엘리베이터 피스톤 효과

정의

엘리베이터 피스톤 효과는 승강로 안에서 카가 움직일 때 생기는 공기 흐름 현상이다.

카 진행 방향 앞쪽 공기는 밀려나고, 반대편 공기는 승강로 안으로 끌려 들어온다.

고층건물 승강로는 화재 시 연기 이동 경로가 될 수 있어 중요하다.

발생 원리

카가 상승하면 카 위쪽 공기는 압축되어 승강로 상부로 밀려난다.

카 아래쪽은 공기가 충분히 채워지지 않아 부압이 생기고, 그 압력 변화가 승강로 전체로 퍼진다.

압력 변화는 층 출입문 틈을 통해 연기를 이동시킨다. 카가 연기가 찬 층을 지나면 연기를 저층으로 밀어 넣을 수 있다.

굴뚝효과와 비교

피스톤 효과와 굴뚝효과는 둘 다 수직 공간의 압력차로 연기를 움직인다.

원인은 다르다. 피스톤 효과는 카의 운동이, 굴뚝효과는 실내외 온도차에 의한 부력이 원인이다.

작용 시점도 다르다. 피스톤 효과는 카가 움직이는 동안, 굴뚝효과는 온도차가 있는 동안 작용한다.

연기 영향도 다르다. 피스톤 효과는 연기를 하층으로 밀어내고, 굴뚝효과는 샤프트를 따라 상승 또는 하강시킨다.

답안에서는 발생 원인을 먼저 구분해 쓰는 것이 핵심이다.

문제점과 대책

승강장 출입문 주변 차압이 커지는 것이 피스톤 효과의 문제점이다.

차압이 커지면 출입문 개방력이 커지고, 하층으로 연기가 유입될 수 있다.

대책은 승강로 압력을 해소하는 배출 경로 확보가 핵심이다.

승강장 제연 차압을 확인하고, 설계 단계에서 압력을 미리 계산해 대비한다.

계산 예제

카 단면적 2.0㎡, 승강로 단면적 6.0㎡, 카 속도 4m/s인 경우를 계산해 보자.

카가 밀어내는 체적유량은 대략 카 단면적에 카 속도를 곱한 값이다.

이 유량이 빈 공간을 지나는 속도는 유량을 빈 공간 단면적으로 나눠 구한다.

결과는 2.0m/s로 카 속도 4m/s보다 작다. 단면적 비율을 고려하면 상식 범위다.

시험 포인트 정리

마지막으로 흔한 실수와 채점 포인트를 정리한다.

피스톤 효과를 굴뚝효과와 같은 현상으로 설명하는 실수가 많다.

공기 이동 방향을 반대로 쓰거나 승강장 출입문 차압을 빠뜨리는 경우도 흔하다.

피스톤 효과는 카의 운동이 승강로 내부에 만드는 압력 변화다.