PERTPEXPP-R和PB管在地板采暖系统中应用的比较

地板采暖系统中管材的选用指南
地板采暖管是一种埋入地下应用领域较为特殊的管材，因此在选择地板采暖管材时要考虑地板采暖的使用条件和对管材独特的使用方式。

1、地板采暖管材应具备的特点
长期耐温耐压性能: 我国的地板采暖设计一般采用40℃～60℃的热水，设计压力一般为0.4～0.6MPa。

由于在不同的季节管材所承受的温度和压力不同，很难计算管材在这种条件下的许用应力。

为了方便设计人员对管材的壁厚进行选择，国际标准对地板采暖的使用条件进行了计算和简化，形成了ISO10508 :1995《用于冷热水系统的热塑性塑料管材和管件》中规定的使用条件级别4，总的使用寿命为50年，这种使用条件要求管材具有一定的长期耐温耐压性能。

高安全性：地板采暖需要高安全性的管道，属于隐蔽工程，将管道打在砼内，管材的使用寿命要求基本同房屋同步，一旦出现渗漏，维修非常困难，造成的损失也比较大。

因此，高稳定性、高安全性是选择地暖管的核心。

可修复性、高柔韧性：由于地板采暖管是一种应变领域较为特殊的管材，其特殊性在于整个管网埋在地下，安装和使用过程若出现损坏和渗漏，造成的损失比较大。

因此，必须要考虑管网系统的可修复性。

高柔韧性不仅便于安装，而且利于管材弯曲部位的应力松弛。

因为管材使用的特殊性，因此在选用时要注意管材的特性。

2、常用的耐热管材
目前在市场上可以用于地板采暖的管材一般有PE-X管材、中密度PE-RT管材、高密度PE-RT管材、PB管材和PPR管材。

因无规共聚聚丙烯PP-R管低温性能较差，脆化温度为-5℃～10℃，管壁较厚，施工时弯曲比较困难，同时其抗蠕变性能也较差，不宜做地板采暖管材。

而聚丁烯PB是一种高分子惰性聚合物，由于其分子结构的稳定性，耐蠕变性能和力学性能优越，在几种管材中最柔软，
可以热熔连接，在同样的使用条件下，相同的壁厚系列的管材中，该品种的使用安全性最高，适用于高标准要求的建筑热水及采暖系统，但原料价格最高，是其它品种的一倍以上，而且PB管的导热系数比较低，影响传热效率，增加了能耗，运行成本高，当前在国内应用面积较少。

所以说目前市场上用于地板采暖的主流为中密度PE-RT管材、高密度PE-RT管材和PE-X管材。

PE-X和PE-RT管材的区别：
1）交联聚乙烯（PE-X）管材是把高密度交联聚乙烯，靠特殊反应成型装置把分子结构从层状高分子结构变成三维网状交联分子结构的管材，是在高温下耐热性、持久性、柔软性、耐压性等特别优秀的产品，是具备供水和热水取暖管所有的性能要求的产品。

PE-X管材是特殊交联的耐热性管，从高温90℃到低温-40℃的温度范围内可以安全使用。

管内不产生水垢，热水循环良好，始终维持舒适的房间温度。

管材的热传导能力与别的金属的热传导能力几乎相同。

但是，PE-X管材在生产中的交联工艺比较难控制，产品的质量波动大，不安全性极大。

且PE-X管材没有热塑性能，不能用热熔焊接的方法连接和修复，如果管材损坏，只能更换整个支路的管材；采用连接件进行修补，则增加了整个系统的不安全性。

2）PE-RT管材是由力学性能十分稳定的中密度聚乙烯管材专用料或高密度聚乙烯管材专用料乙烯和辛烯的单体经茂金属催化共聚而成。

它所特有的乙烯主链和辛烯短支链结构，使之同时具有乙烯优越的韧性、耐拉力开裂性能、耐低温冲击性能、杰出的长期耐压性能和辛烯所具有的耐热蠕变性能。

可用热熔连接方法连接，遭到意外损坏也可用管件热熔连接修复，具有符合产品标准的蠕变破坏曲线，是聚乙烯中现阶段唯一不需交联就可用于热水管的一个品种。

3）材料的性能比较
长期耐温耐压能力:对于ISO10508 :1995《用于冷热水系统的热塑性塑料管材
和管件》中的使用级别4 即地板采暖，各种材料的设计应力的对比见表1。

