[스크랩] 환기 및 배연설비

http://yyoung.com.ne.kr/doc8.htm 여기서 가져왔는데 어느세 사이트가 없어져 버렸음.

8-1 환기설비

 8-1-1개요

환기란 실내공기가 냄새, 유해가스, 분진 또는 발생열 등에 의해 오염되어 인간의 거주 등에 장애를 만드는 경우, 오염공기를 실외로 제거해서 청정한 외기와 교체하는 것을 말한다. 

만일 실내공기의 청정도 뿐만 아니고 온습도나 기류분포 등 까지도 고려하게 되면 그것은 소위 공기조화의 분야에 속하게 된다. 

따라서, 환기라고 하면 실내의 오염된 공기를 신선한 외기와 교환하는 것만을 의미하며, 실내의 온습도나 기류 등에 대해서는 고려하지 않는 것이 보통이지만, 실내환경을 보다 엄밀하게 소정 조건으로 유지하기 위해서는 기계적인 공조장치나 공기정화장치를 쓰지 않으면 안된다.

  

신선외기란 분진, 병원균, 방사능 기타 유해가스 등이 함유되지 않거나 혹은 인체에 해롭지 않을 정도로 함유된 청정한 외기를 말한다. 

그러나, 근래에 도시나 공업지역에서의 대기오염은 현저하여 외기가 곧 신선외기라고는 말하기 어렵다. 오히려 좋지 않은 가스를 함유하고 있어 인간은 물론 동식물에 해를 끼치고 금속류의 부식 원인이 될 경우도 있다. 

따라서, 공기조화 또는 환기를 요하는 외기급기 계통에 고성능 에어필터나 냄새 기타 유해가스를 흡수하는 장치를 설치할 필요성이 높아지고 있다.

  한편, 건물로 부터의 배기 중에 다량의 비산 고형물, 냄새 및 유해가스 등이 함유되어 있을 때는 대기오염 방지상 방출 전에 이것을 여과, 세정 혹은 기타 적절한 처리를 하지 않으면 안된다.

8-1-2 실내환기의 오염원

  실내공기는 각종 물질에 의해 오염될 수 있는데, 이들 오염원이 되는 것은 대별하여 인간의 호흡에 의한 것, 실내의 연소기구에 의한 것, 공기의 부유분진 및 세균에 의한 것, 냄새 또는 담배연기에 의한 것 등으로 나타낼 수 있다.

  1. 인간의 호흡에 의한 것  

대기가 일단 인간의 폐에 들어 갔다가 나올 때의 성분의 변화는 산소의 감소(약 5%)와 탄산가스의 증가(약 4%) 또는 수분의 증가로 나타나다. 

그러므로, 인간이 있는 실내에서 환기가 충분히 이루어지지 못하게 되면 량이 증가한다. 그러나, 보통 환기가 불량한 실내에서도 호흡작용에 의하여 증가하는 농도가 1.0% 이상으로 되는 일은 매우 드문 일이다. 이 정도의 농도의 증가는 건강상 유해라고 할 수 없다.

 

 그러나, 인체에서 열과 수증기의 발생에 의한 열환경의 악화와 호흡이나 인체에서 발생하는 냄새, 먼지, 세균 등 공기오염의 증대는 농도에 비례한다고 알려져 있다. 즉 그 자체는 그다지 인체에 유해하지 않짐만, 이 농도의 증가에 따라 다른 오염요인이나 열환경이 악화되어 있다고 농도를 실내공기오염의 지표로 생각하고 있다. 따라서, 실내의 환기가 잘 되어 있는가를 알 수 있는 기준치로서 탄산가스량이 주로 쓰여진다.

  인체의 호흡에 대한의 배출량은 체격이나 작업환경 등에 따라 다르지만, 

일반적으로 평상시 성인 남자는 1420L/h 정도이며, 여자는 이 값의 약 90%, 아동은 약 50%, 취침시에는 주간의 50% 정도로 가정하고 있다. 인체에서의 방산량 등에 대한 여러 값을 표 8-1에 나타낸다.

  또한, 보건위생상의 최대허용농도는 일상생활 공간에 있어서 0.1% 이내(중앙식 공조 설비를 갖춘 실내에서 요구하고 있는 기준치),  8시간 노동의 작업장에 있어서는 0.5%로 되어 있다.

표 8-1 인체에서의 방열량, 수증기량, CO2방산량 O2소비량

 

  [주]: ① a, b는 carrier design manul 1-에 의함. 여기서 (1), (2)는 안정휴식시의 RMR은 0.2, 사무작업은 0.30.4이므로 동양인에게 적용할 수 있다.

     ② 동양인의 기초대사량 58.72[kcal/h]의 1.1배를 표준미국인(19.5, 1.81)의 기초대사량66.83[kcal/h]로 하였으며 f를 기준하였다.

     ③ f, g는 (1), (2)를 제외하고 carrier의 표에서 1 BTU=0.252[kcal]로서 구하였다. 다만 g는 ℉의 눈금을 ℃ 상당그림상의 값이다.

2. 연소기구에 의한 것

  연소기구에 의한 연료의 연소는 공기의 산소 농도가 문제이다. 환기가 불량한 실내에서 연소가스를 직접 실내에 방출하면 점차로  농도가 저하한다. 그 결과 불완전연소가 한층 더 왕성해져 CO 발생이 증가한다. 보통 공기 중의 산소 농도는 약 21% 정도인데, 완전연소하는 기구라도 19% 이하로 되면 불완전연소가 현저해지고, 특히 농도가 1617% 이하로 되면 급격히 CO 발생량이 증대한다. 산소결핍(공기 중의 농도가 18% 미만인 상태)에 대해서는 인간보다 연소기구가 더 약하다.

  이와 같이 각종 난방기구가 연소할 때 공급되는 산소와 연소가스에 의하여 탄산가스와 일산화탄소량이 증가하게 된다.

표8-2 각종 연료의 필요이론 공기량과 탄산가스, 수증기의 발생량

 

3. 유해가스

  각종 작업환경 혹은 실내에서 발생하는 유해가스에는 연료의 불완전연소에 기인한 일산화탄소, 황산화물, 질소산화물, 탄산가스, 유화수소, 불화수소 등 그 종류가 아주 다양하다. 그러나, 보통 건물 내에서 가장 문제가 되는 것은 CO 가스이다. CO는 호흡 중에 1ppm 정도 포함되어 있다고 한다. 이 정도하면 미량으로 문제가 되지 않지만, 연료의 불완전연소에 의하여 다량으로 방출되는 것이 문제이다. 이 가스는 매우 독성이 강한 무색 무취의 가스로 헤모글로빈과의 결합력이 크고, 혈액 속 조직 중에서 산소의 결핍을 일으킨다. 표 8-3에는 CO농도와 중독증상에 대한 관계를 나타내고 있으며, 일반적으로 중앙식 공조기에서 목표로 하는 기준치로서 CO함유율은 10ppm 이하로 제한하고 있다.

표 8-3 농도와 호흡시간별 중독증상

4. 부유분진

  부유분진에는 각종 먼지와 연기 등이 있다. 먼지의 유해성은 먼지의 발생장소, 먼지의 크기형상 화학적 성질 농도 등에 따라 다르지만 인체에 해롭지 않은 것은 하나도 없다. 일반적으로 먼지입자의 지름이 0.1 1.0일 때, 입자의 페포 내에서의 침착율이 높다. 건물관리 기준에서는 지름 10이하의 먼지를 대상으로 하고 있다.  먼지의 화학적 성질에 관해서는 유리규산분을 많이 포함한 먼지가 규폐병을 유발하기 쉽다고 하며, 작업장 내의 허용먼지농도는 유리규산의 함유량으로 정하고 있다. 표 8-4는 이것을 나타내고 있다.

표 8-4 진폐성 먼지의 억제목표

한편, 실내공간에서 먼지가 발생하는 요인으로는 ① 재실자의 보행 ② 청소 ③ 난방기구의 사용 ④ 실내공기의 건조 ⑤ 흡연 등을 들 수 있다. 그러나, 일반 건물의 실내에서 가장 문제가 되는 것은 무엇보다도 흡연에 의한 먼지(혹은 연기)일 것이다. 담배의 매연은 현재까지 판명된 것만으로도 CO, , 아세트알데히드 등 가스상 및 입자상 물질을 포함하여 1,500가지 정도가 있으며 인체에 유해하다. 담배 한 개피당 흡연시간은 6.5분이고 흡연길이가 40mm일 때, CO 발생량은 60ml/개이고,  발생량은 2.2l/개, 그리고 먼지는 19mg/개 정도가 발생한다. 흡연에 의한 오염에서는 먼지 농도가 증가가 현저하게 나타남을 알 수 있다.

