자가 조절식 발열 케이블은 산업 현장과 가정 모두에서 점점 더 인기를 얻고 있습니다. 특히 제빙 작업에 필수적인 장비입니다. 추운 날씨가 시작되면 수도관이나 하수관이 얼어 터지거나 계단이나 보도에 얼음이 얼 위험이 있습니다.
이 글에서는 자가 조절식 발열 케이블의 특징과 종류, 적용 분야, 그리고 배관 및 지붕에 설치하는 방법에 대해 알아보겠습니다.
자율 조절식 발열 케이블이란 무엇인가요?
자율조절 케이블은 일반 전선과 동일한 전기 도체이지만, 성능이 향상된 버전입니다. 일반 전선보다 구조가 더 복잡합니다.
난방 제어 케이블은 고분자 매트릭스로 구성되어 있으며, 외부 온도 변화에 따라 저항이 변하고, 그 변화에 비례하여 열이 방출됩니다.
발열체는 반도체 폴리머가 첨가된 흑연 기반 플라스틱 화합물로 코팅된 주석 도금 구리선 두 개로 구성됩니다. 이는 구리선을 연결하는 자체 조절 매트릭스를 형성합니다.
발열체는 불소수지 열가소성 소재로 절연되어 있으며, 습기로부터도 보호됩니다. 그 다음으로는 구리 차폐 편조선이 있는데, 이는 기계적 스트레스로부터 보호하고 접지 역할을 합니다.
외부 케이스는 다양한 재질로 만들어집니다. 각 유형은 특정 작동 조건에 맞게 설계되었습니다. 일반적인 조건에서는 폴리올레핀 플라스틱으로 만들어지고, 부식성 환경에서는 불소수지로 만들어집니다.
매트릭스와 와이어 외피는 방사선 가교 반응을 통해 처리됩니다.
작동 원리
자율 조절 도체의 작동 원리는 발열선을 통해 전기 에너지가 흐르는 것에 기반합니다. 이로 인해 온도가 상승하고 결과적으로 저항이 증가합니다.
저항이 높을수록 전류와 전력은 낮아집니다. 반대로 온도가 낮을수록 더 많은 열이 발생합니다.
케이블의 작동 원리를 살펴보겠습니다.
- 자체 조절 매트릭스(발열선 사이에 병렬로 연결된 다수의 저항기)는 전압이 가해지면 가열됩니다. 이로 인해 재료가 팽창하여 전도성 입자 사이의 접촉을 차단하고 전류 흐름과 열 방출을 감소시킵니다.
- 가열 영역의 온도가 변하면 매트릭스의 저항과 히터에서 방출되는 열량이 변합니다.
종류 – 디자인, 기술적 특징
발열 케이블은 저항식, 자율조절식, 유도식의 세 가지 유형으로 나뉩니다.
이 제품들은 작동 원리, 기술적 특징 및 디자인 면에서 차이가 있습니다.
저항성
저항 케이블은 선형형과 구역형으로 나뉩니다. 효과적인 작동을 위해서는 주변 온도에 따라 도체를 제어하는 특수 장비가 필요합니다.
이 유형의 장점은 저렴한 비용, 신뢰성 및 간편한 설치입니다.
이러한 전도체는 주변 공기의 온도와 관계없이 항상 동일한 양의 열을 방출하므로 전기 에너지 소비량이 적어 경제적으로 이득이 되지 않는다는 점에 유의해야 합니다.
저항성은 다음과 같이 나뉩니다:
- 선형 전선은 양 끝이 전원 공급 장치에 연결되는 전선입니다. 전류를 전달하는 도체의 수에 따라 단심선 또는 복심선으로 나뉩니다.
싱글 코어 — 일반적으로 강철로 만들어진 단일 발열 도체와 가열 시 변형되지 않는 내열성 절연층으로 구성됩니다. 케이블 자체 및 다양한 보호 장치에서 발생하는 간섭을 제거하기 위해 차폐 처리가 되어 있을 수 있습니다.