表1 各种地暖管材的设计应力
材料高密度PE-RT 中密度PE-RT PE-X
设计应力 4.5MPa 3.34MPa 4.0MPa 表中各种材料设计应力的顺序是，高密度PE-RT＞PE-X＞中密度PERT，从设计应力上讲，高密度PE-RT的壁厚在同样的温度和环应力条件下可以比其他管材薄，在地板采暖的条件下甚至可以采用1.6mm的壁厚。

然而地板采暖工程上在选用管材壁厚时，出于对管材施工时形变和高可靠性的要求，还应考虑生产和施工时可能产生的缺陷以及是否容易弯曲施工。

根据北京市标准《低温热水地板辐射供暖应用技术规程》，“各类管材的壁厚均不宜＜1.7mm”。

根据德国标准DIN4726《用于温水地板采暖系统的塑料管道―基本要求》的规定“对于管径
≥15mm的(PE-X、PE-RT) 管材的壁厚至少应为2mm”。

这显然并不是处于耐压能力的考虑，而是考虑到热熔连接的可靠性和可能的划痕等因素对管材的影响。

综上所述，对于可靠性要求很高的地板采暖的管材，最小的壁厚不应小于2.0mm，,由于高密度PE-RT具有较高的设计应力，所以该管材使用起来更安全、用户可以更放心。

加工性能：PE-X与其他几种热塑性管材不同，PE-X管的耐热、耐压性能不是靠材料本身而是靠交联来保证，所以一旦出现预交联，材料的均匀性无法保证，其使用性能将严重下降。

此外，由于PE-X管材生产时需要交联，生产工艺相对复杂，对厂家工艺控制水平要求较高，质量受工艺的影响比较大。

目前，PE-X使用的原材料是粉料，需要在生产时与抗氧化剂和交联剂等助剂混合，所以混合的质量就成了控制交联均匀度的关键。

如果混合不均匀，交联剂和抗氧化剂等助剂分散不好，则管材交联的均匀度就得不到保障，管材的可靠性会严重下降，管材可能会产生薄弱点。

我国交联管的标准中没有交联均匀度的控制指标，只控制管材的交联度,造成了质量上的隐患。

反观PE-RT管材，其加工工
艺简单，加工中对管材质量的影响因素少，管材性能由材料自身来提供，只要有合适的设备，产品质量的可靠性比较高。

对环境的影响：由于PE-X 管材不可回用，一旦出现有的厂家舍不得将不合格的产品废掉，以次充好的现象，结果将不堪设想。

PE-X不能回收，不具有环保性，随着民众环保意识的觉醒和国家环保力度的加大，符合更高环保要求的产品在未来的竞争中将拥有更大的市场。

而PE-X 管中使用的引发剂对生产人员也会产生负面影响。

PE-X管由于其残留影响人体健康，1999 年1月欧洲共同体禁止在供水管中使用。

安装施工及维修的区别：塑料管埋设在砼内，虽然施工要求很精细，对装修地面也有要求，但在施工过程和房屋装修的过程中，无意的局部破坏是难免的。

一旦出现局部破坏的情况，PE-RT管材能够热熔连接，很容易补救，而且其接头的耐久性能同管材一样。

而PE-X管材解决的唯一途径是用金属接头连接，这样在砼内便埋下了隐患，由于金属与塑料热收缩不同、腐蚀要不了多久就会出现渗水。

国外一些国家明确规定金属接头不允许暗敷，只能明装。

上海明确规定金属接头不允许进墙，所以采用可热熔的管材作地板采暖具有明显的优势，结合我国的施工现场中实际操作标准仍需提高的现状，采用PE-RT的材料更有现实意义。

3、高密度PE-RT管材和中密度PE-RT管材
现阶段国内PE-RT管材生产商大量采用中密度PE-RT原料生产地板采暖管，只有少部分厂家使用高密度PE-RT原料，牌号有：巴塞尔4731B和道化学2388。