     . 담배연기는 0.01 0.15

     .시멘트가루는 8 60

     . 기타 도시에 산재하는 먼지류의 직경은 3 10정도이다.

  또한, 최근에는 전자산업 및 기술의 발달과 더불어, 먼지를 제어해야 하는 정도 높은 작업이나 실내공간 등에서는 청정실(clean room)이 이용되고 있다. 즉 크린룸이란 실내의 공기 청정도를 공기 속에 부유분진을 어떤 기준량 이하로 제어하는 실을 말한다.

5. 세 균

  공기 중에는 여러 가지의 세균이 떠돌아 다니고 있는데 이들 세균은 대부분이 물방울이나 먼지의 입자에 부착되어 있다. 그 크기는 5 20 전후의 것이 많으며, 이와 같은 미생물의 생존은 환경조건에 지배를 받는다. 이들 세균은 대체로 무해한 잡균이 많지만 그 중에는 유해한 것도 포함되어 있다. 그러므로, 세균이 많을 때에는 유독한 세균도 많다고 생각할 수 있고, 보통은 일반세균의 수로 세균에 의한 공기의 상황을 판단하고 있다.    

  일반적으로 세균은 외기  중에 약 100 1,000개 이상 생존하고 있으며, 실내 공기에는 외기의 1 10배 정도, 먼지가 많은 실내에서는 약 50배 정도이다. 세균에 의한 오염의 지금까지의 허용최대값은 지름 9cm의 유리 접시 위에 5분간 떨어지는 세균을 37℃에서 48시간 배양하여 세균수거 30 50개 정도인 것을 말하고 있으며, 이에 대한 판정기준은 표 8-5에 나타낸 바와 같다.

  한편, 공중에 있는 세균이 특히 문제가 되는 장소는 제약 식품공장 병원의 수술실과 창고 등이다. 이들 실에 대해서는 이미 기술한 바와 같은 ICR(industrial clean room)에 대해서 BCR(bio-clean room)이 이용되고 있다. 즉, BCR이란 실내의 공기 청정도를 미생물이나 세균의 양 혹은 부유세균의 낙하수에 의하여 제한하는 실을 말하며, 이에 대한 규제값은 표 8-6에 나타낸 바와 같다.

표 8-5 공기중 세균 판정기준

 

표 8-6 BCR의 기준치

      

6. 냄새

사람이 많이 있는 실내에서는 여러 가지 냄새가 발생하여 환기가 잘 되지 않을 때에는 실내에 냄새가 충만하여 불쾌하게 느끼든가 식욕이 감퇴하여 에너지를 소모시킨다든다 하며 그것이 심하면 두통이나 구역질을 일으키게 될 때도 있다.

일반적인 실내에 있어서 냄새의 주원인은 체취와 담배연기이지만, 이외에 다음과 같은 원인도 들 수 있다.

  ① 사람의 호흡, 땀, 입김, 체내 및 피부로 부터의 분비물 등

  ② 흡연 ③ 향료의 사용, 음주 ④ 새로 칠한 벽 또는 가구의 도료

  앞에서 환기의 기준으로서 공기 중의량을 측정한다고 하였으나 공기가 오염되어 있는 것을 즉각적으로 알 수 있는 것으로는 냄새에 의한 것도 하나의 방법이며, 경우에 따라서는 이 방법이 더 적절하다

는 설도 있다. 그러나, 냄새의 불쾌도는 다분히 주관적 요소에 의하여 좌우되며, 냄새에 대한 질적 양적 기준의 문제는 아직 미해결이다. 현재, 냄새의 측정은 가장 예민하고 간편한 사람의 후각에 의존하는 방법이 채택되고 있다. 냄새의 강도평가기준은 표 8-7에 나타낸 바와 같이 5단계나 7단계로 분류하고 있다.

  Yaglou는 체취가 감지되지만 불쾌하지 않은 실내허용한도(7단계 구분의 2)에 의한 필요환기량을 그림 8-1에 나타낸 바와 같이 제안하고 있다.기준과는 달리 1인당의 환산(실의 체적을 재실자로 나눈 것)에 의해 환기량에 차이가 있음을 주의해야 한다.

표 8-7 냄새의 단계구분

 

그림 8-1 환기량, 기적 및 냄새강도의 관계

8-1-3 환기방식

  환기방법에는 일반적으로 자연환기법과 기계환기법(혹은 강제환기법)이 있다. 자연환기법은 건물의 개구부에 의해서 실내외의 온도차, 풍력 등을 원동력으로 하여 환기를 행하는 것이며, 가장 값이 싼 방법이지만 자연력에 의존하는 성격상 계획적으로 필요환기량을 항상 확보하는 일은 곤란하다. 또한 유해가스와 분진이 발생하는 실내에서는 이들 오염물질이 실내로 확산되면서 환기되므로 유해물질을 취급하는 작업장에서는 위험성이 있다. 더욱, 자연환기에서는 건물의 개구부에서 오염공기를 외계로 방출하기 때문에 환경오염의 문제도 고려하여야 한다. 

  기계환기는 계획적으로 실시할 수 있고 또 배기를 처리해서 대기 중에 방출할 수도 있다. 이 방법은 시설과 운전에 비용을 요하지만, 보건위생, 생산증가, 품질향상 등을 위해 바람직하다.

  환기방법을 오염제거 기구에서 살펴보면 다시 희석(혹은 전반)환기와 국소환기로 나룰 수 있다. 자연환기는 일반적으로 희석환기이며, 기계환기에서도 국소배출장치 이외는 희석환기에 속한다. 희석환기에서는 오염물질을 작업실과 공장 내에 분산하는 가운데 신선한 공기와 혼합해서 배기하는 결과로 되며, 오염물의 종류에 따라서는 환기량도 극도로 다량으로 필요하게 되며, 또 공기보다 무거운 가스와 분진에서는 확산이 불충분해 불쾌한 환경으로 된다. 이와 같은 경우에는 오염물을 발생원에서 즉각 포집해서 제거하는 국소배출장치가 효과적이다.

1. 자연환기

(1)온도차에 의한 환기

  실내 공기와 건물 주변 외기와의 온도차에 의한 공기의 비중량 차에 의해서 환기를 하는 것이며, 중력환기라고도 부르고 있다. 실내온도가 높은면 공기는 상부로 유출하고 하부로부터 유입하는 경우로 되며, 그 반대의 경우는 상부로부터 유입하여 하부로 유출된다.(그림 8-2 참조).

  일반적으로, 실 또 건물의 온도가 높기 때문에 그림 8-3에 나타낸 바와 같이 상부에서는 공기가 유출하고 하부에서는 유입한다.

그림 8-2 온도차에 의한 환기         그림 8-3 자연환기의 압력차

2. 기계환기

(1) 희석환기(全般換氣)

  기계환기는 법규상 다음의 세 가지 방식으로 나누어진다.

  1) 제1종 환기(그림 8-7 (a)) : 송풍기와 배풍기 모두를 사용해서 실내의 환기를 행하는 것이며, 실내외의 압력차를 조정할 수 있고, 가장 우수한 환기를 행할 수 있다.

  2) 제2종 환기(그림 8-7 (b)) : 송풍기에 의해서 일방적으로 실내로 송풍하고 배기는 배기구 및 틈새 등으로부터 배출된다. 따라서, 송풍공기 이외의 외기라든가 기타 침입공기는 없지만, 역으로 다른 실로 배기가 침입할 수 있으므로 주의해야만 한다. 공장에 있어서 신선한 청정공기를 공급하는 경우에 많이 이용된

다.

  3) 제3종 환기(그림 8-7 (b)) : 배풍기에 의해서 일방적으로 실내의 공기를 배기한다. 따라서, 공기가 실내로 들어오는 장소를 설치해서 환기에 지장이 없도록 해야만 한다. 주방, 화장실 등 냄새 또는 유해가스, 증기발생이 있는 장소에 적합하다.

