[스크랩] 초고층 건물과 건축설비 계획시 고려사항

 

초고층 건물의 설비

1. 개요

  (1) 초고층 건물은 에너지 다소비형 건물로서 연돌효과에 의한 에너지 손실,

      열원의 수송동력, 공기의 반송동력에 의한 에너지 손실이 있다.

  (2) 고층에 따르는 과대한 수압에 의한 기기의 내압에도 주의해야 한다.

2. 초고층 건물의 설비적 특성

  (1) 수직 높이에 따른 설비 계통의 내압 성능 요구

  (2) 부하량이 많고 계통이 길고 높아 많은 반송동력 소요

  (3) 건물 기밀화에 따른 많은 냉방 부하

  (4) 풍압과 연돌효과에 의한 실내 기류 및 압력 분포에 유의

  (5) 평면 배치상 설비적 배치 공간의 협소

  (6) 지진이나 풍속에 의한 건물의 수직,수평적 변위 고려

3. 수직 높이 증가에 따른 설비 계획

  (1) 수직 높이 증가에 따른 설비적 고려사항

     ① 건물 하부에서의 수압의 상승 : 장비류, 배관, 부속의 내압 성능 요구

     ② 수격 현상의 악화로 소음, 진동 유발

     ③ 급수 기구 마모에 의한 수명 단축, 보수 관리 빈도 증가

     ④ 순환 배관의 경우 반송동력 및 마찰손실 증가

     ⑤ 배수 수직배관에서의 배관 내 압력 변화 증대

  (2) 설비 계통의 조닝

     ① 시스템에 과도한 압력 해소를 위하여 적절한 조닝 실시

     ② 조닝(zoning) 방식

         -. 중간 탱크 방식에 의한 조닝

         -. 감압 밸브에 의한 조닝

         -. 펌프 직송방식에 의한 조닝

         -. 옥상 탱크와 펌프 직송방식의 겸용

     ③ 건물 중간층이나 옥상에 탱크 설치시 하중에 따른 건축 구조적 검토 필요

     ④ 건축 구조뿐만 아니라 물탱크 자체도 물의 유동에 의해 파손되지 않도록

        충분한 구조적 안정성을 확보해야 함

     ⑤ 조닝이나 배관 방식에 따라 과도 수압 발생 부위는 층별 감압밸브 설치

   (3) 배수 설비 계획

     ① 건물 수직 높이 증대로 수직배관에 연결되는 층별 수평배관 개소 증가

     ② 상,하부 동시 사용시 관내 압력 변화에 따른 부작용 우려(봉수파괴,역류...)

     ③ 수직 높이가 높아지더라도 관내벽과의 마찰저항 및 상승하는 공기의 저항으로

        낙하 유속이 무한히 증가하지는 않음

     ④ 종국 유속 :        Vt = 0.635(Q/D)^2/5  [m/sec]

                                                Q : 입관에 흐르는 유량(ℓ/sec)

                                                D : 수직관의 직경(m)

     ⑤ 종국 길이 :        Lt = 0.14441 × Vt² [m]

     ⑥ 낙하소음을 고려해 하부 수평횡주배관과 접속되는 배수입상관의 최하부

        (1.5~2m 정도)는 낙하소음을 고려해 주철관 재질로 시공 검토

     ⑥ 층별 배수 사용시 입상 배수관 내부의 압력 변화(공기 압축,역압 현상) 발생

         -. 입상관 압력 변화로 봉수 파괴나 층별 배수에 영향을 미침

         -. 입상 배수관의 결합통기 시공 및 수직통기관 설치 바람직

     ⑦ 고층 건물에도 배수관은 별다른 수압이 발생하지는 않음(내압성능 불필요)

4. 에너지 절약 대책

  (1) 에너지 절약 대책의 필요성

      ① 외부 풍압 및 안전상 건물의 기밀화 불가피 → 자연환기 불가

      ② 주변 장애물이 없어 일사부하가 종일 발생

      ③ 최첨단 대외적 미관 중시로 대부분 외벽이 유리로 마감(커튼월)

      ④ 집약적이고 복합적인 건물 특성상 내부부하 발생량이 일반 건축물에 비해 큼

      ⑤ 풍압 및 연돌효과로 인한 외기 침입 열손실이 많음

  (2) 시스템별 에너지 절약 대책

      ① 열원계통 

          -. 지역 난방이나 열병합 발전 시스템 도입으로 열원 공급 비용 감소

          -. 축열(빙축열,수축열 등) 시스템 적용으로 에너지 절감

          -. 신재생 에너지(지열, 태양열/태양광 등) 적극 도입

      ② 공조 시스템

          -. VAV 방식 선정 (동시사용율 감안 장비 용량 축소, 반송동력 절약,

             부분 부하 대응 유리)

          -. 용도별, 사용 시간별, 방위별 효율적인 조닝

          -. 전열교환기 사용 (도입 외기 부하 감소)

          -. 외기 도입 최적 제어 (CO² 농도에 따른 관리)

          -. 외기 냉방, 나이트 퍼지 실시

      ③ 반송 설비

          -. 반송동력이 적은 수방식 채택

          -. 1차 온열원 증기 사용 유리(고층건물 공급 유리, 반송 동력 감소)

