부속실(전실) 제연설비에서 유입공기의 배출풍도 면적 계산

지하 3층, 지상 28층 건축물의 특별피난계단에 부속실(전실) 제연설비를 설치하고자 한다. 가압공간은 특별피난계단의 부속실이며, 부속실 단독제연 방식을 사용한다. 부속실에 승강기는 존재하지 않으며, 계산과 관련된 조건은 다음과 같다.

 

<조건>

부속실에서 계단실로 나가는 문 : 외여닫이 문(W 0.9m × H 2m)

옥내에서 부속실로 들어오는 문 : 쌍여닫이 문(W 0.9m × H 2m × 2개)

급기용 수직풍도의 길이 : 115m

방연풍속 : 0.5m/s 적용

유입공기의 배출이 자연배출식인 경우 수직풍도 내부 단면적(㎡)

가. 자연배출식인 경우 수직풍도의 내부 단면적

 

자연배출식 수직풍도의 내부 단면적

수직풍도의 내부단면적(Ap)을 구하기 위해서는 QN 값을 먼저 구해야 한다. Qn은 출입문 면적(㎡) × 방연풍속(m/s)의 값인데, 이는 보충량(㎥/s)의 의미와 같다. 즉 제연구역의 출입문 하나가 열렸을 때 방연풍속을 형성하기 위해 나오는 방연풍량이며, 이를 2로 나눈 값을 자연배출식 수직풍도의 내부 단면적으로 하고 있다. 계산결과 자연배출식 수직풍도의 내부 단면적(Ap)은 0.45㎡가 된다.

 

자연배출식 수직풍도 단면적 계산

나. 풍도의 길이가 100m를 초과

부속실(전실) 제연설비에서 유입공기의 자연 배출방식은 굴뚝효과(stack effect)에 의해 유입공기를 건물 외부로 배출하는 방식이므로 기계 배출방식보다 풍도의 단면적이 커지게 된다. 그럼에도 단서의 규정을 보면 자연배출식으로 사용하는 수직풍도는 그 길이가 100m를 초과하는 경우 산출된 수치의 1.2배 이상의 수치를 기준으로 하라고 되어 있다. 조건에서 급기용 수직풍도의 길이가 115m이므로 가에서 산출한 수치에 1.2배를 곱해주어야 한다. 따라서 이 문제에서 원하는 자연배출식 수직풍도의 내부 단면적의 크기는 = 0.45㎡ × 1.2 = 0.54㎡ 이상이어야 한다.

 

 

유입공기의 배출이 기계배출식인 경우 수직풍도 내부 단면적(㎡)

가. 수직풍도의 내부 풍속이 15m/s 이하가 되도록 면적 산정 필요

 

기계배출식 수직풍도 내부 단면적

기계배출식인 경우에는 수직풍도의 내부 풍속이 15m/s 이하가 되도록 수직풍도의 면적을 설정하여야 한다.  풍도에서의 풍속이 너무 빨라지는 것을 경계하는 이유는 풍도의 면적이 협소해 지는 것을 막기 위함이다. Q = A × V에서 면적인 A를 구하여야 하는 것이므로 A = Q/V로 계산하면 된다. Q는 출입문 하나가 열리는 때 불어오는 방연풍속에 해당하는 방연풍량(㎥/s)이므로 이를 Qn으로 보고 Qn = 출입문 하나의 면적(㎡) × 방연풍속(m/s)으로 계산한다.

 

나. 기계배출식인 경우 수직풍도 내부 면적 계산

조건에서 출입문의 면적은 W 0.9m × H 2m 이고, 방연풍속은 0.5m/s라고 하였으므로 이를 대입한다. 그러면 아래 계산식에 따라 기계배출식인 경우의 수직풍도 단면적은 0.06㎡ 이상이어야 한다. 이 면적이 부속실(전실) 제연설비에서 유입공기의 배출을 기계배출식으로 하는 경우, 수직풍도의 내부 풍속을 15m/s 이하로 유지할 수 있는 수직풍도의 면적이 된다.

 

기계배출식 수직풍도 내부 단면적 계산

배출구에 따른 배출에서 개폐기의 개구면적(㎡)

 

배출구에 따른 개폐기 개구면적

여기서 산출되는 수치는 개폐기 하나의 개구면적을 말하는 것이지 모든 개폐기의 면적 전체를 합쳐서 말하는 것이 아니다. 배출구에 따른 배출은 건물의 사방에 배출구를 설치하지만 옥외의 풍압에 따라 자동으로 닫히는 구조로 설치된다. 따라서 다른 개폐기들이 자동으로 닫히더라도 남은 개폐기에 의해 유입공기가 옥외로 빠져나갈 수 있어야 하므로, 이는 각 개폐기 하나의 개구면적 크기를 말하고 있다고 해석해야 한다.

 

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