 

그림 8-7 기계환기

기계환기를 필요로 하는 실내의 외기 도입량을 표 8-8에 나타낸다.

표8-8 기계환기를 필요로 하는 실의 외기취입량

[주]: a 보일러의 연소용 공기량만큼 급기량을 크게 한다.

         b 엔진 흡기량

(2) 국소배기

  국소배기는 부분적으로 열, 유해가스, 분진 등 공기 오염물질을 발생하는 장소에 있어서 전체적으로 확산하는 것을 방지하기 위하여 발생하는 장소에 대해서 배기하는 것이다. 따라서, 처리가 용이하며, 국소배기장치의 설계에 있어서는 일반적으로 다음과 같은 문제점에 주의해야만 한다.

  ① 배기장치는 배기가스에 의해 부식하기 쉬우므로 그에 상응한 재료를 상용한다.

  ② 국소배기의 계통은 다른 환기공기조화 계통과 별도로 한다.

  ③ 배기구의 위치 및 높이를 급기와는 관계 없도록 한다.

  ④ 배풍기는 배기계통의 말단부에 두어 입력이 부(-)로 되도록 해서 다른 쪽으로의 누출을 방지한다(그림 8-8 참  

    조).

  ⑤ 배풍기에 의한 소음진동의 방지장치를 부착한다.

  ⑥ 배출된 오염물질이 대기오염이 되지 않도록 정화장치를 부착한다.

  ⑦ 공정 전체를 고려해서 될 수 있는 한 폐쇄형(closed system)을 염두에 두고 국소배기의 위치를 생각한다.

국소배기장치의 포집구로서 잘 사용되는 것에 후드(hood)가 있다. 후드는 그림 8-9에 나타낸 치수규준에 의해서 설치된다.

 

다음에 후드의 설계에 대한 유의점을 든다.

  ① 주방용 레인지와 같이 고열, 냄새가 국소적으로 발생하는 장소에 사용한다(반드시 자력으로 후드에 들어가는 상승기류가 있는 곳에 쓰인다).

  ② 작업에 지장이 없는 한 후드 주위를 에워싸는 편이 효과적이다.

  ③ 후드 주변부으 풍속은 약 0.5m/s 이상으로 한다.

  ④ 이중 후드인 경우 주위 흡입풍속은 약 5m/s 이상으로 한다.

  ⑤ 덕트 개구면적과 후드 개구면적과의 사이에 일정한 관계는 없지만, 대체로 개구비는 1: 16이며, 이것 이상으로 되면 덕트 개구부를 분할한다.

  ⑥ 주방 등에서는 후드 이외에도 천장면 가까운 곳에 흡입구를 설치하는 편이 바람직한다.

  ⑦ 흐드에는 필요에 따라 방화댐퍼를 부착한다.

  ⑧ 후드는 유리필터(glass filter), 기타 적당한 필터와 조합해서도 사용된다.

8-1-4 필요환기량

1. 환기량의 표시방법

  필요환기량은 실의 종류, 재시자의 수, 실내에서 발생하는 유해물질, 외기 등의 여러 가지 조건에 따라 다르며 

환기량을 나타내는 단위로는 다음과 같은 것이 있다.

  ① 단위시간당의 환기량

  ② 1인당 환기량 - (표 8-9 참조)

  ③ 단위바닥면적당 환기량 - (표 8-10 참조)

  ④ 환기횟수 [회/h] - (표 8-11 참조)

 표 8-9 필요 외기도입량

[주] : ① 온습도조정장치 이외에 공기정화장치(공기여과기를 포함한다)를 갖추어 급기의 질을 양호하게 유지 할 때에는 재순환공기를 혼합하여도 좋다.

      ② 어떠한 경우에도 인체에 보급되는 외기량은 8.5보다 적어서는 안된다. 다만, 자연환기량을 포함시켜도 좋다.

 표 8-10 거실의 필요 환기량[ CO2기준]               

표 8-11 거실 이외의 실의 필요 환기량

2. 필요환기량의 계산

의기만에 의한 환기의 경우는 필요환기량이 CO₂, 온도, 습도에 따라 다음과 같이 계산된다.

1) CO₂농도를 기준으로 한 환기량

이산화탄소의 실내환경기준은 1000ppm이다. 필요환기량을 계산하는 경우에 냄새를 고려하는 경우도 있지만, 일반적으로는 페텐코퍼(pettenkofer)가 제안한 바와 같이 CO₂가 사용되고 있다.

실내에 있어서 CO₂의 발생이 있는 경우에 환기를 행하면 시간의 경과와 더불어 평형상태로 된다.

인체로 부터의 호흡작용시 CO₂발생량을 표 8-12에 나타낸다.

(2) 온도를 기준으로 한 환기량

환기를 하는 경우에는 장소에 따라서 온도상승이 문제가 되는 경우도 있다. 따라서, 온도를 기준으로 하는 환기량의 계산에 있어서는 다음 식에 의해 온도상승을 막도록 한다.

그림 8-10 발열에 대한 필요환기량          그림8-11 수증기에 대한 필요환기량

8-5-1 建物의 換氣計劃

건물의 환기설비의 계획에 있어서는 실의 용도, 환기해야 할 유해물질의 종류와 양 등에서 적절한 환기방식과 환기량을 선택하지 않으면 안된다. 또, 환기를 위한 외기도입위치, 배기위치 및 샤프트의 위치에 대해서도 충분한 주의를 해야 한다. 예를 들면, 외기도입구는 인접 건물에서의 배기영향이 없을 것, 자동차의 배기가스가 도입되지 않는 곳, 지상의 모래나 먼지등의 영향이 적은 지상 3m 이상에 설치하는 것이 중요하다.

 또, 송풍기 및 배풍기의 설치는 그 소음이 인접하는 건물에 영향을 미치지 않는 위치로 해야 한다. 기계환기설비에 사용하는 팬은 실의 용도 그룹별로 계통을 나누어 계통마다 팬을 마련하는 것이 바람직하다. 소용량의 팬이라면 천장에 스페이스가 있다면 천장달기도 가능하지만 보수점검을 생각하여 바닥에 두는 방식이 좋다. 이하에 여러가지 건물들에 대한 각각의 환기계획상의 유의점을 열거한다.

1. 주택·아파트

 최근에 많이 건설되는 철근콘크리트조 아파트 또는 주택에서는 비교적 기밀한 구조이기 때문에 생활수준의 향상에 따른 생활내용의 변화와 함께 환기량 부족이 되는 경우가 많다. 또한, 실내 난방기의 사용에 따라 수증기 발생량이 늘어 보온력이 약한 벽체에 결로가 생기거나, 알루미늄 섀시 등의 등장으로 실내가 기밀하게 되어 위생상 필요한 최저환기량을 얻지 못할 때가 많은 것이다.

 따라서, 거실에서는 기밀한 建具를 사용하였을 경우에는 가급적 전용 환기구, 소형 환기 팬등에 의하여 필요환기량을 확보하여야 한다. 또, 주택의 설계시에는 주택 전체에 관류하는 통기 계통로를 만들고, 一面 개구인 막힌 상태의 실을 만들지 않는 것도 바람직하다.

(1) 부엌과 욕실

 주택의 부엌이나 욕실과 같이 소규모이며 가끔 사용하는 경우에는 겨울철 실온의 유지와 수증기 배출을 위하여 2∼3회/h 정도의 환기횟수가 적당하다. 이때 외기를 직접 급기하면 실온을 유지하기 어렵기 때문에 난방된 실내공기를 급기할 수 있도록 별계통로를 설치하여야 한다. 여름에는 다량의 환기가 필요하기 때문에 환기구나 창은 개폐할 수 잇도록 하여야 하며, 배기구는 되도록 높은 위치에 두고 급기구는 하부에 두는 홉퍼(hopper)형식이 적합하다.

그림 8-12 각종 배기방식

고층 아파트의 경우에는 부엌이나 욕실이 직접 외기에 면하고 있지 않은 형식이 많다. 이런 경우에는 여러 가지 배기방식이 채택되고 있는데, 그 몇 가지 예를 그림 8-12에 나타낸다.