단심형 모델의 장점은 사용이 간편하다는 것입니다. 단점은 필요한 길이로 케이블을 자를 수 없고, 양쪽 끝을 한 곳에서 연결해야 한다는 점입니다.
이중 코어 — 전류를 전달하는 두 개의 평행선으로 구성됩니다. 단선식과의 차이점 및 장점은 다른 한쪽 끝을 연결 지점으로 되돌릴 필요가 없다는 점으로, 특히 긴 배관을 가열할 때 편리합니다.
- 구역 케이블은 선형 케이블보다 구조가 더 복잡합니다. 각각 절연 처리된 두 개의 전도성 구리 도체로 구성되어 있으며, 선형 케이블보다 두껍습니다.
이 유형의 특징은 내부 절연체에 1~2미터 간격으로 창이 있다는 점입니다. 이 창을 통해 도체가 전압이 흐르는 발열선에 연결됩니다.
이러한 설계 특징 덕분에 저항은 도체 전체가 아닌 특정 구간 또는 영역에만 일정하게 유지됩니다. 장점은 필요에 따라 구간 길이를 조정할 수 있다는 것이고, 단점은 가격이 높다는 것입니다.
저항 가열 도체는 최대 15년의 보증 기간을 가지며, 콘크리트 스크리드에 매립할 경우 최대 50년까지 보증 기간이 연장됩니다.
자기 조절
자율조절식 발열 케이블은 저항식 발열 케이블과 설계 특징뿐만 아니라 작동 원리에서도 차이가 있는 최신 모델입니다.
자가 온도 조절 케이블은 폴리머 매트릭스로 둘러싸인 도체로 구성됩니다. 별도의 온도 조절 장치가 필요 없으며, 설정된 온도를 유지하여 과열을 방지합니다. 이 유형은 가격이 더 비싸지만 효율성이 높아 경제적입니다.
게다가 어떤 크기로든 자를 수 있습니다. 이 제품의 보증 기간은 10~15년이지만, 제조업체는 최대 40%의 예비비를 포함시켜 제품 수명을 상당히 연장합니다.
자체 조절 도체는 차폐형 또는 비차폐형일 수 있습니다.
- 차폐 케이블은 외부 피복이 주석 도금된 구리선으로 엮여 있어 기계적 손상을 방지하고 접지 역할을 합니다. 이 케이블은 온수 배관뿐만 아니라 지붕이나 빗물받이와 같은 옥외 설치에도 사용하도록 설계되었습니다.
외피는 식품 등급으로 제작되어 실내 온수 및 하수 시스템에 사용될 수 있으며, 자외선 차단 기능이 있는 외피는 햇볕이 많이 드는 지붕에 설치할 수 있습니다.
- 보호 덮개가 없는 제품입니다. 가정용 난방 파이프에 사용되며, 부식성 환경에 노출될 수 있는 옥외 설치용으로는 적합하지 않습니다.
- 외부 폴리올레핀 피복.
- 주석 도금된 구리선 땋은.
- 탄성 열가소성 절연재.
- 폴리에스터 겉감.
- 반도체 자율 조절 매트릭스.
- 구리 광맥.
- 외부 폴리올레핀 피복.
- 내부는 폴리에스터 소재로 되어 있습니다.
- 반도체 자율 조절 매트릭스.
- 구리선
차폐형 모델은 차폐막이 없는 모델보다 가격이 더 비쌉니다.
자율조절 발열 케이블의 주요 적용 분야:
- 가정용 배관;
- 결빙 방지 시스템(지붕, 통로);
- 산업.
각종 통신 장비를 가열하기 위해서는 다음과 같은 출력의 발열체가 필요합니다. 용도:
- 내부 배관 - 선형 미터당 10W;
- 외부 파이프라인 - 15 W/m.p.;
- 지붕 및 통로 - 24-30 W/m.p.;
- 결빙 방지 시스템 - 최대 40개.
어떤 유형을 선택해야 할까요?
