바닥 난방은 매년 인기를 얻고 있습니다. 하지만 신뢰성과 내구성을 보장하기 위해서는 다음과 같은 사항들을 고려해야 합니다. 적절한 파이프를 선택하는 것이 중요합니다.즉, 그것들이 만들어진 재료입니다.
이 글에서는 가교 폴리에틸렌 바닥 난방의 기술적 특성, 장점 및 단점, 자가 설치 방법 등을 자세히 살펴보겠습니다.
소재 특징
바닥 난방 배관은 구리, 금속-플라스틱 등 다양한 재질로 만들어지지만, 가장 현대적인 유형은 가교 폴리에틸렌으로 만든 배관으로 여겨집니다.
가교 폴리에틸렌은 화학적 및 물리적 조작을 통해 생산되는 에틸렌의 한 종류입니다. 생산 과정에서 에틸렌 분자들이 3차원 다공성 네트워크로 융합됩니다. 이 모델의 이름은 PEX였습니다..
힘
이 제품의 강도는 제조 과정에서 형성되는 가로 이음매와 세로 이음매에 의해 결정됩니다. PEX 튜브의 팽창률은 250%에서 800%에 이릅니다.
또한, 폴리프로필렌과는 달리 이 소재는 내구성이 뛰어나며, 상당한 온도 변화에도 불구하고 열화되지 않습니다.
내열성
가교 폴리에틸렌 호스를 사용할 때 권장 최대 온도는 섭씨 140도입니다. 그러나 섭씨 190도를 초과하면 용융 현상이 시작됩니다.
이 파이프라인이 견딜 수 있는 최저 온도는 영하 50도이며, 이 온도에서도 제품의 강도와 탄성이 유지됩니다.
참고: 가교 폴리에틸렌은 단기적인 온도 변화에 대한 저항성이 향상되었습니다.
따라서, 난방 강도가 크지 않고 온도 변동이 잦은 저온 난방 시스템에 사용을 권장합니다. 단, 배관이 지속적으로 뜨거운 환경에서는 폴리에틸렌을 사용해야 합니다.
물리적 특성
PEX 튜브는 밀도가 높음에도 불구하고 부드럽고 탄력적인 소재이며 다음과 같은 특성을 가지고 있습니다.
- 액체와 기체는 그것을 통과하지 못합니다.
- 쉽게 구부러지기 때문에 가장 날카로운 회전도 가능합니다.
화학적 성질
개선된 생산 공정인 가교 결합을 통해 폴리에틸렌은 유기 및 무기 물질의 영향에 대한 저항성이 향상되었으며, 용매의 영향도 받지 않습니다.
또한, 이 소재는 햇빛과 산소를 포함한 환경적 악영향에 대한 저항력이 뛰어납니다. 이러한 특성은 대부분의 PEX 모델에 적용된 보호용 확산 방지 코팅 덕분입니다.
기타 특징
폴리에틸렌 윤곽선의 직경은 10mm에서 200mm까지 다양합니다. 온수식 바닥 난방의 경우 권장 직경은 16mm입니다.
주요 기술적 특징:
- 벽 두께 - 2mm;
- 미터 무게 - 110g;
- 계량기 용량 - 0.113리터;
- 밀도 - 940m³
- 열전도율 - 0.39 W/mK.
가교 폴리에틸렌의 장점과 단점
가교 폴리에틸렌 파이프는 다른 모든 종류의 파이프와 마찬가지로 장단점이 있습니다.
장점:
- 이 제품의 탄성 덕분에 회로를 크게 구부려 설치할 때에도 제품이 꺾일 위험 없이 사용할 수 있습니다.
- 환경친화적입니다. 유해 성분을 포함하지 않으므로 가열 시 인체 건강에 해로운 물질이 방출되지 않습니다.
- 연소 온도는 매우 높아서 섭씨 400도에서 완전히 녹기 시작합니다. 하지만 분해 과정 중에도 모든 구성 성분은 무독성입니다.
- 성능 특성상, 이 소재는 썩지 않고 부식에 강하며 화학 물질에도 강합니다. 이러한 모든 특성은 이 소재로 제작된 온수식 바닥 난방 시스템의 긴 수명을 보장합니다.
- 내한성 - 영하의 극한 온도에서도 변형이 발생하지 않습니다.
- 이 소재는 흡음성이 뛰어나며, 가교 폴리에틸렌으로 만든 발열체가 내장된 바닥은 소음 없이 작동합니다.
