제연구역 문제풀이

[아라리]

[ 거실의 바닥면적에 따른 배출량 산정]

 ㅇ 예상제연구역  400㎡  미만으로구획  → 배출량 = 바닥면적 x 1 ㎥/㎡ MIN x 60 min/hr → 최저5,000 ㎥/hr이상

ㅇ 예상제연구역  400㎡  이상으로구획

   1) R = 40m원 범위 내    → 배출량 = 구획바닥면적 x 1 ㎥/㎡ MIN x 60 min/hr → 최저 40,000 ㎥/hr이상

   2) R = 40m원 범위초과  → 배출량 = 구획 바닥면적 x 1 ㎥/㎡ MIN x 60 min/hr →최저45,000 ㎥/hr이상

[공동예상구역안에 설치된 예상제연구역 구획방식에 따른 배출량]

ㅇ  예상제연구역이 각각 벽으로 구획(독립)된 경우 배출량 :  예상제연구역의 배출량을 합한것 이상

ㅇ 예상제연구역이 각각 제연경계로 구획된 경우 배출량 :  예상제연구역의 배출량중 최대값 이상

  1) 구획면적 400㎡  미만  → 배출량 = 바닥면적 x 1 ㎥/㎡ MIN x 60 min/hr → 최저5,000 ㎥/hr이상

 2) 구획면적 400㎡  이상으로구획

     - R = 40m원 범위 내    → 배출량 =  1개구획 바닥면적 x 1 ㎥/㎡ MIN x 60 min/hr → 최저40,000 ㎥/hr이상

    - R = 40m원 범위초과  → 배출량 =  1개구획 바닥면적 x 1 ㎥/㎡ MIN x 60 min/hr →최저 45,000 ㎥/hr이상

*2011년 4회) 아래 조건을 참조하여 거실 제연설비에 대하여 물음에 답하시오.

[조건]

ㅇ 제연방식은 상호제연방식으로 공동예상제연구역이 각각 제연경계로 구획되어 있다.

ㅇ 덕트는 단선으로 표시한다.

ㅇ 급기덕트의 풍속은 15m/s, 배기덕트의 풍속은 20m/s로 한다.

ㅇ Fan의 정압은 40㎜Aq로 한다.

ㅇ 천장 높이는 2.5m이다.

(1) 예상제연구역의 배출기의 배출량[㎥/h]은 얼마 이상으로 하여야 하는가?

  답) Q = (20 x 30)㎡  x 1 ㎥/㎡ min x 60 min/hr = 36000 ㎥/hr → 40,000 ㎥/hr

[해설]

   1. 경계구획  : 거실?, 벽?, 제연경계?

        제연경계로 구획 → 각 실중 최대값을 적용→실 면적이 모두 동일하므로 1구획 20 x 30 = 600 ㎡

   2.  구획면적 : 400㎡  이상?  이하?  → 400㎡  이상 

   3.  반경 40m범위내?, 40m범위초과?

         R = root(20^2 + 30^2) = 36.06m → 40m범위내에 해당.→ 40,000 ㎥/hr이상

   4. 배출량 계산값이 최소 값 40,000 ㎥/hr이상, 미만?

        36000 ㎥/hr로 미만 → 40,000 ㎥/hr적용

   5. 수직길이 2.5 - 0.6 = 1.9m로 2m이하에 해당 

(2) Fan의 동력[kW]을 구하시오. (단, 효율 55%, 여유율 10%이다.)

  답) P = [(40000㎥/hr x 1hr/60min) x (40mmAq x 1mAq/1000mmAq) x 1.1] / (6.12 x 0.55) = 8.71 kW

(3) 조건을 참조하여 다음 물음에 답하시오.

[조건}

ㅇ 덕트의 형태는 4각형이며, 높이는 400mm이다.

ㅇ 급기구 및 배기구 형태는 정4각형이고 배기구는 제연구역당 4개, 급기구는 제연구역당 3개를 설치하는 것으로 한다.

ㅇ 급기구 및  배기구 단면적은 ㎥/min당 35c㎡ 이상으로하며, 정4각형이다.

ㅇ 댐퍼의 작동여부는 표의 빈칸에 표시하시오.

ㅇ 덕트는 단선으로 표시한다.

① 아래 도면에 급기구 및 배기구, 덕트 등을 완성하시오.

