Transcript 1211119_Table 8.11 계산법 설명

Table 8.11 계산법 설명
엘리베이터 샤프트와
엘리베이터 로비 가압 시스템을 위한 설계방식
2012. 11. 19
류상훈
인천대학교 대학원
FESTEC
Table 8.11 계산법 설명
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엘리베이터 샤프트와 엘리베이터 로비 가압 시스템을 위한 설계방식
다음장의 그림은 엘리베이터 샤프트와 엘리베이터 로비 가압 시스템 모두의 개략적인 도면을 보여준다.
공기 흐름 시스템의 벽에 누설 지역이 그림에 표시된다.
병렬 및 직렬 흐름 조합에 대한 방정식을 고려하여 주어진 설계 압력의 차이, 문을 연 후의 압력, 필요한 릴리
프 댐퍼 크기에 대한 필수 공급 공기 속도가 계산 될 수 있다.
엘리베이터 샤프트와 로비 가압 시스템 모두에 대한 방정식은 앞으로 설명할 Table 8.11에 나열되어 있다.
Table 8.11 계산식의 기본 방정식은 다음과 같다
Q = C𝐴𝑒 (𝛿𝑃3 )1/2
Q = 공급되는 공기량
C = 상수
Ae = 모든 공간에 해당하는 각 층마다 야외공간으로의 누설가압, 그리고
𝜹𝑷 = 가압공간과 외부와의 압력 차이
Table 8.11 계산법 설명
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Elevator pressurization systems
Pressurized Elevator Shaft System
Pressurized Lobby System
Elevation View
Elevation View
Plan View
Plan View
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Table 8.11 계산법 설명
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Table 8.11 가압된 엘리베이터 샤프트와 가압된 엘리베이터 로비에서의 압력, 유량 그리고 Vent
크기 측정
다음 공식은 누출 통로를 통해 평행/ 연속된 유량 및 공기 유량에 대한 공식을 적용한 앞 그림에서
실증된 엘리베이터 수직 통로 와 로비 가압 시스템을 구하는 공식이다. 공식은 A1과 A2, 두 개의 누출
구멍을 만들어 A12e 등으로 지정한다.
1. Ae: 가압된 공간에
서 외부까지 전체적
으 로 동 일한 누출
가압된 엘리베이터 샤프트
가압된 로비
(𝐴1 + 𝐴23 𝑒 )𝐴4
[(𝐴1 + 𝐴23 𝑒 )2 + 𝐴4 2 ]1/2
(𝐴12 𝑒 + 𝐴3 )𝐴4
[(𝐴12 𝑒 + 𝐴3 )2 + 𝐴4 2 ]1/2
Where:
𝐴23 𝑒
𝐴2 𝐴3
=
(𝐴2 2 + 𝐴3 2 )1/2
Where:
𝐴12 𝑒 =
𝐴1 𝐴2
(𝐴1 2 + 𝐴2 2 )1/2
구
note: 로비 문이 열렸을 때
(𝐴3 ≫ 𝐴2 )
𝐴23 𝑒 = 𝐴2
note: 로비 문이 열렸을 때
𝐴3 =
문을 염으로서 생긴 누출구.
미량으로 추정되는 샤프트에서
의 수직류 (수직 방향으로의 흐
름)
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Table 8.11 계산법 설명
가압된 엘리베이터 샤프트
𝛿𝑃3 (
𝐴3 2 𝐴1 +𝐴23 𝑒 2
) (
)
𝐴23 𝑒
𝐴𝑒
2. δP: 가압된 공간에
서 외부까지 전체적
인 차압
𝐴3 + 𝐴12 𝑒 2
𝛿𝑃3 (
)
𝐴𝑒
엘리베이터 로비 문 쪽으로의 차압
𝛿𝑃3 1/2
)
𝑀
C𝐴𝑒 (
Where:
3. Qf: 층당 가압된
𝑀=
유량
δP3/ δP (See Step 2)
표준 상태 1.2kg/m3 (0.075 lb/ft3)에서의 공기 밀도
𝑀=
772 with Q(l/s), 𝐴𝑒 (㎡), δP3 (Pa)
𝑀=
2400 with Q(cfm), 𝐴𝑒 (ft3), δP3 (in. of water)
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가압된 로비
Where:
δP3 =