- 이 물질은 "형상 기억"이라는 특성을 가지고 있어 원래의 모습으로 복원할 수 있습니다.
- 가격이 적당합니다.
가교 폴리에틸렌 파이프의 몇 가지 사소한 단점도 언급할 가치가 있습니다. 무엇보다도 이러한 단점은 설치상의 어려움과 관련이 있습니다.
배관이 구부러지는 부분에는 견고한 지지대가 필요합니다. 또한, 바닥 난방 시스템에 설치할 때는 보호 코팅이 손상되지 않도록 각별히 주의해야 합니다.
또 다른 단점은 자외선에 직접 노출되면 소재가 쉽게 부서진다는 점입니다.
폴리에틸렌 파이프 시공
폴리에틸렌 윤곽은 보강층을 포함한 다층 구조입니다. 보강층은 제품의 강도를 높이고 팽창을 줄이며 내부 압력 급증을 완충합니다.
보강층은 폴리프로필렌, 유리섬유, 알루미늄 호일 또는 판재로 만들 수 있습니다. 여러 개의 파이프를 연결할 때는 이 보강층을 1cm 깊이까지 벗겨내야 합니다.
알아두면 중요한 정보입니다! 바닥 난방 시스템에는 비보강 회로가 가장 많이 사용된다는 점을 참고하세요.
또한, 가교 폴리에틸렌은 "산소 차단층", 즉 산소 확산 방지층을 가지고 있습니다. 이 층은 모든 PEX 제품에 존재합니다. 이 층이 없으면 산소가 더 깊숙이 침투하여 제품이 서서히 열화됩니다.
바닥난방용 파이프 제조에 사용되는 가교 폴리에틸렌에는 여러 종류가 있습니다.
- PEX는 과산화수소를 사용하여 제조됩니다. 과산화수소와의 가교 결합은 강도와 탄성을 제공합니다. 이러한 파이프는 최고의 분자 기억력을 가지고 있습니다.
- PEX-b는 실란을 사용하여 폴리에틸렌을 접합하는 제품으로, 분자의 최대 80%까지 결합합니다. 이렇게 만들어진 구조물은 PEX 유형과 강도는 유사하지만 탄성이 떨어지고 형태를 유지하는 능력이 부족합니다.
- PEX-c는 방사성 방사선을 이용하여 가교 결합을 통해 만들어집니다. 이 파이프는 유연성이 떨어져 설치 과정에서 꺾일 수 있습니다. 이러한 꺾임 현상은 커플링을 사용하여 방지할 수 있습니다.
- PEX-d는 질소를 가교제로 사용하지만, 기술이 복잡하고 거의 사용되지 않습니다.
가교 폴리에틸렌 접합용 피팅 종류
오늘날 폴리에틸렌 파이프를 서로 연결하는 데에는 다음과 같은 종류의 연결 부품이 사용됩니다.
압축
압축식 피팅(크림프 피팅이라고도 함)은 분리형 연결 방식입니다. 이 피팅은 너트, 분할 링 및 니플로 구성되며, 대부분 황동으로 만들어집니다.
프레스 피팅
이러한 종류의 연결 부품은 견고하고 내구성이 뛰어난 영구적인 연결을 제공합니다. 타이형 구조물 및 고압, 고온 시스템에 사용을 권장합니다.
프레스 피팅은 본체, 압축 링 및 슬리브로 구성됩니다.
축
축방향 피팅은 니플과 슬리브로 구성된 장치입니다. 확장 및 인장 공구를 사용하여 설치합니다.
가교 폴리에틸렌 배관을 이용한 바닥 난방 설치
가교 폴리에틸렌 윤곽을 사용하는 바닥 난방 시스템의 설치 과정은 구조층을 단계적으로 시공하는 방식입니다. 구조물의 총 두께는 약 15cm입니다.
준비 작업
시스템 설치를 시작하기 전에 몇 가지 준비 단계를 완료해야 합니다. 첫째, 사용할 배관 및 구성 요소의 종류를 결정해야 합니다.
난방 시설을 설치하려면 다음이 필요합니다.
- 폴리에틸렌 파이프라인;
- 팽창 탱크;
- 온수용 보일러;
- 순환 펌프;
- 배관 부속품;
- 패스너;
- 이상적으로는 유압식 화살표가 있는 매니폴드;
- 댐퍼 테이프;
- 절연 재료 및 보강재;
- 스크리드 솔루션.
