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WO2022092761A1 - 흡기형 제연설비 - Google Patents

흡기형 제연설비 Download PDF

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WO2022092761A1
WO2022092761A1 PCT/KR2021/015096 KR2021015096W WO2022092761A1 WO 2022092761 A1 WO2022092761 A1 WO 2022092761A1 KR 2021015096 W KR2021015096 W KR 2021015096W WO 2022092761 A1 WO2022092761 A1 WO 2022092761A1
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WO
WIPO (PCT)
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water
gas
venturi
smoke
injection pipe
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/KR2021/015096
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김성우
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to JP2023524582A priority Critical patent/JP7561982B2/ja
Priority to EP21886755.4A priority patent/EP4230922A4/en
Priority to CN202180072438.9A priority patent/CN116601393A/zh
Priority to US18/033,831 priority patent/US20230400203A1/en
Publication of WO2022092761A1 publication Critical patent/WO2022092761A1/ko
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Ceased legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F7/00—Ventilation
    • F24F7/04—Ventilation with ducting systems, e.g. by double walls; with natural circulation
    • F24F7/06—Ventilation with ducting systems, e.g. by double walls; with natural circulation with forced air circulation, e.g. by fan positioning of a ventilator in or against a conduit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F5/00—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow
    • F04F5/02—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being liquid
    • F04F5/04—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being liquid displacing elastic fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/30—Control or safety arrangements for purposes related to the operation of the system, e.g. for safety or monitoring
    • F24F11/32—Responding to malfunctions or emergencies
    • F24F11/33—Responding to malfunctions or emergencies to fire, excessive heat or smoke
    • F24F11/34—Responding to malfunctions or emergencies to fire, excessive heat or smoke by opening air passages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F7/00—Ventilation
    • F24F7/007—Ventilation with forced flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F7/00—Ventilation
    • F24F2007/001—Ventilation with exhausting air ducts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F2221/00—Details or features not otherwise provided for
    • F24F2221/50—HVAC for high buildings, e.g. thermal or pressure differences

Definitions

  • the present invention relates to a smoke control facility installed in a building, and more particularly, by rapidly inhaling smoke and toxic gas generated during a fire, mixing it with water and removing it, By preventing smoke from spreading in the /Smoke Removal Zone, fire room (living room), evacuation routes, hallways, stairs, etc. it's about
  • firefighting-related facilities include fire-fighting facilities, smoke exhaust facilities, smoke control (control) facilities, alarm facilities, evacuation facilities, fire-fighting water facilities, fire-fighting activity related facilities, and the like.
  • the basic purpose of firefighting equipment is, of course, to detect fire early, protect or evacuate people in the building, and to minimize damage to life and property due to fire, such as enabling fire extinguishing activities at the initial stage.
  • the smoke control (control) facility is a positive pressure facility, for example, by blowing air into each floor in case of a fire to raise the internal pressure of the escape passage in the building higher than the pressure of smoke and toxic gas, so that the smoke in the escape passage It blocks the inflow of toxic gases and prevents suffocation of escapees.
  • a smoke exhaust facility is a facility that discharges toxic gas outside a building, the smoke control facility blocks and maintains the toxic gas from entering.
  • the smoke control (control) facility is a type of fire extinguishing facility that detects smoke generated in the early stage of a fire in a building, discharges the smoke from the fire room (living room), and prevents the smoke from spreading in the evacuation route, such as hallways and stairs.
  • This is a facility that protects residents from smoke and allows them to safely evacuate, and at the same time controls smoke so that the fire brigade can extinguish fire and discharges it to the outside (exhaust smoke/ ⁇ /Fire Smoke Ventilation). .
  • Ventilation (control) facilities can be divided into living room ventilation (control) facilities and stair rooms and auxiliary rooms (control) facilities depending on the location where they are installed, but the technical contents are almost the same.
  • the living room ventilation (control) equipment includes a supply air blower and an exhaust blower for discharging smoke and heat in the living room where a fire has occurred.
  • the supply air blower supplies more air than the exhaust blower exhausts so that evacuation and firefighting activities can be carried out.
  • the smoke control (control) facility in the stairwell and annex is a facility to protect the evacuation from toxic gas by making the internal pressure of the stairwell and the annex (hereinafter referred to as the air-control area) higher than that of the living room so that the smoke in the living room does not penetrate.
  • the conventional ventilation (control) facilities for stair rooms and ancillary rooms have a method of supplying external air to the ventilation (control) zone using a control blower and a vertical windpipe. That is, it is to prevent the inflow of smoke into the ventilation (control) zone by increasing the pressure by supplying air into the ventilation (control) zone through the ventilation damper with a blower installed on the basement or roof.
  • these ventilation (control) facilities do not perform their normal functions when the pressure falls outside the control area (windows, entrances), and the corridors and stairs of the control area are filled with smoke and toxic gases, suffocating escapees. It is true that it has already been found to be useless in various news reports and official field tests and inspections that it is exposed to the big problem of causing suffocation/suffocations.
  • FIG. 1 and 2 are diagrams for explaining the problem of a conventional smoke control (control) facility.
  • a windpipe 11 is provided between the residential space 13 of the building 10 and the smoke control (control) area 15 .
  • Pungdo 11 is a vertical duct installed in a common hole (not shown), and guides air supplied from the ventilation fan 17 in the basement upward.
  • the malfunction of introducing excessive air through the ventilation dampers (15a) of each floor installed in the ventilation (control) 15, corridor, stairs, etc. It has been revealed through several field experiments and inspections that it is a big problem that it is impossible to escape because the door cannot be opened in the living space 13 by the elderly as well as the strong adult men by raising it excessively.
  • the internal pressure of the ventilation (control) zone cannot be increased like a puncture in a car tire. No matter how much wind is supplied, the internal pressure of the milling area does not increase.
  • HCL hydrogen cyanide
  • the present invention was created to solve the above problems, and it is possible to minimize the loss of life by preventing the movement of smoke and toxic gases to the control area in case of a fire, and to purify the indoor air even in a situation where there is no fire, and to prevent pollution.
  • An object of the present invention is to provide an intake type ventilation system that can be used to prevent the discharge of pollutants in industrial sites that discharge substances.
  • the intake type smoke control system of the present invention as a means of solving the problems for achieving the above object is to exhaust the gas flowing into the air removal area to the outside of the air removal area, so that water provided from the outside passes through, while the water passes a vacuum-generating multi-stage venturi for generating negative pressure according to the turi effect to suck in the gas inside the air removal area, and mixing the inhaled gas with water to discharge it; a water supply unit for supplying water to the vacuum generation multi-stage venturi; A nozzle for spraying water supplied through the water supply unit into the vacuum generating multi-stage venturi is provided.
  • the multi-stage venturi for generating vacuum is installed in a common pit communicating with the manufacturing area of each floor through a through passage, and a water supply unit;
  • a water pump for pumping water a main water supply pipe for guiding the water pumped by the water pump to the vacuum generating multi-stage venturi side, and a branch pipe connected to the main water supply pipe and extending toward the inlet side of the vacuum generating multi-stage venturi and connected to the nozzle .
