Abstract
Recently, there have been a lot of casualties due to fires in high-rise buildings. The toxic gases and smokes generated by fires in high-rise buildings spread rapidly through the elevator shaft and stairwell, due to the stack effect, and can cause critical casualties. To reduce the number of casualties, smoke control systems have been introduced. Smoke control systems play an essential role in preventing the spread of smoke in high-rise buildings and securing the evacuation route. Also, in high-rise buildings, evacuation by an elevator is considered to be indispensable. However, the pressure field in the shaft is strongly disturbed when the elevator is moving and this can affect the performance of the smoke control system. Therefore, in this study, we experimentally and numerically analyzed the effect of elevator movement on the pressure difference between the vestibule and living room by building a model using the sandwich pressurization method based on the performance based design. To consider the leakage areas in high-rise buildings, e.g. the windows, fire door and elevator, the National Fire Safety Codes and area ratio were used. The elevator speed in the model building was varied between 20 m/s and 100 m/s corresponding to a real elevator speed of 7 m/s~17 m/s. As a result, the relationship between the pressure difference and elevator speed was found to be ${\Delta}P=40{\cdot}{\exp}$(-Ves /-104.7)-23.735. This result can be used to take into consideration the effect of elevator movement when designing smoke control systems.
최근 초고층 건축물에서 화재로 인해 많은 인명피해가 발생하고 있다. 특히, 화재 발생시 생성되는 유독성 가스 및 연기로 인해 많은 사망자가 발생하고 있다. 이러한 인명피해를 줄이기 위한 방안으로 제연시스템이 도입되어 있다. 제연시스템은 초고층 건축물에서 연기의 확산을 방지하고 재실자의 안전한 피난을 도와주는 장치이다. 또한, 엘리베이터를 이용한 피난은 초고층 건축물에서 필수적인 피난 방법으로 여겨진다. 하지만, 엘리베이터 구동시 생성되는 강력한 압력장 및 유동변화로 인해 제연시스템의 성능확보에 영향을 미친다. 따라서, 본 연구에서는 성능설계위주의 샌드위치 가압방식이 적용된 초고층 건축물에서 엘리베이터 구동에 따른 제연성능 확보에 미치는 영향을 실험 및 수치해석 연구로 수행하였다. 실제 초고층 건축물에서 발생되는 창문, 방화문 그리고 엘리베이터의 누설면적은 화재안전기준 및 면적비를 이용하여 산출하였다. 실제 엘리베이터 속도 7 m/s~17 m/s에 해당하는 20 m/s~100 m/s로 동역학적 상사를 통해 엘리베이터 속도를 변경하였다. 그 결과 엘리베이터 속도가 빠르면 빠를수록 부속실과 화재실 간 차압이 크게 발생하였으며 관계식은 ${\Delta}P=40{\cdot}{\exp}$(-Ves /-104.7)-23.735로 산출되었다. 본 연구 결과는 초고층 건축물에서 엘리베이터 구동을 고려한 제연시스템 설계 자료로 활용이 가능하다.