매니폴드 유닛을 선택할 때는 밸런싱 밸브와 유량계가 장착된 제품을 선택하는 것이 좋습니다. 이렇게 하면 시스템 조정 과정이 간소화됩니다.
설치 과정 중 방해 요소를 피하기 위해 필요한 모든 구성 요소는 설치 전에 미리 준비해야 합니다.
발열체 배치도
바닥 난방 배관을 설치할 때 사용되는 기본적인 패턴에는 "뱀 모양", "달팽이 모양", "이중 나선형" 등이 있습니다.
- "달팽이" 모양 디자인이 가장 일반적입니다. 설치가 간편하고 모든 각도가 90도이므로 방 전체에 고르게 난방을 제공합니다.
- 뱀처럼 구불구불한 배관 패턴은 180도까지 꺾이는 구간이 있어 설치가 더 복잡합니다. 하지만 이 패턴은 구부러지기 쉬운 가교 폴리에틸렌 파이프에 적합합니다.
바닥 난방 시스템의 배치도를 선택할 때는 방의 특성을 고려해야 합니다. 넓은 공간에는 "이중 달팽이형" 또는 "나선형" 배치도가 권장됩니다. 또한, 난방 강도에 따라 구역을 나눌 때도 이러한 배치도를 사용하는 것이 좋습니다.
일반적인 "뱀형" 또는 "달팽이형" 배관 시스템의 경우, 주 배관의 최대 길이는 60~80미터입니다. 길이가 폭보다 훨씬 긴 공간에서는 배관 회로 크기를 120미터까지 늘릴 수 있지만, 이 경우 배관 직경도 더 커야 합니다.
배관을 설치할 때 배관 사이의 간격은 매우 중요합니다. 일반적으로 10~35cm가 적당하며, 간격이 좁을수록 바닥을 통한 열 전달이 많아집니다. 열 손실이 큰 곳(문이나 창문 근처)에서는 간격을 최소화해야 하고, 방 중앙에서는 간격을 넓힐 수 있습니다. 배관은 벽에서 최소 30cm 이상 떨어뜨려 설치해야 합니다.
주의하세요! 집열기는 아파트나 주택의 중앙에 설치하는 것이 좋습니다. 이렇게 하면 모든 방이 고르게 따뜻해집니다.
파이프 개수 계산
바닥난방용 가교 폴리에틸렌 파이프를 구매하기 전에 필요한 크기와 직경을 계산해야 합니다. 일반적으로 직경 16mm, 두께 2mm의 파이프가 적합합니다. 넓은 면적에는 20~25mm 크기의 파이프를 사용하는 것이 좋습니다.
방을 데우는 데 필요한 제품의 양을 계산하려면 다음 공식을 사용할 수 있습니다.
D=S/M x k, 여기서:
- D — 계산된 파이프 크기;
- S — 방의 면적;
- M — 놓기 단계;
- k는 안전 계수이며, 면적이 30m2이면 1.1이고, 그 이상이면 1.4입니다.
최대 파이프라인 길이는 회로 직경에 따라 달라집니다. 직경이 16mm인 경우 최대 길이는 90m이고, 직경이 20mm인 경우 최대 길이는 120m이며, 직경이 25mm인 경우 최대 길이는 150m입니다.
배관 설치를 위한 기초 작업
바닥 난방 시스템 설치는 바닥 하부 준비 작업부터 시작해야 합니다. 준비 과정은 다음과 같습니다.
- 기존 마감 코팅과 스크리드를 제거하고, 바닥을 청소하고 평탄화합니다.
- 방수재(폴리에틸렌 필름) 시공;
참고하세요! 예산이 허락한다면 폴리머 멤브레인을 사용하는 것이 가장 좋습니다. 바닥이 "숨을 쉴 수 있도록" 해줍니다.
- 기초 단열재로는 압출 폴리스티렌 폼 타일 또는 코르크가 사용됩니다.
- 보강 격자 설치 - 폴리스티렌 폼을 단열재로 사용하는 경우에는 보강 격자가 필요하지 않습니다.
- 댐핑 테이프 설치는 바닥 미장재의 열팽창을 보상하기 위해 필요합니다.
다음으로 보일러와 매니폴드를 계획된 위치에 설치합니다. 그런 다음 장치를 급수 및 전원에 연결해야 합니다.
폴리에틸렌 파이프 설치
폴리에틸렌 파이프는 스티로폼 시트나 보강망 위에 도면에 따라 설치됩니다. 공간이 넓을 경우, 구역을 여러 개의 윤곽선으로 나눕니다.
