太阳能热水器管路系统选材及连接方式浅析

1、太阳能热水器管路系统选材及连接方式浅析作者：包铁链 杨茜 于天津摘要：介绍了太阳能热水器上下水管路系统的选材、连接方式、性能特点以及未来的发展方向。关键词：PP-R管；PE-X管；不锈钢管；铝塑复合管；卡套式；卡压式引言太阳能热水器从集热、蓄热到用户终端使用，整套系统正在趋向于安全化、人性化、智能化发展。由于太阳能热水器的特殊使用环境上下水管路既要走冷 水又要走热水，这就要求太阳能热水器管路系统既要有良好的耐温压性能，又要有良好的抗冷热水冲击的抗疲劳性能。下面笔者集合自己的工作，简单介绍一下太阳 能热水器上下水路管路系统的选材、链接方式以及未来的发展方向。供水管道的种类及特点根据材料的不同，现

2、阶段常用的供水管道可分为塑料管、复合管、金属管三类。1 塑料管塑料管是合成树脂加添加剂经熔融成型加工而成的制品。常用的塑料管种类有：硬聚氯乙烯管（PVC-U）；高密度聚乙烯管（PE-HD）；交联聚乙烯管（PE-X）；无规共聚聚丙烯管（PP-R）；聚丁烯管（PB）；工程塑料丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）等。塑料管的使用温度及耐热性能决定了PVC-U、PE、ABS仅能用于冷水管，而PE-X、PP、PB则可作为热水管。当有热水供应系统且冷热水采用 同一管材时（如太阳能），耐热性能称为主要指标。因此，塑料管中的交联聚乙烯管（PE-X），无规共聚聚丙烯管（PP-R）和聚丁烯管（PB）常用作太阳

3、能热水器的上下水管路。2 复合管复合管一般以金属作支撑材料，内衬以环氧树脂和水泥为主，它的特点是重量轻、内壁光滑、阻力小、耐腐性能好。铝塑复合管则以高强软金属作支撑，而非 金属管在内外两侧，它的特点是管道内壁不会腐蚀结垢，保证水质。也有金属管在内侧而不再外侧的，如塑覆铜管，这是利用塑料导热性差起到绝热保温和保护的作 用。根据金属的材料不同可分为：1. 铜塑复合管；2. 不锈钢-塑复合管、塑覆不锈钢管；3. 塑覆铜管；4. 铝塑复合管、交联铝塑复合管；5. 衬塑铝合金管在塑覆金属管中，交联铝塑复合管不仅具有良好的耐温耐压、抗冷热疲劳强度等性能，还具有一定强度和可塑性，可随时弯曲后不反弹，便于太阳

4、能热水器的室内管路安装施工。3 金属管金属管主要包括镀锌钢管、铸铁管、铜管、不锈钢管。20世纪六七十年代，发达国家开始开发新型管材，并陆续禁用镀锌管。中国建设部等四部委也明确发文，从2000年起禁用镀锌管，目前新建小区的冷水管已很少使用镀锌管。铸铁管与钢管相比具有不易腐蚀、造价低、耐久性好等优点，适合于埋地敷设，但它的缺点是质脆、重量大、长度小等，连接方式一般采用承插连接。卡箍式 铸铁排水管是一种新型的建筑用排水管材，20世纪60年代开始进入国际市场，但由于这种管材及配件价格相对较高，在国内一直未能得到普及推广。不锈钢管自20世纪发明以来凭借其优良的性能和漂亮的外观在所有管材的发展中一枝独秀。

5、不锈钢管的优点包括：1. 满足健康要求、安全卫生，可保持水质纯净对人体健康没有任何影响；2. 使用温度范围极广，可在-270400的温度下长期安全工作（这是其他任何塑料管材都无法比拟的）；3. 是一种环保材料，不含环境污染物（无铅、无聚氯乙烯、无环境荷尔蒙等），可无数次再生，100%回收利用；4. 材料本身具有很高的强度和耐腐蚀性、可靠耐用、寿命长、低维护，大大降低了水管的渗漏率；5. 具有优越的流通性能和姣好的保温性能，可节约能源、降低能耗。但目前不锈钢管的价格比塑料管材稍高，大范围推广有困难。在金属管中，铜管和不锈钢管不仅具有良好的耐温耐压、抗冷热疲劳强度等性能，还具有高强度和耐腐蚀性能，

6、比较适合太阳能热水器的特殊使用环境。三 太阳能常用管路系统的连接方式及性能特点1 交联聚乙烯管（PE-X）连接方式主要由：卡套式连接、卡压式连接和插接式连接等。（1）卡套式连接方式连接密封原理：首先将螺帽（5）和C型卡环（3）依次套入PE-X管（6）上，然后将PE-X管（6）端面插入至密封垫（2），通过卡套管件本体（1）和 螺帽（5）的螺纹传力使金属C型卡环（3）径向收缩，从而使得梯形密封圈（4）受压起到密封作用，实现PE-X管和卡套管件的连接和密封。性能特点：安装简便，连接处内外都不变形，属于活接，便于维修。使用范围：冷水系统、管道直饮水系统、水处理设备系统，较适用于明装。管内的密封圈老化需

