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문제 정의
- 본 연구에서는 건물 내의 기류 유동해석 관련 연구에 폭 넓게 이용되고 있는 CONTAMW S/W를 사용하여 계단실 및 피난용승강기의 수직구획 형태에 따라 발생될 수 있는 건물내 수평적·수직방향 기류 유동특성을 설계시나리오 케이스별로 분석하고, 수직구획이 화재시 계단실 급기가압제연에 미치는 영향을 분석하였다. 또한, 계단실 및 EV 수직구획 시 계단실 단독 급기가압에 소요되는 풍량을 수치적으로 해석하여 설계 개선방안을 제시하고자 하였다.
- 본 연구에서는 건물 내의 기류 유동해석 관련 연구에 폭 넓게 이용되고 있는 CONTAMW S/W를 사용하여 계단실 및 피난용승강기의 수직구획 형태에 따라 발생될 수 있는 건물내 수평적·수직방향 기류 유동특성을 설계시나리오 케이스별로 분석하고, 수직구획이 화재시 계단실 급기가압제연에 미치는 영향을 분석하였다. 또한, 계단실 및 EV 수직구획 시 계단실 단독 급기가압에 소요되는 풍량을 수치적으로 해석하여 설계 개선방안을 제시하고자 하였다.
가설 설정
- 수직구획 구간은 편의상 A구간(지하층~30층), B 구간(31층~60층), C 구간(61층~79층)으로 명시하였다. 각 시나리오에서 상용승강기(EV)와 비상용승강기(EEV)는 상호 동시 수직구획되는 것으로 가정하였으며, 승강기 승강로를 EV샤프트로 통칭하였다. 또, 수직구획 시 계단실 단독급기가압에 따른 제연성능을 분석하기 위해 각 수직구획 구역에 급기가압되도록 설정하였으며, 급기가압 시 급기풍량은 시행착오법에 따라 급기팬의 풍량을 반복 보정하여 가압실(계단실)과 옥내와의 최저차압이 법적 기준인 40 Pa 이상이 형성되도록 하였다(4,5).
- 계단실의 지하층과 지상층은 서로 수직구획되는 것으로 가정하였으며, 계단실과 EV 샤프트 위치 등 건물의 구조적 특성 및 기하학적 형상에 따른 영향은 고려하지 않았다. 계단실 수직구획 조건은 피난안전구역 설정층인 30층과 60층의 경우로 가정하였다. 단, EV샤프트 수직구획이 계단실 차압 분포에 미치는 영향을 확인하기 위하여 EV샤프트는 30층, 60층 그리고 건물 중간층인 40층에 각각 수직구획을 하는 두가지 경우를 설정하였다.
- 연돌효과에 의한 수평적 · 수직적 공기거동 특성을 규명하기 위하여 우선 계단실 및 EV를 수직구획 하지 않은 구조에 대해 분석하고, 이후 피난안전구역 설치층의 계단실 및 EV 승강로가 수직구획된 것으로 설정하였다. 계단실의 지하층과 지상층은 서로 수직구획되는 것으로 가정하였으며, 계단실과 EV 샤프트 위치 등 건물의 구조적 특성 및 기하학적 형상에 따른 영향은 고려하지 않았다. 계단실 수직구획 조건은 피난안전구역 설정층인 30층과 60층의 경우로 가정하였다.
- 지하층은 사실상은 외기온도보다는 높을 것으로 예상되지만 지하주차장 등으로 외기와 연결되어 있다고 가정하여 외기온도와 동일조건으로 설정하였다. 중앙코어 방식 계단실의 경우 평상시에는 외기의 영향을 덜 받고, 급기 시에는 외기온도의 영향을 받는 것으로 가정하였는데 급기가압 후 계단실 온도는 외기에 따른 급기온도에 의해 시간경과 후15 ℃, 5 ℃, −5 ℃로 점차 낮아지는 현상을 가정하기 위해 각 온도조건별로 별도의 급기가압을 실시하였다. 외부 바람의 영향을 배제하기 위하여 저층에서는 무풍조건으로 하였다, 단, 고도에 따른 외기 온도변화는 시뮬레이션 S/W에 자동 반영되도록 지정하였다.
- 각 실내온도는 국내의 통상적인 공조난방 조건으로 가정하여 Table 5와 같이 적용하였다. 지하층은 사실상은 외기온도보다는 높을 것으로 예상되지만 지하주차장 등으로 외기와 연결되어 있다고 가정하여 외기온도와 동일조건으로 설정하였다. 중앙코어 방식 계단실의 경우 평상시에는 외기의 영향을 덜 받고, 급기 시에는 외기온도의 영향을 받는 것으로 가정하였는데 급기가압 후 계단실 온도는 외기에 따른 급기온도에 의해 시간경과 후15 ℃, 5 ℃, −5 ℃로 점차 낮아지는 현상을 가정하기 위해 각 온도조건별로 별도의 급기가압을 실시하였다.
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