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CPVC 제품

CPVC 재료와 성질

CPVC(Chlornated Polyvinyl Chloride) 란?

기존 PVC에 염화(염소)반응을 추가해 내열성, 내압성, 내충격성, 기계적 강도 및 내식성을 획기적으로 강화시킨 내열성 경질염화비닐관임

CPVC의 용도

- 스프링쿨러 배관시스템(소방용) : 경급 화재구역의 습식배관

- 공업화학용 배관시스템(공업용) : 각종 산, 염기성 오·폐수 배관

- 냉온수용 배관시스템(건축용) : 음용수 배관재

※ 1959년 미국에서 건축용으로 사용된 이후 소방분야, 건설분야 및 각종분야에 적용되고 있음

기본물성

성질 단위 시험방법 PB C-PVC
물리적 성질 비중 - ASTM D1505 0.937 1.53
경도 D scale ASTM D2240 60 140
흡수율 ㎎/㎠ JIS K7209 0.01 이하 0.04~0.06
기계적 성질 인장강도 ㎏f/㎠ ASTM D638 170 500~550
탄성계수 ㎏f/㎠ ASTM D638 2,700 30,000
Poisson비 - - 0.38 0.38
충격감도 ㎏f/㎠ JIS K7110 4.5 8.0
열적성질 선팽창률 ㎝/㎝ ℃ D696 1.3ⅹ10-4 6.2ⅹ10-5
비열 ㎈/(g·℃) - 0.5 0.2~0.3
열전도율 ㎉/(m·hr·℃) C177 0.33 0.095~0.12
융용점 DTA 124~123 150~130
전기적성질 체적고유저항 Ω·㎝ ASTM D257 1017이상 1015이상
내전압 ㎸/㎜ ASTM D149 38 40이하

CPVC 배관재의 특성

내부식성 및 위생성

- 부식 및 스케일이 발생치 않음 : 녹물, 관 막힘 현상 없음.(각종 산, 알칼리, 염, 할로겐 등 화학적 환경에도 내식성 입증)

- CPVC 재료 및 접합본드는 인체나 생태계에 무해함

- 항균성 재료로 박테리아 생성을 억제함

* 동 파이프

* C-PVC 파이프

자기소화성

- 화재에 노출될 경우 불이 붙지 않는 자체소화기능을 보유함
 (CPVC가 연소하려면 현재 지구상의 공기중 산소량보다 3배가 필요)

- 열을 가하였을 때 불꽃을 퍼트리지 않으며 까맣게 재가 됨

- 연기 독성이 일반건축재보다 낮음.
 (피츠버그 대학교, 캘리포니아 환경연구소 연소테스트 결과)

재료 L·O·I(한계산소율) 비고
CPVC 60 대기중
산소함유량
21%
16~17
P E 17
P P 18
P S 18
P B 18
자작나무 20

CPVC배관재 화재시험(한국소방산업기술원)

초기화염 온도 : 878°C (1600°F)
약 1분 후 스프링클러 헤드가 작동됨

화재시험 후 검사
- 외벽 표면이 숯과 같이 변한 것 이외는 손상 없음
- 관 내벽과 수로는 변화 없음
- 그 후 12 bar(약 12kgf/㎠)에서 5분간 내압 test시 이상 없음

낮은 마찰손실

타 배관재에 비해 유체흐름계수(C)가 높아 마찰손실이 적음

재질/유량(ℓ) 압력손실(m) C (유체흐름계수)
3.78 18.92 37.85 75.70
CPVC관 0.10 1.94 6.99 25.24 150
동관 0.13 2.52 9.11 32.90 130
아연도 강관 0.17 3.44 12.42 44.83 120
주철관 0.21 4.10 14.81 53.48 100
* 압력손실은 배관경 1" 30m당 유체압력 감소임.

열손실 감소 및 온실가스 감축

- 열전도율이 낮아 보온·보냉 효과가 우수하고 결로현상 없음(열전도율은 강관의 1/300 수준임)

- 유수음이 적고 워터햄머 발생압력은 강관의 1/3 정도임

- CO2가스 배출량이 적어 온실가스 감축에 기여

재질 열전도율(W/mK)
강관 42.74
동관 320
P B 0.22
P P-R 0.24
P E-X 0.41
CPVC 0.14

시공성 및 경제성

- 솔벤트 본드 접합방식으로 조인팅이 용이함

- 경량으로 절단, 가공, 조립, 설치작업이 기존 배관재보다 손쉬워 설치비가 저렴하고, 부식 및 스케일이 발생하지 않아 교체 비용이 필요치 않음
(초기 투자비 및 LCC 측면에서 유리함)