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𝛿𝑃3 1/2
)
𝑀
C𝐴𝑒 (
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Table 8.11 계산법 설명
가압된 엘리베이터 샤프트
𝛿𝑃3 1/2
)
𝑀
𝛿𝑃3 1/2
)
𝑀
C𝐴0 ′ (
또한 열린 상태에서
𝐴0 ′ =
엘리베이터 문을 염
으로서 아래층(1층)
에서의 유량
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가압된 로비
C𝐴0 (
4. Q0: 로비 및 입구 문
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[ 𝑁 − 1 𝐴2 ]𝐴4
{[(𝑁 − 1)𝐴2 ]2 + 𝐴0 }1/2
Where:
A0=
엘리베이터 문이 열린 누출 공간, 그리고
5. QT: Step4에서 아래
층 모든 문을 닫힌
상태에서 δP3 에 주
어 진 전 체 요구된
가압 유량
N=
전체 층 수
N𝑄𝑓
N𝑄𝑓
6. δP3‘; QT: 아래층 엘
리베이터, 로비 그
리고 입구 문이 열
린 상태
M{
𝑄𝑇
}2
𝐶[(𝑁−1)𝐴𝑒 +𝐴0 ]
M{
𝑄𝑇
}2
𝐶[(𝑁−1)𝐴𝑒 +𝐴0 ′ ]
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Table 8.11 계산법 설명
가압된 엘리베이터 샤프트
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가압된 로비
7. QT’: 아래층 엘리베
이터, 로비 그리고
입구 문이 열린 상
(𝑁 − 1)𝑄𝑓 + 𝐴𝑄0
(𝑁 − 1)𝑄𝑓 + 𝐴𝑄0
태에서 δP3’에 주어
진 전체 요구된 가
압 유량
8. δP3; QT’: 모든 문이
닫혔을 때
𝑄𝑇 ′ 2
M(
)
𝐶𝑁𝐴𝑒
𝑄𝑇 ′ 2
)
𝐶𝑁𝐴𝑒
M(
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Table 8.11 계산법 설명
가압된 엘리베이터 샤프트
Shaft Wall:
′
𝐴1 =
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가압된 로비
Shaft Wall:
𝐴23 𝑒
𝐴3
′
𝑄𝑇
[
]
𝐶𝑁(𝐿𝛿𝑃3 )1/2
- 𝐴23 𝑒
9. Ad: factor L을 위한
′
𝐴12 𝑒 =
𝐴1
엘리베이터 샤프트/
′
𝑄𝑇 ′
𝐶𝑁(𝐿𝛿𝑃3 )1/2
- 𝐴3
𝐴12 𝑒 ′ 𝐴2
=
(𝐴2 2 − 𝐴12 𝑒 ′2 }1/2
로비의 벽 안에 각
𝐴𝑑 = 𝐴1 ′ + 𝐴1
층의 요구된 크기의
비상용 댐퍼
Shaft Wall:
Where:
L=
𝐴𝑑 = 𝐴1 ′ + 𝐴1
문이 개방되었을 때 문제를 방지하
기 위하여 층의 오픈도어를 폐쇄하
는 경우 𝛿𝑃3 증가에 대한 허용요소
′
𝐴3 =
𝑄𝑇 ′
𝐶𝑁(𝐿𝛿𝑃3 )1/2
𝐴𝑑 = 𝐴3 ′ + 𝐴3
10. QdT: 릴리프 댐퍼에
서 공급되어지는 총
공기량
𝑄𝑇 ′
- 𝐴12 𝑒
𝑄𝑇 ′
Table 8.11 계산법 설명
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Notes:
Step 1
Step 2
Step 3
Step 4
Step 5
Step 6
엘리베이터 샤프트와 로비에 대한 종합적인 누설 area(𝐴𝑒 )의 값을 계산한다.
엘리베이터 로비 문 반대편의 압력차를 가진 문(𝜹𝑷)에 긴밀한 공간으로부터 요구되는 종합적인 압력차를
계산한다. (δP3) - δP3/ δP 는 누설 area 공식에서 주어지는 상수.
층간 요구되는 긴밀유량도(pressurization flow rate) 𝑄𝑓 을 계산하라.
엘리베이터, 로비 and 출구문(entrance door) 층 문열림 (ground floor open) (샤프트는 outdoor 압력에 직
접적으로 노출되기 때문) 형태를 가진 open-door를 대한 샤프트 outdoor의 층 유량(Q0)을 계산한다.
Step 4에서 닫힌 층의 모든 문들에서 주어진 δP3에 대하여 총 요구된 가압유량(Qt)을 계산한다.
