塑料管材在供暖的系统中应用及评价.doc

塑料管材在供暖系统中的应用及评价摘要 结合当前供暖系统发展的方向，分析评价塑料管材和特性，探讨各种塑料管材在供暖系统中的应用。关键词 塑料管材 供暖系统 特性分析 一、前言随着人民生活水平的提高、科学技术的发展以及节约能源意识的增强，供暖系统也相应的发生了很大的变化。具体表现为：供热的计费方法由过去的按面积收费，改为按实际用热量收费；供暖方式也多采用地板辐射供暖。这种供暖方式不仅具有能利用低品位能源、节约常规能源、热舒适性好和美观等多种优点，而且更有利于进行热计量，它是一种具很好发展前途和推广价值的供暖方式。塑料管材产品的促进了供暖系统的发展与变革，随着以塑代钢的推广，使塑料管材的优越性在供暖系统中得以充分体现。二、根据供暖系统的分类，探讨适用于供暖系统的塑料管材1常规采暖常规采暖采用以对流散热为主的散热器，供回水温度一般为95/70。一些城市的设计规范已要求新建居民区采用计量供热，若由热计量表测量供热系统入户的流量和供回水温度（目前大多采用热计量表），则要求在供暖系统设计时，每一户都单独布置成一个环路，供回水立管一般布置在楼梯间或厨房的管道井中，由于水平系统的管道过门处理比较难，因此常将管道预埋于地板内。越来越多的预埋管道采用塑料管材，因为它克服了钢管的易腐蚀、连接处渗漏、施工复杂等不利情况，选用适当的塑料管材，在供回水温度95/70的条件下，其寿命可达3050年。塑料管材可根据施工的需要弯曲成型，一般地下埋管不能有接头；并且由于塑料管内壁光滑，在相同的输水能力状况下，管径比较小，可降低建筑成本，减小楼板层厚度。2地板辐射供暖地板辐射供暖就是在地板下铺设加热管道，使地面成为一个辐射传热为主的加热面，根据卫生要求，地表面温度一般不应高于30，其辐射散热量占总供热量的60%左右1。供暖房间的空气温度分布均匀，形成符合人体舒适度要求的热环境，给人以足热头凉之感，同时降低了房间的热负荷。地板辐射供暖的供水温度一般不高于60，供回水平均温度为4050，因此可采用PP-R、PP-B或PE-X等物美价廉的塑料管材；同时，PP-R、PP-B管材可以二次熔焊，因此施工快捷方便。由于地下埋管中没有接头（使用一根管），减少了维修的工作量。三、用于供暖系统的塑料管材及特性1塑料管材的分类目前塑料管材的种类很多，但从塑料管的软化温度、热稳定性和强度等方面考虑，适用于常规供暖和地板辐射供暖系统的塑料管材主要有下列5种2：（1）交联铝塑复合管（Cross linked polyethylene aluminium compound pipe）交联铝塑复合管的内层和外层均为密度大于0.94g/cm2的聚乙燃或聚乙烯聚合物，中间为增强铝管，每层中间用热熔胶紧密粘合形成一体管材；用做常规供暖的加热管时，为满足输送95/70的高温水，管内、外层均应为交联聚乙烯，通常记为XPAP。（2）交联聚乙烯管（Cross linked polyethylene pipe）以密度大于0394g/cm2的聚乙燃或聚乙烯聚合物，添加适量的助剂，通过化学元素的或物理的方法，使春线形的大分子交联成三维网状的大分子结构，由此种材料制成的塑料管材，通常记为 PE-X。（3）聚丁烯管（Polybutylene pipe）由聚丁烯-1树脂添加适量的助刘，经挤压成型的热塑料管材，通常记为PB。（4）无夫共聚聚丙烯管（Modified polypropylene pipe）以丙烯和适量乙烯的无规共聚物，添加适量的助剂，经挤压成型的热塑料管材，通常记为PP-R。（5）嵌段共聚聚丙烯管（Modified polypropylene pipe）嵌段共聚聚丙烯管为II型聚丙烯管（PP Blook copolymer），在德国称其为PP-B，而韩国称其为PP-C1。PP-B的柔韧性不如PP-R，但是其耐低温冲击的能力却比PP-R强，因此PP-B管比较适合在北方使用，一般室外温度达到0时，管材也不会脆裂。