This study is aimed to develop fundamental technology on the smoke control method by simulation model and scale model simulation technique in pressure differential systems. Thereby, this research aimed to establish design elements and technologies required for smoke control system that is suitable to pressure differential systems of the high-rise buildings in order to minimize the loss of lives and property damage in case of fire.
본 연구에서는 온도가 보상된 압력을 제연구역의 기준압력으로 설정하기 위한 공학적인 메커니즘과 보상방법을 정립하였고, 통합 제연시스템의 컨트롤러의 개발을 위한 프로세스, 알고리즘 확립과 엔지니어링 데이터의 구축으로 신뢰성이 확보된 통합 제연시스템의 컨트롤러를 개발하였다. 컨트롤러를 개발함으로서 비제연구역의 압력측정을 위해서 별도로 설치되는 압력측정관을 생략할 수 있어 제작단가와 설치비용 및 작업공수를 줄일 수 있고, 층별 제연구역의 차압측정을 위한 비제연구역의 압력측정포트를 시스템에 일체화함으로서 차압의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 기존의 개별제어 방식에서 통합 제연시스템의 컨트롤러로부터 중앙집중식 통합관리를 함으로서 보다 정확하고 신뢰성 있는 차압을 얻을 수 있으며, 제연시스템에 유연성을 부과시킬 수 있을 것으로 본다. 또한 통합 제연시스템의 기틀을 마련하고 제연의 유연성을 주며 방재성능을 향상시킬 것으로 본다.
본 연구에서는 온도가 보상된 대기압을 제연구역의 기준압력으로 설정하기 위한 공학적인 메커니즘과 보상방법을 정렵하였고, 차압센서의 개발을 위한 프로세스, 알고리즘 확립과 엔지니어링 데이터 구축으로 신뢰성이 확보된 차압센서를 개발하였다. 차압센서를 개발함으로서, 첫째, 비제연구역의 압력측정을 위해서 별도로 설치되는 압력측정관을 생략할 수 있어 제작단가와 설치비용 및 작업공수를 줄이고, 둘째, 층별 제연구역의 차압측정을 위한 비제연구역의 압력측정포트를 시스템에 일체화함으로서 차압의 정밀도를 향상시킬 수 있으며, 셋째, 기존의 개별제어 방식에서 제연시스템으로부터 중앙집중식 통합관리를 함으로서 보다 정확하고 신뢰성 있는 차압을 얻을 수 있고, 시스템에 유연성을 부과시킬 수 있을 것으로 본다. 또한 통합 제연시스템의 기틀을 마련하고 제연의 유연성을 주며 방재성능을 향상시킬 것으로 본다.
The smoke and toxic gases generated from the building fires are proved to cause human death. Therefore, the necessity and significance of smoke control have been emphasized, and lots of studies for developing improved smoke management system have been carried out. In this study, the experiments were conducted to evaluated a function and performance in newly developed smoke management system using mechanical pressurization. As a result of this experiment, the differential pressure was 40Pa${\sim}$60Pa and the air velocity through the door was 0.7m/s between safety zone and fire zone. The functional pressure control equipment which could make proper pressure and maintain differential pressure between safety zone and fire zone was developed. And it will give a lot of helps to evacuation activity for peoples in building and fire fighting.
고층건물에서 급기가압 제연시스템과 같이 연기제어를 위해 제연구역에서의 압력차를 이용하는 제연시스템을 성공적으로 설계하고 운영하기 위해서는 건물내 압력형성에 영향을 미치는 건축적 요인들을 검토해야 하며 그중 큰 영향을 발휘하는 요인이 연돌효과이다. 본 연구에서는 고충건물의 피난환경과 제연시스템에 대해 연돌효과가 미치는 영향을 검토하기 위해서 여름과 겨울철에 각각국내 고층건물을 대상으로 급기가압 제연시스템을 가동하면서 피난계단, 부속실 및 거실에서의 압력변화를 측정하고 분석하였다. 연돌효과의 영향이 커지는 겨울철의 경우 급기가압 제연시스템이 가동되면 부속실에서 계단쪽으로의 누기현상과 연돌효과가 합쳐지면서 고층부의 계단실내 압력이 크게 상승하여 재실자가 대피를 위해 피난문을 열고자 할 때 문제가 발생할 수 있다.