  • a plurality of the vacuum generating multi-stage venturi is arranged vertically spaced apart, and between each vacuum generating multi-stage venturi, the water sprayed from the upper vacuum generating multi-stage venturi is to prevent hitting the lower vacuum generating multi-stage venturi
  • a blocking guide plate is provided.
  • a mixing conduit extending vertically and accommodating the vacuum generating multi-stage venturi and the blocking guide plate, and guiding the water and gas mixture ejected from the vacuum generating multi-stage venturi to the lower portion is further included.
  • the vacuum generation multi-stage venturi A ben having the nozzle provided at the upper end and ejecting water sprayed from the nozzle downwards, and a ben that surrounds the injection pipe and guides water sprayed through the injection pipe downward, the diameter of which expands as it goes down.
  • Two casings are provided.
  • injection pipe A first injection pipe coupled to the nozzle and having an inlet for receiving water and gas at the same time, and an outlet for discharging water mixed with gas; a second injection pipe having an outlet for mixing and discharging the gas mixture water jetted from the injection pipe; A mixing blade is formed that allows the mixture to be mixed.
  • venturi casing A fixed tube accommodating the second injection pipe, the upper end having an inlet for inhaling gas, a rotating tube rotatably installed at the lower end of the fixed tube, and a rotating tube located inside the rotating tube and collide with the sprayed water, It includes an impeller blade that receives kinetic energy from and rotates the rotating tube.
  • a receiving groove extending in the circumferential direction and having a predetermined cross-sectional shape is formed along the circumferential direction, and at the upper end of the rotating tube, the receiving groove is inserted and supported in the receiving groove and inserted into the receiving groove in the circumferential direction.
  • a slidable bent insertion end is formed.
  • an oil-free solid lubricating coating or a ring-type bearing is further installed between the bent insertion end and the receiving groove.
  • a water supply pump for recycling water discharged through the mixing conduit is further provided.
  • the intake type smoke control system of the present invention forms a negative pressure in the event of a fire, inhales surrounding smoke and toxic gas, mixes it with water and discharges it to the outside, thereby preventing the smoke and toxic gas from moving to the control area and human casualties can be minimized.
  • FIG 1 and 2 are diagrams for explaining the problem of the conventional smoke control (control ( ⁇ / Smoke Control) and exhaust (exhaust smoke / ⁇ / Fire Smoke Ventilation) equipment to the outside).
  • 3 and 4 are views for explaining the basic structure and operation method of an intake type smoke removal system ( ⁇ / Smoke Removal System) according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 5 and 6 are views showing the configuration of an intake type smoke removal system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7A to 7C are diagrams for explaining the structure of the vacuum generating multi-stage venturi shown in FIG. 5 .
  • the intake-type smoke control system of the present invention inhales smoke and toxic gas generated during a fire at high speed and then mixes it with water and discharges it to the outside, thereby preventing the inflow of smoke and toxic gas into a set air-control area to reduce human casualties. that can be minimized.
  • the present invention is a subway station, underground facility and underground parking lot, various multi-use facilities, smoke control of various tunnels, industrial solid particulate system, ultra-fine various dust removal [ ⁇ ], military gas and liquid particulate system, solid Particulate-based, various chemical and toxic gas detoxification facilities [ ⁇ ], commercial and hospital, agricultural-livestock sterilization and quarantine [ ⁇ ] equipment, gas and liquid particulate-based odor components are adsorbed and removed [ ⁇ ] ] can be applied to various fields such as
  • FIG. 3 and 4 are diagrams for explaining the basic concept and operation method of an intake type smoke removal system ( ⁇ / Smoke Removal System) according to an embodiment of the present invention
  • Figures 5 and 6 are an embodiment of the present invention It is a diagram showing in more detail the configuration of an intake type smoke control system according to an example.
  • the intake-type ventilation system 30 includes a mixing conduit 43 , a plurality of vacuum generating multi-stage venturis 50 , a blocking guide plate 37 , a water supply unit, and a nozzle 51 .
  • the smoke control system 30 of this embodiment is located between the residential space 13 and the ventilation area 15 in the building 10 .
  • a vertical cavity (no reference numeral) is provided between the residential space 13 and the air-control area 15 of the building, and the ventilation system 30 of this embodiment may be installed in the cavity.
  • the common district does not cut off the residential space 13 and the research area 15 .
  • people who were in the residential space 13 can move to the control area 15 .
  • the residential space 13 in the present description is a space in which people who use the building 10 are mainly located.
  • the residential space 13 is an office, conference room, or restaurant.
  • the residential space becomes the space within each household.
  • the control area 15 may be a hallway, a stair room, or other ancillary room used when evacuating a building in an emergency.
  • the control area is a passage through which people in a building pass or evacuate, for example in the event of a fire, so smoke or toxic gas must not penetrate.
  • the intake-type ventilation system 30 is disposed outside the ventilation zone 15 and communicates with the ventilation zone 15 of each floor through the smoke damper 15a. For example, when a negative pressure is formed in the mixing conduit 43 , the air inside the control area 15 is sucked into the mixing conduit 43 .
  • the smoke control damper 15a connects the outside and the inside of the smoke control area 15 .
  • the intake type smoke control facility 30 of this embodiment is installed outside the air control area 15, and in the event of a fire, the gas flowing into the air control area is exhausted to the outside of the air control area to escape or evacuate through the air control area.
  • a person who has escaped from the residential space 13 can safely escape to the outside of the building by going to the control area 15 .
  • the mixing conduit 43 is a vertically extended pipe, and accommodates the vacuum generating multi-stage venturi 50 , the blocking guide plate 37 , and the water supply part, and water and gas ejected from the vacuum generating multi-stage venturi 50 . Send the mixture down to the bottom.
  • the water discharged from the mixing conduit 43 may be collected separately and treated as sewage, and in some cases, it may be collected in a separate water tank and then purified and reused for circulation. That is, the water discharged through the lower part of the mixing conduit 43 is separately collected and treated for sewage or collected in a water tank to purify the water. Circulate it to the recycling system to conserve water.
  • the shape of the mixing conduit 43 can be changed at any time.
  • the main water supply pipe 31 may be separately piped to the outside of the mixing conduit 43 .
  • the water supply unit supplies water to each vacuum generating multi-stage venturi 50 , and includes a water supply pump 39 , a main water supply pipe 31 , and a branch pipe 33 .
  • the water supply pump 39 pumps water supplied from the outside and sends it up through the main water supply pipe 31 .
  • the water supplied from the outside may be fire water supplied from a fire engine or water stored in a separate water tank. Or you can use a constant.
  • the main water supply pipe 31 is a pipe extending vertically upward, and ascends to the top floor of the building.
  • the branch pipe 33 is connected to the main water supply pipe 31 and is a pipe extending toward each vacuum generating multi-stage venturi 50 . Water moving upward through the main water supply pipe 31 is supplied to the vacuum generating multi-stage venturi 50 through the branch pipe 33 .
  • the extended end of the branch pipe 33 reaches the center of the upper end of the vacuum generating multi-stage venturi 50 and is coupled with the nozzle 51 .
  • the nozzle 51 is a nozzle with a built-in vortex inductor (Swirl), and high-speed jetting water in a spiral flow pattern (Vortex Effect Pattern), the water passing through the branch pipe 33, the first injection pipe to be described later ( 53) and blows downward at a high speed through the inlet (53a).