Ground-floor elevator, 로비, 출입문 open을 가지는 엘리베이터 로비 문 반대편의 압력차를 계산한다. Step
5에서 계산된 Qt를 위한 δP3
Ground-floor elevator, 로비, 출입문 open을 가지고 주어진 δP3’에 대하여 총 요구된 유속을 (Qt’)를 계산한
Step 7
다. Feedback control를 가진 variable-supply-air 팬에서 대해선 공급 공기량이 요구되는데 그 때 Qt 와 Qt’
가 주어진다.
모든 문들이 닫아질 때, open-door 상태에서 Qt’의 유속에 대하여 δP3를 계산한다. δP3’ 와 δP3 값들은 확인
Step 8
이 되어야 하며, 전자의 경우에서 δP3’는 연기의 침투를 막기 위해 너무나 낮을 것이다. 이와 대조적으로 후
자의 경우에서 δP3는 로비 문들을 여는데 어려움을 겪을 만큼 충분히 높을 것이다. 과압의 문제는 샤프트
또는 로비의 각 층에서의 벽에 릴리프 댐퍼의 공급으로 극복할 수 있다.
층의 엘리베이터, 로비, 출입구의 열렸다고 추정되는 문들이 닫힐 때, 각 층에서의 샤프트와 로비 벽의 릴리
Step 9
프 댐퍼의 요구된 크기를 계산하라. L 요소는 문 동작에서 어려움을 겪는 문제를 방지하기 위한 δP3’의 명시
된 허용 증가량에 평가된다.
Step 10
Step 7의 Qt’는 릴리프 댐퍼를 가진 요구된 총 공급 공기 량은 Qt’.
01 연기제어기술의 개요
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연기 제어 시스템의 목적
건축물의 연기제어 시스템은 화재에 의해 건축물내에서 발생하는 연기를 효과적
으로 배출하거나 압력차, 기류 등을 이용하여 제어하는데 그 목적이 있다.
Zoned smoke control system
우리나라에서 일반적으로 사용되는 Zoned smoke control system에는 전실제연설비(부속실제연)이 있다.
01 연기제어기술의 개요
부속실 제연 시스템
연기가 주요 피난경로인 피난계단으로 침투하는 것을 방지함.
피난계단과 옥내 사이에 부속실을 설치하고 부속실로의 연기 유입을 방지함.
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01 연기제어기술의 개요
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작동개요
부속실 피난문이 닫혀 있는 경우
부속실 피난문이 열려 있는 경우
부속실과 옥내 사이 압력차 (차압)를 발생
하여 연기침투 방지
부속실에서 옥내로 방연풍속을 발생하여
연기침투 방지
송풍기로 누설량의 외부공기 풍량 급기
송풍기로 보충량의 외부공기 풍량 급기
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01 연기제어기술의 개요
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전체 건물에 대한 작동
모든 부속실 피난문이 닫혀 있는 경우
송풍량
공급 상태
누설량
피난문이 닫힌 모든 층으로
누설량 공급
한 개 이상의 부속실 피난문이 열려 있는 경우
송풍량
누설량+보충량
공급 상태
피난문이 열린 층
보충량 공급
피난문이 닫힌 층
누설량 공급
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01 연기제어기술의 개요
성능기준
압력차 (차압) 및 방연풍속 기준
구 분
압력차
(차압)
설계조건
비고
최소값
40 Pa 이상
최대값
피난문 개방력
110 N 이하
( 60 Pa 이하 )
40 Pa ≤ ΔP ≤ 60 Pa
(차압 구간 형성)
0.7 m/s 이상
옥내가 거실인 경우
방연풍속
압력차 성능기준 미충족 시 문제점
압력차 형성 상태
부속실과 옥내간 압력차가
기준보다 낮게 형성
( 저압 상태 ; ΔP ≤ 40Pa )
부속실과 옥내간 압력차가
기준보다 높게 형성
( 과압 상태 ; ΔP ≥ 60Pa )
문제점
옥내의 연기가 부속실과 계단으로
침투할 수 있음.
계단으로 피난 과정에서
부속실의 피난문을 열 수 없음.
