건축물 기계설비의 보온 공사는 열 손실/습득 방지를 통한 에너지 절약, 결로 방지를 통한 건축물 손상 및 곰팡이 발생 예방, 동파 방지, 소음 감소, 인체 화상 방지 등 다양한 목적으로 수행됩니다. 기계설비 보온 공사와 관련하여 문의하신 내용에 대해 설명드립니다.
1) KSM 3862 발포폴리에틸렌(Polyethylene foam) 보온재의 최고 사용온도, 적용 범위, 특징 (1종, 2종 구분)
KSM 3862는 단열 및 보온용으로 사용되는 발포 폴리에틸렌 재질의 보온재에 대한 한국 산업 규격입니다. 이 규격에 따라 발포 폴리에틸렌 보온재는 밀도 및 성능에 따라 1종과 2종으로 구분됩니다.
- 최고 사용 온도:
- KSM 3862 발포 폴리에틸렌 보온재의 일반적인 최고 사용 온도는 약 80℃ ~ 95℃ 범위입니다. 정확한 최고 사용 온도는 제조사 및 제품의 종류(1종/2종 포함)에 따라 다소 차이가 있을 수 있으므로 제품 사양을 확인해야 합니다.
- 1종과 2종 간에 최고 사용 온도에서 큰 차이를 두지 않는 경우가 많습니다. (주로 밀도 차이에 따른 물리적 특성 구분)
- 적용 범위:
- 발포 폴리에틸렌 보온재는 주로 비교적 낮은 온도의 배관 및 덕트 보온에 적용됩니다.
- 냉수 및 냉각수 배관/덕트 보온: 결로 방지에 효과적입니다.
- 급수 및 급탕 배관 보온: 90℃ 이하의 온수 배관 보온에 사용될 수 있습니다. (다만, 고온의 스팀 배관 등에는 부적합합니다.)
- 냉매 배관 보온: 냉동 장치의 냉매 배관 보온에 사용됩니다.
- 간단한 난방 배관: 온수 온도가 낮은 난방 배관에 적용될 수 있습니다.
- 1종과 2종 모두 기본적인 적용 범위는 유사합니다. 다만 2종이 1종에 비해 밀도가 높아 압축 강도 등이 우수하여 외부 충격에 강하거나 지지 철물 부근 등에 사용될 수 있습니다.
- 특징:
- 1종:
- 상대적으로 밀도가 낮습니다.
- 유연성이 좋고 가볍습니다.
- 취급 및 시공이 용이합니다.
- 경제적입니다.
- 주로 기본적인 열 손실/습득 방지 및 결로 방지 목적으로 사용됩니다.
- 2종:
- 상대적으로 밀도가 높습니다.
- 압축 강도 및 내구성이 우수합니다.
- 외부 충격이나 압력에 더 잘 견딥니다.
- 일부 제품은 1종보다 단열 성능이 미세하게 우수할 수 있습니다.
- 기계적인 강성이 요구되는 부위나 외부 충격이 예상되는 부위에 사용될 수 있습니다.
- 1종:
- 공통 특징 (1종/2종):
- 독립 기포 구조 (Closed-cell): 습기 및 수증기 투과율이 매우 낮아 결로 방지 및 단열 성능 유지에 효과적입니다.
- 내습성 및 내수성 우수: 물을 잘 흡수하지 않아 습한 환경에 강합니다.
- 시공 용이: 가공이 쉽고 유연하여 곡선 배관 등에 적용하기 편리합니다.
2) 급수관 및 배수관 등 결로 방지를 위한 보온재의 종류, 보온 두께
결로는 차가운 배관 표면 온도가 주변 공기의 노점 온도(Dew Point Temperature) 이하로 낮아질 때 공기 중의 수증기가 응축되어 물방울이 맺히는 현상입니다. 결로를 방지하기 위해서는 보온재의 외부 표면 온도가 주변 공기의 노점 온도보다 항상 높게 유지되도록 보온재의 종류와 두께를 선정해야 합니다.
- 보온재의 종류:
- 결로 방지에 가장 효과적인 보온재는 독립 기포 구조를 가진 재질입니다. 이는 습기나 수증기가 보온재 내부로 침투하여 단열 성능을 저하시키는 것을 막고, 보온재 자체가 방습층 역할을 하기 때문입니다.
- 주로 사용되는 보온재:
- 발포 폴리에틸렌 (PE Foam): KSM 3862 규격 제품이 사용됩니다. 가격이 저렴하고 시공이 용이합니다. (1종 또는 2종 사용)
- 발포 고무 (NBR/EPDM Rubber Foam): 발포 폴리에틸렌보다 유연성이 뛰어나고 난연성능이 우수한 제품이 많습니다. 덕트 등에도 사용됩니다.
- 섬유질 보온재 (유리면, 암면 등): 흡습성이 있으므로 **반드시 완벽한 방습층(예: 알루미늄 접착 테이프 등으로 이음새까지 완벽하게 밀봉)**과 함께 사용해야 결로를 효과적으로 방지할 수 있습니다. 방습층이 불완전하면 보온재 내부에 습기가 차서 단열 성능이 저하되고 곰팡이가 발생할 수 있습니다.