          -. 펌프 및 FAN의 대수 제어나 회전수 제어

          -. 냉동기 옥상 설치 검토 (냉각탑까지 반송동력 절감)

          -. 건물 층고 및 층별, 평면적 배치 고려하여 중간 기계실 설치 검토

       ④ 위생 설비

          -. 중수도, 지하수 재활용 설비

          -. 층별 감압밸브를 이용한 적정 수압 유지

       ⑤ 기타

          -. 사용 전력 최대 피크 부하 근접시 주변 전력 소모 기기부터 단계적으로

            가동 중지 (최대 수전용량 감소로 전력단가 관리)

          -. 특히 개별 전기 냉방기 사용시(주상복합 등) 전력 요금 과다 발생 및
             피크 부하로 수변전 설비 불안정성 증가

          -. 외부 창호 전동 브라인드 장치 설치(일사량과 연동하여 자동 개폐)

          -. 풍력 발전 적극 검토 : 고층 건물의 장점을 활용할 수 있는 신재생

                                   에너지 시스템이 될 수 있음

          -. 각 실이나 부위별 재실자 개별 제어장치나 원격제어 설비 설치(미사용시

             에너지 공급 차단)

5. 풍압 및 연돌효과

   (1) 바람에 의한 영향 (wind effect)

       ① 높은 풍속의 바람과 접한 면은 기압이 높고, 반대측은 기압이 낮다

       ② 바람에 의한 풍압차로 창이나 출입문의 틈새로 외기 유입

       ③ 바람에 의한 작용압 :   ΔP_w = C × (V²/2g) × γ  [㎏/㎡]

                                    γ : 공기의 비중량

                                    V : 외기 속도 (겨울 7m/sec, 여름 3.5m/sec)

                                    C : 풍압계수(일반건물 풍상측:0.8,풍하측:-0.4)

   (2) 공기의 밀도차(온도차)에 의한 영향(stack effect)

       ① 건물 안팎의 공기의 온,습도가 차이가 나면 밀도차에 의한 연돌효과가 발생

       ② 겨울철 난방시 (따뜻한 공기에 의한 부력 발생)

           -. 상층부 : 건물 내부 → 외부 압력 형성

           -. 하층부 : 건물 내부 ← 외부 압력 형성

       ③ 여름철 냉방시 (겨울철과 반대)

           -. 상층부 : 건물 내부 ← 외부 압력 형성

           -. 하층부 : 건물 내부 → 외부 압력 형성

       ④ 연돌효과에 의한 작용압 :   ΔP_s = h × (γ_i - γ_o)  [㎏/㎡]

                                              γ_i, γ_o : 실 내,외 공기 비중량

                                              h : 중성대에서 해당 위치까지 높이

    (3) 틈새바람에 의한 열손실

                H_i = C_P × γ × Q (t_i - t_o) = 0.288 Q (t_i - t_o)

    (4) 중성대 : 건물의 위쪽과 아래쪽에서는 압력의 방향이 반대로 되기 때문에

                 건물의 중간지점에 작용압이 0이 되는 부분이 발생함

    (5) 방지 대책

        ① 건축적 대책

            -. 현관의 이중문 또는 회전문 설치

            -. 현관의 방풍실 설치

            -. 비상 계단문의 자동 닫힘장치

            -. 층간 구획 설치(승강기 전실 구획 처리, 중간 관리층에서 상하층 구획)

            -. 건물의 기밀시공

        ② 설비적 대책

            -. 현관 및 로비 부분 가압

            -. 방풍실내 FCU 설치

            -. 현관 부분 에어커튼 설치

            -. 적절한 조닝

6. 건물 신축 및 유동에 따른 설비 계획

   (1) 배관의 유동성 확보

       ① 배관 연결부위 접합방식 접착식 등 고정적 방식보다는 유동적인 기계적

          접합(고무링, 카플링) 방식 적용

       ② 3층마다 배관 유동을 고려한 방진 가대 설치

       ③ 배관의 신축 팽창을 고려한 신축이음 설치

       ④ 수직관과 수평관 연결부위 뒤틀림 주의 : 볼조인트 등 3차원 신축이음

   (2) 흔들림에 대비한 고정

       ① 일반적으로 천정에 매달리는 배관, 닥트, 소형 공조기기의 경우 행가 등

          단순 매달림 형태로 많이 시공됨

       ② 지진 등으로 인한 건물의 흔들림에 의하여 배관이나 닥트의 이탈, 또는

          파손이 없도록 일부 구간마다 고정식 지지철물 설치

       ③ 천정형 팬코일 등은 기기는 앵글 등을 이용하여 견고히 고정하고 장비

          연결부위는 후렉시블관을 이용

7. 기타 고층 건물 설계시 검토 사항

   (1) 건물 개보수에 상당한 어려움이 있으므로 장비/기기 사양이나 배관 재질

       선정 등에 있어서 내구성을 비중 있게 고려할 것

   (2) 공사중 장비나 재재의 반입, 설치 여건이 매우 열악하므로 이에 대한 검토 필요

       (장비 소형화, 장비 현장 조립 가능성, 배관 공장제작, 일부 유닛트 설비화...)

   (3) 옥상의 물탱크를 관성을 이용한 지진 안전 장치로 활용하는 방안도 검토

 

초고층건물의설비.pdf

출처 : 나의자료보관통

글쓴이 : 가을하늘 원글보기

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