소화활동설비 - 제연설비 실기 기출문제풀이 1-1

1. 제연구역구획의 기준 (NFTC 504. 2. 1. 2)

  ① 재질은 내화재료, 불연재료 또는 제연경계벽으로 성능을 인정받은 것으로서 화재시 설계 변경 · 파괴되지 아니하고

       연기가 누설되지 않는 기밀성이 있는 재료로 해야 한다.

  ② 제연경계는 제연경계의 폭이 0.6 m 이상이고, 수직거리는 2 m 이내이어야 한다. 다만, 구조상 불가피한 경우는 2 m 를

       초과할 수 있다.

  ③ 제연경계벽은 배연시 기류에 따라 그 하단이 쉽게 흔들리지 아니해야 하며, 또한 가동식의 경우에는 급속히 하강하여

       인명에 위해를 주지 아니하는 구조이어야 한다.

 

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2. 배출량 및 배출방식 (NFTC 501. 2. 3)

가. 통로

   ▣ 45,000 ㎥/hr 이상일 것

나. 거실

  ① 거실의 바닥면적이 400 ㎡ 미만일 경우 (최저 5,000㎥/hr 이상일 것) 

       배출량 [㎥/min] = 바닥면적 [㎡] × 1 [㎥/min·㎡]

  ② 거실의 바닥면적이 400 ㎡ 이상일 경우 (예상 제연구역이 제연경계로 구획된 경우)

     ㉠ 거실의 바닥면적이 400 ㎡ 이상, 직경 40m 원의 범위 안에 있을 경우 (최저 40,000 ㎥/hr 이상일 것)

수직거리	배출량
2 m 이하	40,000 ㎥/h 이상
2m 초과 2.5m 이하	45,000 ㎥/h 이상
2.5m 초과 3m 이하	50,000 ㎥/h 이상
3m 초과	60,000 ㎥/h 이상

    ㉡ 거실의 바닥면적이 400 ㎡ 이상, 직경 40m 원의 범위를 초과할 경우 (최저 45,000 ㎥/h 이상일 것)

수직거리	배출량
2 m 이하	45,000 ㎥/h 이상
2m 초과 2.5m 이하	50,000 ㎥/h 이상
2.5m 초과 3m 이하	55,000 ㎥/h 이상
3m 초과	65,000 ㎥/h 이상

 

   ◈ 배출량 계산시 배출량의 단위가 ㎥/h (CMS)이므로 60분을 곱할 것

         ※ CMH : Cubic meter hour

   ◈ 제연경계벽으로 구획되었다는 것은 수직거리가 있다는 말과 같다. 대규모 거실(바닥면적 400 ㎡ 이상인 경우)는

         배출량을 표의 값으로 계산하는데 만약 수직거리가 주어지지 않으면 최소 배출량을 적용한다.

        ※ 최소 배출량 적용 이유 : 청결층 유지

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다. 공동 예상 제연구역의 배출량

  ① 공동배연구역 (공동 예상 제연구역안에 설치된 예상 제연구역이 각각 벽으로 구획된 경우) 각 예상제연구역의 배출량

       을 합한 것 이상 (예상 제연구역의 바닥면적이 400 ㎡ 미만인 경우 배출량은 바닥면적 1 ㎡당 1㎥/min 이상으로 하고

       공동 예상 제연구역 전체 배출량은 5,000 ㎥/hr 이상으로 할 것)

  ② 독립배연구역 (공동 예상 제연구역 안에 설치된 예상제연구역이 각각 제연경계로 구획된 경우) 각 예상 제연구역의

       배출량 중 최대의 것

    ※ 공 - 벽 - 합: 공동배연구역 - 벽으로 구획 (개별 배출량의 합)

        독 - 제 - 최 : 독립배연구역 - 제연경계로 구획 (최대량)

 ▣ 배출구 (NFTC 501.2.4.2)

   ⊙ 예상 제연구역의 각 부분으로 부터 하나의 배출구까지의 수평거리는 10m 이내가 되도록 해야 한다.