  • the shape of the vortex derivative can be implemented in various ways.
  • the water sprayed into the vacuum generated multi-stage venturi 50 by the nozzle 51 is smoke or toxic gas dust, fine dust, soot, soot, various unburned combustible gases, heat generated during a fire by the action of negative pressure.
  • smoke or toxic gas dust, fine dust, soot, soot, various unburned combustible gases heat generated during a fire by the action of negative pressure.
  • Inhale high-temperature smoke and toxic gas with increased pressure, and mix with water to dissolve and dilution in water to remove toxic gas, solid particulate-based soot, soot, ultra-fine dust, Various ultrafine dusts, etc. in the industrial field are removed by physical adsorption, and they fall to the lower part in a mixed state with water.
  • Hydrogen cyanide (HCN) and hydrogen fluoride (HF) are infinitely soluble in water
  • hydrogen chloride (HCl) is very soluble in water
  • phosgene (COCl2), sulfurous acid gas (SO2), nitrogen dioxide (NO2) ), carbon dioxide (CO2), etc. are easily soluble in water.
  • the vacuum generating multi-stage venturi 50 passes the water supplied through the branch pipe 33 , and generates a negative pressure according to the venturi effect while the water passes, thereby sucking in the gas inside the control area 15 . It plays a role of mixing the inhaled gas with water and discharging it. That is, as shown in FIG. 5 , the gas inside the air removal area 15 is extracted in the direction of the arrow e, mixed with water, and then sent down to the bottom.
  • the vacuum generation multi-stage venturi 50 is applied in parallel by three for each layer.
  • the number of applications of the multi-stage vacuum generating venturi 50 for each layer may vary.
  • the blocking guide plate 37 is a plate-shaped member installed between the vacuum generating multi-stage venturi 50 positioned up and down, for example, water sprayed downward from the upper vacuum generating multi-stage venturi to the lower vacuum generating multi-stage venturi. prevent hitting The water that has passed through the vacuum generation multi-stage venturi 50 collides with the blocking guide plate 37 and then flows in the direction of the arrow g in FIG. 5 and then falls.
  • Another function of the blocking guide plate 37 is to induce the gas drawn through the smoke control damper 15a, so that the gas smoothly moves to the inlet portion, that is, the upper end of the vacuum generating multi-stage venturi 50 . In other words, it is to guide the drawn gas to be quickly sucked into the vacuum generating multi-stage venturi 50 without being dispersed to the upper part.
  • the structure of the blocking guide plate 37 can be varied as long as it can perform this role.
  • FIG. 7A to 7C are diagrams for explaining the structure of the vacuum generating multi-stage venturi 50 shown in FIG. 5 .
  • the vacuum generation multi-stage venturi 50 has a triple structure of the first injection pipe 53 , the second injection pipe 55 , and the venturi casing 57 .
  • the venturi casing may be manufactured in quadruple or more.
  • the first injection pipe 53 is a cylindrical duct having an inlet 53a at an upper end and an outlet 53e at a lower end, and a nozzle 51 is fixed at the upper end.
  • the water sprayed from the nozzle 51 goes down through the inlet 53a of the first injection pipe 53 .
  • a plurality of mixing blades 53b are formed on the lower side of the first injection pipe 53 .
  • the mixing blade 53b collides with the water descending to the bottom, and acts so that the water is uniformly mixed with the gas.
  • the gas is a gas introduced through the inlet 53a by the negative pressure formed in the vacuum generating multi-stage venturi 50 .
  • the mixing blade 53b is a portion formed by cutting the lower portion of the first injection pipe 53 at equal intervals and in parallel in the longitudinal direction, and then constantly folding inward.
  • the water flowing through the first injection pipe 53 has a spiral flow pattern (Vortex Effect Pattern) in a state of being mixed with the gas after colliding with the mixing wing 53b.
  • the second injection pipe 55 is a duct for accommodating the first injection pipe 53 therein.
  • the length of the second injection pipe 55 is approximately twice the length of the first injection pipe 53 .
  • the length of the second injection pipe 55 may vary.
  • the interval between the inward surface of the second injection pipe 55 and the outer peripheral surface of the first injection pipe 53 is maintained by the connecting strut 54 .
  • the connecting struts 54 support the second injection pipe 55 at regular intervals in the circumferential direction of the first injection pipe 53 .
  • An inlet (55c) is provided at the upper end of the second injection pipe (55), and an outlet (55e) is provided at the lower end of the second injection pipe (55).
  • the inlet 55c is a passage through which the surrounding gas is sucked in.
  • the outlet part 55e is a passage for mixing and discharging the gas introduced through the inlet 55c and the gas mixture water (a fluid in which water and gas are mixed) ejected from the first injection pipe.
  • a plurality of mixing blades (55b) are also formed at the lower end of the second injection pipe (55).
  • the mixing blade 55b is a portion formed by cutting the lower portion of the second injection pipe 55 at regular intervals in the longitudinal direction and then folding the incised portion inward. The mixture of gas and water passing through the second injection pipe 55 collides with the mixing blade 55b and is mixed once again.
  • the venturi casing 57 accommodates the first and second injection pipes 53 and 55 and guides the water sprayed through the first and second injection pipes downward, and the diameter expands as it goes down.
  • the venturi casing 57 is composed of a fixed tube 58 and a rotating tube 59 .
  • the fixed pipe 58 is a duct fixed to the second injection pipe 55 through the connecting strut 56
  • the rotating pipe 59 is a downwardly expanding duct that is rotatably mounted to the lower end of the fixed pipe 58 .
  • An inlet 57a for inhaling gas is provided at the upper end of the fixed tube 58 , and a support portion 58a is formed at the lower end of the fixed tube 58 .
  • the support portion 58a is a portion that supports the rotation tube 59 so as to be axially rotatable, and is formed by bending the lower end of the fixed tube 58 .
  • the support portion 58a has a predetermined cross-sectional shape along the circumferential direction of the fixing tube 58 and provides a receiving groove 58b open to the inside.
  • the rotary tube 59 is a duct whose lower end has an enlarged diameter compared to the upper end, and has a bent insertion end 59a at the upper end.
  • the bent insertion end portion 59a is a portion in which the upper end of the rotary tube is bent outward, and is inserted and supported in the receiving groove 58b.
  • the bent insertion end (59a) is slidable in the circumferential direction in a state accommodated in the receiving groove (58b).
  • a bearing 59e is mounted on the upper and lower portions of the bent insertion end portion 59a.
  • the bearing 59e serves to reduce friction between the bent insertion end 59a and the receiving groove 58b.
  • the rotary tube 59 smoothly rotates in a state supported by the support portion 58a by the action of the bearing 59e.
  • the impeller blade (59g) is installed inside the rotating tube (59).
  • the impeller blade 59g is a spirally arranged blade, and it collides with the sprayed water, receives kinetic energy from the water, and serves to rotate the rotating tube 59 in the direction of the arrow k.
  • the water sprayed from the nozzle 51 rapidly turns into water vapor according to the high heat of smoke and toxic gas, and its volume at 1 atm, 100°C is about 1,700 times, at 260°C, 2,400 times, and at 650°C, 4,200 times. Abnormally vaporizes and expands.