자율조절 케이블을 선택할 때는 제품의 특성 및 매개변수, 작동 원리, 작동 조건(가열에 필요한 구간 길이 및 최대 최저 온도)을 고려해야 합니다.
발열선을 구매할 때 고려해야 할 사항:
- 보호용 편조선이 있다는 것은 안정성과 접지 기능을 제공한다는 의미입니다.
- 외부 단열재의 종류;
- 제품 성능.
난방 도체의 선택은 용도에 따라 달라집니다. 하수도 가열에 필요한 경우 폴리올레핀 제품이 적합하며, 상수도 시스템에는 불소수지 보호재가 권장됩니다.
실외 설치의 경우 습기와 자외선으로부터 보호해주는 불소수지 절연재가 사용된 모델을 선택하는 것이 좋습니다.
소구경 파이프를 가열해야 하는 경우, 15W/m 전압의 저온 열전도체가 적합합니다. 중온 열전도체(최대 30W)는 대구경 파이프에 사용됩니다. 고전압 열전도체는 일상생활에서 거의 사용되지 않습니다.
접지 브레이드가 없는 비차폐 케이블은 지하 배관 설치에 적합합니다. 차폐 케이블은 더 안전하지만 가격이 더 비쌉니다. 두 케이블 모두 동일한 발열 구조를 가지고 있으므로 굳이 더 비싼 모델을 지하에 매설할 필요는 없습니다.
자가 조절식 발열체를 구매할 때는 손가락으로 눌러보고 전체 길이를 따라 손가락으로 만져보세요. 품질이 낮은 제품의 경우 내부에 공기 방울이 느껴질 것입니다.
적용 분야
자율 조절식 히터는 가정용 및 산업용으로 모두 사용됩니다. 지상 및 지하에 설치된 가정용 및 산업용 수도관을 가열하도록 설계되었습니다.
석유 및 가스 산업에서 이 제품은 공정 온도를 유지하는 데 사용됩니다.
일상생활에서 자율 조절 발열체가 가장 흔하게 적용되는 분야를 자세히 살펴보겠습니다.
따뜻한 바닥
샘렉 전기식 바닥 난방 설치에 사용됩니다.욕실이나 화장실처럼 아파트 전체에 이런 종류의 바닥재를 설치하면 표면 온도가 덜 올라갑니다. 이는 보통 다른 방에 열원이 있고, 욕실 바닥은 차가운 재질인 타일로 되어 있기 때문입니다.
저항 가열 케이블을 사용하는 경우, 온도 조절 장치와 센서와 같은 추가 장비를 설치하지 않으면 원하는 온도 균형을 맞출 수 없습니다.
이 솔루션은 자체 조절 기능을 갖추고 있어 추가 장비가 필요 없습니다. 매트릭스 자체가 바닥 난방의 균일성을 조절합니다.
상수도
겨울철 배관의 동결을 방지하기 위해 급수 밸브 주위에 자체 조절식 절연체가 감겨 있습니다. 밸브는 복잡한 형태를 가지고 있어 절연체가 모든 금속 부분과 접촉하지는 않습니다.
저항 가열 케이블을 설치하면 주변 공기도 함께 가열됩니다. 하지만 자가 조절형 전선을 설치하면 도체가 금속에 닿는 부분만 가열됩니다. 이는 효율적인 열 전달을 작동 원리로 삼기 때문입니다.
하수 설비
하수관은 경사져 있어 유체가 고이지 않고 흐르기 때문에 동결되는 경우가 드뭅니다. 그러나 배수 장치에 결함이 있으면 물이 천천히 흐르면서 도중에 얼어붙을 수 있습니다. 이렇게 되면 얼음층이 쌓여 결국 전체 공간을 가득 채우게 됩니다.
개인 주택의 하수 시스템을 가열하는 가장 간단한 방법은 자체 조절식 가열 케이블을 설치하는 것입니다. 이렇게 하면 파이프 안의 액체가 얼어붙는 것을 방지할 수 있습니다.