(2) 탕비실과 화장실

탕비기는 주로 가스 또는 전기를 열원으로 한다. 가스는 연소에 있어 반드시 산소공급을 필요로 하고, 또 배기가스의 외부로의 배출도 필요하다. 보통 주택이나 중·소규모 건물의 탕비실은 작은 실이며, 부엌에서는 가스레인지 위에 후드나 팬을 설치하고 있지만 순간온수기는 좀 떨어진 위치에 설치하는 경우가 많다. 이런 경우 탕비기 전용의 환기 팬이나 배기 굴뚝을 설치해야 한다.

 또한, 탕비실은 외벽에 면하고 있는 것이 보통이지만, 그렇지 않은 경우에는 상하층의 슬리브를 통하는 덕트에는 연기감지기 연동의 방화댐퍼를 필요로 하므로, 방재상으로도 각 층에서 배기하는 것이 요망된다. 보통 제3종 환기방식으로 하는 일이 많다.

 화장싱은 냄새가 옆방으로 새지 않도록 해야 하므로, 건물 내에서 가장 낮은 실내압을 갖도록 하여야 한다. 보통 제3종 환기방식을 사용한다.

 중고층 아파트에서 화장실·욕실 등이 외기에 면하지 않을 경우에는 기계환기로 하면 문제는 없지만, 환기량은 그다지 많이 필요로 하지 않기 때문에 공용배기통에 의한 자연환기로 하는 방법도 생각할 수 있다. 그림 8-13에 한가지 배기방식을 제시하고 있는데, 이 방법은 배기통에 副筒을 설치하여 역류 또는 음향전달 방지를 목적으로 하고 있는 것이다.

그림 8-13 아파트의 배기방식

(3) 지붕밑의 환기                                                                                    

 지붕밑 혹은 천장속의 환기도 매우 중요하다.

 여름에는 지붕면에서 다량의 일사열이 지붕밑으로침입하므로, 천장속의 환기는 여름철의 일사열의 방지를 주목적으로 하고 환기횟수는 5∼6회/h 이상은 있어야 한다. 다시 말하면 지붕및의 공간의 적고 환기도 불충분하면 일사열이 천장을 통하여 실내로 침입하므로, 천장의 단열성을 높여야 하는 것은 물론이지만 지붕밑을 환기가 잘 되게 하여 일사열이 실내에 침입하기 전에 옥외로 방출하는 것도 효과적이다. 그렇게 하기 위해서는 처마밑이나 다락벽에 적당한 크기의 저용 환기구를 설치해야 한다. 防署上으로는 천장의 단열성을 높이고 지붕 밑의 환기를 증진하는 방법이 바람직하다.

 또한, 열용량이 큰 구조에서는 천장속에 배기 팬을 두어 천장의 환기구를 통하여 환기하는 방법도 있다. 이 방법은 야간의 냉기를 축열하여 주간 열기의 침입을 방지하는 방식으로서 나이트벤틸레이션(night ventilation)이라 한다. 그러나, 자연환기를 행할 경우 천장에 환기구를 두면 천장 속에 결로의 원인이 되기 때문에 피하여야 한다. 한편, 마루바닥 밑부분의 환기도 고려하여 목재의 부식을 방지하여야 한다.

2. 사무소 건물

 사무소 건물은 시가지에 건립된 고층 건물인 경우가 많으므로 도시 소음이나 대기오염에 대한 대책이 필요하다. 소음대책으로 창을 열 수 없게 하거나 기밀성 섀시를 설치하고 있다. 

그 결과 열환경의 조성 뿐 아니라 신선한 외기의 도입이나 공기정화장치 등에 의하여 공기적화를 해야만 한다. 

 그러나, 도시의 외기는 반드시 신선하지는 않다. 시가지에서는 최근 대기오염이 점차 증가하고 있으며, 특히 지상 4m 까지에는 자동차 배기가스 또는 먼지 등으로 오염도가 높으며, 도로에 가까운 것은 그 오염도가 더욱 심하다. 또, 겨울철에는 난방, 조리 등으로 인한 배기가 지상 10∼20m 높이까지의 대기를 오염시키고 있다. 

 이와 같은 외부환경으로부터 외기를 그대로 도입하게 되면 오히려 비위생적이 되며, 공조 설비를 설치할 여유가 없는 건물에서라도 공기정화설비 만은 설치해 두는 것이 위생상 필요하게 된다. 또, 소음방지를 위하여 기밀성 새시가 널리 사용되고 있으므로 소규모의 사무실에서도 기계환기는 필요한 것이다. 

 더욱, 흡연과 같이 실내에 큰 오염발생원이 있을 경우 작은 환기나 정화장치를 설치해도 먼지는 빌딩관리 기준값을 초과할 깨가 있다. CO2는 재실자수, CO는 외기농도와 관계가 있으며 먼지는 흡연자수와 관계가 많다. 흡연에 의한 실내공기의 오염대책으로는 흡연실을 별도로 설치하거나 담배연기가 실내로 확산되지 않는 환기방식을 채택하는 등 근본적인 대책이 필요하다.

 또한, 사무소 건물에서는 대체로 기계환기에 의하여 필요한 환기를 하고 있으나, 건물주변에 복잡한 풍압분포가 생겨 외기도입량도 외부 바람의 영향을 받을 때가 있다. 또, 계단 등이 연돌효과를 발휘하여 예상외의 자연환기가 생기는 수도 있으므로 주의할 필요가 있다. 

 한편, 사무소 건물도 상점, 백화점 등과 같이 출입의 빈도가 많은 출입구는 문을 개방하여 에어커튼(air curtain)에 의하여 공기·먼지 등을 차단하는 방식도 있다. 그때의 취출풍속은 5∼6m/s가 적당하다.

3. 학교

 학교 건물은 일반적으로 정화의 필요도가 그렇게 높지는 않지만 그렇다고 해서 위생상 양호한 환경이라고 말할 수는 없다. 역에 각종 난방기구를 사용하면 탄산가스 농도가 더욱 증대할 것이다.

 대체로 환기기준으로서 氣積으로 국민학교에서 4∼5㎥/人, 중학교에서 5∼6㎥/人, 고등학교 이상에서는 6∼7㎥/人이 최소한 필요하다. 또, 환기횟수로는 2∼4회/h는 필요하다. 따라서, 이것을 유지하기 위해서는 겨울철 난방시에는 전용 환기구를 외벽, 복도 측벽 또는 복도 외벽에 설치하여야 한다. 또, 개구면적은 1인당 50㎠, 간벽에서는 100㎠가 최소한 필요하며, 개구에는 각종 풍량조절용댐퍼 또는 확산판을 설치하여야 한다

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 그림 8-14 교실의 환기

교실의 외벽개구부의 구성은 채광 또는 일사조절과 상충되지 않도록 종합적인 계획이 필요하며, 그림 8-14에 나타낸 바와같이 창의 상부에는 전용 환기구, 창대 하부에는 여름철의 통풀용 개구를 설치하여 차양, 루버 등과 같이 설치하면 효과적이다. 개구부를 환기와 병용할 경우에는 오르내리창, 홉퍼(hopper)창, 회전창 등이 적절하며 미닫이창은 바람직하지 못하다. 단층 교실에서는 복도·지붕위에서 개방하는 높은 위치의 창 또는 자연환기 장치를 사용하면 필요환기량을 확보하기 쉽다.

4. 공장

 지금까지 생산공장의 환기계획은 공장 내에서 다량으로 발생하는 열, 수증기 그리고 오염물질을 빨리 옥외로 배출하는 국소환기를 실시함과 아울러 창, 모니터루프 등에 의한 전반환기를 크게 하여 열환경과 공기환경의 적정화에 노력하였다. 따라서, 공장 건물은 비·바람만을 피하는 개방적인 것이 일반적이었다. 물론, 방적공장 등과 같이 제품의 품질관리상 일년내내 일정한 온습도를 유지하기 위해 무창건물로 공조하는 경우로 예외도 있다.

그러나, 최근에는 공장 주변의 환경보존을 위해 오염공기나 공장소음을 무조건 배출하니 않도록 규제하고 있다. 따라서, 공장 건물도 그다지 개방적으로 하지 않게 되었다. 다시 말하면, 앞으로 공장건설은 지역의 환경보존과 더불어 작업환경의 유지라는 양면에서 계획하지 않으면 안되므로, 환기 및 공조설비의 중요성이 한층 더 중요시되고 있다. 더욱, 각종 전자산업이 발달한 경과 산업용 청정실(ICR)등의 등장과 더불어 고도의 환기 및 공조설비가 요구되고 있는 추세에 있다.