  • a high-speed fluid that is, a mixed fluid with a complex mixture of water vapor, gas, and water
  • the liquid particulate-based toxic gas is dissolved or diluted in water
  • the solid particulate-based gas is dissolved or diluted in water. Soot, soot, and ultrafine dust are physically adsorbed by water, and hot heat and expanded water vapor are cooled by water.
  • the gas produced during a fire is a substance produced when combustibles burn, and is a complex mixture of high-temperature, very sticky solid particles, liquid tar-like droplet particles, and immaterial vapor and gaseous molecules.
  • the gas flows into the lower part of the mixing conduit 43 in a dissolved or diluted state in water and is discharged to the outside.

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Abstract

본 발명은 흡기형 제연설비에 관한 것이다. 이는, 제연구역으로 유입하는 가스를, 제연구역 외부로 배기시키는 것으로서, 외부로부터 제공된 물을 통과시키되, 물이 통과하는 동안 벤투리효과에 따른 음압을 발생하여 제연구역 내부의 가스를 흡기하고, 흡기된 가스를 물과 혼합시켜 배출하는 진공발생 다단 벤투리와; 진공발생 다단 벤투리에 물을 공급하는 급수부와; 급수부를 통해 공급된 물을 진공발생 다단 벤투리 내부로 분사하는 노즐을 구비한다. 상기와 같이 이루어지는 본 발명의 흡기형 제연설비는, 화재 시 음압을 형성하여, 주변의 연기와 유독가스를 흡기한 후 물에 섞어 외부로 배출함으로써, 연기와 유독가스가 제연구역으로 이동하는 것을 방지하고, 인명피해를 최소화 할 수 있다. 또한, 화재가 발생하지 않는 상황에서도, 실내의 황사나 미세먼지 등의 각종 부유성 오염물질을 흡기 제거하여 실내공기의 청정화를 도모하고, 더 나아가, 분진이나 유증기 또는 유독성 화학물질 등을 배출하는, 저탄장, 시멘트공장, 건설현장, 정유시설, 제철소나, 조선소 등의 산업현장은 물론, 농수산용이나 군사용의 공기 정화장치로도 활용 가능하다.

Description

흡기형 제연설비
본 발명은 건물에 설치되는 제연설비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 화재 시 발생하는 연기 및 유독가스를 빠른 속도로 흡기한 후 물에 혼합하여 제거(除去/ Removal)함으로써, 설정된 제연(除煙/Smoke Removal Zone)구역, 화재실(거실), 피난 경로인 복도, 계단 등에는 연기가 확산되지 않도록 함으로서, 연기 및 유독가스의 유입을 방지하여 인명피해를 최소화 할 수 있는, 흡기형 제연설비에 관한 것이다.
근래 건축되는 대부분의 건물에는, 강화된 건축 소방법에 규정된 기준을 충족하는 여러 가지 소방용 설비가 의무적으로 설치된다. 이러한 소방관련 설비에는, 소화설비, 배연설비, 제연(제어)설비, 경보설비, 피난설비, 소방용수설비, 소화활동 관련 설비 등이 포함된다. 소방설비의 기본 목적은, 당연히, 화재를 조기에 감지하여 건물 내 사람들을 보호하거나 대피시키고, 초기 화재의 소화활동을 할 수 있도록 하는 등의 화재로 인한 인명과 재산의 피해를 최소화하기 위한 것이다.
위의 여러 설비 중, 제연(제어)설비는, 양압 설비로서, 이를테면, 화재 시 각 층에 공기를 불어넣어, 건물 내 탈출통로의 내부 압력을, 연기 및 유독가스의 압력보다 높여 탈출통로내 연기와 유독가스의 유입을 차단하고, 탈출자들의 질식을 막는 역할을 한다. 배연설비가 유독가스를 건물 밖으로 배출하는 시설이라면, 제연설비는 유독가스가 들어오지 못하도록 차단하고 유지시키는 것이다.
즉, 제연(제어)설비는 소화 활동 설비의 일종으로 건축물의 화재 초기 단계에서 발생하는 연기 등을 감지하여 화재실(거실)의 연기는 배출하고 피난 경로인 복도, 계단 등에는 연기가 확산되지 않도록 함으로써 거주자를 연기로부터 보호하고 안전하게 피난할 수 있도록 함과 동시에 소방대가 소화 활동을 할 수 있도록 연기를 제어(制御/ Smoke Control)하여, 외부로 배출(배연/排煙/ Fire Smoke Ventilation) 하는 설비이다.
제연(제어)설비는 설치된 장소에 따라, 거실 제연(제어)설비와 계단실 및 부속실 제연(제어)설비로 구분할 수 있으나 기술 내용은 거의 동일하다.
거실 제연(제어)설비는, 화재가 발생한 거실 내의 연기와 열기를 배출하는 급기 송풍기와 배기 송풍기를 포함한다. 급기 송풍기는, 배기 송풍기가 배기한 것 이상으로 급기 하여 피난과 소방활동을 할 수 있도록 한다. 또한, 계단실 및 부속실 제연(제어)설비는, 계단실 및 부속실(이하, 제연구역)의 내부압력을 거실보다 높게 함으로서 거실의 연기가 침투하지 않도록 하여, 대피자를 유독가스로부터 보호하기 위한 설비이다.
한편, 계단실 및 부속실용 종래 제연(제어)설비는, 제어용 송풍기와 수직풍도를 이용하여 제연(제어)구역에 외부 공기를 급기하는 방식을 갖는다. 즉, 지하 또는 옥상에 설치된 송풍기로 공기를 제연댐퍼를 통해 제연(제어)구역 내에 공급함으로써 압력을 높여 제연(제어)구역으로의 연기 유입을 막으려는 것이다. 그런데 이러한 제연(제어)설비는, 압력이 제어구역의 외부로(창문, 출입구) 빠질 경우, 정상적인 기능을 수행하지 못하여 제어구역 복도, 계단 등으로 연기와 유독가스가 가득 차, 탈출자들을 질식(窒息/Suffocations)시키는 커다란 문제점에 노출되어있다는 것은 각종 뉴스 보도 및 공식 현장 실험, 점검에서 이미 무용지물로 밝혀진 것이 사실이다.
도 1 및 도 2는 종래 제연(제어)설비의 문제를 설명하기 위한 도면이다.
도시한 바와 같이, 건물(10)의 주거공간(13)과 제연(제어)구역(15) 사이에 풍도(11)가 마련되어 있다. 풍도(11)는 공동구(미도시)에 설치된 수직의 덕트로서, 지하실의 송풍팬(17)에서 공급되는 공기를 상향 유도한다. 풍도를 통해 이동하는 공기는, 각 층의 제연(제어)(15) 복도, 계단 등에 설치되어있는 각층의 제연댐퍼(15a)를 통하여 공기를 과도하게 유입하는 오작동은 제연구역 내부의 압력을 허용치보다 과도하게 상승시켜, 노약자들은 물론 건장한 성인 남성들도 주거공간(13)에서 문을 열 수 없어 탈출 자체가 불가능한 커다란 문제점이라는 것은, 여러 차례 현장 실험, 점검을 통하여 밝혀졌다.