설치 과정을 간소화하기 위해 슬래브에 표시를 해두는 것이 좋습니다. 매니폴드에서 시작하여 반대쪽 끝도 다시 매니폴드로 돌아오도록 설치하십시오.
중요! 설치를 시작하기 전에 배관 연결 및 고정 방법을 고려하십시오.
회로는 이음매 없이 설치하는 것이 좋습니다. 하지만 필요한 경우 용접, 압착 또는 프레스 피팅을 사용하여 파이프를 서로 또는 매니폴드에 연결할 수 있습니다.
압축 피팅을 이용한 회로 연결은 안정적이고 간단한 방법입니다. 호스에 커플링을 연결한 후, 익스팬더를 사용하여 파이프의 내경을 필요한 크기로 확장합니다. 니플을 단단히 조이고 슬리브를 끼웁니다.
파이프를 연결 부품이나 스티로폼 보드에 고정하는 방법에는 여러 가지가 있습니다.
- 폴리에틸렌 클램프;
- 강철선;
- 선로를 수리하고 있습니다.
클램프를 사용하는 것이 가장 간단하고 비용 효율적인 방법입니다. 미터당 두 개만 필요하며, 직선 구간에서는 50cm 간격으로, 곡선 구간에서는 20cm 간격으로 설치합니다.
가교 폴리에틸렌 파이프라인 설치의 기본 규칙:
- 회전할 때는 급격한 커브를 피하십시오.
- 설치 작업은 최소 영상 18도 이상의 온도에서 수행해야 합니다.
- 배관이 추운 곳에 있었다면 설치하기 전에 따뜻한 방에 보관해야 합니다.
- 직경 16mm 파이프라인의 회전 반경은 12cm를 초과해서는 안 됩니다.
- 회로의 남은 부분은 연결 직전에만 잘라내야 합니다.
- 설치 작업 중에는 무거운 물건을 올려놓거나 파이프를 밟는 것이 금지되어 있습니다.
- 윤곽선은 비틀림 없이 고르게 배치되어야 합니다.
급수 연결 및 압력 테스트
미장 작업을 하기 전에 시스템의 기능과 주 배관의 결함 여부를 점검해야 합니다.
바닥 연결은 공급 호스와 리턴 호스를 매니폴드에 연결하는 것으로 시작됩니다. 그 후 제어 밸브와 공기 밸브를 엽니다. 이어서 순환 펌프와 압축기를 작동시켜 5~6bar의 압력을 생성합니다.
이 장치를 사용하면 12시간 동안 주 배관에 물이 공급됩니다. 압력은 작동 압력보다 1.5배 높아야 합니다. 이 과정 중에 클램프가 날아가 버리면 5cm 더 아래쪽에 다시 설치합니다.
이후에는 밸브 하나를 제외한 모든 밸브를 닫고, 압력을 작동 수준으로 설정한 다음, 각 분기 밸브를 차례로 조정합니다.
스크리드 붓기
구조물에 대한 시험이 완료된 후에야 다음 층을 시공할 수 있습니다. 시공 방법에는 콘크리트 스크리드와 건식 바닥 두 가지가 있습니다.
콘크리트 스크리드
바닥 미장에는 시판용 또는 M300 시멘트로 만든 자가 제조 모르타르 모두 적합합니다. 폴리에틸렌 파이프를 보호할 수 있는 최소 콘크리트 층 두께는 3cm이고 최대는 7cm입니다.
대부분의 경우, 바닥 미장재는 단열 이음매 없이 시공되지만, 단열 이음매는 필수적입니다.
- 방의 면적이 33m2를 초과하는 경우;
- 방의 길이가 10m를 초과하는 경우;
- 복잡한 레이아웃을 가지고 있습니다.
보강용 스크리드를 타설하는 것, 즉 보강 메쉬를 사용하여 구조물에 강도를 부여할 수 있습니다.
바닥 미장재는 방 앞쪽 모서리부터 시작하여 문까지 한 번에 한 겹씩 부어 넣습니다. 콘크리트 표면을 평평하게 한 후, 바닥이 완전히 마르도록 4주 동안 그대로 둡니다.
건조한 바닥
배관 위에 건식 바닥재를 설치하는 것은 노동 집약적이고 양생이 필요한 습식 공정이 없기 때문에 더 쉽고 빠른 방법입니다.
