• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.66-66
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• 2011

중위도 이북의 건물에서 고층건물의 혹한기 연돌효과는 건물의 여러 가지 기능에 큰 영향을 미치며, 승강기 승강로는 화재시 차압 때문에 연기의 주된 전파통로가 된다. 외피의 밀폐성능을 높여 건물 내부의 연도효과를 줄일 수 있으나, 외피의 밀폐기능은 비상시 피난을 위해 피난경로를 개방하는 순간 일시에 무력화된다. 또한 건물 외피의 밀폐성능이 우수할수록 연돌효과 그 자체로써 건물외피에 미치는 구조적 영향이 커진다. 고층부의 연돌효과는 외피를 밖으로 밀어내는 작용이므로 풍하측에서는 마이너스 풍압에 더하여 건물 외피에 부담을 증가시킨다. 그러므로 고층건물에 발생하는 혹한기 연돌효과의 영향을 정리하자면 다음과 같다. ${\bullet}$ 건물 외벽 및 창문에 미치는 구조적 영향 ${\bullet}$ 제연 시스템의 기능 저해 ${\bullet}$ 승강기 문 개폐 장애와 소음 등 설비 기능의 부정적 영향 ${\bullet}$ 공조기능 장애 ${\bullet}$ 화재시 승강기 승강로 등 수직 샤프트를 통한 연기 전파 혹한기 건물 안팎의 온도차가 40K일 때 높이 600m인 초고층 건물 최상층에 발생하는 연돌효과에 의한 차압은 풍속으로 환산할 때 32m/s에 달한다. 그러므로 초고층 건물 설계시에는 최상층의 풍하측에 설계상의 예상 최대풍속에다 이러한 환산풍속을 더한 고속 풍력이 창문을 밖으로 밀어내는 것으로 보아야 한다. 또한 공조 및 환기시스템에서는 이러한 차압을 고려하지 않으면 고층부에서 환기 성능이 무력화될 수 있다. 다음과 같은 방법들을 이용하여 고층건물의 연돌효과를 효과적으로 줄일 수 있다. 1) 계단실의 연돌효과 저감 방법 계단실에 발생하는 연돌효과에 의한 차압은 계단실에 상승기류를 발생시킨다. 이러한 차압과 상승기류는 계단실 상하부를 개방하면 자연적으로 평형을 이루게 되므로 별도의 제어가 필요 없게 된다. 또한 화재감지기와 연동하여 상하부 외벽의 개구부를 열어두게 되면 피난상황에 따라 문이 여닫힘으로써 발생하는 압력상태의 변화를 고려할 필요가 없게 된다. 2) 승강기 승강로의 연돌효과 승강로의 상하부에 대규모 개구를 두면 대규모의 외기가 도입되어 상승 유동 후 배출되므로 승강로 내부 온도 저하로 연돌효과가 저감되고, 승강로로 유입된 연기는 대규모의 외기에 희석되어 농도가 낮아지고 대부분 외부로 배출된다. 3) 샤프트 복합효과를 이용하는 방법 거실 평면적에 비해 승강기나 계단이 아주 많고 누설틈새 등 개구의 면적 합계가 크면 샤프트들이 서로 복합효과를 이루어 연돌효과에 의한 차압이 줄어든다. 연돌효과 제어용 샤프트를 하나 더 보조적으로 설치함으로써, 보조샤프트에 의해 발생하는 차압으로 거실을 가압 혹은 감압하여 문제가 되는 차압을 어느 정도 상쇄할 수 있다.

• Fire Science and Engineering
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• v.25 no.5
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• pp.14-20
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• 2011

As the height of the building increases, the stack effect in stairwell that is main facilities for evacuation becomes stronger. While the pressure rise in stairwell causes difficulties on opening the door for evacuation and has effect on smoke control system, reduction of stack effect will be necessary for providing more safe evacuation environment. The field experiments on pressure field in high-rise building are carried out to present reduction method of stack effect and the numerical analyses using network model are proceeded to design quantitatively the reduction method. As the air flow supplied from outside in lower stair and exhausted to outside in upper stair is formed in stairwell, the stack effect in stairwell is expected to be decreased.

• Fire Science and Engineering
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• v.27 no.4
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• pp.1-6
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• 2013

When the pressurization system that uses difference of pressure for smoke control is designed, the factors influencing on the pressure field in building should be applied to design process and the stack effect is one of the main factors. Numerical analysis based on network model in 20-story building is carried out to analyze the pressurization system of smoke control in consideration of stack effect. Calculations are conducted for three conditions, that is, stack effect only, pressurization only and stack effect plus pressurization. Results including the detailed pressure field and flow rate at each floor are represented and the stack effect are effectively visualized. Meanwhile, the pressure of stairwell is increased as much as the summation of the stack effect and pressurization, and the problem induced by rise of pressure is pointed out.