제연(제어)구역(15)의 창문(15c)이나 출입구(15e)가 개방되어 있는 경우에는, 자동차 타이어에 펑크가 나듯 제연(제어)구역의 내압이 상승 될 수 없으므로, 송풍팬(17)으로 아무리 바람을 공급하여도, 제연구역의 내부 압력이 높아지지 않는다.
또한, 제연(제어)구역(15) 복도, 계단 등을 밀폐시키거나, 밀폐하기 위하여 여러 가지 추가적인 장치가 적용되고 있으나, 복도, 계단 등을 완전히 밀폐시키게 되면, 실생활에서 환기가 전혀 되지 않아, 제연(제어)구역(15) 내부의 온도가 한여름에는 40℃ 이상 고온으로 올라가, 엘리베이터 대기 시간에 옷이 땀에 흠뻑 젖는 등 입주민(특히 어린이, 노약자, 장애인)들의 불편은 이루 말할 수 없으며, 많은 부작용이 파생되고 있다.
제연(제어)구역의 밀폐 여부와 관계없이, 어느 계절에도 일상적인 실생활 공간에서 항시 쾌적하고, 화재 시 안전한 피난 통로 및 피난 시간을 최대한으로 확보하며, 한 명의 인명이라도 구하기 위하여서는 인체에 치명적인 염화수소(HCL), 시안화수소(HCN) 등 맹독성 가스등을 피난 통로에서 최대한 제거하여, 각종 유독가스의 치사량을 안전한 범위 이하로 낮추는 기술력이 절실히 요구된다.
본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 화재 시 연기와 유독가스가 제연구역으로 이동하는 것을 막아 인명피해를 최소화 할 수 있고, 화재가 발생하지 않는 상황에서도 실내의 공기정화를 도모하고, 오염물질을 배출하는 산업현장에서의 오염물 배출방지용으로 활용 가능한, 흡기형 제연설비를 제공함에 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 과제의 해결수단으로서의 본 발명의 흡기형 제연설비는, 제연구역으로 유입하는 가스를, 제연구역 외부로 배기시키는 것으로서, 외부로부터 제공된 물을 통과시키되, 물이 통과하는 동안 벤투리효과에 따른 음압을 발생하여 제연구역 내부의 가스를 흡기하고, 흡기된 가스를 물과 혼합시켜 배출하는 진공발생 다단 벤투리와; 진공발생 다단 벤투리에 물을 공급하는 급수부와; 급수부를 통해 공급된 물을 진공발생 다단 벤투리 내부로 분사하는 노즐을 구비한다.
또한, 상기 진공발생 다단 벤투리는, 관통로를 통해 각 층의 제연구역과 연통하는 공동구 내에 설치되며, 급수부는; 물을 펌핑하는 급수펌프, 급수펌프에 의해 펌핑된 물을 진공발생 다단 벤투리측으로 유도하는 메인급수관, 메인급수관에 연결되며 진공발생 다단 벤투리의 입구부측으로 연장되고 상기 노즐과 연결된 가지관을 갖는다.
그리고, 상기 진공발생 다단 벤투리는 다수 개가 상하로 이격 배치되고, 각 진공발생 다단 벤투리의 사이에는, 상측 진공발생 다단 벤투리에서 분사된 물이 하측 진공발생 다단 벤투리를 타격하는 것을 방지하는 차단유도판이 구비된다.
또한, 수직으로 연장되며 진공발생 다단 벤투리 및 차단유도판을 수용하고, 진공발생 다단 벤투리로부터 분출된 물과 가스 혼합물을 하부로 유도하는 믹싱도관이 더 포함된다.
아울러, 상기 진공발생 다단 벤투리는; 상단부에 상기 노즐을 구비하고, 노즐로부터 분사되는 물을 하부로 분출하는 분사관과, 분사관을 감싸며 분사관을 통해 분사되는 물을 하향 유도하는 것으로서, 하부로 내려갈수록 직경이 확장되는 형상의 벤투리케이싱을 구비한다.
또한, 상기 분사관은; 노즐과 결합하며 물과 동시에 가스를 받아들이는 유입구, 가스와 혼합된 물이 빠지는 출구부를 갖는 제1분사관과, 제1분사관을 수용하는 것으로서, 가스를 흡기하는 유입구, 유입된 가스와 제1분사관으로부터 분출된 가스혼합수를 혼합시켜 배출하는 출구부를 갖는 제2분사관을 포함하고, 제1분사관과 제2분사관의 출부부에는, 유입된 물 및 가스와 충돌하여, 물과 가스가 혼합되게 하는 믹싱날개가 형성된다.
또한, 상기 벤투리케이싱은; 제2분사관을 수용하며, 상단부에, 가스를 흡기하는 유입구를 갖는 고정관과, 고정관의 하단부에 회전 가능하도록 설치되는 회전관과, 회전관의 내측에 위치하며, 분사되는 물과 충돌하여, 물로부터 운동에너지를 전달받아 회전관을 회전시키는 임펠러블레이드를 포함한다.
그리고, 상기 고정관의 하단부에는, 원주방향으로 연장되며 원주방향을 따라 일정 단면 형상을 갖는 수용홈이 형성되어 있고, 회전관의 상단부에는, 수용홈에 삽입 지지되며 수용홈에 삽입된 상태로 원주방향으로 슬라이딩 가능한 절곡삽입단부가 형성된다.
또한, 상기 절곡삽입단부와 수용홈의 사이에 무 급유 고체 윤활 코팅 또는링형 베어링이 더 설치된다.
또한, 믹싱도관을 통하여 배출되는 물을 재활용하기 위한 급수펌프가 더 구비된다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 흡기형 제연설비는, 화재 시 음압을 형성하여, 주변의 연기와 유독가스를 흡기한 후 물에 섞어 외부로 배출함으로써, 연기와 유독가스가 제연구역으로 이동하는 것을 방지하고, 인명피해를 최소화 할 수 있다.
또한, 화재가 발생하지 않는 상황에서도, 실내의 황사나 미세먼지 등의 각종 부유성 오염물질을 흡기 제거하여 실내공기의 청정화를 도모 하고, 더 나아가, 분진이나 유증기 또는 유독성 화학물질 등을 배출하는, 저탄장, 시멘트공장, 건설현장, 정유시설, 제철소나, 조선소 등의 산업현장은 물론, 농수산용이나 군사용의 공기 정화장치로도 활용 가능하다.
도 1 및 도 2는 종래 제연(제어(制御/ Smoke Control)하여, 외부로 배출(배연/排煙/ Fire Smoke Ventilation) 하는 설비의 문제를 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡기형 제연(除煙/ Smoke Removal System)설비의 기본 구조 및 작동 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡기형 제연(除煙/ Smoke Removal System)설비의 구성을 나타내 보인 도면이다.
도 7a 내지 도 7c는 도 5에 도시한 진공발생 다단 벤투리의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 하나의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 흡기형 제연설비는, 화재 시 발생하는 연기 및 유독가스를 빠른 속도로 흡기한 후 물에 혼합하여 외부로 배출함으로써, 설정된 제연구역으로의 연기 및 유독가스의 유입을 방지하여 인명피해를 최소화 할 수 있는 것이다.
