淺談塑料管材在采暖系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　邵永生

　　摘要：目前塑料管材在采暖方面應(yīng)用的主要形式有兩種，一是新建樓房低溫(45～65℃)地面輻射采暖，二是舊樓房分戶供暖改造的管路系統(tǒng)。應(yīng)用何種塑料管材取決于采用何種采暖方式，本文通過對各種管材的物理化學性能、施工安裝、性價比等方面進行綜合比較，闡述了今后若干年我國熱水采暖系統(tǒng)管材應(yīng)用的前景。

　　關(guān)鍵詞：采暖 管材 性能 PE—X PE—RT

　　近年來，隨著塑料工業(yè)不斷發(fā)展，塑料管因其重量輕、耐腐蝕、水流損失小、安裝方便等特點受到了管道工程界的青睞，塑料管材正不斷替代金屬或其他傳統(tǒng)材料的管材，發(fā)展十分迅速。在建材領(lǐng)域內(nèi)塑料管的應(yīng)用也有了飛速的發(fā)展，塑料管材的種類也越來越豐富。

　　目前在我國應(yīng)用于熱水采暖系統(tǒng)中的管材有聚乙烯(P E)管，聚丙烯(PP)管，鋁塑復(fù)合管，另外還有少量的丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物(ABS)管等。在我國東北地區(qū)熱水采暖系統(tǒng)形式主要有散熱器采暖系統(tǒng)和地面輻射采暖系統(tǒng),下面就各種管材在熱水地面輻射采暖系統(tǒng)中的應(yīng)用做一些分析比較。

　　1 交聯(lián)聚乙烯管(PE—X)：

　　目前PE—X管材在地面輻射采暖系統(tǒng)中的應(yīng)用率是最高的，合格PE—X管材具有力學性能好、耐高溫和低溫性能好等優(yōu)點，水溫20℃，水壓為1.0MPa，使用壽命可達50年以上，耐低溫;彎曲應(yīng)力相對集中，彎曲半徑R≥200mm(此數(shù)值越大彎曲度越差);價格相對其它品種便宜，安裝方便且制作成本較低。但是，PE—X管材沒有熱塑性能，不能用熱熔焊接的方法連接和修復(fù)，如果加熱管損壞，最好的方式是更換整個支路的加熱管;若采用連接件進行修補，則增加了整個地暖系統(tǒng)的不安全性。連接方式為鎖扣夾緊式，施工工藝要求較高，無法熱熔焊，管材出現(xiàn)漏洞難以修補;管材相對較硬，其耐壓耐溫等特性主要取決于“交聯(lián)度”，交聯(lián)度達到要求的PE—X管性能非常優(yōu)越，但價格也非常高昂。

　　2 鋁塑復(fù)合管(PAP)

　　PAP管材同樣具有一般塑料管的特點，具有不生銹，不結(jié)垢，不污染水質(zhì)，耐熱、環(huán)保、節(jié)能等優(yōu)點，可用作冷水管、熱水管等，在地面輻射采暖管方面有一定的競爭力，由于PAP管材是以盤管形式出現(xiàn)的，具有裁切簡單、連接方便、隨意彎曲等諸多優(yōu)點，特別適用于暗敷且管段相對較長的室內(nèi)供給水系統(tǒng)。缺點是銅接頭價格貴，還縮小過水斷面，施工過程中在管道調(diào)直、剪切及連接等方面，極易出現(xiàn)質(zhì)量問題，所以在目前的地面輻射采暖系統(tǒng)中應(yīng)用較少。

　　3 交聯(lián)鋁塑復(fù)合管(XPAP)

　　耐壓能力強，耐高溫，不透氧，易彎曲，不反彈;但是它不能二次熔焊，故一般采用機械卡式連接，此種接頭在熱脹冷縮時易產(chǎn)生拉拔作用，容易引起滲漏。鋁塑復(fù)合管由五層材料構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)為鋁板與聚乙烯復(fù)合而成，兩種材質(zhì)熱膨脹系數(shù)相差很大，若長期冷熱交替變化，易造成兩種材質(zhì)相互脫落，管道強度和導(dǎo)熱性下降，甚至導(dǎo)致管道開裂。另外其熱膨脹系數(shù)與混凝土的熱膨脹系數(shù)差別亦較大，溫度的變化也會造成混凝土層的開裂。XPAP的價格較PE—X、PP—R等管材高，因此在地面輻射采暖系統(tǒng)中應(yīng)用較少。

　　4 無規(guī)共聚聚丙烯管(PP—R)

　　4.l PP—R管為聚丙烯(PP)管改性后的共聚聚丙烯管材，由于PP—R管是熱熔性管材，且管材、管件都使用同一種材料，因此在連接時可采用熱熔、電熔焊接方式，此種方式速度快，操作簡單，安全可靠。PP—R管材材質(zhì)輕、強度好、耐腐蝕、具有不生銹、不結(jié)垢、耐熱、防凍、保溫、廢料可以回收利用等優(yōu)點。

