차압댐퍼의 성능선도 및 개선

1.개요

본 제품은 2006.6.16(금) 14시부터 18시까지 중앙대학교 공학관 2층 4251호에서 소방방재청 소방제도 운영팀 및 소방시설장비팀, 소방검정공사 담당, 댐퍼제조업체 및 관련 산업 종사자, 소방기술사, 소방기사로서 급기가압제연에 관심이 있으신 분들이 참석한 가운데 급기가압제연 댐퍼의 개선을 요청한 결과 첫번째 개발된 사양이며, 이 보고서는 그에 대해 박재현이 검사한 성능선도와 앞으로 개선사항에 관한 내용이며, 성능위주 설계 및 도면 검토를 위해서 차압댐퍼에서 필수적으로 갖추어야 할 항목입니다.

1. 차압센서의 성능 및 작동성능

현재 대부분 차압댐퍼의 거실센서의 성능이 불확실하여 급기가압제연 설비 및 시스템 성능에 대한 신뢰성 확보가 어려우므로 반드시 거실센서의 성능이 확인된 제품을 선정하여야하고 정확한 차압측정을 위하여 거실에 정압측정 탭 설치를 하여야 한다.

2. 댐퍼의 압력강하성능선도

덕트 설계는 송풍기에서 제일 말단에 위치한 댐퍼에서 보충량 토출에 필요한 압력강하량의 선정으로부터 시작되며, 덕트내 댐퍼의 위치별 정압을 측정을 하면 압력강하성능선도로 토출량 확인이 가능하다.

3. 댐퍼의 누설량성능선도

설계도 검토의 경우 덕트내 압력 분포도를 검토하여 해당댐퍼의 누설량이 부속실의 방화문의 누설량보다 과다한 경우 부속실의 과압발생에 대비한 부속실플랩댐퍼의 설치를 검토 한다.

4. 보충량 배출시 기류의 분포성능

댐퍼에서 보충량 배출시 15cm 직각 교점의 거리별 속도분포 성능선도를 참고하여 댐퍼의 설치 높이 및 방향의 설정이 가능하다.

2. 제품의 사양

1. 제작사 : 미가산업(주)

2. 모델명 : MK - S4060 - HD

    S4060 ---> 그릴SIZE 400*600

3. 센서의 규격 : MIT-001

3.개선 내용

1. MIT-001 센서

1. 특징

  국내에서 처음으로 성능을 검사하여 성능선도를 첨부한 차압센서임

  부속실, 거실센서의 개별 압력 표시를 하고 차압의 연산이 되도록 개선함.

    부속실 센서 가압 : +Pascal 표시

    거실 센서 가압   : -Pascal 표시

    * 거실의 압력이 높으면 -표시로 방향성을 나타냄(차압계 +, - Port압력 표시와 동일)

2. 검토사항

  가. 부속실 압력설정의 경우 센서의 작동범위 및 차압 여유량 선정

    예) 기준치 ±5Pa에서 작동하는 일반 댐퍼의 경우 부속실 최소차압량 산정

        최소 12.5(최소차압)+5(개방에 필요한 차압여유량)+5Pa(센서의 여유량)=22.5Pa          
       ※ 25Pa이하인 경우 신중히 검토를 하여야 한다.

  나. 제조사별 센서의 성능 및 댐퍼의 작동범위 검토

  다. 설계도서에 설정된 부속실의 차압범위에 적정한 댐퍼센서의 선정 여부 확인

3. 센서의 검사방법

  가. 댐퍼에 전원을 연결한 후 부속실의 도압관을 살짝 살짝 눌러보고, 압력이 표시되면         충분히 감각을 익힌다.

  나. 거실센서의 도압관을 살짝, 살짝 눌러서 압력의 표시를 확인한다.

4. 센서 정밀도검사 사진

 *방화문 상부로 일정한 기류분포를 위해 댐퍼 콘트롤러가 하부에 있어 검사의 편의를 위해 뒤집어 검사 장면임

5. 센서의 정밀도

6. 추후 개선사항

 1) 콘트롤러에 0점 조정(Zero Setting)장치 부착

     현장에서 아무나 옥내와 부속실간의 압력의 평형상태에서 0점 조정을 할 수 있는 기       능이 추가되어야 함.