• Proceedings of the Korea Institute of Fire Science and Engineering Conference
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• 2011.04a
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• pp.252-257
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• 2011

고층 건물에서 혹한기에 심하게 발생하는 연돌효과는 건물 외벽 및 창문에 구조적 영향을 미치고, 제연기능을 기능을 저해하고, 승강기 문 개폐 장애와 소음 및 공조기능 장애 등 설비 기능에 부정적 영향을 미치며, 화재시 승강기 승강로 등 수직 샤프트를 통해 연기를 전파시킨다. 계단실의 상하부를 화재 시 자동으로 개방함으로써 계단실의 기류 유동 마찰을 이용하여 연돌효과를 대폭 줄일 수 있고, 승강기 승강로 또한 상하부를 개방함으로써 승강로와 거실 사이의 차압을 줄여서 연기의 전파를 막을 수 있다. 샤프트 복합효과를 이용하여 차압을 상당부분 제어할 수 있으며, 일반용 샤프트만으로 샤프트 복합효과를 일으키기에 부족한 경우에는 연돌효과 제어 전용 보조 샤프트를 검토할 필요가 있다.

• Fire Science and Engineering
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• v.23 no.5
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• pp.143-152
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• 2009

The numerical analyses for each single simplified shaft with three type openings were carried out by using computational fluid dynamics model for the calculation of the pressure difference and the location of the neutral plane and the visualization of stack effect. As the height of shaft heighten, the pressure difference of stack effect is much deviated against the theoretical value. For the Type A models shorter than 30 m height of shaft and the Type B models longer than 30m, the simulation results for the location of the neutral plane are well agreed to the theoretical values with 5% less deviations just after the beginning of simulation (t = 10s). For the Type B models longer than 30m with multiple openings, therefore, it is possible to calculate the location of the neutral plane by using a CFD model. The phenomenon of the air flow of stack effect can be easily understood with the visualization of stack effect.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2007.02a
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• pp.242-245
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• 2007

Stack effects occurred in the stairwell, an important evacuation means of the high-rise building, give a big impact on stairwell pressure difference distribution and it could obstruct evacuation from the building, so should be controlled within proper range. Computer simulation was conducted with CONTAMW2.4 to find the solution of stack effects of the high-rise building. It was able to solve the imbalance pressure difference with a pressurization and a depressurization supplied by fans on higher and lower parts of the stairwell.

• Fire Science and Engineering
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• v.25 no.4
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• pp.74-81
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• 2011

The numerical analyses for three different shafts in geometry of high buildings were carried out by using computational fluid dynamics model (FDS ver.5.3) for the calculation of the pressure difference and the location of the neutral plane and the visualization of stack effect. At 10 seconds of stack effect, the pressure difference of stack effect in the elevator shaft (79.3 Pa) almost corresponded to the theoretical value (78 Pa). At 300 seconds of stack effect, all the neutral planes of three cases were located about 49 m above floor, where was 5 m higher than the theoretical value. The maximum pressure difference between upper and lower position of shaft decreased with increasing of the geometrical complexity of shaft. This study showed that there was the difference of the stack effects among the geometries of shafts with the visualization of stack effect.

• The Magazine of the Society of Air-Conditioning and Refrigerating Engineers of Korea
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• v.35 no.5
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• pp.6-17
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• 2006

초고층 건물의 설계 및 시공단계에서 고려되어야하는 연돌효과로 인한 압력분포와 제반의 문제점 고찰을 통하여 건설관련 설계자, 시공자 및 HVAC 엔지니어에게 유용한 정보를 제공하고자한다.

• Proceedings of the Korea Institute of Fire Science and Engineering Conference
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• 2010.04a
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• pp.284-288
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• 2010

Length of staircase get longer and evacuation load get heavier in proportion to the building height. Therefore evacuation time could be considered proportional to square of building height. While smoke spreads vertically so rapidly, evacuation speed is too slow, therefore the reasonable measure for the safe of egress route is urgent. Existing pressurizing smoke control system of vertical exit route is seriously limited in function under the stack effect in winter. Stack effect in winter could be overcome with the methods of opening the staircase outward or letting airflow be free between staircase and outside.

• Fire Science and Engineering
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• v.25 no.6
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• pp.178-183
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• 2011

In cold season, the elevator systems in super high-rise buildings would make noises at the door-gaps on high floors, and the elevator doors on the 1st floor would suffer from opening/closing trouble due to the pressure differences. Such pressure differences are also the main driving power of smokes through the hoistway in the case of fire. In addition, the pressure differences should be overcome to use the elevator systems as a measure of emergency escape. This paper reviews the way of hoistway pressurization to reduce the adverse influences. Simulations achieved a good result close to the requirements of NFPA 92A and IBC 2012 under the condition that the hoistway should be pressurized after pressure equalizing between floors and hoistway with the openings through the hoistway wall.