#25 연돌효과(Stack Effect)

[ 연돌효과, 굴뚝효과 / Stack Effect ]

 

 

 

초고층건축물의 실무를 하면서 배우게 된 연돌효과를 설명하겠습니다.

 

초고층 건축물은 지하층이나 지상 1층에서의 공기밀도와 최고층의 공기밀도가 차이가 나게 되며

 

이는 상승기류가 발생됩니다. 

 

공기의 밀도는 온도 차이에서 발생되므로 추운 겨울에 더 많은 문제점이 생깁니다. 

 

겨울에 지하층 혹은 1층의 출입구로 통행할 때 출입문으로 들어오는 바람으로 인해 문이 닫기지 않고 소리(풍절음)가

 

나기도 합니다.

 

또한 고층건물의 계단실 문이 바람의 압력으로 인하여 열고 닫기가 어려웠던 경험이 있을 것입니다.

 

 

 

 

 

 

엘리베이터의 문 사이에서 들리는 소리(풍절음)는 사람을 불안하게 만들고

 

엘리베이터의 운행에도 문제점을 발생시키기도 한다.

 

건물 내에 수직으로 관통되어진 계단실과 엘리베이터 승강로(Shaft)는

 

저층부와 고층부의 공기밀도에 따른 상승기류가 발생합니다.

 

초고층건물의 엘리베이터의 문은 가스켓을 설치하여 바람의 이동을 막아서 소리가 나지 않도록 합니다.

 

 

 

 

고층부의 계단실은 저층에서 올라오는 기류에 의해 문을 열고 닫기가 어려워지며 귀신소리가 들리기도 합니다. 

 

저층부의 계단실은 바람이 계단실로 들어가려는 공기의 압력이 발생하여 문을 열고 닫기가 어려워집니다. 

 

사람이 문을 열고 닫을 수 있는 바람의 압력은 65Pa(단위: 파스칼)까지입니다.

 

500m의 초고층건축물 높이에서 시뮬레이션을 해보면

 

최상층에 바람의 압력이 350Pa까지 발생하니 사람이 문을 열고 닫을 수 있는 한계를 벗어납니다. 

 

 

 

 

 

 

이와 같은 연돌효과는 건축 설계단계에서부터 아래와 같이 검토하여 방지대책을 강구하여야 합니다.

 

 

[ 방지대책 ]

 

1) 계단실은 최상층까지 직통으로 뚫어 놓지 않고 30층마다 전실을 설치하고, 문을 거쳐 전실로 들어가서 

 

    다시 문을 통하여 다시 상층부 계단으로 올라 갈수 있는 구조로 설계합니다. 

 

    즉, 100층 건축물의 계단은 직통으로 100층을 올라가는 구조가 아닌 30층마다 전실을 설치하여 나갔다가

​

    다시 계단으로 들어오는 형태로 구획하여 공기밀도에 의한 압력을 최소로 줄여 나갈 수 있습니다.

 

    국내기준은 29층마다 계단의 전실을 설치하도록 법제화 되었습니다.

 

 

 

[ 피난안전구역 사진으로 지하층 사진 ]

 

 

 

2) 엘리베이터 승강로는 엘리베이터의 문틈에 바람을 차단할 수 있는 장치(가스켓)를 하고

 

   케이지의 문에도 바람을 차단할 수 있는 장치를 설치하면 가능합니다.

 

 

 

 

3) 지하층에서 코어(계단실, 엘리베이터)로 들어오는 모든 문은 방풍실을 설치하여 

 

   근본적으로 찬공기가 들어오지 못하도록 합니다.    

 

   평면상 가능하면 스윙도어의 사용보다 슬라이딩 자동문 혹은 회전문을 설치하여야 합니다.

 

 

 

 

 

아래의 15층의 저층건축물도 지하층의 주차장의 엘리베이터 홀은 자동문으로 설치하여 연돌효과를 막았습니다.

 

 

 

 

즉 연돌효과를 방지하기 위한 설계는 밀도차에 의하여 발생하는 공기의 흐름을 근본적으로 막는 설계를 하는 것입니다.

 

 

 

여기서 한가지 질문!

 

초고층건축물의 외벽 커튼월 창문은 열고 닫을 수 있는 구조로 하면 어떨까요? 

 

우리나라 같이 에너지가 부족한 나라에서는 봄, 가을의 쾌적한 외기를 실내로 들여와서 사용하면

 

에너지가 절감되지 않을까요? 

 

 

이에 대한 국내외의 사례를 다각적으로 검토해보았으나 초고층 건축물에서는 외부의 쾌적한 공기를 실내로 유입할 경우

​

실내공조의 밸런스를 맞추기 어렵고 연돌효과로 인한 다른 쪽의 문제점을 야기 할수 있기 때문에 

 

열고 닫는 창문의 설치는 불합리하다. 

 

또한 열고 닫는 창문을 설치하면 틈이 있을 수 밖에 없어 태풍이 불거나 세찬 비바람이 불 경우 그 틈으로 바람이 들어오고

​

빗물이 스며들 수 있는 원인을 제공할 수도 있어 설치하지 않는 것이 좋습니다.

 

 

실무에서 1군 대형건설업체의 설계팀 직원과 초고층건축물 설계를 협업하면서 이 문제로 많은 다툼이 있었습니다.  

 

그 직원은 초고층건축물에 열고 닫는 창문을 설치해야 한다고 몇 주간 회의 시마다 주장했습니다.  

 

저는 이 부분을 설득하느라 국내외의 초고층건축물 사례를 예로 들어 설명하느라

 

많은 시간과 에너지를 허비한적이 있습니다.

 

우리회사 설비담당직원도 한 목소리로 냉난방의 공조부하가 깨지므로 창문설치는 안된다고 주장했었습니다. 

 

 

 

롯데타워에 열려있는 창문이 있는지 자세히 한번 찾아 보세요.

 

 

 

상기의 검은색의 루버는 기계실이 있는 층이다.

 

 

출처 : 빈자리님