  2) 센서의 회로에서 감쇄(Damping) 기능을 검토하여 감도의 조정이 바람직함.

  3) 1Pa 가감압기를 1대 추가하여 2대로 가감압을 하여 차압 10, 20, 30 등 상대적인 압       력을 가하여 센서 회로의 차압의 연산 정밀도 확인

2. MK - S4060 - HD 댐퍼

1. 외관

  1) 댐퍼 전면도                   전면 개방               후면모습

2. 댐퍼 압력강하량 성능선도

   1) 덕트설계 검토사항

    가. 덕트 설계 및 검토에 송풍기에서 가장 먼 위치의 댐퍼의 보충량 토출에 필요한 덕          트 정압의 선정

    나. 댐퍼 설치 후 덕트내 정압을 측정하여 성능선도를 이용하여 해당제품의 부속실내           토출량 확인 가능.

    다. 덕트내 압력에 따른 댐퍼 적정 개구면적의 모델 선정

    라. 제조사별 블레이드 또는 루버의 압력강하량(저항) 비교

    마. 배출댐퍼에도 성능선도 적용 설계 및 검토

  2) 추후 개선사항

    가. 압력강하량의 개선사항

      제조사별 모델별 설계기준 규격의 설정도 가능함 예 : 5, 10mmAq에서 특정 보충량        배출이 가능한 규격 선정

    나. 연결부위 및 동력전달부위의 기구학적 적정성

      ㄱ. 현재는 고체마찰접촉 구조이나, 점접촉 또는 미끄럼 접촉의 구조로 개선

      ㄴ. 동력전달부위는 충분한 강도 및 동력전달성능이 보증되는 구조일 것

      ㄷ. 블레이드 구동장치는 유격이 없는 구조일 것

3. 덕트 압력에 따른 누설시험 성능선도

  1) 적용

    가. 부속실의 방화, 승강기문의 누설량과 덕트내 압력에 따른 차압댐퍼 누설량을 비교   하여 부속실 과압이 예상되는 경우 플랩댐퍼의 설치 여부 검토 및 확인

    나. 제조사별 제품의 크기에 따른 기밀성능 비교

    다. 배출댐퍼에도 성능선도 적용 설계 및 검토에 적용

  2) 추후 개선사항

    가. 적정한 누설량 구조의 블레이드 및 댐퍼의 개발

    나. 제조사별 제품의 누설량 성능 비교로 기밀성능의 향상

    다. UL규격 압력에 따른 누설량 등급 선정 시방서에 기준을 넣는 경우 댐퍼의 성능선도 참조 등급설정.

3. 루버형상에 따른 기류분포 성능선도

  1) 적용

    거실문의 개방시 방연풍속의 분포가 목적에 적합하게 이루어질 수 있도록 제품의 적정성 검토 및 설계를 할 때 차압댐퍼의 적정위치 및 방향 선정에 참고

  2) 댐퍼의 방연풍속 방출시 거리별 속도분포선도 작성

     보충량 방출 댐퍼 앞에 그리드를 설치하고 거리별 속도의 분포를 측정하여 성능선도를 작성하였으며, 차압댐퍼의 방향, 높이 설정에 중요한 참고자료로 사용이 가능하다.

  3) 개선사항

    가. 루버 또는 블레이드루버의 각도 개선

      부속실내 댐퍼의 위치에 따라 기류분포를 위한 필요조건의 하나인 기류분출각도의 설정

    나. 기류분포의 적정한 표현방법 개발

4. 정압측정장치

      부속실 정압측정탭                            덕트내 정압측정탭

 1) 압력 취출 탭의 형상

    AMCA 500-D 98 정압측정 탭 D=2mm 적용

  2) 반드시 댐퍼 개구부 이전(바람진행방향 기준)에 설치 : 간단히 면적 대비 토출풍량의 측정이 가능

  3). 센서 도압관의 내경 규격 표준화

    AMCA 탭 규격을 적용 도압관의 내경을 4mm 이상으로 한다.

