계단실형 아파트에 적용하는 부속실 제연설비의 급기량 산정 예시

계단실형 아파트

위 계단실형 아파트는 총 25층으로 각 층마다 2 세대가 있고, 부속실과 비상용승강기의 승강장을 겸용하는 구조이다. 부속실을 급기가압하는 부속실(전실) 제연설비를 설치하고자 할 때 필요한 급기송풍기의 급기량을 산출하라.

 

<조건>

세대 출입문 : 1,100mm × 2,100mm

계단실 출입문 : 1,100mm × 2,100mm

E/V 문 : 1,200mm × 2,200mm

창문 : 600mm × 800mm(여닫이, 방수패킹 설치되어 있음)

설계차압 : 50pa

1-1. 출입문의 누설면적 산정

가. 출입문의 누설틈새 길이(m)

세대 출입문과 계단실 출입문은 크기가 1.1m × 2.1m로 동일하다. 그러므로 하나의 출입문에 대한 누설틈새 길이는 1.1m + 2.1m + 1.1m + 2.1m = 6.4m가 된다.

 

나. 출입문에 대한 누설틈새 면적(㎡) 산정

① 세대에서 제연구역으로 향하는 출입문

 

출입문 누설틈새면적 산정

② 제연구역에서 계단실로 향하는 출입문

 

계단실 방향의 출입문에 대한 누설틈새면적

L은 출입문 틈새의 길이이므로 6.4m, ℓ은 외여닫이 출입문이므로 5.6, Ad는 외여닫이 문이고 제연구역의 실내쪽으로 열리므로 0.01, 제연구역의 실외쪽 즉 계단실 쪽으로 열리는 경우에는 0.02를 적용한 것이다.

 

③ 병렬 경로인 경우의 누설틈새 면적 계산

위 구조는 제연구역인 승강장을 기점으로 병렬 경로의 형상이다. 따라서 모든 출입문의 누설틈새를 더해주면 된다. 하나의 층에서의 병렬 경로인 출입문의 전체 누설틈새 면적은 = A1 + A2 + A3 = 0.0114㎡ + 0.0114㎡ + 0.0228㎡ = 0.0456㎡이다. 그런데 전체 제연구역이 총 25층이므로 0.0456㎡ × 25층 = 1.14㎡가 된다. - ①

 

다. 만약, KS F 3109 방화문이라는 조건이 있는 경우

조건중에 계단실형 아파트의 세대로 통하는 출입문과 계단실로 통하는 출입문이 KS F 3109 방화문이라는 조건이 있다면 계산 방법이 달라진다. KS F 3109 방화문은 차압이 25pa인 상태에서 누설공기량이 0.9㎥/min・㎡ 이하일 것이기 때문이다. 그러므로 별도의 누설틈새 계산[A = (L/ℓ) × Ad]을 하지 않고 바로 해당 출입문에 대한 누설량을 계산하면 된다.

 

 

1-2. 창문의 누설면적 산정

가. 창문인 경우 틈새면적 산정 방법

 

창문의 누설틈새면적 산정 기준

부속실 겸 승강장에 작은 창문이 하나 있는데, 여닫이식 창문이고 창틀에 방수패킹이 있다고 했다. 그러므로 틈새면적(㎡)은 3.61 × 10^-5 × 틈새길이(m)로 산정한다.

 

나. 창문의 틈새길이(m)

위 공식을 적용하기 위해서는 해당 창문의 틈새길이(m)를 먼저 구해야 한다. 창문의 크기가 0.6m × 0.8m 이므로, 틈새길이는 0.6m + 0.8m + 0.6m + 0.8m = 2.8m이다. 주의할 것은 창문의 크기가 0.6m × 0.8m = 0.48㎡로 적용하면 안된다. 창문 전체(상하좌우) 길이의 합을 구해야 한다.

