공동주택 수직덕트 배기성능 개선에 관한 연구

Abstract

최근 도심지역의 주거형태가 공동주택 위주로 변해감에 따라 공동주택의건축 형태가 고층화, 고기밀화 되어가고 있다. 이에 따라 거주자의 건강과 쾌적성, 에너지 절약적인 시스템 선정을 위하여 많은 연구가 이루어지고 있다. 그러나 이러한 연구 성과와는 반대로 고층화, 고기밀화에 따른 주방 및 화장실의 환기가 원활하지 않아 많은 불편이 따르고 있는 실정이다. 공동주택의 주방 및 화장실의 환기를 위해 실내에 설치하는 것으로는 렌지후드(배기 휀) 등이 있으며, 휀에서 배출된 오염공기를 외부로 배출시키는 통로로는 공동배기용 수직 덕트가 있다. 따라서 공동배기용 수직 덕트에서 원활한 배기가 이루어져야 주방 및 화장실의 실내배기 시스템의 배출능력을 확보할 수 있다. 공동배기용 수직 덕트의 배기불량은 렌지후드의 성능을 저하 시킬 수 있고, 수직 덕트로 연결된 상․하부 세대로 배기가스가 역류되는 문제점이 나타날 수 있으므로 공동주택의 수직 덕트는 실내 장치와는 별도의 시스템으로 배기능력을 유지할 수 있어야한다. 본 연구에서는 공동주택의 각 세대 주방 및 화장실의 원활한 환기를 위해 공동배기용 수직 덕트 주호 횡지관 연결부에 멀티가이드 역류방지 댐퍼를 적용하여 오염공기를 효과적으로 외부로 배출하고 역류를 최소화 할 수 있는 수직 덕트 시스템의 개선방안을 제안하였다. CFD를 이용하여 공동주택의 배기용 수직 덕트 횡지관에 부착되는 멀티가이드 역류방지댐퍼에 대한 유동해석을 검토한 결과 수직 덕트에 멀티가이드 역류방지댐퍼 부착 시 멀티가이드의 서로 다른 굴곡부(Rib)의 곡률 변화로 인한 풍속의 증가와 회전기류의 형성으로 배기효율이 일반 티(Tee)를 적용할 때 보다 상승되며, 역류방지댐퍼에 의해 사용하지 않는 세대 내 역류발생은 나타나지 않는 것을 확인하였다. 또한 수직 덕트에 기존 일반 티(Tee) 적용 시 연결관을 통해 유동되는 배기는 수직 덕트 수평면과 충돌하면서 일부는 상승되고 일부는 하부로 유동되면서 관 내 흐름이 반복적으로 작용하는 것으로 나타났고, 최상부로 배기 시 정체구역이 발생될 수 있으며, 배기 휀을 사용하지 않는 세대는 압력이 낮아지며 역류 현상이 나타났다. 현장실험을 통한 공동배기용 수직 덕트의 실험은 일반 티(Tee)의 경우 화장실 배기 휀과 주방용 렌지후드를 연결 하여 연막시험과 풍량 측정을 한 결과 수직 덕트 내 유동패턴이 사용하지 않는 세대에 역류상태를 발생시켰다. 또한 멀티가이드 역류방지 댐퍼의 경우 화장실 배기 휀과 주방용 렌지후드를 연결 하여 연막시험과 풍량 측정을 한 결과 세대에서 배출된 공기는 강한 토출속도와 회전력에 의해 상층부로 유동되는 패턴을 보이고 있으며 사용하지 않는 층의 역류가 나타나지 않았다. 이와 같이 수직 덕트 주호 연결부에 일반 티를 적용할 경우 연결관을 통해 유동되는 배기는 덕트 수평면과 충돌로 와류현상이 나타나고, 덕트내 압력으로 사용하지 않는 세대로 압력이 낮아지며 역류 현상이 나타났으며, 수직 덕트 주호 연결부에 멀티가이드 역류방지댐퍼를 적용하였을 경우 멀티가이드에서 작용하는 강한 토출속도와 회전력에 따른 상승 유인효과로 배기효율이 높아지고, 댐퍼에 의해 사용하지 않는 세대는 완전히 닫힌 구조로 관내 유동이 형성됨을 알 수 있었다. 추후 본 연구의 멀티가이드 역류방지 댐퍼의 배기효율을 세밀히 검증하기 위해서는 CFD를 이용한 다양한 모델링과 더불어 현장 실측 데이터의 비교 보완을 바탕으로 멀티가이드 역류방지 댐퍼의 성능을 개선해 나가야 할 것으로 판단된다.