- 보온 두께:
- 보온 두께는 관내 유체 온도, 주위 온도, 상대 습도 등 주변 환경 조건과 보온재의 열전도율(k 값) 및 배관의 외경 등을 고려하여 계산하거나 표준 기준표를 참조하여 결정합니다.
- 일반적 조건 (관내 수온 15℃, 주위 온도 30℃, 상대 습도 75% 미만):
- 이 조건에서의 노점 온도를 계산하면 약 25℃입니다. 즉, 배관 표면이나 보온재 외부 표면 온도가 25℃ 이하로 떨어지면 결로가 발생합니다.
- 따라서 보온재의 외부 표면 온도가 최소한 25℃ 이상으로 유지될 수 있도록 보온 두께를 확보해야 합니다.
- 사용되는 보온재의 열전도율과 배관 크기에 따라 정확한 계산이 필요하지만, 일반적으로 이 조건에서 발포 폴리에틸렌이나 발포 고무 보온재의 경우, 배관 외경에 따라 약 20mm ~ 25mm 이상의 보온 두께가 요구될 수 있습니다. (배관이 클수록, 보온재 열전도율이 높을수록 더 두껍게 필요합니다.)
- 정확한 보온 두께는 「건축물의 설비기준 등에 관한 규칙」, 관련 KS 규격(예: KS F 2803 배관 보온 기준 관련), 또는 설계 기준표/제조사 사양 등을 참조하여 결정해야 합니다.
3) 건축물, 시설물 등에 설치되는 기기, 덕트, 배관류에서 보온하지 않는 부분 (특기시방에 없는 경우)
기계설비는 에너지 효율, 안전, 동파 방지, 결로 방지 등을 위해 대부분 보온이 필요하지만, 특정 기능을 수행하거나 유지보수를 위해 보온하지 않는 부분들이 있습니다. 특기 시방에 별도로 명시되지 않는 한 일반적으로 보온을 제외하는 부분은 다음과 같습니다.
- 열 교환이 목적인 부분:
- 코일(Coil): 공조기 내 냉각 코일, 가열 코일 등 (열 교환이 이루어져야 하므로).
- 방열기(Radiator), 컨벡터(Convector): 실내 공기와의 열 교환을 통해 난방/냉방을 하므로 (복사 또는 대류).
- 일부 열 교환기 본체: 특정 목적을 위해 의도적으로 외부와 열 교환을 하는 장비 본체.
- 유지보수, 점검, 작동을 위해 노출이 필요한 부분:
- 밸브(Valve): 일반적으로 스템, 핸들 등 작동 부분은 보온하지 않습니다. 본체는 에너지 효율 등을 위해 보온하는 것이 권장되나, 유지보수 편의를 위해 보온을 제외하거나 탈착식 보온 커버를 적용하기도 합니다. (특기 시방 확인 필요)
- 플랜지(Flange) 연결부: 누설 점검 및 분해/조립 등 유지보수 편의를 위해 보온을 제외하거나 탈착식 보온 커버를 적용하는 경우가 많습니다. (특기 시방 확인 필요)
- 스트레이너(Strainer): 내부 망 청소 등 유지보수를 위해 본체는 보온하지 않거나 탈착식 커버를 적용합니다.
- 사이트 글라스(Sight Glass), 레벨 게이지(Level Gauge): 내부 유체의 상태를 확인하기 위해 보온하지 않습니다.
- 압력계, 온도계 등 각종 계측기: 측정값 확인을 위해 보온하지 않습니다.
- 트랩(Trap): 스팀 트랩 등은 작동 상태 확인 및 유지보수를 위해 보온을 제외하거나 탈착식 커버를 적용합니다.
- 배수 밸브(Drain Valve), 공기 빼기 밸브(Air Vent Valve): 시스템 배수나 공기 배출 등 조작을 위해 보온하지 않습니다.
- 안전 밸브(Safety Valve), 릴리프 밸브(Relief Valve): 안전 장치로서 작동에 지장이 없도록 보온하지 않습니다.
- 신축 이음쇠(Expansion Joint): 배관의 신축 흡수 기능을 위해 보온을 제외하거나 신축에 지장이 없도록 탈착식 커버를 적용합니다.
- 구조 지지 부위:
- 배관 지지 철물 (행거, 서포트 등): 배관 자체는 보온하지만, 배관을 지지하는 철물 구조 자체는 보온 대상이 아닙니다. (단, 저온 배관의 경우 지지점에서 발생하는 열교(Thermal Bridge)를 차단하기 위해 지지점과 배관 사이에 단열 지지재를 삽입하는 경우는 있습니다.)
- 매립 배관의 일부:
- 콘크리트 내 완전 매립되어 외부 환경에 노출되지 않는 배관은 결로 발생 우려가 적고 동파 위험이 제한적일 경우 보온을 생략하기도 합니다. (단, 냉수/냉각수 배관은 매립되어도 결로 발생 가능성이 있어 보온하는 경우가 많습니다.)
보온 제외 부위는 에너지 손실 발생 지점이 될 수 있으므로, 유지보수 편의성과 에너지 효율 등을 종합적으로 고려하여 꼭 필요한 부분만 보온에서 제외하거나 탈착식 보온 커버를 적용하는 것이 바람직합니다. 실제 시공 시에는 설계 도면 및 특기 시방서의 내용을 최우선으로 따릅니다.