 

다. 창문의 누설틈새 면적

 

틈새면적 (㎡) = 3.61 × 10-5 × 틈새의 길이(m) = 3.61 × 10-5 × 2.8m = 1.01 × 10-4㎡ = 0.000101㎡

 

방수패킹이 있는 여닫이 창문의 틈새면적을 구하는 공식을 적용하면 0.000101㎡가 산출된다. 여기에서 건물 제연구역 전체에 설치된 창문의 틈새면적을 구하면 0.000101㎡ × 25층 = 0.00253㎡가 된다. - ②

1-3. 승강기 출입문의 누설면적 산정

가. 누설틈새의 길이(m)

조건을 참조하면 엘리베이터의 출입문은 1.2m × 2.2m 이다. 그러므로 출입문의 누설틈새 계산을 위해 먼저 누설틈새 길이를 산정해 보자. 승강기 문의 누설틈새 길이(m)를 산정할 때에는 두 개의 문이 마주하고 있는 형상에 대해 산정해야 한다. 따라서 1.2m + 1.2m + 2.2m + 2.2m + 2.2m = 9m로 계산해야 한다. 2.2m를 한번 더 계산해 주는 이유는 두 문이 닫힐 때 마주하고 있는 부분도 계산해야 하기 때문이다.

 

나. 승강기 출입문의 누설면적(㎡)

 

승강기 출입문의 누설면적

L은 출입문 틈새의 길이 이므로 9m, ℓ은 승강기의 출입문이므로 8.0, Ad는 승강기의 출입문에 대하여 0.06을 적용하여 계산한다. 그러면 승강기 출입문의 누설틈새 면적은 0.0675㎡가 산출된다. 각 층마다 승강기가 있으므로 0.0675㎡ × 25층 = 0.169㎡가 된다. - ③

전 층의 누설량 산정

가. 전 층의 누설틈새 면적

① 전 층의 누설틈새 면적은 위에서 구한 모든 것을 더해 주어야 한다. 다만, 출입문과 창문은 계산방법이 다르므로 따로 계산한다. 출입문은 누설량 계산시 n = 2, 창문은 n = 1.6를 적용하기 때문이다.

② 먼저 출입문과 승강기문을 합산하여 계산한다 : 출입문의 누설면적 + 승강기 문의 누설면적 = 1.14㎡ + 0.169㎡ = 1.309㎡이다.

③ 창문의 누설면적 : 0.00253㎡

 

나. 전체 누설량 산정

① 출입문 및 승강기문의 누설량

 

② 창문의 누설량

 

③ 전체 누설량

출입문 누설량 7.655㎥/s + 창문 누설량 0.024㎥/s = 7.679㎥/s

 

부속실(전실) 제연설비의 제연구역이 옥내와 차압 50pa을 유지하기 위하여 제연구역에 공급하여야 할 누설량을 구해보면 위와 같다. 출입문 및 승강기문의 누설량 7.655㎥/s와 창문의 누설량 0.024㎥/s를 더하면 전체 7.679㎥/s가 된다.

2. 보충량

보충량은 = 출입문 면적 × 방연풍속(m/s)으로 계산하므로 Q2 = 2.31㎡ × 0.7m/s × 2 = 3.234㎥/s가 된다. 승강장에서 세대로 바로 연결되는 구조이므로 방연풍속은 0.7m/s 이상을 적용해야 한다. 그리고 여기에서 마지막에 2를 곱해주는 이유는 하나의 수직 급기풍도에 연결되는 제연구역의 수가 20을 초과하였기 때문에 2를 곱한다. 즉 2개 이상의 층에서 출입문이 동시에 열릴 것이라는 가정을 반영한 것이다.

3. 급기량

가. 급기량 산정

급기량(Q) = 누설량(Q1) + 보충량(Q2)이다. 따라서 전체 누설량인 7.679㎥/s와 2개층이 개방될 것으로 산정한 보충량 3.234㎥/s를 더하면 10.913㎥/s이 전체 급기량이 된다.

 

나. 송풍기의 송풍량

위 계산에 따라 산정된 급기량은 10.913㎥/s이지만 송풍기의 송풍량은 풍도에서의 저항과 누설 그리고 향후 노후화에 대비한 여유율 1.15를 반영(부속실 화재안전기준 제19조 1호 반영)하여야 한다. 따라서 10.913㎥/s × 1.15 = 12.55㎥/s이고, 이를 CMH로 환산하면 45,180㎥/hr의 풍량이 필요한 것이다.

 

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