 여기에는 일반적으로 공장을 저열원 공장과 고열원 공장으로 분류하여 기술한다. 전자는 용접열 정도의 열발생 밖에 없는 공장이고, 후자는 주조나 단조공장 등을 들 수 있다.

 저열원 공장인 경우는 자연환기를 원칙으로 하여 여름에는 창을 개방하고, 겨울에는 창·출입구를 폐쇄한다. 따라서, 겨울에는 용접가스 등의 정체가 있으므로 급기구를 고려할 필요가 있다. 만일, 저열원 공장이 독립동이 아니고 연속동인 경우에는 중앙부 부근에 용접가스가 정체한다. 그림 8-15에 나타낸 바와 같이 모니터 루프나 벤틸레이터를 사용한 연속동에서 각동의 환기능력이 같으면, 양단부가 최대의 배기효과를 나타내고 중앙부는 거의 환기를 하지 않는다. 이 때문에 중앙에 가까울수록 능력이 큰 것을 설치하고 각동의 환기량의 평균화를 꾀하도록 한다.

또, 환기의 기본적인 사항이지만 모니터 루프나 배기 팬을 설치하고 급기구를 설치하지 않는 예가 있는데, 이때는 틈새가 충분하지 않으면 현저하게 환기효과를 감소시킨다. 반대로 배기팬과 창이 인접해 있으면 실의 전반환기를 저해시킬 수도 있다. 이 경우에는 여름에도 문제가 있는데, 그것은 지붕면에서의 복사열 때문이다. 이에 대한 대책으로는 지붕에 물을 뿌리거나 급기에 의한 냉풍효과로 체감온도의 저하를 도모하고 있다. 이와 같이 여름과 겨울은 상반된 요구가 생겨 여름은 제2종 환기, 겨울은 제3종 환기를 하고 또 팬의 스위치 전환을 하는 방법도 있다.

 고열원 공장에서는 모니터 루프 등에 의한 자연배기가 일반적으로 경제적이며,또,열원이 작을 때에는 후드의 병용이 효과적이다.그러나, 연속동일 경우에는 저열원에 비해 자연배기가 유리해진다. 열원이 건물주번이라면 급기의 확보는 간단하지만 중앙부일 경우에는 급기가 불충분하게 되며, 이 경우에는 제2종 한기방식으로 중앙부에 강제급기를 할 필요가 있다.

5.기타

(1) 주방의 환기

 호텔·병원·식당 등의 영업용 주방의 경우에는 열,수증기, 연기, 냄새를 내는 조리기구에서원칙적으로 후드를 설치하고 국소배기를 한다. 전반환기는 특별히 필요하지 않지만 후드에서 새어 나온 것과 후드로서 처리할 수 없는 적은 기구로부터 발생하는 것에 대하여 주방 환기량의 10% 정도의 전반배기를 행할 필요는 있다. 이것은 후드에 접속하는 덕트의 일부에 흡입구를 설치하면 해결된다. 후드는 작업에 지장이 없으면 4면 개방보다는 3면 또는 2면 개방으로 하고 높이도 되도록 낮게 하는 것이 유효하다.

주방전체의 환기횟수로서는 30∼50회/h 정도가 보통이다. 급기는 되도록 인접실(식당,배선실,복도)에서 행하지만, 인접실이 공조를 하고 있을 때는 그 부하가 늘기 때문에 약 반은 직접 옥외로부터 급기하는 것이 보통이다. 이때 후드에 접근하여 급기구를 설치해서는 안된다.

(2) 보일러실의 환기

 보일러실의 환기설비는 보일러의 연소에 필요한 산소량의 보급과 보일러탱크 및 연도 등에서 방출되는 열을 배출하기 위한 급배기가 있다. 보일러실의 환기횟수로서는 10회/h 정도가 보통이다. 

 보일러실의 용량이 적으면 보일러실의 급기 팬과 배기 팬의 두 대에 맡긴다. 그러나, 대용량의 보일러를 취급하는 경우에는 보일러실의 급기와 배기 팬 이외에 보일러 연소용 급기 팬을 마련하여 급기량을 조정한다. 소형보일러인 경우에는 자연급기구와 배기구 만으로 좋지만, 확실히 환기하기 위해 기계식 환기에 의하는 것이 바람직하다.

(3) 주차장의 환기

 옥외주차장에 있어서는 바닥면적의 1/10 이상이 외기와 직접 개방된 개구부가 있는 경우를 제외하고 제1종 환기설비로 한다. 주차장의 환기회수로서는 10회/h 이상으로 할 것이 요망되고 있다. 

 또한, 주차장에는 급기와 배기만이 아니고 소방법 및 관계법규에 의한 배연설비의 병설이 의무화되고 있으며, 특히 불연성의 천장을 하는 경우를 제외하고 대개는 큰 보마다 배연구를 마련할 필요가 있다. 

 주차장에서는 자동차 배기가스의 비중이 대기보다 무겁기 때문에 급기를 천장에서, 배기를 천장과 일부 바닥면에서 흡입하도록 하는 것이 바람직하다. 또, 팬의 날개 등이 더러운 경우이 더러움에 따라서 환기 능력이 저하하는 일이 많으므로, 유지관리가 쉬운 설치장소·설치방법으로 하는 것이 필요하다.

8-2 배연설비

8-2-1 槪 要

 건물에서는 화재의 발생을 미연에 방지하는 일이 가장 바람직하지만, 일단 화재가 발생했을 경우에는 인명보호를 제1로 한 방재계획을 세워야 할 것이다.

 화재시 발생화는 연기에는 연기입자와 각종 가스성분이 포함되어 있고 , 우선 실내 천장에 닿은 후에 계속해서 발생하는 열기류에 의하여 실의 상부층에서 성층류를 이루어 사방으로 확대하여 벽에 도달하면 내려가기 시작하고 결국은 실 천체에 충만하게 된다. 개구부가 있으면 그 상반주에서 연기가 유출하고 반대로 하반부에서는 외부에서 공기가 흘러 들어와서 연소를 계속시키게 된다. 화재가 발생한 실에서 복도나 로비에 유출하는 연기의 속도는   0.5∼1.0m/s 정도인데, 계단·엘리베이터·샤프트 등에서는 연돌효과에 의해서 그 유속이 증가하여 단번에 최상부까지 올라간다.

 화재시 실내에 있는 사람은 연기 속을 통과하여 유도장치 등을 확인하면서 피난하지 않으면 안되지만, 연기 종도가 진할수록 앞을 내다보기가 힘들다. 백화점·호텔·지하가 등과 같은 곳에 있는 불특정한 사람에 대해서는 전방을 판단할 수 있는 거리로 15∼20m, 건물 내를 잘 알고 있는 사람에 대해서 3∼5m가 필요하다고 한다. 

 화재시에 발생하는 유해가스는 목재가 탄 것만으로도 30여종에 이르고, 기타의 가연물도 실내에는 많이 있으면, 그 중에는 여러 가지의 유족가스도 있게 된다. 또, 연소시의 산소 소비에 의해서 실내공기의 산소 농도가 감소하고, 불완전연소에 의해서 CO가스 농도가 높아지는등 재실자는 가스중독이나 마비현상이 일어나서 심할 경우에는 생명의 위협을 받게 되는 것이다.

 그러므로, 건물에서는 화재의 발생에 수반하는 연기와 유독가스가 피난의 장애가 되지않도록 일정한 구획내에 연기를 막아놓고(이것을 防煙設備라고 한다.), 이것을 배출하는(이것을 排煙設備라고 한다.) 설비체계가 반드시 필요해진다. 이와 같은 방·배연설비는 건축법 및 소방법에 그 설치기준이 정해져 있으며, 그 목적은 피난과 소화활동을 하 때에 연기에 둘러 쌓이거나 유독가스 등에 의해서 피해를 입는 것을 방지하고 인명의 안전을 확보하기 위한 것이다. 