根据瑞典BODYCOTE POLYMER测试数据，高密度PE-RT（4731B）原料20℃，50年的长期静液压强度为10.69MPa和预测长期静液压强度置信下限为
10.28MPa，为PE100级II型PE-RT树脂。

中密度PE-RT20℃，50年的长期静液压强度8.76 MPa和预测长期静液压强度置信下限8.92 MPa，为PE80级Ⅰ型PE-RT树
脂。

根据“时温等效原理”，即在压力和温度相同的情况下，耐压级别高的材料可以使用更长的时间，在压力和使用时间相同的情况下，耐压级别高的材料可耐更高的温度。

也就是说：在压力和温度相同时，高密度PE-RT管材与中密度PE-RT管材相比寿命更长；而在压力和使用时间相同时，高密度PE-RT管材与中密度PE-RT管材使用温度更高。

1）基本物理性能
高密度PE-RT与中密度PE-RT物理机械性能对比如表2所示。

表2中密度和高密度PE-RT物理机械性能对比
检测项目中密度PE-RT 高密度PE-RT 基本性能
密度0.9335 g/cm3 0.947 g/cm3
熔体流动速率0.64 g/10min 0.45 g/10min 物理性能耐环境应力开裂11050 hr 12300 hr
机械性能
肖氏硬度53 59 拉伸屈服强度16.5 22 拉伸断裂强度39 45 伸长率800 1200 冲击强度不断24 弯曲强度460 800
从上表的实测数据中可以看出高密度PE-RT与中密度PE-RT原料相比，高密度PE-RT原料具有较高的耐环境应力开裂性能、拉伸屈服强度、伸长率和弯曲强度。

★较高的耐环境应力开裂，增强了该管材对环境条件的适应性，减少了因施工环境因素造成的安全事故。

★较高的拉伸屈服强度减少了在施工回填过程中出现管材直径变形现象，这一点非常重要，如管材在施工过程中变形，管材中就形成内应力，管材的寿命将大大缩短。

★较高的断裂伸长率更一步证明了管材具有好的韧性、抗蠕变性和耐低温性（可在-40℃使用）。

★较高的冲击强度证明该管材具有更高的柔韧性、更好的抗蠕变性。

4、华信公司生产的PE-RT管材
华信公司为了生产出高品质的PE-RT管材，采用了高密度PE-RT原料，为了充分得到高密度PE-RT管材的高性能，华信公司的生产设备全部采用德国巴顿菲尔辛辛那提公司的进口生产线。

该线具有如下特点：
1)采用重力计量加料系统、定型系统的特殊设计和稳定的牵引设计保证了管材尺寸的稳定性。

2）特殊的螺杆和模具设计保证了管材得到充分塑化，使得各种物理及机械性能得以稳定实现。

3）加长的定型系统，保证了管材的高速生产的需要。

4）收管机采用自动控制及特殊设计使包装更完美。

5、结论
通过比较，选用华信产高密度PE-RT作为地热供暖的管材有以下突出优点：1）生产工艺可靠：管材尺寸的稳定性、物理机械性能稳定。

2）连接方式具有可靠：管材和管件采用热熔连接方式与生产方式，冷却后形成“一体化”。

不会出现渗漏和缩径现象，满足了地暖管不允许有接头的要求，
可修复性好。

3）可靠的耐压性能：使管材安全系数比中密度原料提高了27%，大大提高了管材使用的安全性。

4）更高的柔韧性和耐低温性：柔韧性非常好，弯曲半径小，管道弯曲时无需预热，冬季低温情况下施工方便。

5）耐高温（95℃）和低温性能（-40℃）好，抗冲击强度高，抗蠕变性好。

6）散热性能好，热传导速度快。

7）拉伸屈服强度提高，减少管材变形量，提高了单位面积的通水量，使采暖性能提高。