KR20230039273A - 인버터 송풍기 기반의 스마트 제연 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 인버터 송풍기 기반의 스마트 제연 시스템은, 건물의 각층 제연구역에 각각 설치되고 화재 발생시 상기 제연구역에 외부공기를 급기하여 상기 제연구역의 압력을 조절하는 차압 댐퍼, 상기 차압 댐퍼들에 외부공기를 공급하는 인버터 송풍기, 및 상기 제연구역과 옥내의 차압을 나타내는 차압신호를 수신하고 이에 기초하여 상기 인버터 송풍기의 송풍량을 제어하는 송풍기 제어패널을 포함한다.

Description

인버터 송풍기 기반의 스마트 제연 시스템 {SMART SMOKE CONTROLLING SYSTEM BASED ON INVERTER AIR BLOWER}
본 발명은 인버터 송풍기 기반의 스마트 제연 시스템에 관한 것으로서, 더 상세하게는 건물의 화재 발생시 제연구역과 옥내 사이에 발생되는 차압을 기초로 하여 인버터 송풍기의 작동을 제어하여 차압 댐퍼에 공급되는 외부공기의 송풍량을 적절하게 조절할 수 있는 인버터 송풍기 기반의 스마트 제연 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 건물에 있어서 화재 발생시 엘리베이터 앞이나 계단실 앞의 공간은 제연구역으로 정의되며, 건물의 옥내에서 발생한 연기나 유해가스가 제연구역에 유입되지 못하도록 건물에는 제연장치 혹은 제연설비가 구비된다. 따라서, 건물의 제연장치 또는 제연설비에 의해서 건물의 재실자가 피난 계단이나 엘리베이터를 통해 안전하게 건물 밖으로 대피하기 때문에 화재 발생에 따른 인명피해를 크게 줄일 수 있다.
건물의 제연구역에 설치되는 대표적인 제연장치로는, 건물의 상하 방향을 따라 외부공기를 안내하는 수직풍도와 연통되도록 건물의 각층 제연구역에 각각 설치되는 차압 댐퍼, 및 건물의 외부공기를 각층의 제연구역에 공급하도록 수직풍도 상에 설치된 송풍기를 포함한다.
상기와 같은 송풍기는 건물의 층수 및 구조 등에 대응되는 제연 성능을 발휘하기 위한 설계 풍량을 갖는 제품을 선정해야만 한다. 특히, 송풍기의 설계 풍량은 건물의 화재 발생시 다양한 상황에서 요구되는 하기의 3가지 제연 성능을 충분히 확보하는 것이 바람직하다.
실제로, 일정높이 이상의 건물에 설치되는 통상의 제연장치는 아래의 3가지 설계기준요건 혹은 제연성능요건을 충족시키도록 설계되어야 한다.
1) 제연구역과 옥내와의 차압이 요구되는 압력 범위(예컨대 40~60Pa 범위)를 유지할 것
2) 제연구역의 출입문들 중 적어도 하나가 개방된 경우 해당 제연구역에서 개방된 출입문에 대해 요구되는 방연풍속(예컨대 0.7m/s 이상)을 확보할 것
3) 2)번과 동시에 출입문이 개방되지 않은 다른 층들(비개방층)의 제연구역에서 요구되는 차압(예컨대, 40~60Pa의 70%에 대응하는 차압)을 유지할 것
즉, 각층의 차압 댐퍼는 평소에는 닫혀 있지만 화재 발생시 미리 설정된 개구율로 개방되어 제연구역과 옥내의 차압이 요구되는 압력 범위(예컨대, 제연구역과 옥내의 차압이 40~60Pa 범위 내)로 제연구역의 압력을 높게 유지하되, 화재층의 제연구역에 연결된 출입문이 개방된 경우에는 해당 화재층에서 재실자의 피난을 위해 차압 댐퍼의 개구율이 더 증가되어 해당 제연구역에서 옥내의 출입문으로 요구되는 방연풍속(예컨대, 0.7m/s 이상)을 확보한다.
그런데, 기존의 제연장치는 화재 발생시 다양한 상황에 있어서 상기의 3가지 요건을 원활하게 충족시키지 못하는 성능 상의 문제점을 가질 수 있다. 특히, 송풍기의 설계 풍량이 너무 작으면 건물의 화재 발생시 차압 댐퍼에서 제연 구역으로 급기되는 급기량이 부족해지거나, 반대로 송풍기의 설계 풍량이 너무 높으면 건물의 화재 발생시 차압 댐퍼에서 제연 구역으로 급기되는 급기량이 너무 많을 수 있다.
즉, 각층 제연구역의 출입문이 모두 닫혀 있는 상황에서 차압 댐퍼의 급기량이 과하게 많아지면, 제연구역의 압력이 지나치게 증가하기 때문에 제연구역의 과압 상태로 인하여 재실자가 출입문을 열 수 없거나 열기 힘든 상황이 발생하는 문제점이 있다. 또한, 각층 제연구역의 출입문이 모두 닫혀 있는 상황에서 차압 댐퍼의 급기량이 부족하면, 제연구역의 압력이 대폭 감소하기 때문에 제연구역과 옥내의 차압이 작아져 옥내의 화재 연기가 출입문을 통해 제연구역으로 유동하는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여, 최근에는 제연 설비의 제연 성능 요건을 충족시키기 위해서 인버터 송풍기를 채용한 제연 시스템에 대한 다양한 기술도 지속적으로 연구 개발되고 있다. 일례로, 관련 선행기술문헌으로는 한국공개특허 제10-2015-0139353호 (발명의 명칭: 급기 댐퍼, 공개일: 2015.12.11) 및 한국공개특허 제10-2016-0038141호 (발명의 명칭: 무지향성 차압 댐퍼, 공개일: 2016.04.07)가 있다.
본 발명의 실시예는, 건물의 화재 발생시 제연구역과 옥내 사이에 발생되는 차압을 기초하여 인버터 송풍기의 작동을 제어함으로써 차압 댐퍼에 공급되는 외부공기의 송풍량을 적절하게 조절할 수 있는 인버터 송풍기 기반의 스마트 제연 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예는, 건물의 화재 발생시 건물의 고층부와 저층부에서 감지되는 몇 개의 차압을 이용하여 각층의 차압 댐퍼로 공급되는 외부공기의 송풍량을 자동적으로 간편하게 조절할 수 있는 인버터 송풍기 기반의 스마트 제연 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예는, 건물의 화재 발생시 화재층과 비화재층을 판별한 후 화재층과 비화재층에 설치된 차압 댐퍼들의 급기부에 대한 개구율을 서로 다르게 제어함으로써 비화재층에서의 급기량 낭비를 방지할 수 있는 인버터 송풍기 기반의 스마트 제연 시스템을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 건물의 각층 제연구역에 각각 설치되고 화재 발생시 상기 제연구역에 외부공기를 급기하여 상기 제연구역의 압력을 조절하는 차압 댐퍼, 상기 차압 댐퍼들에 외부공기를 공급하는 인버터 송풍기, 및 상기 제연구역과 옥내의 차압을 나타내는 차압신호를 수신하고 이에 기초하여 상기 인버터 송풍기의 송풍량을 제어하는 송풍기 제어패널을 포함하는 인버터 송풍기 기반의 스마트 제연 시스템을 제공한다.
바람직하게, 본 발명의 일실시예에 따른 인버터 송풍기 기반의 스마트 제연 시스템은, 상기 건물의 각층 제연구역 중 적어도 하나의 제연구역에 설치되고 상기 적어도 하나의 제연구역과 상기 옥내의 측정된 차압에 대응하는 차압신호를 생성하여 상기 송풍기 제어패널에 전송하는 차압신호보드를 더 포함할 수 있다.
상기 차압신호보드는, 상기 건물의 저층부 중 적어도 하나의 층에 배치되는 제1 차압신호보드, 및 상기 건물의 고층부 중 적어도 하나의 층에 배치되는 제2 차압신호보드를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 차압신호보드는 상기 건물의 저층부 중 3층에 설치된 상기 차압 댐퍼에 마련될 수 있다. 그리고, 상기 제2 차압신호보드는 상기 건물의 고층부 중 상기 인버터 송풍기에 의해 공급되는 외부공기를 상기 차압 댐퍼들로 안내하는 수직풍도의 평균압력에 가장 근접하는 층에 설치된 상기 차압 댐퍼에 마련될 수 있다.