PP-B管比PP-R管便宜，当热媒温度不超过60，系统压力小于0.6MPa时，可以采用PP-B管。2塑料管材特性（1）管材的等应变蠕变特性曲线（3）（见图-1）图-1 70条件下各种管材的等应变蠕变特性曲线 图-1为各种管材在水温为70条件下等应变蠕变特性曲线，当水温提高时，在同等的压力条件下，温度每增加10，其寿命以2.5倍的速率降低。（2）塑料管材的一般物理力学性能 项目单位指标XPAPPBPE-XPP-R密度g/cm30.930.920.940.89-0.91纵向回缩率%2222工作压力Mpa1.50.80.80.8使用温度 95706565蠕变性环应力Mpa2.215.56.0124.416.5 3.5温度 95209520952095时间h1011031 1031 103交联度硅烷%6565过氧化物%7070辐射%6060维卡软化温度 105113123140搞拉强度Mpa23171727断裂延伸率%350280400700导热系数W/m.K0.450.330.410.37线性膨胀系数mm/m.K0.0250.1300.2000.180（3）管材按使用条件分级（时间：小时） 使用条件等级正常操作温度最大操作温度异常温度典型应用范围 时间 时间 时间160498019510供60热水270498019510供70热水33020504565100地板下的低温供暖402544020702.510100地板下的低温供暖和低温供暖6025202.55602.5901100100高温供暖80102014四、不同塑料管材在工程应用中的对比分析1铝塑复合管按照塑料层PE是否交联，可分为普通铝塑复合管（适用于冷水）和交联铝塑复合管XPA（用于常规采暖）；在常规采暖中，XPAP得到广泛使用，这是由于与其它塑料管材相比，其耐压能力高（常温下最小爆破压力为7Mpa）；工作温度高；使用寿命长；阻气性能好，氧气渗透率几乎为零，避免减少了塑料管材的降解作用，所以在塑料管道明装时大量采用XPAP。在安装时，XPAP管材还具有易弯曲，不反弹的特点。但其价格较PE-X、PP-R等管材高；由于XPAP和PE-X均不能二次熔焊，故一般采用机械卡式连接。此种接头在热胀冷缩时易产生拉拔作用，常会引起渗漏。2纯PE管经过交联得到PE-X管，有三种交联方式：辐射交联、过氧化物交联、硅烷交联（最常用）。PE-X的线性膨胀系数为镀锌钢管的好几倍，安装时应留有伸缩空间，必要时使用膨胀伸缩节补偿；若供水温度过高，不仅塑料管道加剧老化，耐用管道环向膨胀可能对地板结构造成破坏；与其它塑料管材相比，它被更广泛应用于低温地板辐射采暖工程中。3聚丙烯管分为均聚（PP-H）、无规共聚（PP-R）和嵌段共聚（PP-B），PP-R、PP-B同PE-X相似，能进行低温热水的输送，其加工比PE-X容易；且PP-R可用来制造管径大于110mm的管道，这是PP-X与XPAP都难以做到的，其刚性比PP-X与XPAP都强，PP-R与PP-B最大的特点是连接管件或管段时，可采和热熔焊接，在水温不超过60，压力1Mpa的情况下，其使用寿命可达50年。4聚丁烯具有独特的抗蠕变（冷变形）性能，这为管材提供了额外的安全系数，它在化学性质上不活泼，能抗细菌、藻类、霉菌等，因此，可做地下埋管使用，共许用应力为8Mpa，使用范围为95以下。五、结束语综上所述，塑料管材在供暖系统中的应用促进了供暖事业的发展，塑料管逐步替代金属管材也是科技发展的必然结果，与传统的金属管材（钢、不锈钢、铁）相比，塑料供暖管具有重量轻、耐腐蚀、不结垢、易安装维护、使用寿命长、性能与价格比合理、美观，而且由于内表面光滑，大大减少了输送热媒时的能耗。但应引起关注的是，塑料管道在供热系统中的应用还处于起步阶段，具体的专业产品规范和标准尚不完备，各厂家产品质量良莠不一；而且部分设计、施工和运行管理人员地塑料管材的特性尚缺乏了解