연돌효과(Stack Effect) - 기구미 노트

 

기출문제

• 2024년 132회 1교시 3번 : 연돌효과(Stack Effect)의 원인과 개선방안
• 2018년 115회 2교시 3번 : 초고층 건축물의 연돌효과(Stack Effect)의 문제점과 대책을 설명하시오.
• 2014년 103회 3교시 2번 : 초고층 건물화재 시 연돌효과(Stack Effect)현상에 대하여 단계별(계획, 시공, 유지관리) 중점관리 사항 및 개선방안에 대하여 설명하시오.
• 2013년 99회 1교시 8번 : 연돌효과(Stack effect)
• 2007년 81회 4교시 2번 : 고층건물 연돌효과(Stack Effect)의 발생원인, 문제점 대책을 설명하시오.
• 2002년 68회 1교시 11번 : 연돌효과(Stack Effect)

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

 

연돌효과 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

참고문헌(출처)

• 초고층건물에서 연돌효과 문제점 개선에 관한 연구 / 김옥, 박진철, 이언구
• 초고층 건물에 나타나는 연돌효과 / 김진수
• 초고층 건물에서의 연돌효과 / 김광우