상기 제1 차압신호보드가 위치한 상기 건물의 층과 상기 제2 차압신호보드가 위치한 상기 건물의 층에서 상기 제연구역과 상기 옥내의 차압이 미리 설정된 차압 범위를 위로 벗어난 경우, 상기 제1 차압신호보드와 상기 제2 차압신호보드 중 이를 먼저 감지한 차압신호보드는 상기 차압신호를 상기 송풍기 제어패널에 전송할 수 있고, 상기 차압신호를 수신한 상기 송풍기 제어패널은 상기 인버터 송풍기의 송풍량을 줄이기 위해 상기 인버터 송풍기의 구동모터를 정상 회전속도보다 낮은 회전속도로 감속 제어할 수 있다.
상기 제1 차압신호보드가 위치한 상기 건물의 층과 상기 제2 차압신호보드가 위치한 상기 건물의 층에서 상기 제연구역과 상기 옥내의 차압이 미리 설정된 차압 범위를 아래로 벗어난 경우, 상기 제1 차압신호보드와 상기 제2 차압신호보드 중 이를 먼저 감지한 차압신호보드는 상기 차압신호를 상기 송풍기 제어패널에 전송할 수 있고, 상기 차압신호를 수신한 상기 송풍기 제어패널은 상기 인버터 송풍기의 송풍량을 늘리기 위해 상기 인버터 송풍기의 구동모터를 상기 정상 회전속도보다 높은 회전속도로 가속 제어할 수 있다.
한편, 상기 송풍기 제어패널은, 상기 제연구역과 상기 옥내의 차압이 미리 설정된 차압 범위 내로 다시 진입하면, 상기 인버터 송풍기의 구동모터가 다시 상기 정상 회전속도를 유지하도록 제어할 수 있다.
바람직하게, 상기 송풍기 제어패널은, 상기 차압신호보드로부터 수신한 상기 차압신호를 상기 인버터 송풍기의 구동모터를 인버터 방식으로 제어하기 위한 전류로 전환하기 위한 차압-전류 전환부, 및 상기 차압-전류 전환부로부터 수신한 제어 전류에 따라 상기 인버터 송풍기의 구동모터를 제어하는 인버터모터 제어부를 포함할 수 있다.
바람직하게, 본 발명의 일실시예에 따른 인버터 송풍기 기반의 스마트 제연 시스템은, 상기 제연 구역들과 연결된 각층의 옥내 화재를 감지하도록 상기 건물의 각층에 각각 마련된 화재 감지기를 더 포함할 수 있다.
상기 차압 댐퍼는 외부공기의 급기량을 개구율에 따라 조절하기 위한 급기부를 포함할 수 있다. 이때, 상기 차압 댐퍼는 상기 화재 감지기와 연동하여 상기 화재 감지기로부터 수신되는 화재 감지 신호의 유무에 따라 화재층과 비화재층을 판별할 수 있고, 화재층에서의 상기 급기구의 개구율과 비화재층에서의 상기 급기구의 개구율을 서로 다르게 제어할 수 있다.
바람직하게 상기 차압 댐퍼는, 상기 건물의 화재 발생시 상기 급기부가 미리 설정된 제한 개구율 이내에서 개방되도록 작동하되, 상기 화재 감지기로부터 화재 감지 신호가 수신된 화재층에서는 상기 제한 개구율에 따른 상기 급기부의 작동 제한을 해제할 수 있다.
여기서, 비화재층에 배치된 상기 차압 댐퍼는 해당 비화재층의 상기 옥내의 출입문의 개폐 여부와 무관하게 상기 급기부의 개구율을 상기 제한 개구율 이내에서 조절하도록 작동될 수 있다.
그리고, 화재층에 배치된 상기 차압 댐퍼는 해당 화재층의 상기 옥내의 출입문이 폐쇄된 경우 상기 급기부의 개구율을 상기 제한 개구율 이내에서 조절하도록 작동되되, 해당 화재층의 상기 옥내의 출입문이 개방된 경우 상기 급기부의 개구율을 상기 제한 개구율보다 큰 최대 개구율에서 조절하도록 작동될 수 있다.
바람직하게, 상기 차압 댐퍼는 상기 옥내의 출입문이 폐쇄된 경우에 상기 급기부의 개구율을 상기 제한 개구율 이내에서 조절하여 상기 제연 구역과 상기 옥내의 차압을 미리 설정된 차압 범위를 유지하는 차압 모드로 작동될 수 있다. 화재층에 배치된 상기 차압 댐퍼는 상기 옥내의 출입문이 개방된 경우에 상기 급기부의 개구율을 상기 최대 개구율에서 조절하여 상기 제연 구역에서 상기 옥내를 향해 미리 설정된 풍속을 발생하는 방연 풍속 모드로 작동될 수 있다.
바람직하게 상기 차압 댐퍼는, 상기 급기부, 상기 제연 구역과 상기 옥내의 차압을 측정하도록 마련된 차압 측정부, 및 상기 화재 감지기와 상기 차압 측정부로부터 수신되는 신호에 따라 상기 급기부의 개구율을 조절하는 댐퍼 컨트롤러를 포함할 수 있다.
이때, 상기 댐퍼 컨트롤러는 상기 화재 감지기의 화재 감지 신호의 유무에 따라 화재층과 비화재층을 판별할 수 있다.
상기 댐퍼 컨트롤러에는 상기 차압 댐퍼의 설치시 상기 제한 개구율을 현장에서 관리자가 설정하거나 변경하기 위한 개구율 조작부가 마련될 수 있다.
바람직하게, 상기 차압 댐퍼는, 상기 급기부의 상기 제한 개구율에 대한 설정이 하드웨어 방식 또는 소프트웨어 방식 중 어느 하나의 방식으로 구현될 수 있다. 일례로, 상기 차압 댐퍼는, 상기 급기부가 닫힘 상태에서 완전히 개방되는 상태까지 소요되는 전체 작동 시간을 측정할 수 있고, 상기 전체 작동 시간에 기초하여 상기 제한 개구율에 대응하는 제한 작동 시간에 따라 상기 급기부의 작동을 제한하는 프로그램을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 인버터 송풍기 기반의 스마트 제연 시스템은, 건물의 화재 발생시 차압 댐퍼가 급기하는 외부공기에 의해 옥내의 화재 연기가 제연구역으로 유입되는 것을 방지하여 재실자의 피난 안전성을 확보할 수 있고, 특히 차압 댐퍼에 외부공기를 공급하는 인버터 송풍기의 송풍량을 제연구역과 옥내의 차압에 기초하여 증감시킴에 따라 차압 댐퍼의 급기량을 더 효과적으로 조절할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 인버터 송풍기 기반의 스마트 제연 시스템은, 건물의 화재 발생시 옥내의 화재 연기가 제연구역으로 유입되는 것을 효과적으로 방지하여 제연구역으로 유입된 화재 연기에 의한 재실자의 인명 피해도 안정적으로 예방할 수 있고, 제연구역과 옥내의 차압이 미리 설정된 차압보다 증가하여 재실자가 옥내 출입문을 피난 방향으로 열지 못하거나 여는 것이 어려워지는 문제도 미연에 해소할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 인버터 송풍기 기반의 스마트 제연 시스템은, 건물의 화재 발생시 인버터 송풍기의 작동을 제연구역과 옥내의 차압을 기초하여 증감시키는 구조이므로, 수직풍도를 통해 각층의 차압 댐퍼에 공급되는 외부공기의 송풍량을 적절하게 조절하여 각층 차압 댐퍼의 급기량이 비정상적으로 증가되거나 감소되는 문제를 해소할 수 있고, 건물의 화재 상황에 따라 차압 댐퍼의 성능을 최적화시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 인버터 송풍기 기반의 스마트 제연 시스템은, 건물의 화재 발생시 건물의 고층부와 저층부에 차압신호보드를 각각 배치하여 차압신호보드의 차압신호를 통해 송풍기 제어패널이 인버터 송풍기의 송풍량을 제어하는 구조이므로, 몇 개의 차압신호보드에서 전달되는 차압신호를 이용하여 송풍기 제어패널이 인버터 송풍기의 작동을 간편하게 제어할 수 있고, 건물의 화재 발생시 인버터 송풍기의 작동을 신속하고 적절하게 가속 또는 감속시켜 각층 차압 댐퍼의 급기량이 부족해지거나 과해지는 문제를 능동적으로 대응할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 인버터 송풍기 기반의 스마트 제연 시스템은, 화재 감지기의 감지 결과를 이용하여 화재층과 비화재층을 판별한 후 옥내 출입문에 대한 개폐 여부에 따라 화재층과 비화재층에 배치된 차압 댐퍼들의 개구율을 제한하거나 제한을 해제하는 구조이므로, 건물의 화재 발생시 다양한 화재 상황에 대한 차압 댐퍼들의 제연 성능을 안정적으로 확보할 수 있고, 화재층과 비화재층에서 차압 댐퍼의 급기부에 대한 개구율을 서로 다르게 제어함으로써 화재층에서 차압 댐퍼의 제연 성능을 안정적으로 확보하면서 비화재층에서 차압 댐퍼의 급기량 낭비를 미연에 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 인버터 송풍기 기반의 스마트 제연 시스템은, 건물의 화재 발생시 화재층의 옥내 출입문이 개방되면 해당 화재층의 제연 구역에 설치된 차압 댐퍼는 급기부의 개구율을 최대로 증가시켜 해당 화재층의 제연 구역에 방연 풍속을 충분하게 형성할 수 있고, 비화재층의 차압 댐퍼는 해당층의 옥내 출입문의 개폐 여부에 관계없이 급기부의 개구율을 일정하게 제한하여 비화재층의 제연 구역에 적정 크기의 차압을 형성할 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 비화재층에서 옥내 출입문이 개방되더라도 차압 댐퍼의 급기부의 개구율이 증가되지 않으므로, 비화재층에 설치된 차압 댐퍼가 제연구역에 외부공기를 비정상적으로 과급기하는 문제를 방지할 수 있고, 그에 따라 인버터 송풍기에 의해 화재층의 차압 댐퍼에 공급되는 외부공기의 송풍량을 확보할 수 있다.