 특히, 최근의 건축재료(내장재료), 가구, 설비기구 및 부속품 등이 합성수지계의 것을 사용하고, 또 합판 등에도 유독가스와 연기의 발생이 현저한 것들이 많이 있다. 따라서, 화재발생에 수반하는 유독가스와 연기의 배출처리, 방연처리를 고려하지 않으면 안되는 것은 물론이지만, 그 이전에 불연재로 발연성이 적은 재료를 건물 내에서 사용하는 일도 상당히 필요하다. 

 또한, 이와같이 방·배연계획은 그 자체가 단독으로 존재하는 것이 아니고, 소화활동이나 피난계획과 관련하여 종합적인 방재계획의 일익을 담당하는 형식으로 추진되어야 한다.

8-2-2 排煙方式

연기를 방어 또는 배출하기 위해서는 여러 가지의 수단이 고려될 수 있으나, 실제로 이용되고 있는 방연 및 배연방식을 대별하면 다음과 같다.

 

 1. 밀폐방연방식

 밀폐도가 높은 벽이나 문으로서 화재를 밀폐하여 연기의 유출 및 신선한 공기의 유입을 억제하여 방연하는 방식으로서, 집합주택이나 호텔 등 구획을 세분할 수 있는 건물에 적합하다. 기계배연을 행할 경우라도 화재의 최종단계에서는 화재실의 밀폐를 할 필요가 있으며 방연의 기본이 되는 방식이다.

 2. 자연배연방식

 이 방식은 화재시 높은 온도의 연기가 발생하면 그 부력에 의하여 연기를 실의 상부벽이나 천장에 설치된 개구에서 옥외로 배출하는 방식이다. 즉 화재에 의해서 발생한 연기류의 부력 또는 외부의 바람에 吸出효과에 의하여 실의 상부에 설치된 창 또는 전용의 배연구로부터 연기를 옥외로 배출하는 거의 자연배연 방식이다. 

 이 방식은 그림 8-16에 나타낸 바와 같이 전원이나 복잡한 장치가 필요 없으며, 평상시의 환기에도 겸용할 수 있으므로 방재 설치의 유휴화 방지에도 이점이 있다. 다만, 풍향측을 개구하면 배연효과가 감소되든가, 경우에 따라서는 반대로 다른 실로 연기의 누출을 초래하게 된다.

그림 8-16 자연배연방식                그림 8-17 스모크타워 배연방식

 고층건물 등에서는 건물의 층간구획이 충분히 이루어지지 않은 상태에서 저층부에서 개구하면 연돌효과를 조장하여 도리어 연기의 전반을 일으킬 우려가 있다.

 3. 스모크타워 배연방식

 배연전용의 샤프트를 설치하고 난방 등에 의한 건물 내외의 온도차나 화재에 의한 온도상승에 의하여 생긴 부력 및 頂部에 설치한 모니터 루프(minitor roof)등의 외풍에 의한 흡인력을 통기력으로 이용하여 배연하는 방식이다.(그림 8-17 참조).

 이 방식은 장치가 간단하고 샤프트의 내열성을 고려하면 어느 정도 고온의 연기도 배연할 수 있는 이점이 있으며, 주로 계단전실의 재연에 이용되고, 고층건물에 적합한 방식이다.

 4. 기계배연방식

 기계배연방식에는 급배기의 어느 쪽에 기계력을 이용하는가에 딸서 다음과 같이 분류된다.

 (1) 제1종 재연방식

 그림 8-18 (a)에 나타낸 바와같이 화재실에 대해서 기계배연을 하는 한편 복도는 계단실을 통해서 기계력에 의한 급기를 행하는 방식이다. 급기량을 배기량보다 적게 제어하여 화재실 내를 부압(-)으로 유지하고 화재실로 부터의 누연을 방지한다. 

 이 방식은 계단 전실 등 중요한 피난로의 확보를 위해서는 유효하지만, 급기와 배연을 기계력에 의존하기 때문에 장치가 복잡하고 풍량의 균형을 유지하기가 어렵다.

그림 8-18 기계 배연방식

 (2) 제2종 배연방식

 그림 8-18 (b)에 나타낸 바와 같이 복도, 계단실 등 피난통로에 공기를 송풍기에 의하여 급기하고, 그 부분의 압력을 화재실보다도 상대적으로 높여서 연기의 침입을 방지하는 것으로서 가압배연방식 이라고도 한다. 그러나, 이 방식은 화재실 이외의 실의 밀폐도가 높지 않으면 충분한 정압(+)을 얻을 수 없고, 틈새에서 화재실로 공기가 유입하여 화재실의 화세(火勢)를 더욱 조장하고 열기나 연기가 복도로 역류하여 위험을 초래할 가능성이 있어서 일반적으로 적용되지 않는다.

 (3) 제3종 배연방식 

 그림 8-18 (c)에 나타낸 바와 같이 화재로 인하여 발생한 연기를 실의 상부에서 배연기에 의하여 흡인하여 옥외로 배출하는 방식이다. 연기의 유동을 방지하며 흡인효과를 증대시키기 위하여 방연현수벽 등을 병용한다.

 이 방식은 화재 초기에 있어서 화재실의 내압을 낮추고 연기를 다른 구획으로 누출시키지 않는 점에서 우수하나 방식이다. 그러나, 화재가 진행하여 연기의 양이 많아지면 흡인을 다 할 수 없을 우려가 있고, 연기의 온도가 상승하면 기기의 내열성에 한계가 있으므로 휴즈댐퍼를 설치하여 배연을 중지할 필요가 있으며, 거실을 모두 배연의 대상으로 한다면 수비범위가 넓어지고 설비비나 유지관리비가 많아지는 등의 문제점이 있다.

8-2-3 배연설비의 구성

1. 배연구

자연배연방식인 경우 배연구는 방연구획의 1/50 이상의 유효 개구면적을 갖는 창이나 벤틸레이터(ventilation)를 말한다. 기계배연 방식의 경우에는 배연구가 벽면상부, 천장면 또는 천장실 내의 배연덕트에 설치되어 평상시에는 폐쇄되어 있다. 즉 배연구는 원칙적으로 폐쇄상태에서 새지 않는 구조의 상기폐쇄형을 것을 사용한다. 단, 하나의 방연구획을 대상으로 한 배연설비로서 배연기의 수동시동장치를 한 것은 상시 개방으로 해도 된다.

또한, 배연구는 각 방연구획에 설치하고, 방연구획이 여러 실로 나누어지는 경우에는 각실마다 설치하든가 또는 각 실 공통의 천장실 내에 설치한다. 동일 방연구획에 복수의 배연구를 설치할 때는 배연구의 한 개의 개방과 함께 다른 배연구도 개방하는 연도기수로 한다. 

배연구의 조작은 수동이 원칙이지만, 높이 31m를 넘는 건축물과 각 구조의 바닥면적이 1,000㎡를 넘는 건축물과 각 구조의 바닥면적이 1,000㎡를 넘는 자하가의 배연구는중앙관리실로부터 원격조작으로 해야 한다.

더욱, 배연구는 그 작동시에 고온의 화염 미 연기에 노출되므로 불연재료로 만들어지며, 열에 의해 현저한 변형이 일어나지 않아야 한다. 또, 배연구는 상기 작동하는 것이 아니므로 가동부가 녹이나 먼지로 작동불량이 되지 않는 재질, 구조의 것이라야 한다.

배연구에는수동개방장치와 그 조작방법을 표시해야 한다. 그러나, 환기, 채광을 주목적으로 하고 배연구로서도 효과가 있는 창(자연배연구)으로서 항시 손으로 개방할 수 있는 구조의 것은 그럴 필요가 없다. 수동개방장치의 손으로 조작하는 부분은 벽면설치의 경우에는 바닥에서 0.8∼1.5m, 천장매달기의 약 1.8m의 위치에 설치한다. 그림 8-19에는 그 설치 예를 나타내다.

그림 8-20 배연덕트

2. 배연덕트

  배연덕트에 대해서도 법규에서 불연재료로 만들어지도록 되어 있으며,가연무로부터 15㎝이상 떨어져 있어야 하고, 금속이외의 단열재로 10㎝ 두께로 덮게 되어 있다. 또 , 직선관 등과 접속하지 않도록하며, 방화구획과 입상샤프트의 벽ㆍ바닥 관통부는완전한 구멍메움으로 하여 연기의 확산경로가 되지 않도록 한다. 만일, 배연덕트가 방화구획을 관통하는 경구 방화댐퍼(퓨즈작동온도 280℃)를 설치한다(그림 8-20 참조).

