 모든 피난문이 닫혀 있지 않은 것으로 판단된 경우, 상기 송풍량 제어부의 제어 하에 상기 단일 급기용 송풍기가 누설량과 보충량을 합한 송풍량을 부속실에 공급한다(S150).
다음으로, 상기 운전점 B는 어느 하나의 부속실의 피난문이 열려 있는 것을 조건으로 하며, 상기 단일 급기용 송풍기가 부속실의 피난문이 열린 층에 누설량과 보충량을 합한 송풍량을 공급하여 방연풍속을 형성하며, 또한, 상기 운전점 B는 어느 하나의 부속실의 피난문이 열려 있는 것을 조건으로 하며, 상기 단일 급기용 송풍기가 상기 부속실의 피난문이 닫힌 층에 누설량에 해당하는 송풍량을 공급하여 부속실의 피난문이 닫힌 층에 부속실과 옥내 간의 설계차압(적정차압)을 형성한다(S160).
따라서 본 발명의 실시예에 따른 피난문의 개폐 상태에 따라 운전 상태를 조절하는 제연 시스템의 운전 제어 방법은, 상기 부속실의 피난문 개폐 상태에 따라 운전 상태를 운전점 A 또는 운전점 B로 조절함으로써, 고층건물에서 화재 발생시 안전한 피난환경을 제공할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 제연 시스템
101: 고층건물
110: 단일 급기용 송풍기
120: 급기용 수직풍도
130: 급기댐퍼
140: 부속실
150: 계단실
160: 옥내(또는 거실)
170: 공동구
180: 출입문(피난문)
210: 피난문 개폐 감지센서
220: 송풍량 제어부
131: 연결 덕트
132: 급기 조절용 날개
133: 급기 조절용 날개 구동모터
134: 댐퍼 개폐 제어부
135: 압력센서
PA: 옥내 압력
PL: 부속실 압력

Claims (11)

  1. 고층건물의 각 층에 형성된 제연구역인 부속실에 누설량과 보충량을 급기하는 제연 시스템에 있어서,
    상기 부속실의 피난문 틈새를 통하여 상기 부속실로부터 흘러나가는 공기량인 누설량에 대응하는 공기 및 상기 부속실의 방연풍속을 유지하기 위하여 상기 부속실에 보충하여야 할 공기량인 보충량에 대응하는 공기를 각각 상기 부속실에 공급하는 단일 급기용 송풍기;
    상기 단일 급기용 송풍기에 연결되고, 고층건물의 공동구를 따라 연장되어 상기 단일 급기용 송풍기로부터 공급되는 공기를 상기 고층건물의 각 층의 부속실로 안내하는 급기 유로를 형성하는 수직풍도;
    상기 수직풍도에 연결되고, 상기 수직풍도를 통해 안내된 공기를 상기 고층건물의 각 층의 부속실로 유입하는 급기댐퍼;
    상기 각 층의 부속실과 옥내 간에 설치되어 상기 피난문의 열림 및 닫힘 상태를 감지하는 피난문 개폐 감지센서; 및
    상기 피난문 개폐 감지센서에서 감지되는 각 층의 부속실과 옥내 간 피난문의 개폐 상태에 따라 상기 단일 급기용 송풍기로부터 상기 고층건물 내로 공급하는 공기의 송풍량을 변경하도록 제어하는 송풍량 제어부
    를 포함하는 피난문의 개폐 상태에 따라 운전 상태를 조절하는 제연 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부속실과 옥내 간의 피난문 개폐 상태에 따라 운전 상태를 운전점 A 또는 운전점 B로 적합하게 조절하는 것을 특징으로 하는 피난문의 개폐 상태에 따라 운전 상태를 조절하는 제연 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 운전점 A는 모든 부속실의 피난문이 닫힌 것을 조건으로 하여, 상기 단일 급기용 송풍기가 누설량에 해당하는 송풍량을 모든 부속실에 공급하는 것을 특징으로 하는 피난문의 개폐 상태에 따라 운전 상태를 조절하는 제연 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 단일 급기용 송풍기가 누설량에 해당하는 송풍량을 모든 부속실에 공급하여 모든 층에서 부속실과 옥내 간의 설계차압(적정차압)을 형성하는 것을 특징으로 하는 피난문의 개폐 상태에 따라 운전 상태를 조절하는 제연 시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 운전점 B는 적어도 1개 이상의 부속실의 피난문이 열려 있는 것을 조건으로 하여, 상기 단일 급기용 송풍기가 부속실의 피난문이 열린 층에 누설량과 보충량을 합한 송풍량을 공급하여 방연풍속을 형성하는 것을 특징으로 하는 피난문의 개폐 상태에 따라 운전 상태를 조절하는 제연 시스템.