비고
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02 기존연기제어기술의 현황
급기가압 제연시스템
단일 송풍기와 단일 풍도를 사용
단일 송풍기의 설계풍량 = 누설량 + 보충량의 합계 송풍량
합계 송풍량을 하나의 수직풍도로 공급
단일날개 급기댐퍼로 각 부속실에 공급량 조절
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02 기존연기제어기술의 현황
피난계단 연기제어의 성능기준 충족 곤란
부속실과 옥내 간 과압 및 저압 발생
부속실과 옥내 간 과압 발생
계단으로 피난과정에서 부속실의 피난문을 열 수 없음
부속실과 옥내 간 저압 발생
옥내의 연기가 부속실과 계단으로 침투할 수 있음
방연풍속 낮게 형성
옥내의 연기가 부속실과 계단으로 침투할 수 있음
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02 기존연기제어기술의 현황
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송풍시스템에 2개의 운전점과 2개의 시스템 곡선이 존재
피난문 개폐 조건
설계 송풍량
시스템 곡선
적정 운전모드
모든 피난문 닫힘
누설량
시스템 곡선 A
운전점 A
피난문 열림
누설량+보충량
시스템 곡선 B
운전점 B
동작 결과
• 모든 층에서 부속실과 옥내간 설계차압
형성
• 피난문이 닫힌 층에 부속실과 옥내간
설계차압 형성
• 피난문이 열린 층에서 방연풍속 형성
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02 기존연기제어기술의 현황
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단일 송풍장치로 2개의 운전점을 만족시키기 어려움
기존 시스템 구성
송풍기 및 풍도
시스템 곡선
목표 운전점
1식 구비
2개 존재
2개 존재
• 단일 송풍기
• 단일 풍도
• 시스템 곡선 A
• 시스템 곡선 B
• 운전점 A
• 운전점 B
단일 송풍장치로는 2개의 운전점과 2개의 시스템
곡선을 갖는 송풍시스템을 모두 충족하기 곤란함.
TAB 수행시 한 개의 운전점만을 충족시킴
운전모드
운전점 A
운전점 B
피난문 개폐 조건
필요 송풍량
공급 송풍량
적합 여부
동작결과
모든 피난문 닫힘
누설량
누설량
적합
피난문 열림
누설량+보충량
누설량
부적합
• 저압 형성
• 낮은 속도의 방연풍속 형성
모든 피난문 닫힘
누설량
누설량+보충량
부적합
• 과압 형성
피난문 열림
누설량+보충량
누설량+보충량
적합
• 설계차압 형성
• 설계차압 형성
• 설계 속도의 방연풍속 형성
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02 기존연기제어기술의 현황
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보충량과 함께 누설량의 일부가 유출
운전모드
피난문 개폐 조건
필요 송풍량
공급 송풍량
적합 여부
운전점 B
피난문 열림
누설량+보충량
누설량+보충량
적합
동작결과
• 설계차압 형성
• 설계 속도의 방연풍속 형성
피난문이 열린 층으로 보충량과 함께 누설량의 일부가 유출됨.
다른 층의 누설량 부족 ! 부속실과 옥내간 저압 발생 !
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02 기존연기제어기술의 현황
하나의 수직풍도로 동시 공급
누설량과 보충량을 합한 공기량을 하나의 풍도로 공급
즉, 기능과 역할에서 독립적으로 작동하는 누설량과 보충량을 하나의 풍도로
함께 공급하기 때문에 문제가 발생함.
항목
기존 기술의 특징
연기제어 방식
단일 급기형
급기댐퍼
단일 날개형
과압 및 저압 발생
차압유지
• 부속실과 옥내간 압력차
⇒ 60 Pa 이상 및 40 Pa 이하 발생
• 피난문 개방력
⇒ 110 N 이상 발생
연기제어 정밀도
피난 안전성
10 Pa 급 제어성능 미확보
과압시 피난문 개폐 곤란 및 저압시 연기침투
비고
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03 신기술 개발
누설량과 보충량의 분리급기 구조
동작원리
기능과 역할에서 서로 독립적인 누설량과 보충량을
각기 다른 유로로 분리하여 급기함.
누설량과 보충량의 분리급기를 위하여 각각의 송풍기
와 수직풍도를 사용함.
부속실 피난문의 개폐조건에 따른 급기상태를 형성함.