  일반적으로, 배연덕트의 재료는 아연철판이 많이 사용되며, 그 구조와 재질 등은 이미 제 6장에서 기술한 바와 같이 고속덕트의 시방이 사용된다. 또한, 철판제 덕트는 배연시의 팽창 기타에 대비해서 공기누설이 적은 캔버스 이음쇠를 적어도 10m 마다 삽입한다.

3. 배연기

 배연기로서 사용되고 있는 송풍기는 다익형, 리밋로드형, 터보형, 축류형 등이 있으며, 설치시에는 그 배연 계통에 적합한 송풍기를 선정해야 하고, 사용목적으로부터 다음과 같은 점이 요구된다.

① 송풍기 본체는 고온 기류에 접하게 되므로 내열성이 있고 열 팽창으로 인한 회전에 지장이 없어야 한다. 일반적으로 배연을 시작하면서부터 30분 이상 운전 가능한 구조의 것으로 하여야 한다. 또 내열면에서는 축류형 보다도 원심식 송풍기가 우수하고, 축류형을 사용하는 경우에는 모터 외장형의 것을 사용하되 모터가 측면에 있거나 고기 냉각장치가 부착되어 있는 것을 사용한다.

② 베어링은 물 또는 공기로 냉각하는방법을 쓰거나 기류에 접하지 않는 구조가 바람직하다.

③ 전동기나 벨트 등 구동부분은 송풍기 본체 등에서 복사열을 받아도 기능에 지장이 없어야 한다.

한편, 배연기는 그 배연계통의 최상부에 있는 배연구보다 높은 위치에 설치하는 것이 원칙이며, 방화구획된 기계실 내에 설치한다. 가령, 구동부가 정지했을 때에도 연돌효과에 의한 배연을 기대할 수 있다. 배연기 주위는 일상점검ㆍ보수를 할 수 있게 공간을 확보하고, 부근에 가연물을 두어서는 안되다. 배연출구는 연기가 피난 또는 소화활동에 방해가 되지 않게 설치하고, 또 인접건물을 연소시키지 않게 배려되어야 한다. 그림 8-21에 배연기의 설치예를 나타낸다.

또한, 배연기는 전동기 구동이 원칙이지만, 전원의 사용불능에 대비하여 비상전원 또는 그에 대신할 수 있는 구동방식을 설치하는 것이 좋다.

그림 8-21 배연기의 설치 예

8-2-4 배연계획과 방연벽

1.방역구획과 방연벽                                                                 

방연구획은 방화구획 또는 방연벽에 의해 구성된다. 즉 방재계획상 기본적으로 방화구획이 있고, 그 구획 내를 다시 방연계획으로 세분하게 되며, 방화구획을 벗어난 방연구획은 존재하지 않는다. 또한, 건축물의 방화구획은 구조에 의해서도 이루어지지만 원칙적으로 건물 종별에 따라 바닥면적 1,000∼1,500㎡ 이하로 되어 있고, 방연구획의 면적은 일반적으로 500㎡를 초과하지 않도록 규정하고 있다.

그림 8-22 바연벽의 구조 예

방연구획에서는화재초기의 연기를 저지하는 동시에 화재로 인해 탈락하지 않는 불연재 등을 쓴 간벽 또는 방연벽을 필요로 한다. 방연벽의 구조는 그림 8-22에 나타낸 바와 같은데, 이 때 현수벽의 최소높이는 50㎝로 한다. 또한, 사무소 건물과 같이 각층 동일한 형상ㆍ동일용도이며 그 유효면적이 500㎡ 이상인 경우에는 , 그림 8-23에 나타낸 바와 같이 기준층을 여러 개로 분할하고 배연설비에 접속한다. 각 구획의면적은 동일한 것이 바람직하다.  또한, 불특정 다수인이 사용하는 홀ㆍ식당ㆍ주방 등과 같이 상이한 용도를 포함한 경우에는 그 용도에 따라 전용의 배연설비를 가질 것이 요망된다.

한편, 방연구획은 다음과 같이 3종류로 분류된다.

그림 8-23 방연구획의 분할

(1)면적구획

 화재규모와 피해의 억제를 위해 일정 면적 이하로 구획하는 것이다. 즉, 화기의 확산을 억제하기 위한 것이다.

(2)용도구획

  특수건축물의용도에 준하는 부분과 위험물을 저장, 처리하는 용도의 실에서는 화재에 윟나 위험성이 높고 또 다른 부분에 미치는 영향도 크기 때문에 방화구획을 해야만 한다.  또한, 불특정 다수인이 모이는 집회장 백화점 또는  호탤과 상점 등 갖가지 용도의 실을 하나의 방연구획으로 하면 가연물의 양, 피난형태 등이 다르기 때문에 화재시의 위험도가 높아진다. 이러한 관점에서 면적에도 불구하도 용도별 구획이 바람직하고, 일반적으로 방화구획과 마찬가지로 내화벽 또는 자동폐쇄식 갑종방화문으로 구획한다.

(3)수직공간구획

화재는 계단, 엘리베이터, 에스컬레이터, 덕트 스페이스 등과 같이, 건축물을 수직으로 관통하는 부분이 있게 되면 급속히 확대된다. 즉 화재시에는 이들 수직공간이 연기의 전달경로가 되기 쉽고 또 연돌효과에 의해서 그 전달속도가 빨라질 수 있다. 따라서, 이들 부분과 다른 부분과는 방화 혹은 방연구획으로 할 필요가 있으며, 건축적으로 이들과 거실 사잉에 연기감지기 연동의 폐쇄문 등이 계획되어야 한다.

또한, 공기조화나 환기용 덕트에서 2층 이상에 걸치는 경우에는 연기감지기 연동의 방화댐퍼로 연기를 차단하는 처리가 필요하다.

2.배연계획

배연계획은 피난을 안전하게 행하기 위한 수단이므로, 배연계획을 세울 때에는 피난계획을 충분히 고려하여 계획을 수립해야 한다. 또, 배연은 전과 또는 화재층의 거주자가 피난완료할 때까지 유효하게 적용하고 피난통로의 안전성을 확보하지 않으면 안된다. 따라서, 건물의 규모가 커질수록 장시간 배연을 계속하여 피난통로를 연기로부터 방지할 필요가 있다.

(1)안전구획

피난은 일반적으로 거실(화재실)→복도→계단전실→계단→건물 밖의 경로를 잡는 것이 일반적이며, 사람들이 피난을 완료하기 전에 계단으로 연기가 침입하게 되면 그곳보다 상층에 있는 사람들은 피난이 불가능하게 되어 혼란의 원인이 된다. 그래서, 화재실에서 옥외까지를 순서에 의하여 구획하고, 화재실로부터 직접 계단 등이 연결되지 않도록 하는것이 중요하다.

즉, 복도를 제1차 안전구획으로 하면, 계단실은 제2차 안적구획이고, 곙단은 제3차 안전구획이다. 그리고 각 구획은 그 앞의 구획에서 화재의 영향을 받게 되므로, 그 경계부분에서 방화ㆍ방연을 행한다면 안전성은 증가하며, 각 안전구획의 경계는 방연성능을 가진 문으로 구획하는 것이 바람직하다.

(2)피난통로의 배연계획

피난통로의 배연계획은 앞서 설명한 바와 같이 구획으로부터 고차 안전구획으로 연기가 유출하지 않도록 설치해야 한다. 그러기 위해서는 각 구획마다 배연구를 설치하는 것은 물론, 배연기의 계통도 전부동일한 배풍기로 하는 것이 아니고 2∼3 계통으로 분할해 두는 것이 좋다.

배연을 행할 경우에는 급기경로가 확보되어 있지 않으면 유효한 배연은 할 수 없다. 급기 경로는 그림8-24에 나타낸 바와 같이 고차안전피난구획으로부터 순서대로 저차 안전피난구획으로 흐르게 하는 것이 바람직하며, 거주자는 신선한 공기가 있는 방향으로 피난할 수 있다. 또한 피난시의 인간심리에도 일치하여 피난이 더욱 용이하게 된다.