즉, 화재 시 발생하는 연기 및 유독가스를 빠른 속도로 흡기한 후 물에 혼합하여 제거(除去/Removal)함으로써, 설정된 제연(除煙/Smoke Removal Zone)구역, 화재실(거실), 피난 경로인 복도, 계단 등에는 연기가 확산되지 않도록 함으로서, 연기 및 유독가스의 유입을 방지하여 인명피해를 최소화 할 수 있는 것이다.
열기에 의해 팽창되고 압력이 높아진 고온의 연기, 유독가스를 흡기하고, 물과 혼합(Mixing)시켜 기체 및 액체 미립자계 유독가스는 물에 용해 (dissolution), 희석 (dilution) 되어 제거 및 냉각하고, 고체 미립자계 그을음, 검댕, 초미세먼지, 초미세 분진, 등은 물리흡착(physical adsorption) 시켜 제거하는 구조를 갖는다.
이러한 본 발명은, 지하철 역사, 지하 시설 및 지하 주차장, 각종 다중 이용시설, 각종 터널의 제연[除煙], 산업용 고체 미립자계 초미세 각종 분진 제거[粉塵除去], 군사용 기체 및 액체 미립자계, 고체 미립자계, 각종 화학물질 및 유독가스 제독 설비[除毒], 상업용 및 병원, 농-축산 살균[殺菌] 및 방역[防疫]설비, 기체 및 액체 미립자계 악취 성분은 흡착 제거 [惡臭成分의 吸着除去] 하는 분야 등 다양하게 적용 가능하다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡기형 제연설비(除煙/ Smoke Removal System)의 기본 컨셉 및 작동 방식을 설명하기 위한 도면이고, 도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡기형 제연설비의 구성을 보다 자세히 나타내 보인 도면이다.
도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 흡기형 제연설비(30)는, 믹싱도관(43), 다수의 진공발생 다단 벤투리(50), 차단유도판(37), 급수부, 노즐(51)을 포함한다. 본 실시예의 제연설비(30)는, 건물(10)내 주거공간(13)과 제연구역(15)의 사이에 위치한다.
일반적으로, 건물의 주거공간(13)과 제연구역(15)의 사이에는 수직의 공동구(도면부호 없음)가 마련되어 있는데, 본 실시예의 제연설비(30)는 공동구에 설치될 수 있는 것이다. 공동구가, 주거공간(13)과 제연구역(15)을 단절시키는 것은 아니다. 당연히, 주거공간(13)에 있던 사람들이 제연구역(15)으로 이동할 수 있는 것이다.
아울러, 본 설명에서의 주거공간(13)은, 건물(10)을 사용하는 사람들이 주로 위치하는 공간이다. 이를테면, 건물이 오피스 빌딩이라면 주거공간(13)는 사무실이나 회의실 또는 식당이다. 또한, 건물이 아파트나 오피스텔이라면, 주거공간은 각 세대내 공간이 된다.
제연구역(15)은 비상 상황 시 건물을 탈출할 때 사용하는 복도나 계단실 또는 기타 부속실 일 수 있다. 제연구역은 이를테면, 화재 시, 건물 내 사람들이 통과하거나 대피하는 통로이므로 연기나 유독가스가 침투하지 않아야 한다.
본 실시예에 따른 흡기형 제연설비(30)는 제연구역(15)의 외부에 배치되며, 제연댐퍼(15a)을 통해 각 층의 제연구역(15)에 연통한다. 가령, 믹싱도관(43)에 음압이 형성될 경우, 제연구역(15) 내부의 공기가 믹싱도관(43) 측으로 빨려 들어가는 것이다. 제연댐퍼(15a)는 제연구역(15)의 외부와 내부를 연결한다.
결국 본 실시예의 흡기형 제연설비(30)는, 제연구역(15) 외부에 설치된 상태로, 화재 시, 제연구역으로 유입하는 가스를, 제연구역 외부로 배기시켜, 제연구역을 통한 탈출이나 대피를 가능하게 하는 것이다. 화재 시 주거공간(13)에서 탈출한 요구조자는 제연구역(15)으로 넘어가 건물 외부로 안전하게 탈출할 수 있다.
한편, 믹싱도관(43)은 수직으로 연장된 파이프로서, 진공발생 다단 벤투리(50), 차단유도판(37), 급수부를 수용하고, 진공발생 다단 벤투리(50)로부터 분출된 물과 가스 혼합물을 하부로 내려 보낸다.
믹싱도관(43)에서 배출되는 물은 별로로 수거되어 하수 처리될 수 있고, 경우에 따라 별도의 물탱크에 모아들인 후 정화처리하여 순환 재사용이 가능하다. 즉, 믹싱도관(43)의 하부를 통하여 배출되는 물은 별도로 수거되어 하수 처리하거나 물탱크에 포집하여 그 물을 정화하여, 연기, 유독가스 흡기 제거형 (除煙/ Intake type Smoke Removal facility) 설비에 순환시켜, 물을 재활용하여 물을 절약할 수 있도록 한다. 믹싱도관(43)의 형태는 얼마든지 변경 가능하다. 아울러 메인급수관(31)은 믹싱도관(43)의 외측에 별도로 배관할 수도 있다.
급수부는, 각 진공발생 다단 벤투리(50)에 물을 공급하는 것으로서, 급수펌프(39), 메인급수관(31), 가지관(33)을 구비한다.
급수펌프(39)는 외부로부터 공급된 물을 펌핑하여 메인급수관(31)을 통해 올려 보내는 역할을 한다. 외부로부터 공급되는 물은 소방차로부터 공급되는 소방용수이거나, 별도의 물탱크에 저장되어 있는 물 일 수 있다. 또는 상수를 사용할 수 있다.
메인급수관(31)은 수직 상부로 연장된 파이프로서, 건물의 최상층까지 올라간다. 가지관(33)은 메인급수관(31)에 연결되며 각 진공발생 다단 벤투리(50)측으로 연장된 파이프이다. 메인급수관(31)을 통해 상향 이동하는 물은, 가지관(33)으로 빠져 진공발생 다단 벤투리(50)로 공급된다. 가지관(33)의 연장단부는 진공발생 다단 벤투리(50)의 상단부 중앙에 도달하고 노즐(51)과 결합한다. 노즐(51)은 소용돌이 유도체(Swirl)를 내장한 노즐로, 나선형의 흐름 패턴(Vortex Effect Pattern)으로 물을 고속 분사하며, 가지관(33)을 통과한 물을, 후술할 제1분사관(53)의 유입구(53a)로 고속 하향 분출한다. 나선형 스트림라인을 형성할 수 있는 한 소용돌이 유도체의 모양은 얼마든지 다양하게 구현 가능하다.
