승강기(엘리베이터) 연돌현상 해결방법

승강기(엘리베이터) 연돌현상 해결방법

Air hole의 설치 유무에 따른 분석 비교 Air hole이 없는 경우로 공기가 지나가는 흐름을 나타낸 것 이다. 최상층에서 도어가 열릴 경우 압력차에 의한 공기의 이동이 C지점을 지 나고 B지점 틈새를 지나 사람의 머리 쪽으로 향하는 상승기류가 형성되고 있 으며, C지점을 통과한 기류는 승강로 최상층에서 시계방향으로 회전한다. A지 점 틈새를 지나 사람의 머리 쪽으로 강한 하강기류가 형성되어 나가고 있다. 승강기안의 공기는 재순환 영역이 형성되어 공기가 빠져나가지 못하고 정체되 어 있으며 A. B지점으로 빠져나온 공기는 최종적으로 D지점으로 빠져나가고 있다. 이 경우는 저층부에서의 악취 세균 등이 승강로 쪽으로 유입되면 고층부 에서 실내 환경에 악영향을 미칠 수 있으며 경제적인 측면에서나 위생적인 측 면에서 문제점을 야기 시킨다. 또한, 승강기안의 사람과 승강기를 기다리는 사 람의 머리 쪽으로 공기가 나가고 있으므로 승강기 내부의 사람이나 외부의 사 람들에게 불쾌감을 줄 수 있다.

 

Model 의 공기의 속도 분포

속력 분포를 명암으로 나타낸 것이다. 가장 짙은 부분은 14.89m/s 의 가장 빠른 공기의 이동 속력을 나타낸 것이며 가장 투명한 부분은 0.04825m/s의 가장 느린 공기의 이동 속력을 나타낸 것이다. A지점의 공기의 이동속도를 색깔별로 살펴보면 최소 -8.79 m/s에서 최대 -11.08m/s의 공기의 이동속도를 보이고 있다. B지점의 공기의 이동속도는 4.288～11.77m/s를 나타 내고 있다. C지점의 공기의 이동속도는 1.108～5.337m/s를 나타내고 있다. 각 지점의 속도는 A점에서 가장 높게 나타나고 있다. 압력 분포를 명암으로 나타낸 것이다. 파란색은 -172Pa를 나타내고 있으며 빨간색은 0.5568Pa를 나타내고 있다. A～A'의 압력차는 △P=82.27Pa(- 방향) 로 가장 큰 압력차를 나타내고 있으며 도어가 늦게 닫히거나 도어 스위 치의 접촉 불량현상이 일어날 수 있다. B～B'의 압력차는 84.02Pa(+방향) 상대 적으로 조금 낮은 상태로 나타났으며 C지점을 통과하는 압력은 18.39Pa(+방향) 나타났다. C지점은 Air hole이 없으므로 작은 압력 분포를 나타내고 있다.

Air hole의 설치 유무에 따른 공기의 이동 분포

Model 1 의 경우는 Air hole이 없는 경우로 공기가 지나가는 흐름을 나타낸 것이다. 최상층에서 도어가 열릴 경우 압력차에 의한 공기의 이동이 C지점을 지나 B지점 틈새를 걸쳐 사람의 머리 쪽으로 향하는 상승기류가 형성되고 있 으며, C지점을 통과한 기류는 승강로 최상층에서 시계방향으로 회전한다. A지 점 틈새를 지나 사람의 머리 쪽으로 강한 하강기류가 형성되어 나가고 있다. 승강기안의 공기는 재순환 영역이 형성되어 공기가 빠져나가지 못하고 정체되 어 있으며 A, B지점으로 빠져나온 공기는 최종적으로 D지점으로 빠져나가고 있는 반면, Model 2의 Air hole이 있는 경우의 공기의 이동 분포는 C지점을 지 나면서부터 승강기 하부 좌측 모서리 부분으로부터 Air hole E지점을 통과하면 서 개구부 F지점으로 공기의 수직 이동 분포를 나타내고 있다. Air hole이 없 는 경우에 반해 A점으로 들어가는 공기의 이동은 확연히 줄어든 것을 볼 수 있다. B지점도 Model 1과 비교하여 공기의 이동이 줄어든 것을 볼 수 있다. 또 한 승강기를 기다리는 사람에게 주는 불쾌감도 줄어들 것이라 생각된다. 이로 미루어 보아 Air hole이 있으므로 공기의 이동이 승강기 도어 쪽으로 가는 것 을 줄어들게 할 수 있다.

 

승강기 디자인 개선

)엘리베이터의 항력은 엘리베이터가 주행 중 생기는 상하 진동의 직접적인 원인이 된다. 엘리베이터가 직사각형으로 다자인한 경우 항력은 흐름방향에 수 직인 힘이므로 그림과 같이 엘리베이터 하부에서 임의의 바람 60m/sec의 바람 을 불어 넣으면 이론 적인 항력의 힘을 측정 할 수 있다 엘리베이터의 카 상부 하부가 반원의 디자인 경우 항력은 정압의 성분 중속 도 방향 성분으로 ①과 같이 나타나며 항력은 직사각형의 디자인의 경우와는 달리 60m/sec 의 바람을 불어 넣었을 경우 반원의 구에 수직으로 걸리는 ①과 같은 정압(P)이 생긴다. ②와 같은 항력으로 나타내기위해서는 cosθ 만큼 곱해 주어야 하며 Pcosθ× A= 항력 측정할수 있으며 엘리베이터 표면적 A는 ∫cosθ dA로 엘리베이터 전체에 걸리는 항력을 구할 수 있으나 cosθ를 측정하기는 매 우 복잡하기 때문에 한정된 경우 외에는 해석적인 해를 구하기 힘들다. 공기 의 흐름을 연구하고 파악하기 위해 만들어낸 것이 풍동 즉 바람굴(Wind turnel)이다.

풍동에 실험물체(엘리베이터)를 올려놓고 큰 송풍기(선풍기)로 바 람을 불어넣는 장치를 말한다. 실험장치 안에 엘리베이터가 서 있으며 공기가 그 주위를 지나가므로 엘리베이터가 주행하면서 받는 카 상부와 하부의 공기저 항을 측정 할 수 있다. 본 연구에서는 STAR-CD 프로그램을 이용하여 풍동과 같은 조건을 주어 엘리베이터에 미치는 공기저항을 수치해석 적으로 측정하고 자 한다.위 그림과 같은 엘리베이터를 카 하부쪽 A면에서 60m/sec로 바람을 불어 넣 으면 A 면으로 들어간 바람은 카 하부 C면에 충돌 한 후 B면으로 빠져 나간 다. B면에 고르게 바람이 빠져 나가는 것이 아니라 엘리베이터의 C면(카하부) 의 디자인에 따라 빠져나가는 바람의 모양은 달라지며 들어가는 바람의 양과 빠져나가는 바람의 양은 이론적으로 같으나 압력은 달라진다. 엘리베이터 C면 의 자리만큼 B면에는 압력이 미치지 못하는 부분이 생긴다. 즉 다시 말하면 공 기저항을 많이 받는 디자인의 형태인 경우는 B면으로 빠져나가는 압력은 적을 것이고 공기저항을 적게 받는 디자인인 경우는 B면으로 빠져 나가는 압력은 많을 것이다.