그림 8-24 안전구획과 기류방향

(3)배연구획기준

배연구획을 평면적으로 구성하는 것은 벽, 간벽,방연 현수벽이다. 원칙적으로 실면적 1,000㎡이내이고, 배연구에서의 거리가 40m 이내가 도는 벽 또는 칸막이로 구성된실은 그 실 자체가 하나의 방연구획이 된다. 그러나, 1000㎡이사의 실이나 배연구에서의 거리가 40m를 초과하는 경우에는 그 실은 방연 현수벽에 위하여 구획하고 배연구획을 만들어만 한다.

배연구획은 면적구획 이외에 다음과 같은 조건을 고려하여야 한다.

① 배연구획이 2개 층에 걸친 경우에는 원칙적으로 동일 배연구획으로 인정되지 않는다. 그러나, 상하층에 바람이 통하는 부분이 있는 경우에는 그림 8-25에 나타낸 바와 같이 하층의 바람이 통하는 부분의 밑부분은 상부층의 구획에 포함시켜 구획한다.

② 구획의 분할은 배연구로부터 그 구획의 모든 부분까지의 거리가 40m이내가 되도록 설정해야만 한다. 그림 8-26에 나타낸 바와 같이 구획 내에 칸막이가 있는 경우에는 A+B≤40m가 되도록 설정한다.

          그림 8-25 배연구획                   그림 8-26배연구로부터의 거리

8-2-5 배연설비의 설계ㆍ시공

1. 배연풍량의 결정

자연배연에는 배연구 배출풍량이 외기의 바람이나 배연온도에 좌우되므로 개략적으로 개구면적으로 규정되는 것이 일반적이다. 그러나, 기계배연의 경우네는 방연구획의 바닥면적 1㎡당 1㎥/min 이상으로 규정되어 있어 바닥면적이 정해지면 배연량도 결정된다. 대체로 배연구획의 최대면적이 500㎡이므로, 1개의 배연구획에 있어서도 최대풍량은 500㎥/min 이 된다. 

그러나 배연구가 공기를 흡입하지 않고 효율 좋게 연기만을 배출하기 우해서는 연기층 두께, 연기온도 등이 관련된다. 그림 8-27에는천장의 개구하는 배연구가 만드는 포텐셜의 압력분포와 연기의 두께 h(m)에 위한 부럭과의 관계를 나타내고 있는데, 연기층의 두께가 클수록 배연구가 공기를 흡입하지 않고 배연할 수 있는 양은 작아진다. 또한 배연풍량은 덕트나 기타 배연구로부터 누설량을 예상하여 다소 여유를 두는 것이 좋다.

그림 8-27 배연구로의 연기의 흐름

2. 배연구의 선정

배연구는 개구면적 0.04㎡ 이상으로 하고, 흡입풍속 10㎧이하에서 결정한다. 또, 배연구는 그림 8-28에 나타낸 바와 같이 그 배연구획의 모든 부분으로부터 30m 이내이어야 하며, 배연구는 천장으로부터 80㎝ 이내의 거리에 있는 부분에 설치한다. 다면 천장높이가 3m 이상인 건축물에 설치된 배연구는 바닥면에서 높이 2.1m 이상, 천장높이의 1/2이상의 벽에 설치할 수 있다.

그림 8-28 베연구의 설치 위치

3. 배연덕트의 설계

배연더트의 설계에서는우선 덕트가 각 부분의 통과풍량을구하게 되는데, 동일 배연기 계통에 속하는 2개 이상의 방연구획 부분 가운데서 바닥면적이 60㎡ 이상인 것이 있는 경우에는 그 중 최대바닥면저(㎥)에 2를 곱한 값(㎥/min)을 그 덕트 부분의 통과풍량으로 한다. 또 각 터미널 덕트에 대해서는 그것이 담당하는 방연구획 부분의 바닥면적(㎡)에 1㎥/min를 곱한 것을 통과 풍량으로 한다.

또한, 방연구획의 바닥면적이 모두 60㎡ 미만인 경우도 덕트는 위와 마찬가지로 구하지만, 이때의 배연기 용량은 최저 120㎥/min로 한다. 따라서, 배연기의 가장 가까운 덕트 부분의 풍량은 방연구획이 최대인 것으로 2배 혹은 120㎥/min 중 큰 쪽의 용량을 취하게 된다. 그러나, 극장ㆍ연화관 등과 같은 대공간 및 여러 용도의 실이 혼용된 건물에서는 별도로 법규를 참조해서 통과풍량을 구해야 한다. 어느 경우에든지 덕트내 풍량은 위의 배연용 풍량외에도 덕트의 이음부, 배연구의 설치부등에서 다소 누설공기가 있으므로, 덕트가 긴 경우, 배연구 수가 많은 경우, 덕트 내압이 큰  경우 등에는 누설량도 포함시킬 필요가 있다.

한편, 일반적으로 덕트의 풍속은 배연풍량이 커지게 되므로 실제계획에서는 상당히 고속으로 설계되기 쉽다. 그러나, 덕트 내의 부압이 커지면 누설공기량의 중대나 배연구의 작동이 원활하지 못할 것이 예상되므로 덕트내 풍속은 통상 10㎧ 정도로 하고 최대통과풍속은 25㎧로 한다. 기타 철판 덕트의 판두께는 고속덕트의 시방에 따르며, 배연구에 걸리는 부압은 강도ㆍ누설량 등을 고려해서 80㎜Aq 이하로 한다.

또 한가지 배연기의 압력을 결정하기 위해서는 덕트의 압력손실을 구해야 한다. 그러나, 배연덕트는 공기조화나 환기덕트와 같이 각 부분에 동시에 통풍하지 않고 어느 부분에 몇 개소의 배연구가 열리게 될지 알수가 없다.

따라서, 어림잡아 치수를 결정하게 되지만, 아뭏든 가장 먼 곳에 있는 배연구 또는 최대구획의 배연구가 열려도 소정풍량을 확보할 수 있어야 한다. 덕트 각 부를 통과하는 풍량은 배연구가 열리는 위치에 따라 달라지게 되므로, 최대풍량이 통과하는 경우를 등압법으로 검토한다.

4. 배연기의 결정

배연기는 1개의 배연기의 개방에 수반해서 자동적으로 작동하여 풍량 120㎥/min 이며, 동시에 방연구획 부분의 바닥면적당 1㎥/min(두개이상의 방연구획을 처리하는 경우에는 바닥면적 최대의 방연구획에 대해서 2㎥/min) 이상의 배기 능력을 갖는 것으로 하며, 그 최대 배출능력은 1000㎥/min 의 범위 내로 한다. 이때 배연기의 능력은 배연덕트 계통 가운데서 가장 불리한 경로의 전 압력 손실과 배연량에 의해 산정한다(배연덕트의 누설량도 고려해서 10%정도 할증한다).

5. 배연설비의 제어 및 감시

(1) 제어

  ① 배연구의 제어: 배연설비는 시험ㆍ보수 등을 위해 수동개방장치를 반드시 설치해야 하는데. 일반적으로 연기감지기와 연동시킨 자동개방장치를 설치하는 일이 많다.

  ② 배연기의 제어: 배연기는 그와 연결된 배연구 중 하나라도 열렸을 때 그에 수반해서 자동적으로 작동해야 하므로, 배연구가 수동 또는 연기감지기 연동으로 열렸을 경우 배연기에 기동신호를 보내는 회로가 필요하다. 또, 중앙관리실이 있는 건물에서는 원격조작 및 작동을 감시할 수 있어야 한다.

  ③ 방연 현수벽의 제어: 가동식의 방연 현수벽에는 수동제어장치를 반드시 설치해야 한다. 자동제어의 경우에는 하나의 방연구획에 1개잉상의연기감지기를 원칙으로 하며, 중앙관리실이 있는 건물은 이 밖에 원격제어 및 감시를 할 수 있어야 한다.

(2) 감시

  높이 31m 이상의 건축물(비상용 엘리베이터를 설치해야 하는 건물) 등에서는 공기조화, 환기, 배연, 기타의 설비제어 및 작동상태를 중앙관리실에서 감시해야만 한다.

(3) 전원

  배연설비에 쓰이는 전원에는 상용전원과 예비전원이 있다.