地面辐射供暖塑料管材最小壁厚的选择

壁厚值。计算 过程 中各 个量之 间的关 系见下式 ：
ｓ～：Ｄ 等 Ｇ
２ 我国主要供暖城市不 同温度条件下供暖 时间的统计 低 温热水地面辐 射供 暖不 同温度条 件下 的运 行 时间 国
的允许使 用能力上 限值 ， 特定 工作 压 力 Ｐ 在 。下 ， 压管 壁 承 内部引发的实际应力 ， 不得大 于许用 设计应 力 。 可表 示 ，
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王清树等 ： 地面辐射供暖 塑料管材最小壁厚的选择
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地 面 辐 射 供 暖 塑 料 管 材 最 小 壁 厚 的 选 择
王清 树 ， 董 重成 ， 于 磊 ， 齐华 云
１０ ０ ） ５ ０ ０ （ 哈尔 滨 工 业 大 学 。 哈 尔 滨
【 摘
要 】 根据累计破坏算法对低温热水地 面辐射供暖 中 ５种常用塑料加热管材 的最 小壁厚计算 ， 给出供设
计人员选择 管材时的参考表格 ， 与 目前 资料介 绍 ４级使用 条件 的计算 壁厚进行 比较 ， 并 验证选 用 常用壁 厚 ２０ ｍ ．ｒ ａ
和 ２ ３ ｍ在我 国几个典 型供 暖城市的使用寿命 以及安 全性。 ．ｍ 【 关键词 】 塑料管材 ； 最小壁 厚； 使用寿命
量可 以叠加。若年均总破坏率 为 ２ 则使用寿命 为 ５ 年 。 ％， ０ 有 了上述假设 ， 可 以将 正常操 作温度 ｔ， 就 ｏ 最大操作 温 度 ｔ ， 常温度 ｔ 一 异 条件下 的年破 坏量分 别计算 后叠加 ， 得 到管材的使用寿命 。计算 时， 同温度 下允许应 力的安全系 不
【 中图分类号 】 Ｔ ８２０ Ｕ３． ２
０ 引 言
【 文献标识 码】 Ｂ
【 文章编号 】 １０ — ８４２ｏ １ — １ — ２ ０１ ６６ （ ７ｏ ０２ ０ ｏ ６ ５
年， 每年破 坏就 是 （０／０ ％ ， ２５ 如果每 年受 破 坏作 １０４ ） 即 ．％； 用的时间仅为一年 中的一部 分 ， 则按 实际作 用的时间累计 计 算， 如每年使 用半 年 ， 破 坏率 为 （０４ ） 即 １２ ％； 年 年 ５／０ ％ ．５ 每 的总破坏率是各种不 同条件 共同影响的结果 ， 因此各 个破坏
别， 选择相应的许用设 计应 力 。值 ；依 据 实际工程 设计 的 需要 ， 确定工作压力 Ｐ 。值 ； 由 。与 Ｐ。 算 ． 值 ， 计 一 再从 管 系列 Ｓ中选择小 于或 等 于该 值 的最 大 Ｓ值 ， 出相应 的 得
ｅ 即为保证管材在既定工作 压力下使用寿命为 ５ ， ０年 的最小
为：≤ 。 Ｄ
内还没有统计资料 ， 而采 用使 用条 件分级 的 ４级 条件 ， 暖 供
运行 时间占 ９ ％以上 ， ｏ 与我国半 年左右供 暖时 间差别较 大。 现用等分 温度法对我 国典 型的供 暖城市 哈尔滨 、 沈阳 、 京 、 北

１２ 许用设计应力 。的确定 ．
对 于低 温热水地面辐射供暖常用塑料管材 ， 其许用 设计 应 力与使用温度和管 内流体的压力 以及预期使用 寿命 有关 。 使用 温度随室外温度变化 ， 只能采用 累积破 坏的计算方法 来 得出许 用设 计应 力 ， 这个方法 通常称 为米勒法则。该法 则是 以下列假设 为基 础 的 ： 管 材完 全失 效 时的破 坏程 度 定 为 将 １０ ； ０ ％ 在一个恒定 的条 件下 ， 管材破坏与 受破坏作用 的 时间 成 正 比， 比如在某一 温度 和压力下 ， 完全 破坏经 历时 间为 ４ ０
对 于最小 壁厚的选择 ， 几乎所有 的文 献资料都 采用 了设
计使用条件 分级 的 ４级 ， ５ 的使 用寿命 中 ６ ℃运 行 时 即 ０年 ｏ
间 ２ 年 ，０ ５ ４ ℃运行时 间 ２ ，０ ０年 ２ ℃运行 时 间 ２５年 ， 常 时 ． 异 间 １０ 。而我 国每年 的供 暖时间只有半 年左右 ， ０ｈ 国内低 温热 水地 面辐射供 暖在不 同温度条件 下的 运行 时 问没有进 行过 统计 ， 使用累计破坏算 法相对 较麻烦 ， 且部 分设计 人员 认 为
数有不 同要求 ， 时 ， １５ ｔ 取 ． ，一时取 １３ ｔ ．， 时取 １０ ．。先假
地面供暖属 于隐 蔽 工程 ， 取较 大 的壁 厚虽 然浪 费但 是 更 安
全； 也有人认为无论什 么壁厚都 能保 证使用 寿命 ， 工程 中仅 凭经验取 同一个 壁厚 。这都 严重地 影响 了低温 热水地 面 辐
射 供 暖技 术 的 推 广 应 用 。
设 。值， 别按 使用 温 度乘 以 １５ １３和 １０得 出三 种 分 ．，． ． 值， 按 和 ｔ 就可 以由蠕 变 曲线查 得或公 式算 得使 用寿命 ， 然后使用 米勒法则 ， 望寿命 为 ５ 期 ０年 ， 算结 果也为 ５ 计 ０年 时， 其假设 的 。值就是 该使用 条件 的许 用设计应力 。也可
以将 所有的温度按照外推法换 算为同一温度再计算应力。 １Ｂ 管材壁厚选择 的方 法 ． 无规共聚聚丙 烯 管 国际标 准 ＩＯ ＤＳ１８４中的“ 录 Ｓ ／Ｉ ５７ 附 Ａ， ”提供 了最小 管 壁计 算 的推 导过 程 ： 依据 不 同 的使 用 类
１ 管材壁厚选择 的原则与 方法 １ １ 管材壁厚选择的原则 ． 正确合 理地选择低温热 水地 面辐射供 暖管 材的 壁厚应 该确立两个 “ 第一 ” 的设计 原则 ， 安全 第一 ” 即“ 的原 则 与“ 经 济适用第一 ” 的原则 。在 保证安 全使用 的前 提下 ， 关键 在 于 “ 经济适用” 。选 择管材 的最小壁厚 就是在 满足 安全 的条件 下， 保证地面供暖的施工方便 ， 成本 较低。 许用设计应 力 。是地面供暖工程选材 中“ 安全第一 ” 的 设计核心 。对 于压力 管道 系统设计 而言 ， 使管道 系统具 有 足 够 的强度 ， 保证需求的流量 ， 实现合 理的布局 ， 这是压力 管道 系统设计 中的三个基本方 面。其 中 ， 系统 的强度设计就 是要 满足系统“ 安全第一” 的设计原 则。在工 程中 ， 为保证系 统安 全工作 ， 要求管 道在 小于其本身固有的 内力的某一数值 下工 作， 即考虑一个 安全系数 ， 这就 产生 了“ 用设计 应力 ” 许 这个 概念。对于冷热水 承压 管道 系统而 言 ， 。是材 料本 身 固有