도 1과 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 인버터 송풍기 기반의 스마트 제연 시스템이 개략적으로 도시된 도면이다.
도 3은 도 1과 도 2에 도시된 스마트 제연 시스템의 주요부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1 내지 도 3에 도시된 스마트 제연 시스템의 제어 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 제연 시스템의 차압 댐퍼를 나타낸 사시도이다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1과 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 인버터 송풍기(120) 기반의 스마트 제연 시스템(100)이 개략적으로 도시된 도면이다. 도 3은 도 1과 도 2에 도시된 스마트 제연 시스템(100)의 주요부를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 4는 도 1 내지 도 3에 도시된 스마트 제연 시스템(100)의 제어 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 인버터 송풍기(120) 기반의 스마트 제연 시스템(100)은 차압 댐퍼(110), 인버터 송풍기(120), 송풍기 제어패널(130), 차압신호보드(140) 및 화재 감지기(150)를 포함한다.
본 실시예에서는 스마트 제연 시스템(100)이 20층 이하의 건물(10)에 설치된 것으로 한정하여 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 20층을 초과하는 건물에도 적용될 수 있다. 건물(10)의 각층에는 옥내(30) 및 제연구역(20)이 각각 마련될 수 있다. 제연구역(20)은, 옥내 출입문(32)을 통해 옥내(30)에 연결될 수 있고, 계단 출입문(23)을 통해 피난 계단실(22)에 연결될 수 있으며, 엘리베이터 출입문을 통해 엘리베이터실에도 연결될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는 스마트 제연 시스템(100)의 설명 편의를 위하여 엘리베이터 출입문과 엘리베이터실을 생략하되, 옥내 출입문(32)만 개폐되는 상황인 것으로 설명한다.
상기와 같은 제연구역(20)은 건물(10)의 화재 발생시 옥내(30)에서 발생되는 화재 연기의 유입이 차단되는 구역이다. 제연구역(20)은 옥내 출입문(32)과 방화문 사이에 형성된 전실(前室)에 해당하는 부속실을 포함할 수 있다.
또한, 건물(10)에는 각층의 제연구역(20)에 외부공기(A)를 공급하기 위한 수직풍도(40)가 마련될 수 있다. 상기와 같은 수직풍도(40)는 건물(10)의 외부에서 흡입된 외부공기(A)를 각층에 위치된 제연구역(20)들로 안내하는 통로 역할을 수행한다.
건물(10)에 화재가 발생되면, 외부공기(A)가 수직풍도(40)를 따라 각층의 제연구역(20)에 설치된 차압 댐퍼(110)들에 각각 공급될 수 있다. 이때, 차압 댐퍼(110)들은 각층의 제연구역(20)에 외부공기(A)를 적절하게 급기함으로써 화재층의 옥내(30)에 발생된 화재 연기가 제연구역(20)을 통해 다른 층이나 피난 계단실(22)과 엘리베이터실 등의 피난로에 유동되는 것을 방지할 수 있고, 제연구역(20)과 연결된 피난로를 통하여 재실자의 피난을 안전하게 유도할 수 있다.
도 1과 도 3을 참조하면, 본 실시예의 차압 댐퍼(110)는, 건물(10)의 화재 발생시 제연구역(20)에 외부공기(A)를 급기하여 제연구역(20)의 압력을 조절할 수 있다. 상기와 같은 차압 댐퍼(110)는 수직풍도(40)로부터 외부공기(A)를 공급 받도록 수직풍도(40)에 연결될 수 있으며, 건물(10)의 각층 제연구역(20)에 각각 설치될 수 있다.
차압 댐퍼(110)는 수직풍도(40)에서 공급된 외부공기(A)를 제연구역(20)으로 급기하기 위한 급기부(112)를 포함할 수 있다. 이때, 차압 댐퍼(110)는 건물(10)의 화재 발생시 화재층의 해당 여부 및 옥내 출입문(32)의 개폐 여부에 따라 급기부(112)의 개구율을 변경하여 제연구역(20)으로 급기되는 외부공기(A)의 급기량을 다양하게 조절할 수 있다.
예를 들면, 본 실시예에서는, 차압 댐퍼(110)에 공급되는 외부공기의 송풍량이 부족해지는 것을 방지하기 위해서 화재층과 비화재층을 구분하여 차압 댐퍼(110)의 급기부(112)에 대한 개구율을 적절하게 제한함으로써 차압 댐퍼(110)의 급기량을 최적화시킬 수 있다. 특히, 비화재층에서는 화재층과 달리 옥내 출입문(32)이 개방되더라도 차압 댐퍼(110)의 급기부(112)가 완전히 열리지 않도록 제한함으로써 차압 댐퍼(110)의 급기량이 비화재층에서 불필요하게 낭비되는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 차압 댐퍼(110)는, 건물(10)의 화재 발생시 모든 층에서 옥내 출입문(32)이 폐쇄된 경우에 제연구역(20)과 옥내(30)의 차압을 미리 설정된 차압(예컨대, 40~60Pa의 압력 범위)으로 유지하는 차압 모드로 작동될 수 있다.
그리고, 차압 댐퍼(110)는, 화재층에 대한 옥내 출입문(32)이 개방된 경우에 해당 화재층의 제연구역(20)에서 옥내(30)를 향해 미리 설정된 방연풍속(예컨대, 0.7m/s 이상의 방연 풍속)을 발생하는 방연 풍속 모드로 작동될 수 있다.
한편, 본 실시예의 차압 댐퍼(110)에 대한 상세 구조 및 작동 방법은 아래에서 다시 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예의 인버터 송풍기(120)는, 수직풍도(40)를 통해 차압 댐퍼(110)들에 외부공기(A)를 공급할 수 있다. 인버터 송풍기(120)는 건물(10)에 마련된 수직풍도(40)의 하부에 연통되게 설치될 수 있다. 일예로, 본 실시예의 인버터 송풍기(120)는 건물(10)의 지하층에 설치되는 것으로 설명한다.
상기와 같은 인버터 송풍기(120)는 건물(10)의 각층에 배치된 화재 감지기(150)들 중 어느 하나에 화재 발생이 감지되면 자동적으로 작동될 수 있다. 즉, 인버터 송풍기(120)는 건물(10)의 외부에서 외부공기(A)를 강제로 흡입한 후 수직풍도(40)의 내부에 다양한 송풍력으로 송풍시킬 수 있다. 인버터 송풍기(120)의 작동 속도를 다양하게 가변시키면, 인버터 송풍기(120)의 송풍량을 증감시켜 수직풍도(40)를 통해 차압 댐퍼(110)들에 공급되는 외부공기(A)의 공급량을 다양하게 조절할 수 있다.