②  배기댐퍼와 급기댐퍼의 작동상태를 표시하시오. (댐퍼 작동상태 ○ : open, ● : close)

(4) 각형 덕트로 설치하되 높이는 400mm로 할때  급기 및 배기덕트의 단면적, 덕트의 크기를 설계하시오. (단, 덕트의 단면적, 덕트의 크기는 소수점 이하 첫째자리에서 반올림하여 정수로 나타내시오.)

ㅇ 배기덕터단면적

   A =  Q / v = [40,000(㎥/hr) X 1hr/3600s] /20(m/s) = 11.11(㎥/s) / 20(m/s) = 0.555555㎡ = 555,556m㎡

ㅇ 급기덕터단면적

   A =  Q / v = [20,000(㎥/hr) X 1hr/3600s] /15(m/s) = 5.56(㎥/s) / 15(m/s) = 0.3703703㎡  = 370,370m㎡

ㅇ 배기덕트크기 

   L = A / H = 555,556 m㎡ / 400 m = 1388.89mm = 1389mm

ㅇ 급기덕트크기 

   L = A / H = 370,370m㎡ / 400 m = 925.925mm = 926mm

덕트의 구경		용량(CMH)	덕트단면적(m㎡ )	덕트크기 (가로mm X 높이mm)
배기덕트	A	40,000	555,556	1389 X 400
	B	40,000	555,556	1389 X 400
	C	40,000	555,556	1389 X 400
급기덕트	A	20,000	370,370	926 X 400
	B	20,000	370,370	926 X 400
	C	20,000	370,370	926 X 400

[해설]

ㅇ 급기는 화재구역만 동작하므로 1개구역에 전체 급기량이 동시에 동작하도록 덕트용량과 크기를 정한다.

    --> 용량  40,000 ㎥/hr

ㅇ 배기는 화재구역 외의 2개구역이 동시에 동작하므로 전체 배기량이 실별로 각각 반반씩 나뉘도록 설계한다.

   --> 용량 = 전체 40,000(㎥/hr) / 2 = 20,000 ㎥/hr

(5)  급기구 및 배기구의  크기를 구하시오. (단,  소수점 이하 첫째자리에서 반올림하여 정수로 나타내시오.)

  답)

  (급기구) 

   단면적 A = 용량(㎥/min) x  35[c㎡ /(㎥/min)] = [20000(㎥/hr) X 1hr/60min]  X 35c㎡= 11333.667c㎡ 

   급기구는 3개이므로 A1 = 11333.667c㎡ /3 = 3888.88 c㎡

    정사각형이므로 L1 = root(3888.88) = 62.36cm = 624mm

  (배기구) 

   단면적 A = 용량(㎥/min) x  35[c㎡ /(㎥/min)]   = [40000(㎥/hr) X 1hr/60min]  X 35c㎡= 23333.33c㎡ 

   배기구는 4개이므로 A1 = 23333.33c㎡ /4 = 5833.33 c㎡

    정사각형이므로 L1 = root(5833.33) = 76.37cm = 764mm

[해설]

조건에 급기구 및  배기구 단면적은 ㎥/min당 35c㎡ 이상으로하며, 정4각형이다. 단면적은 분당풍량에 35cm2을 곱하여 산출하고, 배기구 1개의 크기는 실당 설치된 배기구 숫자로 나눈다.

문) 아래 조건을 참조하여 제연설비에 대하여 각 물음에 답하시오.

[조건]

ㅇ 제연방식은 상호제연방식으로 공동예상제연구역이 각각 제연경계로 구획되어 있다.

ㅇ 덕트는 단선으로 표시한다.

ㅇ 급기덕트의 풍속은 15m/s, 배기덕트의 풍속은 20m/s로 한다.

ㅇ Fan의 정압은 40㎜Aq로 한다.

ㅇ 천장 높이는 2.5m이다.

(1) 예상제연구역의 배출기의 배출량[㎥/h]은 얼마 이상으로 하여야 하는가?

  답) Q = (20 x 30)㎡  x 1 ㎥/㎡ min x 60 min/hr = 36000 ㎥/hr → 40,000 ㎥/hr

[해설]

   1. 경계구획  : 거실?, 벽?, 제연경계?