 

[참고] 댐퍼의 종류

 ▣ 기능에 따른 분류

   ① 방화댐퍼 (Fire Damper : FD) : 화염에 의한 피해를 방지하기 위한 목적으로 설치되며 퓨즈의 용융 등에 의해 작동

                                                         된다.

  ② 방연댐퍼 (Smoke Damper : SD) : 유독가스나 연기에 의한 피해를 방지하기 위한 목적으로 설치되며 연기감지기의

                                                        신호에 의하여 자동적으로 폐쇄된다.

  ③ 풍량조절댐퍼 (Volume Damper : VD) : 덕트 내의 풍량을 조절하기 위한 댐퍼

  ④ 플랩 댐퍼 (Flap Damper ) : 과압에 의해 날개를 자동적으로 개방하는 구조의 과압방지 배출 댐퍼

 ▣ 구조에 따른 분류

  ① 솔레노이드 댐퍼 (Solenoid damper) : 솔레노이드가 누르게 핀을 이동시킴으로써 작동되며 개구부 면적이 작은 곳에

                                                                   설치한다.

  ② 모터 댐퍼 (Motor damper) : 모터가 누르게 핀을 이동시킴으로서 작동되며 개구부 면적이 넓은 곳에 설치한다.

  ③ 퓨즈 댐퍼 (fusible link type damper) : 덕트 내부가 일정 온도 이상이 되면 퓨즈가 용융되어 댐퍼에 설치된 폐쇄용

                                                                   스프링에 의해 자동적으로 폐쇄되는 댐퍼이다.

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1. 바닥면적이 60㎡인 어느 실내에 제연설비를 하려고 한다. 최소 소요배출량은 몇 [㎥/hr] 인가 ? (단, 거실의 바닥면적은

     400 ㎡ 미만으로 구획되어 있다) [3점] ★★★★★

[문제풀이]

  배출량 [㎥/min] = 바닥면적 [㎡] × 1 [㎥/min · ㎡]

   ⊙ 배출량 = 60 ㎡ × 1 ㎥/min · ㎡ = 60 ㎥/min

   ⊙ 단위 환산 : 60 ㎥/min × 60 min = 3,600 ㎥/h

   ⊙ 바닥면적 400 ㎡ 이하의 최저배출량은 5,000 ㎥/h 이상이므로 정답은 5,000 ㎥/h 이다.

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[해설] 배출량 (거실의 바닥면적이 400㎡ 미만일 경우 (최저 5,000 ㎥/h 이상일 것))  : 일반적인 경우

   배출량 [㎥/min] = 바닥면적 [㎡] × 1 [㎥/min · ㎡]

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2. 제연설비에 대한 다음 조건을 참조하여 각 물음에 답하시오. [12점)

[조건]

  ① 바닥면적이 390 ㎡인 거실이다.

  ② 제연덕트의 길이는 총 80 m이고 덕트의 저항은 0.2 ㎜Aq/m로 한다.

  ③ 배기구의 저항은 8 ㎜Aq, 그릴저항은 3 ㎜Aq, 부속류 저항은 덕트저항의 50%로 한다.

  ④ 송풍기는 시로코 팬 (Sirocco FAN)을 선정하고 효율은 60%로 한다.

  ⑤ 전달계수는 1.1로 한다.

가. 예상 제연구역에 필요한 배출량 [㎥/h]을 구하시오.

나. 송풍기에 필요한 전압 [㎜Aq]을 구하시오.

다. 송풍기의 전동기 동력 [kW]을 구하시오.

라. 바닥면적이 400 ㎡ 미만의 거실에서 최저 배출량은 5,000 ㎥/hr이상으로 규정하고 있다. 그 이유를 쓰시오.

마. 다익형 팬의 특징을 2가지만 쓰시오.

바. 회전수가 1,700rpm일 때 이 송풍기의 전압을 1.2배로 높이려면 회전수를 얼마로 증가시켜야 하는지 구하시오.