예를 들면, 인버터 송풍기(120)는, 수직풍도(40) 상에 회전 가능하게 배치된 송풍팬(122), 및 송풍팬(122)을 회전시키도록 송풍팬에 연결된 구동 모터(124)를 포함할 수 있다.
송풍팬(122)의 흡입구에는 건물(10)의 외부에서 외부공기(A)를 흡입하기 위한 흡입 통로가 연결될 수 있고, 송풍팬(122)의 배출구에는 수직풍도(40)의 하단부에 연통되게 연결될 수 있다.
구동 모터(124)는 송풍기 제어패널(130)에 의해 다양한 속도로 제어될 수 있다. 상기와 같은 구동 모터(124)의 작동 속도에 따라 송풍팬(122)의 송풍력이 높아지거나 낮아질 수 있다. 즉, 구동 모터(124)의 작동 속도는 송풍기 제어패널(130)에 의해 전달되는 제어 신호에 따라 가속되거나 감속될 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예의 송풍기 제어패널(130)은, 제연구역(20)과 옥내(30)의 차압을 나타내는 차압신호를 수신하되, 이에 기초하여 인버터 송풍기(120)의 송풍량을 제어할 수 있다. 특히, 본 실시예에서는 건물(10)의 고층부와 저층부에서 감지되는 제연구역(20)과 옥내(30)의 차압에 기초하여 인버터 송풍기(120)의 작동을 제어함으로써 수직풍도(40)를 통해 각층 차압 댐퍼(110)로 공급되는 외부공기(A)의 송풍량을 적절하게 조절할 수 있다.
본 실시예에서는 송풍기 제어패널(130)은 인버터 송풍기(120)이 배치된 지하층에 인버터 송풍기(120)와 근접한 위치에 설치되는 것으로 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 건물(10)의 다른 층에 설치되는 것도 가능하다. 상기와 같은 송풍기 제어패널(130)은 차압신호보드(140) 및 인버터 송풍기(120)의 구동 모터(124)에 유선 방식 또는 무선 방식 중 적어도 어느 한 방식으로 신호의 전달이 가능하도록 연결될 수 있지만, 본 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 유선 방식으로 연결된 것으로 설명한다.
예를 들면, 송풍기 제어패널(130)은, 차압신호보드(140)로부터 수신한 차압신호를 인버터 송풍기(120)의 구동 모터(124)를 인버터 방식으로 제어하기 위한 전류로 전환하기 위한 차압-전류 전환부(132), 및 차압-전류 전환부(132)로부터 수신한 제어 전류에 따라 인버터 송풍기(120)의 구동 모터(124)를 제어하는 인버터모터 제어부(134)를 포함할 수 있다.
차압-전류 전환부(132)는 후술하는 건물(10)의 저층부와 고층부에 각각 배치된 차압신호보드(140)의 차압 신호를 전달 받은 후 인버터 송풍기(120)의 작동을 인버터 제어하기 위한 제어 전류로 전환할 수 있다. 즉, 차압-전류 전환부(132)는 차압신호보드(140)의 차압 신호를 제어 전류로 컨버팅하는 장치로서 구동 모터(124)의 작동을 제어하기 원활한 전류 타입으로 변환할 수 있다.
인버터모터 제어부(134)는 차압-전류 전환부(132)에 의해 제공되는 제어 전류를 기반으로 인버터 송풍기(120)의 구동 모터(124)에 대한 작동을 제어할 수 있다. 즉, 인버터모터 제어부(134)는 차압-전류 전환부(132)에 의해 제공되는 제어 전류를 이용하여 구동 모터(124)에 공급되는 전류를 적절하게 제어할 수 있다. 참고로, 인버터모터 제어부(134)는 차압-전류 전환부(132)와 연결되는 별도의 구성으로 제작될 수 있지만, 차압-전류 전환부(132)와 함께 일체화된 하나의 회로 기판으로 제작될 수도 있다.
한편, 송풍기 제어패널(130)은, 건물(10)의 저층부 또는 고층부 중 적어도 어느 한 층에서 감지된 제연구역(20)과 옥내(30)의 차압이 미리 설정된 차압 범위보다 작으면 인버터 송풍기(120)의 작동을 가속시켜 인버터 송풍기(120)의 송풍량을 증가시킬 수 있고, 건물(10)의 저층부 또는 고층부 중 적어도 어느 한 층에서 감지된 제연구역(20)과 옥내(30)의 차압이 미리 설정된 차압 범위보다 크면 인버터 송풍기(120)의 작동을 감속시켜 인버터 송풍기(120)의 송풍량을 감소시킬 수 있다.
따라서, 인버터 송풍기(120)의 구동 모터(124)가 송풍기 제어패널(130)에 의해 가속 또는 감속되어 인버터 송풍기(120)의 송풍량이 적절하게 증가 또는 감소되므로, 차압 댐퍼(110)에 공급되는 외부공기(A)의 송풍량이 증감되면서 제연구역(20)과 옥내(30)의 차압이 미리 설정된 차압 범위로 정상화될 수 있다.
이때, 송풍기 제어패널(130)은, 제연구역(20)과 옥내(30)의 차압이 미리 설정된 차압 범위 내로 다시 진입하면, 인버터 송풍기(120)의 구동 모터(124)가 다시 정상 회전속도를 유지하도록 제어할 수 있다. 일례로, 송풍기 제어패널(130)은, 제연구역(20)과 옥내(30)의 차압이 미리 설정된 차압 범위 내로 다시 진입한 시점에서 구동 모터(124)의 현재 회전속도를 바로 정상 회전속도로 설정하여 일정하게 작동시키거나, 제연구역(20)과 옥내(30)의 차압이 미리 설정된 차압 범위 내로 다시 진입한 후 미리 설정된 시간이 지난 시점에서 구동 모터(124)의 현재 회전속도를 정상 회전속도로 설정하여 일정하게 작동시키거나, 또는 제연구역(20)과 옥내(30)의 차압이 미리 설정된 차압 범위 내로 다시 진입하여 미리 설정된 차압 범위의 평균값에 도달한 시점에서 구동 모터(124)의 현재 회전속도를 정상 회전속도로 설정하여 일정하게 작동시킬 수도 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예의 차압신호보드(140)는, 건물(10)의 각층 제연구역(20) 중 적어도 하나의 제연구역(20)에 설치될 수 있다. 차압신호보드(140)는 적어도 하나의 제연구역(20)과 옥내(30)에서 측정된 차압에 대응하는 차압신호를 생성하여 송풍기 제어패널(130)에 전송할 수 있다. 이하, 본 실시예에서는 적어도 하나의 차압신호보드(140)가 건물(10)의 고층부와 저층부에 각각 배치되는 것으로 설명한다.
예를 들면, 차압신호보드(140)는, 건물(10)의 저층부 중 적어도 하나의 층에 배치되는 제1 차압신호보드(142), 및 건물(10)의 고층부 중 적어도 하나의 층에 배치되는 제2 차압신호보드(144)를 포함할 수 있다.
제1 차압신호보드(142)는 건물(10)의 저층부 중 3층에 설치된 차압 댐퍼(110)에 마련될 수 있다. 즉, 제1 차압신호보드(142)는 건물(10)의 저층부 중에서 지하층을 기준으로 10m 이상의 위층에 배치되는 것이 바람직하다. 예컨대, 본 실시예에서는 제1 차압신호보드(142)가 건물(10)의 3층에 단수개가 설치되는 것으로 설정한다.
제2 차압신호보드(144)는 건물(10)의 고층부 중 인버터 송풍기(120)에 의해 공급되는 외부공기(A)를 차압 댐퍼(110)들로 안내하는 수직풍도(40)의 평균압력에 가장 근접하는 층에 설치된 차압 댐퍼(110)에 마련될 수 있다. 즉, 제2 차압신호보드(144)는 건물(10)의 고층부 중에서 수직풍도(40)의 내부 압력에 대한 평균 압력이 작용되는 층에 배치되는 것이 바람직하다. 예컨대, 본 실시예에서는 건물(10)이 전체 20층이면 제2 차압신호보드(144)가 건물(10)의 15층에 단수개가 설치되는 것으로 설정한다.