최근 건축물은 대형화, 고층화되어 화재발생시 소방대의 활동이 제한되어 화염 및 연기에 의한 인명피해가 증가할 수 있다. 이러한 인명피해를 저감하기 위하여 제연설비가 필수적이며 특별피난계단 부속실 및 비상용승강기 승강장에 급기가압제연설비를 적용하고 있다. 국가 화재안전기준에서는 부속실 및 승강장과 거실과의 차압을 40 Pa 이상 요구하고 있으나 실제 현장에서는 과도한 과압이 다수 발생하고 있다. 이러한 과압의 원인은 댐퍼의 누설량의 과다에 의한 것으로 알려져 있다. 과압은 피난자의 문개방을 어렵게 하여 피난을 불가능하게 할 수 있다. 이러한 문제점을 확인하고자 자동차압 과압조절형댐퍼의 개폐 동작횟수 증가에 따른 누설량을 측정하여 초기에 공급된 댐퍼의 누설량과 비교 분석하였다. 실험결과 초기 제품과 반복동작 후 누설량의 차이가 발생했으며 정압이 증가함에 따라 누설량 차이가 증가되었다. 선행연구와 비교분석한 결과도 정압에 따른 선형적 증가의 경향이 유사한 추세를 보이고 있다.
최근 건축물은 대형화, 고층화되어 화재발생시 소방대의 활동이 제한되어 화염 및 연기에 의한 인명피해가 증가할 수 있다. 이러한 인명피해를 저감하기 위하여 제연설비가 필수적이며 특별피난계단 부속실 및 비상용승강기 승강장에 급기 가압제연설비를 적용하고 있다. 국가 화재안전기준에서는 부속실 및 승강장과 거실과의 차압을 40 Pa~60 Pa을 요구하고 있으나 실제 현장에서는 60 Pa 이상의 과압이 다수 발생하고 있다. 이러한 과압의 원인은 댐퍼의 누설량의 과다에 의한 것으로 알려져 있다. 과압은 피난자의 문개방을 어렵게 하여 피난을 불가능하게 할 수 있다. 이러한 문제점을 확인하고자 국내에 사용되고 있는 자동차압 과압조절형댐퍼의 누설량을 측정하여 실제 누설량이 얼마인지 분석하였다. 실험결과 제조사 별로 최대 누설량은 $0.154m^3/s$로 나타났으며, 최소 누설량은 $0.090m^3/s$로 나타났다. 이 누설량으로 인하여 과압이 발생하면 피난문 폐쇄력이 증가하여 피난에 방해가 될 수 있으므로 댐퍼의 누설량 제한 기준이 필요하다.
본 연구에서는 화재실과 인접부 제연구역의 차압 및 방화문의 개방력을 측정할 때의 문제점을 분석하고, 객관적인 방법에 의해 측정된 실측값을 제시하는데 있다. NFSC 501A의 제연설비 가동 시 출입문의 개방에 필요한 힘은 110 N 이하로 규정하고 있다. 제연설비가 설치된 공간에서 제연설비가 작동하지 않을 때는 KS F 2805의 시험방법에 의해서 개방력의 측정이 가능하지만 제연설비가 작동되었을 때는 화재실과 제연실의 차압에 의해 발생되는 추가적인 힘이 필요하므로 기준에서 제시하는 시험방법은 신뢰성이 부족함을 알 수 있다. 제연설비 가동 전 완전히 폐쇄된 상태의 개방력은 아날로그측정기($F_a$) 27.8 N, 디지털측정기($F_d$) 27.4 N을 각각 나타냈다. 그리고 문이 $5^{\circ}$ 개방된 상태의 개방력 $F_a$는 33 N, $F_d$는 33.6 N을 나타냈다. 제연설비가 작동되고 완전히 폐쇄된 상태의 개방력 $F_a$는 45.3 N, $F_d$는 46.9 N을 나타냈고, 문이 $5^{\circ}$ 개방된 상태의 개방력 $F_a$는 77.6 N, $F_d$는 76.0 N 등으로 확인되었다. 따라서 현재의 KS F 2805에서 제시하고 있는 기준과 상이하므로 적절한 기준의 검토가 요구된다.
High-rise buildings with stack effect caused by the foreclosure, which significantly delayed the spread of a fire in effects of these stack effect driving force said. In this research on the stack effect of the lobby if the pressurization of the stairwell analysis of the pressure distribution of the CONTAMW. Overall, the pressurization of the lobby makes it stairwell amount of pressure(+) to the zone in pressure designed to prevent the spread of smoke control performance and found that, the way a normal state and sub-pressurization in the stairwell with stack effect of the turbulence Such as the formation of the upper flow, but, in the upper atmosphere with pressurization was formed by the underlying trend.
Regardless of the building design scenarios, evaluation of high-rise buildings required to have smoke-proof enclosures that are provided with a smoke management system. The goal of the smoke management system design is to make sure the pressure differentials at every story within the building fall within the allowable pressure range. If the minimum design pressure is not met, smoke may enter the stair. If the provided pressure is too great, it becomes difficult for occupants to open the doors, while attempting to egress. Ensuring that the pressure differential between the vestibule and the floor is within the prescribed range becomes challenging, due to natural effects on the building, such as the stack effect. In this research, smokeproof enclosure design scenarios were evaluated; and as a result, separation levels for compartmentation were deduced, in the balancing of pressurized-vestibule smoke control systems.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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