연돌효과(Stack Effect)

▒ 기출문제

- 103회 3교시 2번 : 초고층 건물화재 시 연돌효과(Stack Effect)현상에 대하여 단계별(계획, 시공, 유지관리) 중점관리 사항 및 개선방안에 대하여 설명하시오.

- 99회 1교시 8번 : 연돌효과(Stack effect)

- 81회 4교시 2번 : 고층건물 연돌효과(Stack Effect)의 발생원인, 문제점 대책을 설명하시오.

- 68회 1교시 11번 : 연돌효과(Stack Effect)

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▒ 개요

① 건물 내·외부 공기의 밀도 차이로 인한 압력차에 의해 발생하는 공기의 흐름

② 압력차로 인하여 건물내부로 들어온 공기의 흐름이 연돌(굴뚝)의 흐름과 유사하여 연돌효과라 한다.

▒ 연돌효과에 의한 기류의 주경로

1) 유입부

① 출입구

② 하층부의 창호

2) 상승부

① 계단실

② 승강기 승강로

③ 배관(기계, 전기) 샤프트

④ 슈트(우편물, 쓰레기, 세탁물 등의 용도)

3) 유출부

① 상층부의 개구부

② 상층부의 창호

▒ 연돌효과에 따른 압력차

① 연돌효과로 인한 압력차는 내외부 온도차가 클수록 건물높이가 높을수록 커지며

② 내외부 온도차가 심한 겨울철 초고층 건물에서 연돌효과에 의한 문제점 발생이 많아짐.

 

▒ 발생원인

1) 온도 : 밀도차에 의한 부력 발생 원인

① 운영온도 : 냉난방 및 내부 발열에 의한 내·외부 기온 차이

② 화재온도 : 화재발생으로 인한 실내 온도상승

2) 바람 : 압력분포에 따른 부력 발생 원인

① 고층일수록 외풍이 세므로 그에 따른 부압도 큼

② 저층부 보다 고층부의 부압이 더 크기 때문에 구동력으로 작용

③ 결과적으로 실내 공기는 외풍 때문에 위로 이동

 

▒ 열돌효과 영향을 미치는 요인

1) 건물 구조

① 환기구조 : 샤프트 개방 형식이나 창호 배치

② 열드래프트 : 외벽과 샤프트의 누설면적

③ 단열구조 : 단열구조에 따른 내외부 온도차

2) 공조기능 : 공기조화 시스템의 운전 양식에 따른 건물내 정압분포 차이

3) 배치효과 : 환기 샤프트의 위치와 면적

4) 승강기운행 : 피스톤 효과에 의한 교란 발생

 

▒ 문제점

① 출입문 개폐의 어려움 및 소음 발생

② 건물 외피를 통한 침기 및 누기로 인한 에너지 낭비

③ 승강기 및 환기 · 배기설비 기능 상실

④ 화재 발생시 연기의 확산으로 인한 피난의 어려움

⑤ 강한 유입외기에 의한 불쾌감

 

▒ 대책

1) 건축적인 방안

① 공기유동의 주경로인 유입부, 상승부, 유출부를 기밀하게 시공

② 방풍실 설치 및 창호면적 축소

③ 계단실, 엘리베이터, 층간 샤프트 구획 기밀화

④ 상층부 개구부 제거, 창호 축소(폐쇄)

2) 기계적인 방안

① 공조시스템을 통한 실내 압력을 조절

3) 설계(계획)적인 방안

① 연돌효과 고려한 개구부의 수나 위치, 크기 결정

② 계획전 건축물의 압력분포 예측 및 분석

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▒ 참고문헌(출처)

1) 초고층건물에서 연돌효과 문제점 개선에 관한 연구 / 김옥, 박진철, 이언구

2) 초고층 건물에 나타나는 연돌효과 / 김진수

3) 초고층 건물에서의 연돌효과 / 김광우