이때, 제1 차압신호보드(142)는 고층빌딩(10)의 3층에 배치된 차압 댐퍼(110)의 컨트롤 박스(116)의 내부에 수납될 수 있고, 제2 차압신호보드(144)는 고층빌딩(10)의 15층에 배치된 차압 댐퍼(110)의 컨트롤 박스(116)의 내부에 수납될 수 있다. 제1 차압신호보드(142)와 제2 차압신호보드(144)는, 차압 댐퍼(110)의 컨트롤 박스(116)에 수납된 댐퍼 컨트롤러(113)에 일체로 내장될 수도 있지만, 본 실시예에서는 댐퍼 컨트롤러(113)와 별도의 부품으로 제작되어 서로 다른 위치에 설치될 수 있다.
한편, 제1 차압신호보드(142)와 제2 차압신호보드(144)가 위치한 건물(10)의 3층과 15층에서 제연구역(20)과 옥내(30)의 차압이 미리 설정된 차압 범위를 위로 벗어난 경우, 제1 차압신호보드(142)와 제2 차압신호보드(144) 중 이를 먼저 감지한 차압신호보드는 차압신호를 송풍기 제어패널(130)에 전송할 수 있고, 해당 차압신호를 수신한 송풍기 제어패널(130)은 인버터 송풍기(120)의 송풍량을 줄이기 위해 인버터 송풍기(120)의 구동 모터(124)를 정상 회전속도보다 낮은 회전속도로 감속 제어할 수 있다.
또한, 제1 차압신호보드(142)와 제2 차압신호보드(144)가 위치한 건물(10)의 3층과 15층에서 제연구역(20)과 옥내(30)의 차압이 미리 설정된 차압 범위를 아래로 벗어난 경우, 제1 차압신호보드(142)와 제2 차압신호보드(144) 중 이를 먼저 감지한 차압신호보드는 차압신호를 송풍기 제어패널(130)에 전송할 수 있고, 해당 차압신호를 수신한 송풍기 제어패널(130)은 인버터 송풍기(120)의 송풍량을 늘리기 위해 인버터 송풍기(120)의 구동 모터(124)를 정상 회전속도보다 높은 회전속도로 가속 제어할 수 있다.
도 1, 도 2 및 도 4를 참조하면, 본 실시예의 화재 감지기(150)는 건물(10)의 각층 옥내(30)에 발생되는 화재를 실시간으로 감지할 수 있다. 화재 감지기(150)는 제연 구역(20)들과 연결된 각층의 옥내(30)에서 화재의 발생 여부를 감지하도록 건물(10)의 각층에 각각 마련될 수 있다. 이때, 화재 감지기(150)는 화재 연기를 감지하는 센서를 포함할 수 있다.
각층의 화재 감지기(150)는, 건물(10)의 각층 옥내(30)에서 발생되는 화재 연기를 실시간으로 감지하여 각층의 화재 발생 여부를 측정할 수 있고, 그 측정된 화재감지신호를 해당층의 차압 댐퍼(110)로 전송할 수 있다. 즉, 각층의 화재 감지기(150)는 동일 층에 설치된 차압 댐퍼(110)의 댐퍼 컨트롤러(113)로 화재감지신호를 전달할 수 있고, 댐퍼 컨트롤러(113)은 화재감지신호를 이용하여 해당층이 화재층인지 비화재층인지를 판별할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 제연 시스템(100)의 차압 댐퍼(110)를 나타낸 사시도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 차압 댐퍼(110)는 댐퍼 하우징(111), 급기부(112), 댐퍼 컨트롤러(113), 개구율 조작부(114), 차압 측정부(115) 및 컨트롤 박스(116)를 포함할 수 있다.
차압 댐퍼(110)는 수직풍도(40)에 연통되게 연결되도록 각층의 제연구역(20)의 내부에 각각 설치될 수 있다. 여기서, 차압 댐퍼(110)는 건물(10)의 화재 발생시 수직풍도(40)로부터 전달되는 외부공기(A)를 제연구역(20)으로 급기하여 화재의 연기 및 유독가스가 제연구역(20)으로 유입되거나 제연구역(20)을 통해 다른 층으로 유동되는 것도 방지할 수 있다. 그로 인하여, 본 실시예에서는 화재 발생의 초기에 제연구역(20)과 연결된 피난 계단 또는 엘리베이터를 통한 피난이 안전하게 유도할 수 있고, 화재로 인한 인명 피해와 재산 피해도 최소화시킬 수 있다.
한편, 본 실시예의 차압 댐퍼(110)는 급기부(112)의 개구율을 변경하여 제연구역(20)에 급기되는 외부공기(A)의 급기량을 다양하게 조절할 수 있다. 즉, 차압 댐퍼(110)는 건물(10)의 화재 발생시 화재층 또는 비화재층 중 어디 층에 해당하는지 또는 옥내 출입문(32)이 개방되었는지 등을 감지하여 급기부(112)의 개구율을 적절하게 변경할 수 있다.
차압 댐퍼(110)는 옥내 출입문(32)이 폐쇄된 경우에 급기부(112)의 개구율을 제한 개구율 이내에서 조절하여 제연 구역(20)과 옥내(30)의 차압을 미리 설정된 차압 범위를 유지하는 차압 모드로 작동될 수 있다.
차압 댐퍼(110)들 중 화재층에 배치된 차압 댐퍼는 옥내 출입문(32)이 개방된 경우에 급기부(112)의 개구율을 최대 개구율에서 조절하여 제연 구역(20)에서 옥내(30)를 향해 미리 설정된 풍속을 발생하는 방연 풍속 모드로 작동될 수 있다.
여기서, 건물(10)의 차압 댐퍼(110)들 중 비화재층에 배치된 차압 댐퍼(110)는, 옥내 출입문(32)의 개폐 여부와 관계없이 급기부(112)를 미리 설정된 제한 개구율 이내에서만 개방 작동할 수 있다. 따라서, 비화재층의 차압 댐퍼(110)에서는, 급기부(112)를 통해 급기되는 외부공기(A)의 급기량이 과도해지는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 건물(10)의 차압 댐퍼(110)들 중 화재층에 배치된 차압 댐퍼(110)는, 옥내 출입문(32)의 밀폐시 급기부(112)를 미리 설정된 제한 개구율 이내에서 개방 작동하되, 옥내 출입문(32)의 개방시 급기부(112)에 대한 제한 개구율을 해제시키거나 제한 개구율보다 큰 최대 개구율로 개방 작동할 수 있다. 따라서, 옥내 출입문(32)이 개방된 화재층의 차압 댐퍼(110)에서는, 급기부(112)를 통해 급기되는 외부공기(A)의 급기량을 충분하게 증가시킬 수 있다.
상기와 같이 차압 댐퍼(110)들의 급기량은 화재층과 비화재층에 따라 안정적으로 확보될 수 있고, 각층의 차압 댐퍼(110)의 급기량이 최적화됨으로써 화재층에 배치된 차압 댐퍼(110)의 급기량이 부족해지는 문제가 미연에 방지될 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 실시예의 댐퍼 하우징(111)은 제연구역(20)을 형성하는 벽면에 장착되되, 수직 풍도(30)에 연통되도록 연결될 수 있다. 상기와 같은 댐퍼 하우징(111)의 중앙부 영역에는 제연구역(20)의 내부로 외부공기(A)를 급기하기 위한 급기부(112)가 형성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 실시예의 급기부(112)는 외부공기(A)를 제연구역(20)에 급기하기 위한 구성요소로서, 댐퍼 하우징(111)에 수직풍도(40)에 연통되게 연결된 통로 형상으로 마련될 수 있다. 상기와 같은 급기부(112)는 개폐 가능한 구조로 마련되되, 개방된 상태에서는 개구율을 다양하게 변경할 수 있는 구조로 형성될 수 있다. 즉, 차압 댐퍼(110)는 급기부(112)의 개구율을 변경하여 제연구역(20)에 급기되는 외부공기(A)의 급기량을 다양하게 조절할 수 있다.
