부속실(전실) 제연설비의 제연방식

 

부속실 제연설비의 제연방식

차압 유지

가. 유지하여야 할 차압 기준

 

차압 유지 기준

부속실(전실) 제연설비에서는 제연구역인 부속실(계단실, 승강장)과 옥내(화재실)와의 압력 차이를 차압이라고 표현한다. 제연구역의 압력이 옥내보다 높아야 옥내에서 형성되는 연기가 문틈을 통해 제연구역으로 침투하지 못하게 할 수 있다. 차압의 최소 압력으로 화재안전기준에서는 40pa 이상으로 규정하고 있다. 그런데 옥내에 스프링클러설비가 설치되어 있는 경우에는 화재가 더 확산되지 않게 제어하면서 연기의 온도를 낮춰줄 수 있어서 옥내의 압력이 높지 않을 것이라고 판단하여 12.5pa 이상일 것을 규정하고 있다.

 

나. 제연구역과 옥내와의 차압을 40pa 이상으로 규정하고 있는 이유

화재가 발생하면 화열에 의해 연기는 밀도가 가벼워져 천장으로 향하게 되고 실내 공기는 체팽창을 하게 된다. 이러한 이유로 화재실의 압력은 초기에는 16pa ~ 20pa 정도 상승하다가 최고조에 이르면 50pa 까지 상승하게 된다. 부속실 제연설비는 최소 20분 이상 가동할 수 있어야 하므로 옥내의 초기 상승 압력에 해당하는 16pa ~ 20pa 보다 더 높은 압력을 필요로 하게 된다. 따라서 화재안전기준에서는 40pa(스프링클러 설치시는 12.5pa) 이상의 차압을 유지하도록 하여, 옥내의 연기가 제연구역으로 침투하지 못하게 하는 것이다.

 

최소 차압

다. 차압을 발생시키기 위해

제연구역이 옥내와 비교하여 40pa 이상의 차압을 유지하기 위해서는 제연구역에 인위적으로 공기를 불어 넣어줘야 한다. 인위적이라는 의미는 기계적인 방법을 말하며 급기용 송풍기를 통해 제연구역에 외부의 신선한 공기를 불어넣어 가압한다는 것을 의미한다. 이렇게 인위적으로 제연구역에 공기를 공급함으로서 옥내와 일정 수준의 차압이 형성되게 된다.

 

라. 차압 형성을 위한 또 하나의 조건

그런데 제연구역의 압력이 높아지면서 문틈을 통해 공기가 누설되어 옥내로 들어가게 된다. 시간이 지남에 따라 제연구역에서 누설된 공기로 인해 옥내의 압력도 천천히 높아지게 되는데 이렇게 되면 제연구역과 옥내와의 차압이 무의미해지게 된다. 따라서 옥내에는 제연구역에서 유입된 공기를 배출할 수 있는 조치(수직풍도, 배출구, 거실 제연설비)가 이루어져야 차압이 원활하게 형성될 수 있다.

 

 

방연풍속 발생

 

방연풍속과 보충량

가. 차압으로는 감당할 수 없다.

옥내에서 화재가 발생하면 재실자들은 복도나 통로로 대피한 후 계단실을 이용하기 위해 부속실 또는 승강장으로 들어오게 된다. 이때 일시적으로 제연구역의 출입문이 열리게 되는데 그동안 형성되어 있던 차압으로 인해 순간적으로 옥내 방향으로 공기가 이동하게 된다. 하지만 이때 차압에 의해 발생하는 순간적인 압력 만으로는 지속적으로 연기를 방어할 수 없다.

 

나. 방연풍속을 위해 보충량(방연풍량) 투입

실험에 의해 제연구역 내로 연기가 침투하지 못하도록 하기 위해서는 출입문 개구부에서 0.5m/s ~ 0.7m/s의 풍속이 유지되어야 한다고 나타났다. 이를 부속실 제연설비 화재안전기준(NFSC 501A)에서는 방연풍속이라 표현한다. 방연풍속을 발생시키기 위해서는 차압을 발생시키기 위해 투입하는 공기량(누설량)보다 더 많은 공기량(보충량)이 투입되어야 한다. 이렇게 방연풍속을 발생시키기 위해 추가로 투입되는 공기량을 보충량 또는 방연풍량이라고 한다.

 

다. 일시적으로 개방된다는 의미

옥내에서 사람들이 피난을 위하여 출입문을 개방하게 되는데 화재안전기준에서는 “일시적으로 개방되는 경우”라는 표현을 사용하고 있다. 여기서 일시적이라는 것이 한 두 사람이 통과하면서 출입문이 열린다는 의미가 아니라, 해당 층의 모든 재실자들이 피난하기 위해 계속적으로 통과하는 시간을 의미한다고 생각하여야 한다. 필요에 따라 수 분 이상의 시간이 소요될 수도 있다. 옥내에 있던 사람들이 모두 대피한 이후에는 자동폐쇄장치에 의해 출입문이 자동으로 닫힐 것이므로, 일시적으로 개방된다고 표현하고 있는 것이다.

과압 방지

 

과압 방지 조치

가. 출입문이 닫히면 제연구역은 과압이 발생한다.

옥내에서 사람들이 대피가 끝나면 출입문은 자동폐쇄장치에 의해 자동으로 닫히도록 구성되어 있다. 처음부터 제연구역에는 차압을 유지하기 위한 공기량(누설량)이 공급되다가 출입문의 개방으로 인해 방연풍속을 발생시키기 위해 보충량이 추가로 공급된다. 그런데 대피가 끝나면서 출입문이 닫히게 되면 공급되고 있는 공기량으로 인해 제연구역은 순간적으로 과압이 형성된다.

 

나. 과압 해소 방법

과압이 발생하면 부속실 또는 승강장에서 계단실 방향으로 향하는 출입문은 잘 닫히지 않게 되어 공기가 계속 계단실로 새어나간다. 또한, 옥내에서 제연구역 쪽의 출입문을 다시 열려고 하면 과압으로 인해 개방력이 110N 이상이 되어 출입문이 잘 열리지 않게 된다. 그러므로 제연구역에 발생한 과압을 해소할 수 있는 방법이 필요하다. 화재안전기준에서는 플랩댐퍼(Flap Damper) 또는 자동차압・과압 조절형 댐퍼를 통해 제연구역의 과압을 해소하도록 하고 있다.

 

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