지붕 난방
겨울철에는 지붕에 결빙이 발생하기 쉬운데, 어느 부분이 고드름이 생기기 쉬운지 파악하기 어렵습니다. 반도체 매트릭스 히터를 사용하면 지붕에서 얼음과 물이 생기기 쉬운 부분을 가열할 수 있습니다.
여름철에는 지붕이 매우 뜨거워지기 때문에 자외선에 강하고 고온을 견딜 수 있는 종류를 선택해야 합니다.
온실 난방
계획 난방 케이블을 이용한 온실 난방 바닥 난방과 비슷합니다. 기본적으로 바닥 난방과 동일하지만, 다른 마감재 아래에 설치된다는 점만 다릅니다.
자체 조절 케이블은 모래층 위에 설치된 보호망에 고정됩니다. 케이블은 모래층으로 다시 덮고, 두 번째 보호망을 설치한 후, 그 위에 표토를 덮습니다.
난방 시스템을 지하에 설치할 수 없는 경우, 자율 조절식 히터를 온실 벽면에 설치합니다.
자율조절 케이블 설치
(실외 또는 실내) 수도관, 지붕 또는 보행로를 가열하기 위해 자가 조절식 난방 케이블을 설치하기 전에 사전 준비 작업이 필요합니다.
케이블 준비
전선의 양쪽 끝이 모두 준비되어 있으며, 한쪽은 밀봉 캡으로 막혀 있고, 다른 한쪽은 전류원에 연결되어 있습니다.
- 전선의 단자 부분을 준비합니다:
- 단열재를 4cm 제거합니다.
- 땋은 줄이 풀리고 철사가 물어뜯겼습니다.
- 모서리가 잘려나갔습니다.
- 내부에는 접착식 열수축 밀봉 슬리브가 장착됩니다.
- 커플링에는 헤어드라이어가 장착되어 있습니다.
- 커플링 끝부분이 고정되어 있습니다.
- 연결부가 식은 후에 캡을 씌웁니다.
- 밀폐를 위해 캡이 설치되어 있습니다.
- 도체를 파이프라인 내부에 설치할 계획이라면, 이 단계에서 전선의 반대쪽 끝에 글랜드를 설치합니다.
- 두 번째 결말 준비:
- 단열재를 6cm 제거합니다.
- 땋은 머리를 풀고 다시 한 가닥으로 꼬아줍니다.
- 내부 절연재가 제거됩니다.
- 전도성 와이어가 매트릭스에서 분리됩니다.
- 연결 슬리브를 끼우고 압착합니다.
- 튜브를 끼우고 헤어드라이어를 그 주변에 놓습니다.
- 커플링을 끼우고 제자리에 고정합니다.
- 혈관을 벌리고, 중심부를 펜치로 압축합니다.
- Samreg를 전원선에 연결하기:
- 전선에 외부 커플링이 설치됩니다.
- 전선에 작은 연결 부품을 끼웁니다.
- 전선의 심은 자가조절 히터에 설치된 커플링에 삽입되어 히터의 심과 연결되고, 접촉을 위해 압착됩니다.
- 연결 부품은 단단히 고정될 때까지 밀어 넣어야 합니다.
- 전기 케이블의 편조는 동일한 원리(슬리브를 씌우고, 연결하고, 케이스로 덮는 방식)를 사용하여 접지에 연결됩니다.
- 외부 슬리브를 연결부에 끼우고 밀봉합니다.
케이블을 파이프 외부에 설치하기
난방 케이블을 파이프에 설치하는 방법에는 두 가지가 있습니다.
- 파이프를 따라 자체 조절 케이블을 직선으로 설치하는 것이 더 간단한 방법입니다. 케이블의 길이는 가열할 파이프의 길이와 같아야 합니다.
히터는 플라스틱 클램프, 유리섬유 접착 테이프 또는 알루미늄 테이프를 사용하여 제품에 고정합니다. 금속 고정 장치는 사용할 수 없습니다. 고정 장치는 30cm 간격으로 설치합니다. 케이블은 기계적 손상을 방지하기 위해 파이프 아래에 배치해야 합니다.