노즐(51)에 의해 진공발생 다단 벤투리(50) 내부로 분사된 물은, 음압의 작용에 의해 화재 시 발생하는 연기나 유독가스 분진, 미세먼지, 그을음, 검댕, 각종 미연소 가연성 가스, 열기 등 압력이 높아진 고온의 연기, 유독가스를 흡기하고, 물과 혼합시켜 액체 미립자계 유독가스는 물에 용해 (dissolution), 희석 (dilution) 되어 제거하고, 고체 미립자계 그을음, 검댕, 초미세먼지, 산업현장 각종 초미세 분진, 등은 물리흡착(physical adsorption) 되어 제거하며, 물과 혼합된 상태로 하부로 빠진다. 화재 시 발생 되는 수용성 유독가스 시안화수소(HCN), 불화수소(HF)는 물에 무한대 용해되며, 염화수소(HCl)는 물에 대단히 잘 녹고, 포스겐(COCl2), 아황산가스(SO2), 이산화질소(NO2), 이산화탄소(CO2) 등은 물에 쉽게 녹는다.
한편, 진공발생 다단 벤투리(50)는, 가지관(33)을 통해 공급된 물을 통과시키되, 물이 통과하는 동안 벤투리효과에 따른 음압을 발생하여 제연구역(15) 내부의 가스를 흡기하고, 흡기된 가스를 물과 혼합시켜 배출하는 역할을 한다. 즉, 도 5에 도시한 바와 같이, 제연구역(15) 내부의 가스를 화살표 e방향으로 뽑아내어 물과 혼합 후 하부로 내려 보내는 것이다.
아울러, 본 실시예에서는 진공발생 다단 벤투리(50)가, 각 층마다 3개씩 병렬 적용되어 있다. 각 층마다의 진공발생 다단 벤투리(50)의 적용 개수는 얼마든지 달라질 수 있다.
차단유도판(37)은, 상하로 위치하는 진공발생 다단 벤투리(50)의 사이에 설치되는 판상부재로서, 이를테면, 상측 진공발생 다단 벤투리에서 하향 분사된 물이 하측 진공발생 다단 벤투리를 타격하는 것을 방지한다. 진공발생 다단 벤투리(50)를 통과한 물은 차단유도판(37)에 부딪힌 후 도 5의 화살표 g방향으로 흐른 후 낙하한다.
차단유도판(37)의 또 다른 기능은, 제연댐퍼(15a)을 통해 인출된 가스를 유도하여, 가스가 진공발생 다단 벤투리(50)의 입구부, 즉 상단부로 원활히 이동하게 하는 것이다. 다시 말하면, 인출된 가스가 상부로 흩어지지 않고, 진공발생 다단 벤투리(50)로 신속히 흡기되게 가이드하는 것이다. 이러한 역할을 수행할 수 있는 한 차단유도판(37)의 구조는 얼마든지 달라질 수 있다.
도 7a 내지 도 7c는 도 5에 도시한 진공발생 다단 벤투리(50)의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도시한 바와 같이, 진공발생 다단 벤투리(50)는, 제1분사관(53), 제2분사관(55), 벤투리케이싱(57)의 3중 구조를 갖는다. 실시예에 따라 벤투리케이싱은 4중 이상으로 제작도 가능하다.
제1분사관(53)은, 상단부에 유입구(53a), 하단부에 출구부(53e)를 갖는 원통형 덕트로서, 상단부에 노즐(51)이 고정된다. 노즐(51)에서 분사되는 물은 제1분사관(53)의 유입구(53a)를 통과해 하부로 내려간다. 제1분사관(53)의 하측에는 다수의 믹싱날개(53b)가 형성되어 있다.
믹싱날개(53b)는, 하부로 내려가는 물과 충돌하며, 물이 가스와 균일하게 혼합되도록 작용한다. 가스는, 진공발생 다단 벤투리(50) 내에 형성된 음압에 의해 유입구(53a)를 통해 유입된 가스이다.
믹싱날개(53b)는, 제1분사관(53)의 하측부를, 등간격으로, 또한 길이방향으로 평행하게 절개한 후, 안쪽으로 일정하게 접어 형성된 부분이다. 제1분사관(53)을 통화하는 물은, 믹싱날개(53b)에 부딪힌 후 가스와 혼합된 상태로 나선형의 흐름패턴(Vortex Effect Pattern)을 갖게 된다.
제2분사관(55)은 제1분사관(53)을 그 내부에 수용하는 덕트이다. 제2분사관(55)의 길이는 제1분사관(53) 길이의 대략 2배 내외이다. 하지만 제2분사관(55)의 길이는 달라질 수 있다. 제2분사관(55)의 내향면과 제1분사관(53) 외주면의 간격은 연결스트럿(54)에 의해 유지된다. 연결스트럿(54)은 제1분사관(53)의 원주방향으로 일정 간격을 이루며 제2분사관(55)을 지지한다.
제2분사관(55)의 상단부에는 유입구(55c)가, 하단부에는 출구부(55e)가 마련되어 있다. 유입구(55c)는 주변 가스가 흡기되는 통로이다. 또한 출구부(55e)는, 유입구(55c)를 통해 유입된 가스와, 제1분사관으로부터 분출된 가스혼합수(물과 가스가 혼합된 유체)를 혼합시켜 배출하는 통로이다.
제2분사관(55)의 하단부에도 다수의 믹싱날개(55b)가 형성되어 있다. 믹싱날개(55b)는, 제2분사관(55)의 하측부를 길이방향으로 일정간격으로 절개한 후 절개된 부분을 안쪽으로 접어 형성한 부분이다. 제2분사관(55)을 통과하는 가스와 물의 혼합물은 믹싱날개(55b)에 부딪히며 다시 한 번 혼합된다.
벤투리케이싱(57)은, 제1,2분사관(53,55)을 수용하며, 제1,2분사관을 통과해 분사되는 물을 하향 유도하는 것으로서, 하부로 내려갈수록 직경이 확장되는 형상을 갖는다.
벤투리케이싱(57)은 고정관(58)과 회전관(59)으로 구성된다. 고정관(58)은 연결스트럿(56)을 통해 제2분사관(55)에 고정되는 덕트이고, 회전관(59)은 고정관(58)의 하단부에 회전 가능하도록 장착되는 하향 확장형 덕트이다.
고정관(58)의 상단부에는 가스를 흡기하는 유입구(57a)가 마련되어 있고, 하단부에는 지지부(58a)가 형성되어 있다. 지지부(58a)는 회전관(59)을 축회전 가능하도록 지지하는 부분으로서 고정관(58)의 하단부를 절곡하여 형성된다. 지지부(58a)는 고정관(58)의 원주방향을 따라 일정 단면 형상을 가지며 내측으로 개방된 수용홈(58b)을 제공한다.
회전관(59)은 상단부에 비해 하단부의 직경이 확장된 덕트로서 상단에 절곡삽입단부(59a)를 갖는다. 절곡삽입단부(59a)는 회전관의 상단부를 바깥쪽으로 절곡시킨 부분으로서, 수용홈(58b)에 삽입 지지된다. 또한 절곡삽입단부(59a)는 수용홈(58b)에 수용된 상태로 원주방향으로 슬라이딩 가능하다.
특히 절곡삽입단부(59a)의 상하부에는 베어링(59e)이 장착된다. 베어링(59e)은 절곡삽입단부(59a)와 수용홈(58b) 사이의 마찰을 감소시키는 역할을 한다. 회전관(59)은 베어링(59e)의 작용에 의해, 지지부(58a)에 지지된 상태로 원활히 회전한다.