7、要更换时，只要旋开螺母即可更换。（2）卡压式连接方式连接密封原理：首先将不锈钢夹套（2）套于PE-X管（4）上，然后将PE-X（4）插入卡压管件本体（1）中。通过专用钳压工具，让套于PE-X管 （4）外层的不锈钢夹套（2）产生收缩、塑性变形，迫使PE-X管（4）内壁收缩并咬合至卡压管件芯体外圆表面上的锯齿形环槽中。由于两个O型橡胶密封圈 （3）的设计线径大于芯体外径，因此在PE-X管（4）内壁收缩后，两只O型密封圈将始终处于压缩状态，从而实现连接密封性能。性能特点：此连接方式的安装需要有专用的卡压工具（卡压钳），而且一次性安装可以保证长久的密封性能。但此卡压管件只能一次性安装使用，如果需要维修

8、，只能重新进行管路更换。（3）插接式连接方式连接密封原理：将PE-X管（8）截出一个整齐的端面并去除毛刺，然后用力插入管件中即可。此种连接方法主要靠关键中的不锈钢卡环（3）将钢壁紧固于管件内，利用管件内壁与管材外壁紧密配合的O型橡胶圈（5）来实施密封。性能特点：简便且便于拆卸维修。只需径向压紧压紧管（2），不锈钢卡环（3）便会发生收缩，从而将PE-X管（8）从管件中拔出。2 铝塑复合管铝塑复合管与PE-X管的连接方式基本相同，主要有卡套式、卡压式和插接式等。连接方式原理及性能特点如PE-X管中所介绍。3 无规共聚聚丙烯管（PP-R）采用热熔焊接方式，连接后管子之间完全融合在一起，所以一旦安装打

9、压测试通过，绝不会再漏水，可靠度极高。施工技术要求高，需采用专用工具及专业人 士进行施工，方能确保系统安全。但工艺复杂，易产生堆料缺陷区，导致应力集中，影响管道长期性能。管材与管件为同种材料，机械性能相同、热膨胀一致，使用 时不会出现渗漏脱落的现象。对于太阳能热水器来说，上下水管路既要走冷水又要走热水，因此在选用PP-R管时，选择质量好的产品尤为重要。有些价格便宜质量较差的PP-R管路在经过一段时间的冷热循环使用之后发生弯曲变形，影响管路走向美观度，也有发生漏水的隐患。4 铜管铜管的连接方式主要分为机械连接和钎焊连接两大类。机械连接又分卡套式、插接式和卡压式连接。本文地址（1）卡套式连接方式卡

10、套式连接是一种较为简便的施工方式，操作简单，掌握方便，是施工中常用的连接方法。连接时只要管子切口的端面与管子轴线保持垂直，并将切口处毛刺 清理干净，管件装配时卡环的位置放置正确，将螺母旋紧，就能实现铜管的严密链接。其链接密封原理与PE-X管的连接方式原理基本相同。（2）插接式连接方式插接式连接方式的连接密封原理与PE-X管的连接方式原理相同。（3）卡压式连接方式卡压式连接是一种较先进的施工方式，操作也较简单，但需配备专用且规格齐全的卡压工具（卡压钳）将铜管与管件压接成一体。此种连接方法是利用管件凸缘内的O型密封圈来实施密封的。（4）钎焊连接方式铜管施工中钎焊连接的方法应用最广，是指将铜管、铜管

11、件与熔点比铜低的铜磷钎料或系钎料一起加热，在铜管、铜管件不熔化的情况下，加热到钎料融化，然后使融化的钎料填充进承插口的缝隙中，冷却结晶形成钎焊缝，从而实现铜管的连接密封。管路安装后一次定性，不可拆卸维修。5 不锈钢管不锈钢管的连接方式多样，常见的管件类型有卡套式、卡压式、活接式、推进式、推螺纹时、承插焊接式、活接式法兰连接、焊接式及焊接与传统连接相结合 的派生系列连接方式。这些连接方式，根据其原理不同，适用范围也有所不同，但大多数均安装方便、牢固可靠。连接采用的密封圈或密封垫材质，大多选用符合国 家标准要求的硅橡胶、丁腈橡胶和三元乙丙橡胶等，免除用户的后顾之忧。对太阳能热水器管路来说，适用采用

12、卡套式、卡压式和焊接式等连接方式。不锈钢管卡套式连接方式的原理与PE-X管的卡套式连接方式的原理相同。通过紧固内螺母，卡环收缩适用使得密封圈受压起到密封作用。不锈钢管卡压式连接方式和焊接式连接方式的原理与通关的卡压式连接和焊接式连接方式的原理相同，同上介绍。不锈钢管是一种健康的材料，环保、可以100%的回收再利用，耐腐蚀性能优越，长期使用不会出现漏水现象，广泛应用到食品加工输送管道中，是一种公认可以植入人体的健康材料。四 结语通过以上介绍，太阳能热水器管路系统的选材需要从以下几个方面综合考虑：1. 卫生性能：不会造成污染，满足“健康第一”的要求；2. 产品寿命：优质的管路材料在建筑物的使用期内应是免维护的；3. 材料强度：材料强度是关键性的指标，对管路安全起着重要作用；4. 耐腐蚀性能：腐蚀是漏水的重要因素；5. 经济性能：不能用第一次投资来衡量，长寿命、免维护、无损失才是水管经济性能的关键所在；6. 施工性能：方便安装、无序铰丝，无需焊接，无施工污染，无施工风险；7. 热膨胀性能：热膨胀系数小，对环境温度和使用温度适用性强；8. 保温性能：输送热水过程中尽量降低能源的损失；9. 环保性能：