한국건설기술연구원 화재안전연구소는 고층건물에서 난방에너지 손실을 발생시키는 연돌효과의 저감방안을 제시했다.
건설연 화재안전연구소는 ‘건축물 계단에서의 연돌효과 저감방안에 대한 현장실험 연구’(저자 김정엽 연구원)를 대한설비공학회 논문집을 통해 발표했다.
연돌효과란 동절기 난방을 실시하는 건물 내부 온도와 밀도가 외기와 차이가 날 때 발생하는 공기의 유입 및 유출, 부력상승으로 온도차가 크고 건물높이가 높아질수록 크게 발생한다.
동절기 고층건물에서는 계단이나 승강로와 같은 수직통로를 통해 연돌효과가 발생해 거주환경과 에너지 및 방재 측면에서 좋지 않은 영향을 미친다. 연돌효과가 심한 건물에서는 상층부 피난계단의 피난문이 열리지 않거나, 승강기가 오작동을 일으키기도 한다.
또한 연돌효과로 인해 저층부에서 차가운 외부공기가 건물 내로 유입되고 따뜻한 내부공기가 상층부에서 건물 밖으로 유출됨으로써 난방에너지의 5～10% 정도가 손실되는 것으로 알려져 있다.
이에 따라 고층건축물에서 에너지와 환경성능의 개선을 위해 연돌효과 저감방안 도출이 절실한 실정이다.
한국건설기술연구원 화재안전연구소는 연돌효과 저감을 위한 능동적이고 정량적인 제어방안으로 계단실의 저층부에서 급기하고 고층부에서 외부로 배기하는 순환형 연돌효과 저감 시스템을 제안, 시스템의 효과를 검증하기 위해 실험과 수치해석을 실시했다.
현재 고층 건축물에서 연돌효과를 제어하기 위해 많이 적용되는 있는 방법은 외벽의 기밀도를 높이고 방풍실을 설치해서 공기의 침투를 최소화하거나 이중문을 설치해서 실내 압력차를 분산하는 건축적인 방식이다.
이러한 방식과 함께 연돌효과에 대한 능동적이고 정량적인 제어를 위한 설비적 방안을 검토할 필요성이 제기됐다. 이번 연구에서는 순환형 연돌효과 저감장치를 실제 건축물에 설치하고 동절기에 가동하면서 연돌효과 저감장치의 실효성을 분석했다.
실험결과에 의하면 대상건물과 실험 당시의 실내외 온도 등 조건 하에서 연돌효과에 의해 발생하는 최상층(10층)에서의 계단실‧복도간 압력차는 약 5.0Pa이었다. 연돌효과 저감장치의 송풍기가 가동되고 송풍량이 증가됨에 따라 10층의 계단실과 복도간 압력차가 감소했다. 현장실험 대상 건물과 실험의 실내외 온도조건하에서 연돌효과에 의해 발생하는 10층의 계단실-복도간 압력차는 약 5.0Pa이 됐다.
연돌효과 저감장치를 가동해 송풍량을 50CMM으로 유지했을 때 압력차는 약 4.4Pa로 12%가 감소하고 송풍량을 100CMM으로 유지했을 때는 압력차가 약 2.8Pa로 44% 감소하는 것으로 나타났다.
연돌효과 저감장치가 가동되는 우측 계단실의 압력차는 약 4.8Pa인데 비해 장치가 설치되지 않은 좌측 계단실의 압력차는 7.4Pa로 실험에서와 마찬가지로 순환형 연돌효과 저감 시스템에 의한 연돌효과의 감소 및 저감 정도를 확인할 수 있었다. 뿐만 아니라 순환형 연돌효과 저감 시스템에 의한 연돌효과 감소 효과에 따라 건축물과 외부 사이의 유출입 풍량이 감소하는 것과 감소 풍량을 별도의 수치해석을 통해 확인했다.
목록