가열 배관이 지하에 매설되는 경우, 발열체는 측면에 설치됩니다. 배관이 굽어지는 구간에서는 급격한 굴곡을 피하기 위해 발열체를 배관의 바깥쪽 곡선을 따라 배치하는 것이 좋습니다.
- 나선형: 전선을 일정한 간격(표준 5cm)으로 나선형으로 파이프에 감습니다. 이 방식의 장점은 발열체와 파이프 사이의 접촉면을 극대화할 수 있다는 것입니다. 단점은 재료 소모량이 많다는 점입니다. 파이프 길이의 1.7배 이상의 재료를 사용해야 합니다. 이 방식은 하수 및 배수 시스템에 사용되는 중대형 파이프에 적합합니다.
어떤 설계를 선택하든, 파이프에 난방 케이블을 설치할 때 가장 중요한 특징은 파이프를 단열하는 것입니다. 단열재(폴리스티렌 폼 또는 폴리에틸렌 폼)는 파이프와 히터를 완전히 덮어야 하며, 그렇지 않으면 공기만 가열하게 됩니다.
내부 설치
자체 조절식 가열 케이블은 모든 배관에 설치할 수 있는 것은 아닙니다. 배관 직경은 최소 40mm 이상이어야 합니다. 이보다 작으면 액체의 원활한 흐름을 방해할 수 있습니다.
주 배관이 너무 길면 이런 방식으로 난방을 제공하기가 어렵습니다. 이 방법은 배관 길이가 수 미터에 달할 때 사용됩니다. 히터는 위쪽에서 시작해서 아래쪽으로 내려오면서 수직 배관에 설치하는 것이 더 쉽습니다.
난방 도체를 설치하려면 티(T자형 연결구)와 밀봉 커플링이 필요합니다.
파이프 안에 케이블을 넣는 과정은 다음과 같습니다.
- 글랜드가 장착된 준비된 가열 소자는 티(tee)를 통해 파이프라인에 부드럽게 삽입됩니다.
- 전선을 완전히 밀어 넣은 후에는 진입 지점을 밀봉해야 합니다. 이를 위해 모든 글랜드 고정 장치를 조심스럽게 조이고 클램핑 슬리브로 단단히 조입니다. 먼저 손으로 조인 다음 렌치를 사용하여 조입니다. 이렇게 하면 고무 씰이 평평해져 단단히 밀봉됩니다.
이 시점에서 설치가 완료되었습니다. 발열체가 파이프를 가열하기 시작하려면 전원을 켜야 합니다.
지붕에 케이블 설치
지붕을 가열하려면 녹은 물이 흐르는 경로를 따라 자체 조절식 가열 케이블을 설치해야 합니다. 케이블은 일반적으로 30~35cm 깊이로 구불구불하게 매설하며, 간격은 15~20cm로 합니다. 케이블은 지붕 가장자리, 처마를 따라 수평으로 설치해야 합니다. 빗물받이도 가열해야 하는데, 빗물받이 직경이 80mm인 경우 가열선 하나가 필요하고, 그보다 큰 경우에는 두 개가 필요합니다.
전선을 지붕에 고정하는 방법은 지붕의 종류에 따라 다릅니다. 일반적으로는 나사로 고정하는 클립이 가장 많이 사용됩니다. 클립을 끼운 후 생긴 구멍은 건축용 실런트나 실리콘으로 메웁니다. 지붕의 구조적 안전성을 손상시킬 수 없는 경우에는 고정 테이프를 사용합니다.
난방 시스템은 여러 부분으로 구성될 수 있으며, 이 모든 부분은 접지된 전기 케이블과 제어 패널에 연결되는 한 지점으로 모여야 합니다.
자율 조절식 발열 케이블은 그 특성 덕분에 편리한 발열 요소이며 다양한 방식으로 설치할 수 있습니다. 핵심은 모든 세부 사항과 작동 조건을 신중하게 검토한 후 적합한 유형을 선택하는 것입니다.