분리급기의 효과
부속실 피난문
급기
상태
상태
피난문 닫힘
피난문 열림
누설량만
공급
보충량만
공급
효과
• 적정 차압유지
• 부속실과 옥내간
과압 방지
• 방연풍속 형성
• 열린 출입문으로
누설량의 유출 방지
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03 신기술 개발
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피난문의 개폐 조건에 따라 누설량과 보충량을 분리공급
부속실
피난문 상태
피난문 열림
피난문 닫힘
부속실과 옥내간
압력차 상태
이중날개 동작
효과
압력차가
발생하지 않음
보충량 급기 날개
열림
방연풍속 형성
• ∆P < ∆P1
• ∆P ≈ 0
누설량 급기 날개
닫힘
누설량 유출 방지
압력차가 발생함
보충량 급기 날개
닫힘
과압 방지
• ∆P > ∆P1
누설량 급기 날개
열림
( ∆P2 유지를 위한 PID 제어 )
기준 압력차 유지
03 신기술 개발
피난문의 개폐에 따른 압력차에 따라 각 날개가 작동
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03 신기술 개발
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시제품 제작 및 성능실험
실험실 규모의 시제품 제작 및 성능평가
5개소의 부속실 모델과 5대의 급기댐퍼를 포함
부속실 피난문의 개폐와 송풍기 운전특성 등 다양한 조건 변화에 따른 성능평가를 수행
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03 신기술 개발
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각 층의 부속실이 기준을 만족하면서 독립적으로 운영됨
[ Lobby No.1 ]
[ Lobby No.3 ]
60
차압
40
20
0
60
40
20
[ Leakage Damper No.3 ]
누설량
날개 개도
60
40
20
0
Opening rate [%]
80
100
Opening rate [%]
Opening rate [%]
Opening rate [%]
100
100
80
60
⇒ 부속실 2의
피난문 열림
40
20
0
[ Supply Damper No.3 ]
[ Supply Damper No.1 ]
보충량
날개 개도
80
60
40
20
0
0
100
200
300
400
500
600
700
800
⇒ 부속실 3의
피난문 열림
80
60
40
20
0
0
900
100
200
300
[ Lobby No.2 ]
차압
40
20
Pressure [Pa]
Pressure [Pa]
600
700
800
900
⇒ 부속실 4의
피난문 열림
80
60
0
60
[ 부속실 4 ]
40
20
0
[ Leakage Damper No.2 ]
누설량
날개 개도
80
60
40
20
0
Opening rate [%]
[ Leakage Damper No.4 ]
100
100
Opening rate [%]
Opening rate [%]
500
[ Lobby No.4 ]
80
100
80
60
40
20
0
[ Supply Damper No.2 ]
Opening rate [%]
400
Time (sec)
Time (sec)
[ 부속실 2 ]
⇒ 부속실 1의
피난문 열림
0
[ Leakage Damper No.1 ]
100
[ 부속실 3 ]
80
Pressure [Pa]
Pressure [Pa]
[ 부속실 1 ]
80
[ Supply Damper No.4 ]
100
보충량
날개 개도
80
60
40
20
0
0
100
200
300
400
500
Time (sec)
600
700
800
900
80
60
40
20
0
0
100
200
300
400
500
Time (sec)
600
700
800
900
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03 신기술 개발
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정량적 압력차 측정결과 분석
실험실 규모의 성능평가 실험에서는 설정 목표 압력차가 50Pa 이었으며, 목표값과 실험 평균값의
차이가 0.2 - 5.3 Pa의 범위를 보이고 있으며, 이 경우 실험값의 표준편차는 15.4 - 21.2의 수준을
보이고 있음
실험 평균 압력차
(Pa)
목표값과
실험평균값의
차이
실험값의
표준편차
1번
52.0
2.0
15.4
2번
54.0
4.0
17.8
55.3
5.3
21.2
4번
49.7
0.3
16.7
5번
49.8
0.2
20.5
부속실
3번
목표 설정 압력차
(Pa)
50 Pa
03 신기술 개발
보급형 모델의 Test Bed 설치 및 성능평가
제배연 실험동(화성센터, 5층규모)에 실제 설치 및 성능평가 수행
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03 신기술 개발
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1차 성능평가의 결과로서 설계 원리를 잘 구현하고 있음
[ Lobby Fr.4 ]
[ Lobby Fr.5 ]
차압
100
80
60
40
20
Pressure [Pa]
Pressure [Pa]
[ 5층 ]
100
80
60
40
20
0
0
[ Leakage Damper Fr.4 ]
60
40
20
0
Opening rate [%]
100
누설량
날개 개도
80
100
Opening rate [%]
Opening rate [%]
Opening rate [%]
[ Leakage Damper Fr.5 ]
100
100
80
60
40
20
0
[ Supply Damper Fr.4 ]
[ Supply Damper Fr.5 ]
보충량
날개 개도
80
60
40
20
0
0
100
200
300
400
500
[ Lobby Fr.3 ]
Pressure [Pa]
100
80
차압
60
40
20
0
Opening rate [%]
Opening rate [%]
[ Leakage Damper Fr.3 ]
100
누설량
날개 개도
80
60
40
20
0
[ Supply Damper Fr.3 ]
80
보충량
날개 개도
60
40
20
0
0
100
200
300
Time (sec)
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감사합니다