　　4.2 但PP—R用于系統(tǒng)的工作壓力小于0.60 Mpa、長期使用的工作溫度<70℃的場合。而高層采暖工作壓力最低要求0.8MPa以上，0℃一70℃水在實際運行中難以保證。彈性模量大、材質(zhì)太硬，DN25無盤管，因此造成地下接頭過多，需用管件也多，施工麻煩，易漏水;熱脹性大，易出現(xiàn)地面龜裂、墊層表面易出現(xiàn)龜裂現(xiàn)象;內(nèi)徑小，影響采暖效果;蠕變性能差。

　　4.3 PP—R管彈性模量是800(PB管是350)，PP— R管熱脹系數(shù)為0.18(PB管是0.13)，PP—R管的彈性模量過大，質(zhì)太硬;其熱脹系數(shù)偏大，易溫差變形，易出現(xiàn)地面龜裂影響采暖效果。PP—R管在輸送50℃、0.96MPa熱水時，壽命只有25年;而PP—B管耐溫、耐壓則更低。

　　5 聚丁烯管(PB)

　　5.1 PB管為聚丁烯高分子材料，該材料重量輕、低溫下抗脆性、抗沖擊性，有良好的柔韌性，耐腐蝕，其用于壓力管道時的耐高溫特性尤為突出，在70℃、1MPa條件下可連續(xù)使用50年。脆化溫度低(-30℃)，在-20℃以內(nèi)結(jié)冰不會凍裂。管材表面粗糙度為0.007，不結(jié)垢，無需作保溫，保護水質(zhì)，抗紫外線，防異物(微生物)生長;可熱熔和電熔連接，使用效果很好。目前在歐美等發(fā)達國家，PB管已廣泛采用。

　　5.2 PB管耐蠕變性能和力學性能優(yōu)越，幾種管材中最柔軟，相同的設(shè)計壓力下設(shè)計計算壁厚最薄。在同樣的使用條件下，相同的壁厚系列的管材，該品種的使用安全性最高。但傳熱系數(shù)低于PE—RT，且原料價格最高，是其它品種的一倍以上，當前在國內(nèi)地暖應(yīng)用面積較少。

　　6 嵌段共聚聚丙烯管(PP—B)

　　耐低溫性能好、彎曲模量高、連接性能優(yōu)越和原料成本低。但耐熱性能相對其它產(chǎn)品而言較差。

　　7 耐熱增強聚乙烯管(PE—RT)

　　7.1 PE—RT是一種新型采暖專用管材，其物理技術(shù)特性是：在工作溫度為70℃，壓力為0.8MPa條件下，PE—RT管可安全使用50年以上。PE—RT原料獲得了國際專門認證機構(gòu)Bodycote—Broutman公司的地面輻射采暖材料認證，允許用于180°F(82.2℃)的高溫領(lǐng)域。

　　7.2 PE—RT管可采用熱熔連接方式連接，遭到意外損壞也可以用管件熱熔連接修復(fù)，連接處沒有接頭，可大大提高連接質(zhì)量、減少質(zhì)量事故。PE—RT具有良好的柔韌性，最小彎曲半徑為5倍管材直徑，在地面輻射采暖工程施工過程中可以通過盤卷和彎曲的方法，降低施工成本。其特有的“應(yīng)力松馳性能”，管道彎曲時，在彎曲部分的應(yīng)力可以很快得到松弛、不會出現(xiàn)“回彈”現(xiàn)象，PE—RT的脆裂溫度低，具有優(yōu)異的耐低溫性能，管道彎曲時無需預(yù)熱，即使在冬季低溫情況下施工也很方便;內(nèi)壁光滑，對水的摩擦阻力小，能減少結(jié)垢，避免堵塞;PE—RT管可回收再利用，不污染環(huán)境。

　　7.3 PE—RT管是聚乙烯中現(xiàn)階段唯一不需交聯(lián)就可用于熱水管的一個品種。它的生產(chǎn)工藝簡單、容易控制，管材質(zhì)量穩(wěn)定可靠。PE—RT管的價格比交聯(lián)鋁塑復(fù)合管XPAP低;散熱性能好(熱傳導(dǎo)系數(shù)與PE—X相當，遠高于PB和PP—R)。PE—RT管材的綜合性能優(yōu)異，價格適中，性價比很好。其優(yōu)異性能已得到了有關(guān)行業(yè)管理機構(gòu)的充分肯定，生產(chǎn)和應(yīng)用均已成熟，具備了大規(guī)模推廣應(yīng)用的條件。

　　隨著中國的經(jīng)濟在持續(xù)高速增長，城市住宅等建設(shè)的需求為塑料管開辟了空前的大市場，這將會使我國采暖用管材的發(fā)展進入一個嶄新的階段。