또한, 회전관(59)의 내측에는 임펠러블레이드(59g)가 설치된다. 임펠러블레이드(59g)는 나선형으로 배치된 블레이드로서, 분사되는 물과 충돌하여, 물로부터 운동에너지를 전달받아 회전관(59)을 화살표 k방향으로 축회전시키는 역할을 한다.
특히 노즐(51)로부터 분사되는 물은, 연기, 유독가스의 높은 열기에 따라 급속히 수증기 상태가 되며, 1기압, 100℃에서 그 체적은 약1,700배, 260℃에서 2,400배, 650℃에서 4,200배 이상 기화 팽창한다.
화재 시 고온의 연기, 유독가스가 실내 공간의 상층부로 지속적으로 올라가 모이며 상층부 압력을 높이고, 압력이 높아진 연기, 유독가스(미 연소 가연성 가스, 검은 연기)는 압력이 낮은 방향으로 퍼져나가 약 3분 이내에 일정 임계점에 도달하면 복사열에 의해 착화(着火/점화/點火)되어 플래쉬오버(Flashover) 현상을 일으켜, 화재는 더욱 주변으로 확산하게 된다. 고온의 연기, 유독가스의 상층부 온도는 복사열에 의해 600~900℃ 이상 상승할 수 있다.
유동장 내부를 통과하는 유체의 부피가 고온의 열기에 의해 순간적으로 증가하면 유속이 더욱 빨라지기 마련이므로, 고속의 유체 즉, 수증기와 가스와 물이 복잡하게 섞여 있는 혼합유체는, 벤투리 원리에 따라, 진공발생 다단 벤투리(50) 내부의 압력을 급속히 낮추어 흡입력을 더욱 증폭시킬 수 있는데, 그것은, 내부의 압력이 1기압 보다 낮아진 상태에서 100℃보다 낮은 온도에서 기화 팽창을 유도할 수 있으며, 압력이 낮아진 상태에서 기화 팽창률은 더욱 커져 분사 유속을 더욱 증가시키기 때문이다.
결국, 혼합 유체의 기화 팽창에 의한, 벤투리 내부에서 고속의 유체 분사가 이루어져 연기 및 유독가스를 빨아들이는 흡입력이 크게 증폭되게 된다. 화재 시 발생하는 가스가 진공발생 다단 벤투리(50) 내부로 흡기되는 원리이다.
이러한 진공발생 다단 벤투리(50)의 작용에 의해, 본 실시예의 제연설비에서 진공발생 다단 벤투리(50)를 통과하는 가스 중, 액체 미립자계 유독 가스는 물에 용해 또는 희석되고, 고체 미립자계 그을음, 검댕, 초 미세먼지 등은 물에 물리 흡착 되며, 뜨거운 열기 및 팽창되었던 수증기는 물에 의해 냉각된다.
화재 시 발생하는 가스는, 가연물이 연소할 때 생성되는 물질로서, 고온이며, 매우 끈적거리는 고체상의 미립자, 액체상의 타르와 같은 액적 입자, 무상의 증기 및 기체상의 분자로 이루어진 복합 혼합물인데, 이러한 유독 가스가 물에 용해되거나 희석된 상태로 믹싱도관(43)의 하부로 흘러 외부로 배출되는 것이다.
이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims (10)

  1. 제연구역으로 유입하는 가스를, 제연구역 외부로 배기시키는 것으로서,
    외부로부터 제공된 물을 통과시키되, 물이 통과하는 동안 벤투리효과에 따른 음압을 발생하여 제연구역 내부의 가스를 흡기하고, 흡기된 가스를 물과 혼합시켜 배출하는 진공발생 다단 벤투리와;
    진공발생 다단 벤투리에 물을 공급하는 급수부와;
    급수부를 통해 공급된 물을 진공발생 다단 벤투리 내부로 분사하는 노즐을 구비하는,
    흡기형 제연설비.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 진공발생 다단 벤투리는,
    관통로를 통해 각 층의 제연구역과 연통하는 공동구 내에 설치되며,
    급수부는;
    물을 펌핑하는 급수펌프, 급수펌프에 의해 펌핑된 물을 진공발생 다단 벤투리측으로 유도하는 메인급수관, 메인급수관에 연결되며 진공발생 다단 벤투리의 입구부측으로 연장되고 상기 노즐과 연결된 가지관을 갖는,
    흡기형 제연설비.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 진공발생 다단 벤투리는 다수 개가 상하로 이격 배치되고,
    각 진공발생 다단 벤투리의 사이에는, 상측 진공발생 다단 벤투리에서 분사된 물이 하측 진공발생 다단 벤투리를 타격하는 것을 방지하는 차단유도판이 구비된,
    흡기형 제연설비.
  4. 제3항에 있어서,
    수직으로 연장되며 진공발생 다단 벤투리 및 차단유도판을 수용하고, 진공발생 다단 벤투리로부터 분출된 물과 가스 혼합물을 하부로 유도하는 믹싱도관이 더 포함되는,
    흡기형 제연설비.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 진공발생 다단 벤투리는;
    상단부에 상기 노즐을 구비하고, 노즐로부터 분사되는 물을 하부로 분출하는 분사관과,
    분사관을 감싸며 분사관을 통해 분사되는 물을 하향 유도하는 것으로서, 하부로 내려갈수록 직경이 확장되는 형상의 벤투리케이싱을 구비하는,
    흡기형 제연설비.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 분사관은;
    노즐과 결합하며 물과 동시에 가스를 받아들이는 유입구, 가스와 혼합된 물이 빠지는 출구부를 갖는 제1분사관과,
    제1분사관을 수용하는 것으로서, 가스를 흡기하는 유입구, 유입된 가스와 제1분사관으로부터 분출된 가스혼합수를 혼합시켜 배출하는 출구부를 갖는 제2분사관을 포함하고,
    제1분사관과 제2분사관의 출부부에는,
    유입된 물 및 가스와 충돌하여, 물과 가스가 혼합되게 하는 믹싱날개가 형성된,
    흡기형 제연설비.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 벤투리케이싱은;
    제2분사관을 수용하며, 상단부에, 가스를 흡기하는 유입구를 갖는 고정관과,
    고정관의 하단부에 회전 가능하도록 설치되는 회전관과,
    회전관의 내측에 위치하며, 분사되는 물과 충돌하여, 물로부터 운동에너지를 전달받아 회전관을 회전시키는 임펠러블레이드를 포함하는,
    흡기형 제연설비.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 고정관의 하단부에는, 원주방향으로 연장되며 원주방향을 따라 일정 단면 형상을 갖는 수용홈이 형성되어 있고,
    회전관의 상단부에는, 수용홈에 삽입 지지되며 수용홈에 삽입된 상태로 원주방향으로 슬라이딩 가능한 절곡삽입단부가 형성된,
    흡기형 제연설비.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 절곡삽입단부와 수용홈의 사이에 무 급유 고체 윤활 코팅 또는링형 베어링이 더 설치된,
    흡기형 제연설비.
  10. 제4항에 있어서,
    믹싱도관을 통하여 배출되는 물을 재활용하기 위한 급수펌프가 더 구비된,
    흡기형 제연설비.
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