  4) 센서와 연결부위 도압관의 재질 개선

    실리콘 튜브는 응력을 받으면 시효(Aging) 현상에 의하여 갈라지는 현상이 발생하므로 이를 방지하기 위하여 우레탄 튜브로 개선

5. 기타 개선사항

  1) 내구성 시험(추후 예정임)

    가. 기타 취약부위 여부를 검사하기 위하여 내구성 시험을 할 것

    나. 내구성 시험의 압력 설정 : 100, 150mmAq 중에서 선택학 시험회수 결정

3. 적용 계측기 및 보정내용

1. 보정 내용(붙임 검교정 성적서 참조)

  1) HM20D3B10000 DIGITAL MANOMETER     : -2Pa     적용

  2) 8702-M-GB     DIGITAL MANOMETER     : -3Pa     적용

  3) 8330-M-GB     HOT WIRE ANEMOMETER  : -0.28%  적용

2. 정압 및 속도 측정 계측기 사양

    HM20D3B10000              8702-M-GB                  8330-M-GB

  1) 차압센서 및 압력강하 또는 기밀시험챔버(덕트) 압력 측정

- 제작사 : LOVE CONTROLS

- 모델명 : HM20D3B10000

- Range : 0-2.5kPa

- Overpressure : 12.5kPa

- Resolution : 1 or 0.1Pa

- Accuracy : ±0.20% full scale±1digit

- Operating Temperature: -4 to 122℉(-5 to +50℃)

- Storage Temperature : -4 to 140℉(-20 to +60℃)

- Humidity : 30 to 95% rH, non-condensing

- 검교정일 : 2006년 6월 12일

  2) 압력강하량 및 누기시험기 오리피스 P1, P2 측정

- 제작사 : TSI

- 모델명 : 8702-M-GB

- RANGE : -1245 to 3735 Pa to 28.0 mmHg

- Accuracy : ±1% of reading ± 1Pa

- Resolution : 1Pa

- Velocity :

    Range : 1.27m/s to 78.7m/s

    Accuracy : ±1.5% at 10.16m/s

- Instrument Temperature Range :

    Operating range : 0 to 70℃

    Storage : -40 to 85℃

- Averaging Capability

    Range : Up to 255 value each of pressure and velocity

- Time constant :

    Values : 1,5,10,15, or 20 seconds

- 검교정일 : 2006년 11월 3일

3. 방연풍속 분포 측정

    - 제조사 : TSI

    - 모델명 : 8330-M-GB

    - 측정범위(Range)         : 0～20.00m/s

    - 분해능(Resolution)       : 0.01m/s

    - 정밀도(Accuracy)        : 지시치의 5% 또는 ±0.025m/s

    - 시간상수(Time Constant) : Fast : 3초, Slow : 12 초

    - 검교정일 : 2007. 1월 17일

제연댐퍼의 성능결과를 발표하면서

일반적인 설계의 절차는 공학적실험을 통한 자료를 적용하여 설계, 검토 후 기술자의 경험, 특성에 따라 여러 가지 변수와 창의적인 내용을 더하는 것입니다. 급기가압제연의 법령이 발표되고나서 10여년이 지난 후 개인이 시험과 시행착오를 통한 검증과정을 거쳐 제품의 성능을 확인할 수 있는 공학적 자료를 제시하여 급기가압제연기술의 발전에 기여하게된 것을 기쁘게 생각합니다.     

성능선도 설명은 1. 센서의 성능선도, 2. 압력강하량선도, 3. 누기량선도, 4. 기류분포선도, 5. 기타 개선내용과 계측기의 검교정성적서 등으로 구성이 되어 있습니다.

본 성능선도를 이용하는 경우 기술자는 자기가 원하는 제품의 성능에 맞추어 설계 및 검토를 할 수 있게되며, 제조업자는 타사의 각 부문별 장단점 및 성능의 선도를 통하여 비교확인이 되므로 무한경쟁을 통한 품질의 개선이 이루어질 수 있도록 지속적인 기술지도를 할 것입니다.

이러한 과정을 통하여 자유경쟁을 통한 제품, 설계, 감리 및 시공의 능력이 판정됨과 동시에 책임의 소재가 분명해질 것입니다.

앞으로도 꾸준히 기술개발을 위하여 노력을 아끼지 않겠습니다.

제연댐퍼성능시험 : 박재현 제연연구회

성능후원         : 소방기술연구회(구 방재기술연구회)