- 금속 배관재 용접 시 발생하는 연기의 발암물질로부터 작업자의 안전 확보 및 화재 발생을 예방함

생애주기비용(LCC) 분석표

LCC분석표
내용년수 40년/할인율 7%
원설계안 대안1 대안2
강관 동관 CPVC관
초기투자비
(스프링클러배관공사)
예상금액 현재가치 예상금액 현재가치 예상금액 현재가치
2,283,023 2,283,023 2,521,163 2,521,163 1,770,242 1,770,242
교체/매각비용
현재가치계수 (0.258419)
2,283,023 589,977 없음 없음
20년
유지관리비
연금현재가치계수
(13.3317)
24,000 319,961 24,000 319,961 24,000 319,961
생애주기비용 합계 153% 3,192,960 136% 2,841,124 100% 2,090,203
1)교체매각비(현재가치)=현재가치계수*교체/매각비(현금가치계수 : 0.258419)
2)유지관리비(현재가치)=연금가치계수*유지관리비 (연금현재가치계수 : 13.3317)
-500세대기준 (연관리비: \12,000,000(배관재별동일 일적용)-세대당: \ 24,000 (12,000,000/500=24,000)

생애주기비용(LCC) 분석차트

참고

- 생애주기비용 (LCC)란? : 총비용을 비교하기 편리한 일정한 시점으로 등가환산한 가치로써 경제성을 평가하는 기법

- 현재가치계수(일시불) : 할인율이 r%일 때 n년 후의 1원이 현재 얼마만한 가치가 있는가를 나타내는 것
 (일정기간 후의 일시불과 동등한 가치를 가지는 현재의 액수를 구하는데 이용)

- 연금현재가치계수 : 매년 1원씩 n년동안 받게 될 연금을 일시불로 환원한 액수
 (일정기간동안 매기간마다 일정액을 타게 될 때 이것의 현재가치를 구하는 데 이용)

품질 기준

- 행정자치부장관이 고시한 소방용 합성수지배관의 성능시험기준을 인증 받은 제품을 사용함. (소방방재청고시 제2012-53호, 2012. 2. 9)

번호 시험종류 샘플규격 샘플 수 기준치
1 구조 및 외관 - n=1 최고사용압력 1.2Mpa이상
최고주위온도 49℃ 이상
2 규격 및 치수 배관길이 4000mm n=1 3% 이하
3 인장 강도 S = t x b n=5 15℃ X 50N/㎟ 이상
4 내압 시험 시험 호칭 구경의 10배 n=1 누수나 변형이 없을 것
5 압력 손실 시험 길이 6m n=1 파이프 : 제조자가 설계하여 제시 하는 값 이상
이음관 : 제조자가 제시한 값보다 0.61m 미만
6 파괴 시험 호칭 구경의 10배 n=1 ① 균열 등의 손상 없을 것
② 시험 후 내압시험에서 이상이 없을 것
7 비틀림 시험 - n=1 제조사가 제시하는 배관의 최소 구부림 반경을
초과 하지 않을 것
8 수격 시험 호칭 구경의 10배 n=1 ① 균열 등의 손상 없을 것
② 시험 후 내압시험에서 이상이 없을 것
9 온도 반복 시험 호칭 구경의 10배 n=1 싸이클 시험 후 내압시험에서 이상이 없을 것
10 진동 시험 1m n=1 시험 후 내압시험에서 이상이 없을 것
11 충격 시험 호칭 구경의 10배 n=1 ① 균열 등의 손상 없을 것
② 시험 후 내압시험에서 이상이 없을 것
12-1 환경노출시험
(내후성시험)
호칭 구경의 10배 n=1 표면이 분말로 되는 현상, 부풀음,
벗겨짐 등이 생기지 않을 것
12-2 환경노출시험
(침수시험)
호칭 구경의 10배 n=1 표면이 분말로 되는 현상, 부풀음,
벗겨짐 등이 생기지 않을 것
12-3 환경노출시험
(공기오븐 노화 시험)
호칭 구경의 10배 n=1 표면이 분말로 되는 현상, 부풀음,
벗겨짐 등이 생기지 않을 것
13 조립 시험 호칭 구경의 10배 n=1 조립부위 누수나 변형이 없을 것
14 유연성 시험 최대설치간격의 2배 길이 n=1 비틀림, 누수, 영구 변형이 없을 것
15 내연성 시험 - n=1 내연성은 HB급으로 분류할 것
16 화재 시험 - n=1 누수, 분리, 파손이 없을 것

