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공동주택의 세대별 균등 배기량을 확보 하는 제어방법에 관한 연구
Control Method to Ensure Uniform Exhaust Function by Household of Apartment House 원문보기

설비공학논문집 = Korean journal of air-conditioning and refrigeration engineering, v.29 no.12, 2017년, pp.628 - 637  

권용일 (신한대학교 기계자동차융합공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study was conducted to present an effective control method for the common duct system to uniformly discharge volume flow rate exhausted from the kitchen and bathroom of each household in an apartment regardless of the position of household. Since the common duct system is installed vertically a...

주제어

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문제 정의

  • 본 연구는 40층 공동주택의 각 세대 주방에서 발생되는 오염물질을 배기하기 위해, 설치된 공용 수직덕트 시스템으로 인해 발생되는 배기불량현상을 파악하고 해결방안을 제시하기 위해, 말단에 송풍기가 설치된 공용 수직덕트시스템에 대한 전산유동해석을 수행하였다. 배기성능이 감소되는 경우는 송풍기의 회전수를 증가시켜 각 층별로 200 CMH의 오염물질이 배출되는 회전수를 구하였고 각 세대별로 요구되는 풍량 만을 배출하기 위해 필요한 차압의 크기를 구하였고 그 결과는 다음과 같다
  • 본 연구는 공동주택의 각 세대에 구성된 화장실 및 주방의 환기를 위해, 적용되는 중앙배기방식(말단에 송풍기를 설치한 공용 수직덕트시스템)에서 발생되는 세대별 배기불량을 개선하기 위해, 각 세대의 가지관에후드운전과 연동하여 개폐되는 모터구동 차단댐퍼와 정풍량 댐퍼를 설치한 경우, 배기성능 개선방안을 검증할 목적으로 수행되었다.
  • 그러나 각 세대의 가지관에 설치되는 정유량댐퍼의 차압범위에 대한 기준은 제시되지 않고 있다. 이러한 정유량댐퍼의 차압범위를 제시하기 위해, 본 연구는수치해석 방법을 이용하여 유동해석을 수행하였으며 이를 통하여 각 세대별로 요구되는 차압범위를 제시할목적으로 수행되었다. 전산유동해석을 통하여 덕트시스템의 압력강하를 해석하기 위해서는 본 연구를 위해서는3차원 송풍기의 실제형상을 Fig.
  • LH공사는 2017년부터 중앙식 국소배기시스템이 제공하는 환기성능 저하현상을 해결하기 위해, 각 세대의 가지 덕트에 모터구동형 ON/OFF 댐퍼와 정풍량 댐퍼를 설치한 후 정정압제어시스템를 수행하여 배기를 수행하도록 시공기준을 제정하였다. 이에 본 연구는 주방 혹은 화장실배기를 위해 중앙식 국소배기시스템이 적용된 40층 공동주택에서 선정한 송풍기 성능을 실험을 통하여 확인한 후,전산유동해석에 송풍기의 성능을 적용하여 공용 수직덕트에서 발생하는 유동저항과 세대별 배기풍량을 계산하고 정풍량 댐퍼가 층별로 흡수해야 될 차압범위를 제시할 목적으로 수행되었다.