예를 들면, 화재가 발생되지 않는 평상시에는 차압 댐퍼(110)의 급기부(112)가 폐쇄된 상태로 유지될 수 있고, 화재 발생시에는 차압 댐퍼(110)가 제연 구역(20)으로 외부공기(A)를 적절하게 급기하도록 미리 설정된 개구율로 개방될 수 있다. 여기서, 급기부(112)의 개구율은 다양한 방식으로 조절될 수 있지만, 본 실시예에서는 급기부(112)에 설치된 복수개의 급기 날개(112b)를 회전시켜 외부공기(A)가 급기되는 통로가 밀폐시키거나 적정 개구율로 개방시킬 수 있다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 급기부(112)는 급기구(112a), 복수개의 급기 날개(112b) 및 급기부 개폐기(112c)를 포함할 수 있다.
여기서, 급기구(112a)는 외부공기(A)를 급기하기 위한 통로로서, 댐퍼 하우징(111)의 전면부 중앙 영역에 외부공기(A)의 토출이 가능하도록 형성될 수 있다.
그리고, 급기 날개(112b)들은 급기구(112a)의 통로를 개폐하기 위한 날개 형상의 부재이다. 급기 날개(112b)들은, 급기구(112a)에 일정 간격으로 이격되게 배치될 수 있고, 급기구(112a)의 양측부에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 일례로, 급기 날개(112b)는 가로 방향으로 길게 연장된 루버 형상으로 마련될 수 있다. 상기와 같은 급기 날개(112b)의 양단부는 급기구(112a)의 좌측부와 우측부에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 하지만, 이에 한정된 것은 아니며, 급기 날개(112b)의 형상, 배치 방식 및 개폐 구조는 인버터 송풍기(120) 기반의 스마트 제연 시스템(100)에 대한 설계 조건 및 상황에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
상기와 같은 급기 날개(112b)들은 급기구(112a)에 서로 겹쳐지는 구조로 서로 이웃하게 배치될 수 있다. 따라서, 급기 날개(112b)들을 수직하게 겹쳐진 자세로 모두 배치시키면, 급기구(112a)가 급기 날개(112b)들에 의해 차폐되어 급기구(112a)에서 급기되는 외부공기(A)가 차단될 수 있다. 또한, 급기 날개(112b)들을 수직하게 겹쳐진 자세에서 경사진 자세로 동시에 회전시키면, 급기구(112a)가 급기 날개(112b)들에 의해 개방되어 급기구(112a)에서 급기되는 외부공기(A)가 전방으로 상향 경사지게 배출될 수 있다.
또한, 급기부 개폐기(112c)는 급기 날개(112b)들과 연동 가능하게 연결된 장치로서, 급기 날개(112b)들을 회전시켜 급기부(112)의 개구율을 조절할 수 있다. 상기와 같은 급기부 개폐기(112c)는 급기 날개(112b)들의 일측에 연동 가능한 구조로 함께 연결될 수 있다. 일례로, 급기부 개폐기(112c)는, 급기 날개(112b)들에 연동 가능하게 연결된 연동 로드, 급기 날개(112b)들을 회전시키기 위한 구동력을 제공하는 전동 모터, 및 전동 모터의 회전축과 연동 로드의 상단부에 연결되고 전동 모터의 구동력을 급기 날개(112b)들에 전달하는 동력 전달 부재를 포함할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는, 급기부(112)의 개구율에 대한 제한 개구율을 하드웨어 방식 또는 소프트웨어 방식 중 어느 하나의 방식으로 구현할 수 있다.
급기부(112)의 개구율을 제한하는 하드웨어 방식으로는, 급기부 개폐기(112c)에 의해 급기 날개(112b)들의 회전 각도를 직접적으로 제한하거나, 또한 급기 날개(112b)들의 회전시 급기 날개(112b)들이 걸리는 위치에 스토퍼를 배치하여 급기 날개(112b)들의 회전 각도를 제한할 수 있다.
급기부(112)의 개구율을 제한하는 소프트웨어 방식으로는, 급기부(112)가 닫힘 상태에서 완전히 개방되는 상태까지 소요되는 전체 작동 시간을 측정할 수 있고, 그 전체 작동 시간에 기초하여 제한 개구율에 대응하는 제한 작동 시간에 따라 급기부(112)의 작동 제한을 해제할 수 있다. 이때, 제한 작동 시간은 급기부(112)의 개폐 과정에서 소요되는 전체 작동 시간보다 작게 설정할 수 있고, 급기부(112)는 제한 작동 시간 이내에서 작동시켜 급기부(112)의 개구율을 제한할 수 있다. 다만, 본 실시예에서는, 화재 감지기(150)의 화재 감지 신호가 수신되는 화재층에서 옥내 출입문(32)이 열린 것으로 판단되면, 전술한 프로그램의 작동을 정지시켜 제한 개구율에 따른 급기부(112)의 작동 제한을 해제할 수 있다.
특히, 급기부 개폐기(112c)는 댐퍼 컨트롤러(113)에 의해 급기 날개(112b)들을 일정 속도로 회전시키도록 마련될 수 있다. 그에 따라서, 급기부(112)의 개구율 변화는 급기부 개폐기(112c)에 의해 회전되는 급기 날개(112b)들의 회전 시간과 비례하므로, 급기 날개(112b)들이 급기구(112a)를 개방시키는 방향으로 회전된 시간을 이용하여 급기부(112)의 개구율을 조절할 수 있다.
이때, 급기 날개(112b)들의 회전 시간이 증가함에 따라 급기 날개(112b)들의 회전 각도가 증가할 수 있고, 급기 날개(112b)들의 회전 각도가 증가함에 따라 급기구(112a)의 개구율도 증가할 수 있다. 따라서, 급기부 개폐기(112c)가 급기 날개(112b)들을 회전시켜 급기부(112)의 개구율이 '0%'에서 '100%'로 증가될 때까지 걸린 전체 작동 시간을 측정할 수 있고, 그렇게 측정된 전체 작동 시간(예컨대 10초)을 이용하여 원하는 급기부(112)의 개구율(예컨대 5%, 15%, 30% 또는 100%)에 따라 급기부 개폐기(112c)를 제한 작동 시간(예컨대 0.5초, 1.5초, 3초 또는 10초) 이내에서 작동시켜 급기부(112)의 개구율을 적절하게 조절할 수 있다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 실시예의 댐퍼 컨트롤러(113)는 화재 감지기(150)와 차압 측정부(115)로부터 수신되는 감지 결과에 따라 급기부(112)의 개구율을 조절할 수 있다. 댐퍼 컨트롤러(113)는 차압 댐퍼(110)의 작동을 제어하기 위한 제어부로서, 컨트롤 박스(116)의 내부에 수납될 수 있다. 일례로, 댐퍼 컨트롤러(113)은 전자적으로 제어가 가능한 PCB 제어 보드로 마련될 수 있다. 상기와 같은 댐퍼 컨트롤러(113)는 화재 감지기(150)의 화재 감지 신호를 이용하여 건물(10)의 화재층과 비화재층을 판별할 수 있다.
참고로, 댐퍼 컨트롤러(113)에는, 화재 감지기(150)와 급기부 개폐기(112c) 및 차압신호보드(140)에 신호 전달 가능하도록 연결되는 단자부가 마련될 수 있고, 차압 댐퍼(110)의 작동 상태를 관리자에게 표시하기 위한 표시부가 마련될 수 있다.
본 실시예의 댐퍼 컨트롤러(113)는 화재 감지기(150)와 차압 측정부(115)의 감지 결과에 따라 급기부(112)의 개구율을 조절할 수 있다. 이때, 댐퍼 컨트롤러(113)는, 화재 감지기(150)의 감지 결과를 통해 옥내(30)의 화재 발생 여부를 검출할 수 있고, 차압 측정부(115)의 감지 결과를 통해 옥내 출입문(32)에 대한 개폐 여부를 검출할 수 있다.
즉, 댐퍼 컨트롤러(113)는, 옥내(30)의 화재 발생이 감지된 상황에서 옥내 출입문(32)이 폐쇄된 것으로 검출되면 급기부(112)의 개구율을 제한 개구율 이하로 조절할 수 있고, 옥내(30)의 화재 발생이 감지된 상황에서 옥내 출입문(32)이 개방된 것으로 검출되면 급기부(112)에 대한 제안 개구율의 작동 제한을 해제하여 최대 개구율로 개방시킬 수 있다.