[문제풀이]

 가. 예상 제연구역에 필요한 배출량 [㎥/h]을 구하시오.

      배출량 [㎥/min] = 바닥면적 [㎡] × 1 [㎥/min · ㎡]

  ⊙ 배출량 = 300 ㎡ × 1 ㎥/min · ㎡ = 300 ㎥/min

  ⊙ 단위 환산 : 300 ㎥/min × 60 min = 18,000 ㎥/h

  ⊙ 바닥면적 400 ㎡ 이하의 최저배출량은 5,000 ㎥/h 이상이므로 정답은 18,000 ㎥/h 이다.

나. 송풍기에 필요한 전압 [㎜Aq]을 구하시오.

  ▣ 전압[㎜Aq] = 덕트손실압력 [㎜Aq] + 배기구 저항 [㎜Aq] + 그릴저항 · 부속류 저항 [㎜Aq]

     ∴ 전압 = 0.2 × 80 + 8 + 3 + 0.2 × 80 × 0.5 = 35 ㎜Aq

다. 송풍기의 전동기 동력 [kW]을 구하시오.​

라. 바닥면적이 400 ㎡ 미만의 거실에서 최저 배출량은 5,000 ㎥/hr이상으로 규정하고 있다. 그 이유를 쓰시오. 최소 청결층

      유지

마. 다익형 팬의 특징을 2가지만 쓰시오.

  ▣ 동일 용량에 대한 크기가 적어 설치면적이 작아진다.

  ▣ 낮은 압력에 많은 양의 송풍에 유리하다.

바. 회전수가 1,700rpm일 때 이 송풍기의 전압을 1.2배로 높이려면 회전수를 얼마로 증가시켜야 하는지 구하시오.

 ▣ 상사법칙

  ◈ 양정 : 펌프의 양정은 회전수 및 관경의 제곱에 비례한다.

    ※ 양정은 압력에 대응관계에 있다.​

【 해설 】 다익형 송풍기의 특징 (시로코 송풍기 - 다익형 송풍기)

  ① 동일 용량에 대한 크기가 적어 설치면적이 작아진다.

  ② 낮은 압력에 대한 많은 양의 송풍에 유리하다.

  ③ 속도가 낮아 소음이 작다.

  ④ 풍량변동에 대한 풍압의 변화가 적으며 많은 공기구멍으로 급배기하고 있는 경우 기존의 일부를 폐쇄해도 다른 급배기

       구의 영향이 적다.

  ⑤ 효율이 좋지 않다.

 

【참고】 상사법칙

  ① 유량 : 펌프의 유량은 회전수에 비례하고 관경의 세제곱에 비례한다.​

       여기서, Q1 : 변경 전 유량 [ℓ/min],         Q2 : 변경 후 유량 [ℓ/min]

                    N1 : 변경 전 회전수 [rpm],       N2 : 변경 후 회전수 [ℓ/rpm]

                    D1 : 변경 전 관경 [㎜],             D2 : 변경 후 관경 [[㎜]

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  ② 양정 : 펌프의 양정은 회전수 및 관경의 제곱에 비례한다.

          여기서, H1 : 변경 전 양정 [m],               H2 : 변경 후 양정 [m]

                       N1 : 변경 전 회전수 [rpm],        N2 : 변경 후 회전수 [ℓ/rpm]

                       D1 : 변경 전 관경 [㎜],              D2 : 변경 후 관경 [[㎜]

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  ③ 축동력 : 펌프의 축동력은 회전수의 세제곱 및 관경의 오제곱에 비례한다.​

        여기서, P1 : 변경 전 축동력 [kW],                 P2 : 변경 후 축동력 [kW]

                     N1 : 변경 전 회전수 [rpm],                N2 : 변경 후 회전수 [ℓ/rpm]

                     D1 : 변경 전 관경 [㎜],                      D2 : 변경 후 관경 [[㎜]

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