가설 설정

  • 그러므로 동시에 배기를 수행하는 세대는 15개 층이다. 각 세대별로 설치된 후드에서 배출되는 풍량은 200 CMH로 가정하였으며 등온조건으로 가정하였다. 또한 각 세대에 설치된 후두는 LH공사의 정정압 송풍기의 기술기준에서 제시한 바와 같이 송풍기가 설치되지 않는 것으로 제시되어 본 연구에서도 후드의 송풍기는 없는 것으로 가정하였으며 후드 면의 흡입구는 대기압으로 가정하여 압력경계조건을 적용하였다.
  • 각 세대별로 설치된 후드에서 배출되는 풍량은 200 CMH로 가정하였으며 등온조건으로 가정하였다. 또한 각 세대에 설치된 후두는 LH공사의 정정압 송풍기의 기술기준에서 제시한 바와 같이 송풍기가 설치되지 않는 것으로 제시되어 본 연구에서도 후드의 송풍기는 없는 것으로 가정하였으며 후드 면의 흡입구는 대기압으로 가정하여 압력경계조건을 적용하였다.
  • 본 연구 대상인 공동주택의 규모는 40층이며 주방의 동시사용율은 37.5%로 가정하였다. 그러므로 동시에 배기를 수행하는 세대는 15개 층이다.
  • 하부영역에서 발생되는 배기불량 현상을 해결하는 방법은 공용 수직덕트 또는 세대별 가지덕트의 관경을 늘리거나 말단에 설치된 송풍기의 회전수를 증가시키는 방법이 있다. 본 연구에서는 덕트의 직경은 일정하다고 가정하고 층별로 불균일하게 풍량이 배출되는 원인이 공용 수직덕트의 말단에 송풍기가 배치되어 있고 주방 후드에는 송풍기를 설치하지 않아 공용 수직덕트의 층별로 형성되는 압력만에 의해, 각 세대의 배기량이 결정되기 때문이므로 만약 Fig. 4와 같은 층별 가지관에 정풍량댐퍼를 설치하였을 경우, 배기조건에 관계없이 배기를 수행하는 각 세대의 배기량을 균일하게 유지시킬 수 있을 것이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
본 연구에서 공용 수직 덕트 말단에 설치된 송풍기가 3,000 CMH의 풍량을 배기하기에 적합한 회전수는? 공용 수직덕트 말단에 설치된 송풍기가 3,000 CMH의 풍량을 배기하기에 적합한 회전수는 1,380 rpm으로 설계되었다. Table 2와 같이 다양한 15개 층에서 배출되는 배기의 총 풍량은 3,000 CMH를 유지하지만 송풍기에 인접한 세대의 후드에서는 설계풍량보다 큰 풍량이 배기될 것이고 상대적으로 먼 세대, 예를 들어 1층에서는설계풍량보다 적은 풍량이 배출될 것이다.
공동주택의 화장실과 주방은 환기를 위해 무슨 시스템을 적용하는가? 공동주택의 화장실과 주방은 환기를 위해, 대부분 배기용 송풍기만 존재하는 국소배기시스템을 적용한다. 이러한 국소배기시스템은 각층 배기방식과 공용 수직덕트를 이용한 중앙 배기방식으로 구분되며 공동주택의 건축개념에 적합한 방식을 선택적으로 적용하고 있다.
본 연구에서 배기를 수행하지 않는 세대에서 의도하지 않는 배기현상이 발생하는 것을 방지하기 위해 수행한 것은? 이러한 현상을 방지하기 위해서는 Fig. 1의 가지관에 표기된 바와 같이 가지관의 개폐기능을 갖는 모터 구동 댐퍼(motorize damper; MD)를설치하여 세대 내에서 주방환기를 위한 후드를 운전하지 않을 때는 가지관을 통한 유동이 발생하지 않도록M.D의 댐퍼의 날개를 차단방향으로 이동시킨다. 이상과 같이 CAVD와 MD를 설치함으로 인하여 공용 수직덕트의 말단에 설치된 송풍기의 제어운전 성능이 양호하게 유지할 수 있다.
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참고문헌 (5)

  1. Kwon, Y. I., Jeong, Y. W., and Ahn, J. H., 2011, Study on the Performance Improvement of Roof Fan Used for Local Exhaust System Installed in Apartment, Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering, Vol. 24, No. 2, pp. 136-142. 

  2. Ham, J. S., 1998, The study of the ventilation design of apartment houses considering intake and exhaust duct efficiency, Korean Journal of Architectural Institute of Korea, Vol. 14, No. 11, pp. 387-395. 

  3. Choi, U. J. and Ham, J. S., 1999, A study on the ventilation efficiency at bathroom of apartment houses by condition of intake and exhaust, Proceedings of the SAREK '99 Winter Annual Conference(II), pp. 344-348. 

  4. Moon, J. S., Kang, S. Y., Lee, S. C., Yoo, H. S., and Lee, J. H., 2004, Analysis of air flow rate distribution for the bathroom exhaust system in high-rise buildings using T-method, Vol. 16, No. 3, pp. 265-272. 

  5. Kwon, Y. I. and Ahn, J. H., 2009, Study on the control performance evalution of the exhaust stack used in high riser public house, Vol. 21, No. 2, pp. 103-108. 

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