한편, 댐퍼 컨트롤러(113)는, 옥내(30)의 화재 발생이 감지된 상태에서 다른 층에서 화재가 발생된 후 해당 층의 옥내 출입문(32)이 개방된 경우이면, 급기부(112)에 대하여 제한 개구율에 따른 작동 제한 상태를 유지할 수 있고, 그에 따라 급기부(112)의 개구율을 제한 개구율 이내에서 조절할 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 비화재층의 차압 댐퍼(110)에 대한 개구율이 제한 개구율 이내에서 조절되기 때문에 비화재층에 급기되는 외부공기(A)의 낭비가 방지될 수 있고, 화재층의 차압 댐퍼(110)에 급기되는 외부공기(A)의 급기량이 안정적으로 확보되기 때문에 해당 화재층에서 방연 풍속(W)이 안정적으로 확보될 수 있다.
도 4와 도 5를 참조하면, 본 실시예의 개구율 조작부(114)는, 차압 댐퍼(110)의 설치시 제한 개구율의 설정을 관리자가 현장에서 변경하도록 댐퍼 컨트롤러(113)에 마련될 수 있다. 즉, 개구율 조작부(114)는 차압 댐퍼(110)의 설치시 제한 개구율 또는 최대 개구율 중 적어도 하나를 현장에서 관리자가 설정하거나 변경하는데 사용될 수 있다. 일례로, 개구율 조작부(114)는 관리자에 의해 수작업으로 조작 가능한 스위치 부재 또는 버튼 부재로 댐퍼 컨트롤러(113)의 일측에 마련될 수 있다.
예를 들면, 본 실시예에서는, 제한 개구율이 개구율 조작부(114)의 조작에 의해 급기부(112)의 최대 개구율에 대해 30%로 설정될 수 있고, 최대 개구율은 개구율 조작부(114)의 조작에 의해 급기부(112)의 최대 개구율에 대해 100%로 설정될 수 있다. 상기와 같은 급기부(112)의 제한 개구율 및 최대 개구율에 대한 설정값은 스마트 제연 시스템(100)의 설계 조건 및 상황에 따라 관리자에 의해 다른 값(예컨대, 5%와 15% 또는 70% 등)으로 변경될 수 있다.
도 1 내지 도 5을 참조하면, 본 실시예의 차압 측정부(115)는 건물(10)의 각층에서 옥내(30)와 제연구역(20)의 차압을 실시간으로 감지할 수 있다. 상기와 같은 차압 측정부(115)는 건물(10)의 각층에 마련된 옥내(30)에 각각 설치되되, 차압 측정부(115)의 감지 결과는 댐퍼 컨트롤러(113)에 실시간으로 전달될 수 있다.
여기서, 건물(10)의 3층과 15층에 배치된 차압 측정부(115)의 감지 결과는 댐퍼 컨트롤러(113)와 함께 3층과 15층에 배치된 차압신호보드(140)에 각각 전달될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 건물(10)의 3층과 15층에 배치된 차압 측정부(115)의 감지 결과가 댐퍼 컨트롤러(113)에 먼저 전달된 후 댐퍼 컨트롤러(113)를 통해 차압신호보드(140)에 전달되는 것도 가능할 수 있다.
또한, 차압 측정부(115)는 제연구역(20) 또는 옥내(30) 중 어느 한 곳에 차압 댐퍼(110)와 다른 위치에 별개로 설치될 수 있지만, 본 실시예에서는 차압 측정부(115)가 차압 댐퍼(110)에 설치되는 것으로 설명한다. 예를 들면, 차압 측정부(115)는, 차압 댐퍼(110)의 댐퍼 컨트롤러(113)에 연결된 차압 센서(미도시), 차압 센서의 일측에 일단부가 연결되고 옥내(30)의 내부에 타단부가 배치된 옥내측 공기관(115a), 및 차압 센서의 타측에 일단부가 연결되고 제연구역(20)의 내부에 타단부가 배치된 제연구역측 공기관(115b)을 포함할 수 있다.
옥내측 공기관(115a)은 옥내(30)의 내부 압력을 차압 센서로 전달하기 위해 호스 형상으로 마련될 수 있다. 따라서, 옥내(30)의 압력은 옥내측 공기관(115a)을 통해 차압 댐퍼(110)의 내부에 설치된 차압 센서에 실시간으로 전달될 수 있다.
제연구역측 공기관(115b)은 제연구역(20)의 내부 압력을 차압 센서로 전달하기 위해 호스 형상으로 마련될 수 있다. 따라서, 제연구역(20)의 압력은 제연구역측 공기관(115b)을 통해 차압 댐퍼(110)의 내부에 설치된 차압 센서에 실시간으로 전달될 수 있다. 상기와 같은 제연구역측 공기관(115b)은 댐퍼 하우징(111)의 하부에 관통되게 마련될 수 있다.
차압 센서는 제연구역측 공기관(115b)과 옥내측 공기관(115a)을 통해 전달되는 제연구역(20)과 옥내(30)의 압력을 비교하여 제연구역(20)과 옥내(30) 사이에 발생되는 차압을 실시간으로 측정할 수 있다. 이하, 본 실시예에서는 차압 센서가 댐퍼 컨트롤러(113)와 일체화된 구조로 마련될 수 있다.
도 1 내지 도 3, 도 5를 참조하면, 본 실시예의 컨트롤 박스(116)는 댐퍼 컨트롤러(113)를 수납하도록 댐퍼 하우징(111)에 마련될 수 있다. 컨트롤 박스(116)는 급기부(112)의 상측에 박스 형상으로 형성될 수 있다. 상기와 같은 컨트롤 박스(116)의 전면부에는 관리자에 의해 개폐되는 도어가 구비될 수 있다.
건물(10)의 3층에 설치된 차압 댐퍼(110)의 컨트롤 박스(116)에는 제1 차압신호보드(142)가 댐퍼 컨트롤러(113)과 함께 수납될 수 있고, 건물(10)의 15층에 설치된 차압 댐퍼(110)의 컨트롤 박스(116)에는 제2 차압신호보드(144)가 댐퍼 컨트롤러(113)과 함께 수납될 수 있다.
위에서 살펴본 바와 같이, 본 실시예에서는 고층빌딩(10)의 3층과 15층에 설치된 제1 차압신호보드(142)와 제2 차압신호보드(144)의 차압신호에 따라 송풍기 제어패널(130)이 인버터 송풍기(120)의 송풍량을 적절하게 조절함으로써 수직풍도(40)를 통해 각층의 차압 댐퍼(110)에 공급되는 외부공기(A)의 송풍량을 화재 발생 상황에 따라 최적화시킬 수 있고, 그와 동시에 각층의 차압 댐퍼(110)의 작동 환경(예컨대, 화재층 또는 비화재층인지 또는 옥내 출입문(32)이 개폐되었는지 등)에 따라 급기부(112)의 개구율을 제한하거나 개구율 제한을 해제함으로써 각층에 설치된 차압 댐퍼(110)들의 급기량을 안정적으로 확보할 수 있다. 특히, 비화재층에 설치된 차압 댐퍼(110)는 화재 발생시 옥내 출입문(32)의 개폐 여부와 무관하게 급기부(112)의 개구율을 미리 설정된 제한 개구율로 제한함으로써 비화재층의 차압 댐퍼(110)에서 제연구역(20)으로 외부공기(A)가 과도하게 급기되는 문제를 해소하여 비화재층에서 외부공기(A)의 급기량 낭비를 방지할 수 있다.