팽창 점토 모래는 건식 바닥재로 저렴한 선택지입니다. 또한 누수가 발생할 경우, 모래를 간단히 제거하고 손상 수리 후 다시 채워 넣으면 됩니다.
운영 규칙
폴리에틸렌 파이프로 제작된 바닥 난방 시스템의 수명은 작동 조건, 즉 열 전달 유체의 온도와 압력에 영향을 받습니다. PEX 파이프는 온도 변화에 잘 견디지만, 시간이 지남에 따라 노화가 진행됩니다.
바닥재의 수명을 연장하는 데 도움이 되는 기본적인 작동 규칙:
- 설치 후에는 기기를 최대 출력으로 작동시키는 것이 금지되어 있습니다.
- 회로로 유입되는 물의 온도는 +45도를 초과해서는 안 됩니다.
- 시스템 시운전 시, 특히 겨울철에는 오후 2시부터 시작하여 매일 작동 시간을 점진적으로 늘려가는 방식으로 가동해야 합니다.
어떤 어려움과 오류가 발생할 수 있습니까?
폴리에틸렌 파이프를 설치할 때 파이프가 꺾이는 경우가 종종 있습니다. 이렇게 꺾인 파이프를 계속 사용하는 것은 불가능하며, 결국 누수가 발생할 수 있으므로 교체해야 합니다.
프레스 피팅을 다시 압착하는 것은 금지되어 있으므로 핸들을 누를 때 최대한의 힘을 가하십시오. 또한 모든 버(burr)를 제거하십시오.
폴리에틸렌 파이프와 다른 재질의 파이프 비교
폴리에틸렌 회로와 다른 재질로 만든 파이프를 비교한 내용은 표에 나와 있습니다.
| 파이프로 만들어진 | 장점 | 단점 |
| 가교 폴리에틸렌 | 이 소재로 만든 제품은 원래 형태로 복원될 수 있습니다. 내열성, 내구성, 내식성, 경량성, 방음성, 친환경성, 그리고 경제성까지 갖추고 있습니다. | 가교 폴리에틸렌은 자외선에 부정적으로 반응하므로 밀폐된 통로에만 설치할 수 있습니다. |
| 구리 | 구리 파이프는 내구성이 뛰어나 녹거나 갈라지지 않으며, 박테리아 번식과 부식에 강합니다. 구리 제품은 고온 및 영하의 온도에도 잘 견디며 기계적 스트레스에도 강합니다. | 이 재질로 만든 파이프는 비싸고 무거우며, 경수나 산성수에 잘 견디지 못합니다. 구리 파이프와 강철 파이프는 같은 시스템에서 함께 사용해서는 안 됩니다. |
| 폴리프로필렌 | 이 소재는 무독성이며 화학 물질, 압력 및 온도 변화에 강합니다. 이 소재로 만든 파이프는 가벼워 설치가 용이합니다. | 폴리프로필렌 파이프는 유연성이 낮고 팽창 계수가 높아 치수가 증가합니다. |
| 금속-플라스틱 | 금속-플라스틱 파이프는 저렴한 가격에도 불구하고 내구성이 뛰어나고 부식 및 산성에 강합니다. 또한 가볍고 형태를 잘 유지하며 환경친화적입니다. 뿐만 아니라 쉽게 구부릴 수 있어 설치가 간편합니다. | 폴리에틸렌과 알루미늄으로 이루어진 두 겹의 파이프는 선팽창률이 다르기 때문에 박리가 발생할 수 있습니다. 연결 부품을 과도하게 조이면 파이프가 파열될 위험이 있으며, 나사식 연결 부품을 사용하는 경우 내부에 스케일이 형성될 위험이 있습니다. |
요약하자면, 바닥 난방용 구리 파이프는 훌륭한 선택이지만 모든 사람이 감당할 수 있는 가격은 아닙니다. 폴리프로필렌 제품은 더 저렴하지만 유연성이 떨어지고, 금속-플라스틱 파이프는 온도 변화에 잘 견디지 못합니다.
따라서 가교 폴리에틸렌 배관은 바닥 난방 시스템에 실용적이고 편리하여 매년 인기를 얻고 있습니다. 더욱이 동결에 강하고, 경미한 변형은 적정 온도에서 사라집니다.
하지만 전문가들은 실내 환경과 사용 조건에 따라 바닥 난방 파이프를 선택해야 한다고 조언합니다. 이러한 요소들이 주거 환경의 쾌적함과 난방 기기의 수명에 영향을 미치기 때문입니다.