관경선정

  • 배관의 관경은 모든 헤드가 1kg/㎠ 의 방수압력 기준으로 80ℓ/min 이상의 방수량을 충족시킬 수 있도록 수리계산하여 선정하거나(가지배관 유속 6m/sec, 그 밖의 배관 유속 10m/sec 이하로 계산)
  • 스프링클러설비의 화재안전기준 [별표 1]에 따라 배관경 산출함.
구분/관경 25 32 40 50 65 80 90 100 125 150
2 3 5 10 30 60 80 100 160 161이상
2 4 7 15 30 60 65 100 160 161이상
1 2 5 8 15 27 40 55 90 91이상

- 가 : 폐쇄형 스프링클러헤드를 설치하는 경우의 헤드 수
- 나 : 다폐쇄형 스프링클러헤드를 설치하고 반자 아래 헤드와 반자 속의 헤드를 병설하는 경우
- 다 : 무대부, 특수가연물을 저장 또는 취급하는 장소에 설치하는 경우

CPVC 전용접착제 취급방법

  • 제품은 청결하고 수분을 제거한 상태에서 접착제를 바른다
  • 접착제의 과다한 사용을 금한다(흐름의 저항)
  • 굳거나 젤리상태의 접착제는 사용을 금한다
  • 스파크 및 불꽃에 주의하여야 한다
  • 사용 후 용기덮개를 닫아야 한다
  • 눈/피부와의 접촉을 금지하여야 한다
  • 파이프와 연결구의 접착 후 최소 경과시간을 준수한다
  • 상온에서 보관하며 동결 시 사용을 금한다
  • ※ 작업온도가 영하 10℃ 이하인 경우에는 접착제의 접합품질 및 작업효율이 저하 될 수 있다.

경화시간 (CPVC 접합)

초기 경화시간(AVERAGE INITIAL SET SCHEDULE)

온도범위 파이프치수 파이프치수 파이프치수
25mm~32mm 40mm~50mm 65mm~100mm
15~38℃ 2분 5분 30분
4~15℃ 5분 10분 2시간
-17~4℃ 10분 15분 12시간

- Note :  초기경화시간이란 최초 파이프와 이음관을 접합 후 연결부위를 이동시키기전까지 준수해야하는 시간이다.
즉 파이프와 이음관을 접합 후에 최소 각 사이즈별에 따른 초기경화시간을 준수후에 이음부위를 이동할 수 있다. 단, 습기가 높은 날씨/동계기간에서는 각 초기경화시간에 1.5배의 시간을 더 줘야한다.

평균 경화시간 (Average Joint Cure Schedule)

상대습도 60%이하 경화시간 ½”~1 ¼” 경화시간 1 ½”~2” 경화시간 2 ½”~8”
접합작업시주변온도 11~26 kg/ ㎠ 11~22kg/㎠ 11~22 kg/ ㎠
15~38℃ 1일 3일 6일
4~15℃ 2일 4일 8일
-17~4℃ 4일 8일 15일

- Note :  연결부 경화시간이란 배관에 가압을 하기전 최소로 필요한 시간이다. 단,습기가 높은 날씨에서는 각 경화시간에 1.5배의 시간을 더해줘야한다.
* 이 수치는 현장이 아닌 실험실에서 진행되어 나온 결과치이다.
화학약품의 배관으로 사용될 경우에는 이 수치가 부정확할 수 있으며, 대부분의 경우 위 수치보다 더 많은 경화시간을 필요로한다.
실제 현장에서는 다양한 변수가 있으므로, 상기 경화시간은 일반적인 지침으로 활용하는 것이 좋다(즉,최소한 지켜야할 경화시간)

(솔벤트시멘트)당 접합할 수 있는 연결구 개소 (Average Number or Joint/Qt.)

파이프수치 ½” ¾” 1(25)” 1½”(40) 2”(50) 3”(80) 4”(100) 6” 8” 10”
접합개소 300 200 125 90 60 40 30 10 5 2~3

- Note(프라이머의 경우) :  솔벤트 시멘트보다 각 치수별로 2배의 접합개소에 사용가능.
* 이 수치는 현장이 아닌 실험실에서 진행 되어 나온 결과치이다.
실제 현장에서는 다양한 변수가 있으므로 이 수치는 단지 일반적인 지침으로 사용하는 것이 좋다

CPVC배관 시공사례

  • 아파트 세대내 스프링클러배관

  • 아파트 세대내 스프링클러배관

  • 아파트 새대내 스프링클러배관

  • 중수도처리 시설배관

  • SP조인트 연결배관

  • CPVC 스피갓밸트소켓+SP조인

  • SP조인트 연결배관

  • CPVC벨브소캣+SP조인트

  • 타 재질과의 연결(강관)

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