        제연경계로 구획 → 각 실중 최대값을 적용→실 면적이 모두 동일하므로 1구획 20 x 30 = 600 ㎡

   2.  구획면적 : 400㎡  이상?  이하?  → 400㎡  이상 

   3.  반경 40m범위내?, 40m범위초과?

         R = root(20^2 + 30^2) = 36.06m → 40m범위내에 해당.→ 40,000 ㎥/hr이상 적용

   4.  배출량 계산값이 최소 값 40,000 ㎥/hr이상, 미만?

        36000 ㎥/hr로 미만 → 40,000 ㎥/hr적용

   5. 수직길이 2.5 - 0.6 = 1.9m로 2m이하에 해당 

(2) Fan의 동력[kW]을 구하시오. (단, 효율 55%, 여유율 10%이다.)

  답) P = [(40000㎥/hr x 1hr/60min) x (40mmAq x 1mAq/1000mmAq) x 1.1] / (6.12 x 0.55) = 8.71 kW

(3) 조건을 참조하여 다음 물음에 답하시오.

[조건}

ㅇ 덕트의 형태는 4각형이며, 높이는 400mm이다.

ㅇ 배기구는 구역당 4개, 급기구는 구역당 3개를 설치하는 것으로 한다.

ㅇ 급기구 및  배기구 단면적은 ㎥/min당 35c㎡ 이상으로하며, 정4각형이다.

ㅇ 댐퍼의 작동여부는 표의 빈칸에 표시하시오.

ㅇ 덕트는 단선으로 표시한다.

① 아래 도면에 급기구 및 배기구, 덕트 등을 완성하시오.

②  배기댐퍼와 급기댐퍼의 작동상태를 표시하시오. (댐퍼 작동상태 ○ : open, ● : close)

(4) 각형 덕트로 설치하되 높이는 400mm로 할때  개소별 급기 및 배기덕트의 단면적, 덕트의 크기를 설계하시오. (단, 덕트의 단면적, 덕트의 크기는 소수점 이하 첫째자리에서 반올림하여 정수로 나타내시오.)

덕트의 구경		용량(CMH)	덕트단면적(m㎡ )	덕트크기 (가로mm X 높이mm)
배기덕트	1개소	40,000/1개소 = 40.000	555,556	1389 X 400
	2개소	40,000/2개소 = 20,000	277,778	694 X 400
	4개소	40,000/4개소 = 10,000	138,889	347 X 400
급기덕트	1개소	40,000/1개소 = 40.000	740,741	1852 X 400
	2개소	40,000/2개소 = 20,000	370,370	926 X 400
	3개소	40,000/3개소 = 13,333	246,907	617 X 400

ㅇ 배기덕터단면적(1개구역대상)

   1개소 A =  Q / v = [40,000(㎥/hr) X 1hr/3600s] /20(m/s) = 0.555555㎡ = 555,556m㎡

   2개소 A =  Q / v = [20,000(㎥/hr) X 1hr/3600s] /20(m/s) = 0.277778㎡ = 277,778m㎡

   4개소 A =  Q / v = [10,000(㎥/hr) X 1hr/3600s] /20(m/s) = 0.138889㎡ = 138,889m㎡

ㅇ 급기덕터단면적 (1개구역대상)

    1개소 A =  Q / v = [40,000(㎥/hr) X 1hr/3600s] /15(m/s) = 0.740741㎡    = 740,741m㎡

    2개소 A =  Q / v = [20,000(㎥/hr) X 1hr/3600s] /15(m/s) = 0.3703703㎡  = 370,370m㎡

    3개소 A =  Q / v = [13,333(㎥/hr) X 1hr/3600s] /15(m/s) = 0.246907㎡    =  246.907m㎡

ㅇ 배기덕트크기 

   L1 = A / H = 555,556m㎡ / 400m = 1388.89mm = 1389mm

   L2 = A / H = 277,778m㎡ / 400m =  694.445mm =  694mm

   L4 = A / H = 138,889m㎡ / 400m =  347.222mm =  347mm

ㅇ 급기덕트크기 

   L1 = A / H = 740,741m㎡ / 400m = 1851.852mm = 1852mm

   L2 = A / H = 370,370m㎡ / 400m =   925.925mm =  926mm

   L3 = A / H = 246,907m㎡ / 400m =   617.267mm =  618mm

[해설] 이렇게 풀이하고보면 1개 구역에 배기구를 4개소, 급기구 3개소 설치했을때 용량과 단면적이므로 덕트에 대한 문제가 아니라 급기구, 배기구 크기 구하는 문제로 보임. 따라서 문제가 구역당 급기구, 배기구 1-4개소 설치할때 각각의 배기구, 급기구 크기를 구하는 문제가 아니었나 생각됨. 