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 운전점 B는 적어도 1개 이상의 부속실의 피난문이 열려 있는 것을 조건으로 하여, 상기 단일 급기용 송풍기가 상기 부속실의 피난문이 닫힌 층에 누설량에 해당하는 송풍량을 공급하여 부속실의 피난문이 닫힌 층에 부속실과 옥내 간의 설계차압(적정차압)을 형성하는 것을 특징으로 하는 피난문의 개폐 상태에 따라 운전 상태를 조절하는 제연 시스템.
  7. 고층건물의 각 층에 형성된 제연구역인 부속실에 누설량과 보충량을 급기하는 제연 시스템의 운전 제어 방법에 있어서,
    a) 고층건물의 각 층의 부속실 피난문에 설치된 피난문 개폐 감지센서가 상기 피난문의 개폐를 감지하는 단계;
    b) 상기 피난문 개폐 감지센서의 감지 결과로 모든 부속실의 피난문이 닫혀 있는지 판단하는 단계;
    c) 모든 부속실의 피난문이 닫혀 있는 것으로 판단된 경우, 송풍량 제어부의 제어 하에 단일 급기용 송풍기가 누설량에 해당하는 송풍량을 상기 모든 부속실에 공급하는 단계; 및
    d) 상기 피난문 개폐 감지센서의 감지 결과로 모든 피난문이 닫혀 있지 않은 것으로 판단된 경우, 상기 송풍량 제어부의 제어 하에 상기 단일 급기용 송풍기가 누설량과 보충량을 합한 송풍량을 부속실에 공급하는 단계
    를 포함하는 피난문의 개폐 상태에 따라 운전 상태를 조절하는 제연 시스템의 운전 제어 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 부속실의 피난문 개폐 상태에 따라 운전 상태를 운전점 A 또는 운전점 B로 조절하는 것을 특징으로 하는 피난문의 개폐 상태에 따라 운전 상태를 조절하는 제연 시스템의 운전 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 운전점 A는 모든 부속실의 피난문이 닫힌 것을 조건으로 하며, 상기 단일 급기용 송풍기가 누설량에 해당하는 송풍량을 모든 부속실에 공급하여 모든 층에서 부속실과 옥내 간의 설계차압(적정차압)을 형성하는 것을 특징으로 하는 피난문의 개폐 상태에 따라 운전 상태를 조절하는 제연 시스템의 운전 제어 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 운전점 B는 어느 하나의 부속실의 피난문이 열려 있는 것을 조건으로 하며, 상기 단일 급기용 송풍기가 부속실의 피난문이 열린 층에 누설량과 보충량을 합한 송풍량을 공급하여 방연풍속을 형성하는 것을 특징으로 하는 피난문의 개폐 상태에 따라 운전 상태를 조절하는 제연 시스템의 운전 제어 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 운전점 B는 어느 하나의 부속실의 피난문이 열려 있는 것을 조건으로 하며, 상기 단일 급기용 송풍기가 상기 부속실의 피난문이 닫힌 층에 누설량에 해당하는 송풍량을 공급하여 부속실의 피난문이 닫힌 층에 부속실과 옥내 간의 설계차압(적정차압)을 형성하는 것을 특징으로 하는 피난문의 개폐 상태에 따라 운전 상태를 조절하는 제연 시스템의 운전 제어 방법.
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