따라서, 본 실시예의 스마트 제연 시스템(100)은, 건물(10)의 고층부와 저층부에 설치된 차압신호보드(140)의 차압신호에 따라 송풍기 제어패널(130)이 인버터 송풍기(120)의 송풍량을 제어함과 아울러 차압 댐퍼(110)들의 급기부(112)에 대한 개구율 제한 방식을 통하여, 건물(10)에 설치된 차압 댐퍼(110)들 중 적어도 어느 하나의 급기량이 비정상으로 부족해지거나 과도하게 증가되는 문제를 능동적으로 대응할 수 있고, 차압 댐퍼(110)들이 화재 상황에 따라 차압 모드와 방연 풍속 모드로 원활하게 작동할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 청구범위뿐 아니라 이 청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 건물
20: 제연구역
30: 옥내
40: 수직풍도
100: 스마트 제연 시스템
110: 차압 댐퍼
112: 급기부
113: 댐퍼 컨트롤러
114: 개구율 조작부
115: 차압 측정부
120: 인버터 송풍기
130: 송풍기 제어패널
140: 차압신호보드
150: 화재 감지기
A: 외부공기

Claims (15)

  1. 건물의 각층 제연구역에 각각 설치되고, 화재 발생시 상기 제연구역에 외부공기를 급기하여 상기 제연구역의 압력을 조절하는 차압 댐퍼;
    상기 차압 댐퍼들에 외부공기를 공급하는 인버터 송풍기; 및
    상기 제연구역과 옥내의 차압을 나타내는 차압신호를 수신하고 이에 기초하여 상기 인버터 송풍기의 송풍량을 제어하는 송풍기 제어패널;
    을 포함하는 인버터 송풍기 기반의 스마트 제연 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 건물의 각층 제연구역 중 적어도 하나의 제연구역에 설치되고, 상기 적어도 하나의 제연구역과 상기 옥내의 측정된 차압에 대응하는 차압신호를 생성하여 상기 송풍기 제어패널에 전송하는 차압신호보드;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터 송풍기 기반의 스마트 제연 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 차압신호보드는, 상기 건물의 저층부 중 적어도 하나의 층에 배치되는 제1 차압신호보드; 및 상기 건물의 고층부 중 적어도 하나의 층에 배치되는 제2 차압신호보드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터 송풍기 기반의 스마트 제연 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 차압신호보드는 상기 건물의 저층부 중 3층에 설치된 상기 차압 댐퍼에 마련되고,
    상기 제2 차압신호보드는 상기 건물의 고층부 중 상기 인버터 송풍기에 의해 공급되는 외부공기를 상기 차압 댐퍼들로 안내하는 수직풍도의 평균압력에 가장 근접하는 층에 설치된 상기 차압 댐퍼에 마련되는 것을 특징으로 하는 인버터 송풍기 기반의 스마트 제연 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 차압신호보드가 위치한 상기 건물의 층과 상기 제2 차압신호보드가 위치한 상기 건물의 층에서 상기 제연구역과 상기 옥내의 차압이 미리 설정된 차압 범위를 위로 벗어난 경우, 상기 제1 차압신호보드와 상기 제2 차압신호보드 중 이를 먼저 감지한 차압신호보드는 상기 차압신호를 상기 송풍기 제어패널에 전송하고, 상기 차압신호를 수신한 상기 송풍기 제어패널은 상기 인버터 송풍기의 송풍량을 줄이기 위해 상기 인버터 송풍기의 구동모터를 정상 회전속도보다 낮은 회전속도로 감속 제어하며,
    상기 제1 차압신호보드가 위치한 상기 건물의 층과 상기 제2 차압신호보드가 위치한 상기 건물의 층에서 상기 제연구역과 상기 옥내의 차압이 미리 설정된 차압 범위를 아래로 벗어난 경우, 상기 제1 차압신호보드와 상기 제2 차압신호보드 중 이를 먼저 감지한 차압신호보드는 상기 차압신호를 상기 송풍기 제어패널에 전송하고, 상기 차압신호를 수신한 상기 송풍기 제어패널은 상기 인버터 송풍기의 송풍량을 늘리기 위해 상기 인버터 송풍기의 구동모터를 상기 정상 회전속도보다 높은 회전속도로 가속 제어하는 것을 특징으로 하는 인버터 송풍기 기반의 스마트 제연 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 송풍기 제어패널은,
    상기 제연구역과 상기 옥내의 차압이 미리 설정된 차압 범위 내로 다시 진입하면, 상기 인버터 송풍기의 구동모터가 다시 상기 정상 회전속도를 유지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 인버터 송풍기 기반의 스마트 제연 시스템.
  7. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 송풍기 제어패널은,
    상기 차압신호보드로부터 수신한 상기 차압신호를 상기 인버터 송풍기의 구동모터를 인버터 방식으로 제어하기 위한 전류로 전환하기 위한 차압-전류 전환부; 및
    상기 차압-전류 전환부로부터 수신한 제어 전류에 따라 상기 인버터 송풍기의 구동모터를 제어하는 인버터모터 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터 송풍기 기반의 스마트 제연 시스템.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제연 구역들과 연결된 각층의 옥내 화재를 감지하도록 상기 건물의 각층에 각각 마련된 화재 감지기;를 더 포함하고,
    상기 차압 댐퍼는 외부공기의 급기량을 개구율에 따라 조절하기 위한 급기부를 포함하며,
    상기 차압 댐퍼는 상기 화재 감지기와 연동하여 상기 화재 감지기로부터 수신되는 화재 감지 신호의 유무에 따라 화재층과 비화재층을 판별하고, 화재층에서의 상기 급기구의 개구율과 비화재층에서의 상기 급기구의 개구율을 서로 다르게 제어하는 것을 특징으로 하는 인버터 송풍기 기반의 스마트 제연 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 차압 댐퍼는,
    상기 건물의 화재 발생시 상기 급기부가 미리 설정된 제한 개구율 이내에서 개방되도록 작동하되, 상기 화재 감지기로부터 화재 감지 신호가 수신된 화재층에서는 상기 제한 개구율에 따른 상기 급기부의 작동 제한을 해제하는 것을 특징으로 하는 인버터 송풍기 기반의 스마트 제연 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    비화재층에 배치된 상기 차압 댐퍼는 해당 비화재층의 상기 옥내의 출입문의 개폐 여부와 무관하게 상기 급기부의 개구율을 상기 제한 개구율 이내에서 조절하도록 작동되며,
    화재층에 배치된 상기 차압 댐퍼는 해당 화재층의 상기 옥내의 출입문이 폐쇄된 경우 상기 급기부의 개구율을 상기 제한 개구율 이내에서 조절하도록 작동되되, 해당 화재층의 상기 옥내의 출입문이 개방된 경우 상기 급기부의 개구율을 상기 제한 개구율보다 큰 최대 개구율에서 조절하도록 작동되는 것을 특징으로 하는 인버터 송풍기 기반의 스마트 제연 시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 차압 댐퍼는 상기 옥내의 출입문이 폐쇄된 경우에 상기 급기부의 개구율을 상기 제한 개구율 이내에서 조절하여 상기 제연 구역과 상기 옥내의 차압을 미리 설정된 차압 범위를 유지하는 차압 모드로 작동되되,
    화재층에 배치된 상기 차압 댐퍼는 상기 옥내의 출입문이 개방된 경우에 상기 급기부의 개구율을 상기 최대 개구율에서 조절하여 상기 제연 구역에서 상기 옥내를 향해 미리 설정된 풍속을 발생하는 방연 풍속 모드로 작동되는 것을 특징으로 하는 인버터 송풍기 기반의 스마트 제연 시스템.
  12. 제8에 있어서,
    상기 차압 댐퍼는, 상기 급기부; 상기 제연 구역과 상기 옥내의 차압을 측정하도록 마련된 차압 측정부; 및 상기 화재 감지기와 상기 차압 측정부로부터 수신되는 신호에 따라 상기 급기부의 개구율을 조절하는 댐퍼 컨트롤러;를 포함하며,
    상기 댐퍼 컨트롤러는 상기 화재 감지기의 화재 감지 신호의 유무에 따라 화재층과 비화재층을 판별하는 것을 특징으로 하는 인버터 송풍기 기반의 스마트 제연 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 댐퍼 컨트롤러에는 상기 차압 댐퍼의 설치시 상기 제한 개구율을 현장에서 관리자가 설정하거나 변경하기 위한 개구율 조작부가 마련되는 것을 특징으로 하는 인버터 송풍기 기반의 스마트 제연 시스템.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 차압 댐퍼는,
    상기 급기부의 상기 제한 개구율에 대한 설정이 하드웨어 방식 또는 소프트웨어 방식 중 어느 하나의 방식으로 구현되는 것을 특징으로 하는 인버터 송풍기 기반의 스마트 제연 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 차압 댐퍼는,
    상기 급기부가 닫힘 상태에서 완전히 개방되는 상태까지 소요되는 전체 작동 시간을 측정하고, 상기 전체 작동 시간에 기초하여 상기 제한 개구율에 대응하는 제한 작동 시간에 따라 상기 급기부의 작동을 제한하는 프로그램을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터 송풍기 기반의 스마트 제연 시스템.
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