(5)  급기구 및 배기구의  크기를 구하시오. (단,  소수점 이하 첫째자리에서 반올림하여 정수로 나타내시오.)

  (배기구) 

   단면적 A = 용량(㎥/min) x  35[c㎡ /(㎥/min)]   = [40000(㎥/hr) X 1hr/60min]  X 35c㎡= 23333.33c㎡ 

   배기구는 4개이므로 A1 = 23333.33c㎡ /4 = 5833.33 c㎡

    정사각형이므로 L1 = root(5833.33) = 88.19cm = 882mm

  (급기구) 

   단면적 A = 용량(㎥/min) x  35[c㎡ /(㎥/min)]   = [40000(㎥/hr) X 1hr/60min]  X 35c㎡= 23333.333c㎡ 

   급기구는 3개이므로 A1 = 23333.333c㎡ /3 = 7777.78c㎡

   정사각형이므로 L1 = root(7777.78) = 62.36cm = 624mm

2020년 2회) 바닥면적이 350㎡이고 다른 거실의 피난을 위한 경유거실에 제연설비를 설치하고자 한다. 배출기의 흡입측 풍도 의 풍속을 15m/s 이하가 되도록 하고자 할 때 흡입측 덕트의 최소 폭[㎜]을 구하시오. (단, 덕트의 높이제한은 600㎜이며 강판 두께, 덕트 플렌지 및 보온 두께는 고려하지 않는다.)  

답) Q = 350㎡  x 1 ㎥/㎡ min x 60 min/hr = 21,000 ㎥/hr 

      A = (21,000 ㎥/hr x 1hr/3600s) / 15m/s = 0.38888888 ㎡ = 388888.89 ㎟ 

      폭 W = 388888.89 / 600 = 648.15 mm

[해설] 경유거실 1.5배 규정 삭제됨.

문) 특별피난계단의 부속실에 설치하는 제연설비에 관한 내용으로 조건을 참조하여 다음 각 물음에 답하시오.

[조건]

•   옥내의 압력은 740mmHg이다.

•   옥내에 스프링클러설비가 설치되지 아니한 경우이다.

•   부속실만 단독으로 제연하는 방식이다.

•   부속실이 면하는 옥내가 복도로서 그 구조가 방화구조이다.

•   제연구역에는 옥내와 면하는 2개의 출입문이 있으며 각 출입문의 크기는 가로 1m, 세로 2m이다.

•   유입공기의 배출은 배출구에 따른 배출방식으로 한다.

(1) 부속실에 유지해야 할 최소압력[kPa]을 구하시오.

 [계산과정]   

    P = (740/760) x 101.325 = 98.65 kPa

    옥내와 부속실간 최소 압력은 40Pa이상이어야 하므로

    Pa = 98.65 + 0.04 = 98.69 kPa

   [답]  98.69 kPa

(2) 개폐기의 개구면적[㎡ ]을 구하시오.

 [계산과정]   

  AO = QN/2.5

  QN = [(1 x 2)㎡ x 0.5m/s] x 1개 = 1 ㎥/s

   AO = 1 (㎥/s) / 2.5(m/s) = 0.4 ㎡

  [답]  0.4 ㎡ 이상

[해설] 개폐기의 개구면적은 다음 식 (2.12.1.2)에 따라 산출한 수치 이상으로 할 것

    AO = QN/2.5 … (2.12.1.2)

   여기에서

    AO: 개폐기의 개구면적(㎡)

    QN: 수직풍도가 담당하는 1개 층의 제연구역의 출입문(옥내와 면하는 출입문을 말한다) 1개의 면적(㎡)과 방연풍속(㎧)를 곱한 값(㎥/s)

제연구역별 방연풍속표

제연구역		제연구역이 면하는 실내	방연풍속
계단실	계단실단독		0.5m/s이상
	계단실+부속실 동시
부속실 승강장	부속실단독, 승강장단독	부속실, 승강장이 복도와 면함
		부속실, 승강장이 거실과 면함	0.7m/s이상