塑料管材在采暖管道系统中的应用

塑料管材在采暖管道系统中的应用

黑龙江省塑料管材专业委员会

塑料管材在建筑给排水、农业、水利、通讯和市政等各领域得到了广大用户的认可并且得到良好发展。塑料管材在采暖方面的应用还属于起步阶段，有很多不完善的地方，有些认识和概念还很模糊。本文就采暖方面不同材质的塑料管材性能的比较、设计、施工以及实际应用中应注意的一些普遍性问题等方面进行论述。

一、几种适合于采暖的塑料管材及性能比较

目前塑料管材在采暖方面应用的主要形式有两种，一是

新建楼房低温（45～65℃）地面辐射采暖，二是旧楼房分户供暖改造的管路系统。应用何种塑料管材取决于采用何种采暖方式，现在还没有一种可靠的既适合地面辐射采暖又适合传统供暖系统的塑料管材。

1、目前较适合于采暖的塑料管材

适合于采暖的塑料管材除具有普通塑料管材应有的耐腐蚀、不结垢等特点外更重要的还要有良好的热稳定性，其性能不随温度变化有较大改变。国内应用较多的适合采暖的塑料管材,主要有以下五种:

(1)交联铝塑复合管(XPAP)。内层和外层为交联聚乙烯、中间层为焊接铝管、层间用热熔胶紧密粘合为一体的管材,称为交联铝塑复合管。

(2)聚丁烯管(PB)。由聚丁烯-1 树脂添加适量助剂,经挤出成型的热塑性管材,称为聚丁烯管。

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(3)交联聚乙烯管(PE-X)。以密度>0.94g/cm 的聚乙烯或乙烯共聚物,添加适量助剂,通过化学的或物理的方法（其交

联度对于硅烷交联应不小于65％；过氧化物交联应不小于70％）,使其线型的大分子交联成三维网状的大分子结构,由此种材料制成的管材,称为交联聚乙烯管。

(4)无规共聚聚丙烯管(PP-R)。以丙烯和适量乙烯的无规共聚物,添加适量助剂,经挤出成型的热塑性管材,称为无规共聚聚丙烯管。

(5)耐热聚乙烯管(PE-RT)。是专门为地热采暖系统而设计的中密度乙烯－辛烯共聚物，分子量分布狭窄,辛烯均匀分布在聚合物主链上的特殊分子结构，不需交联，便能在高温高压下呈现优异的长期静液压性能，有较好的耐温、耐热性能。

2、性能指标比较

（1）长期耐压性能。从设计应力上讲,耐压高低的顺序是XPAP、PB、PE、PP。但是，地面辐射采暖管材的实际壁厚通常为2mm，在这个壁厚下各类管材均能满足地热采暖的要求。向PB这样耐压性能高的材料，在较大口径管材上其优

势才能体现出来。

（2）耐低温冲击性能。XPAP、PB、PE-X和PE-RT 耐低温冲击性能都比较好，冬季施工时不易受到冲击而破裂，PP-R 耐低温性能相对比较差，温度低的环境施工不便。

（3）加工性能稳定性。XPAP 和PE-X 两种管材的生产过程对产品的稳定性影响较大，铝管搭焊强度、粘接剂的粘接强

度、交联度和交联均匀度等问题，都直接影响到管材性能。而PB、PP-R、PE-RT加工简易，其管材性能基本上由原料来决定，性能比较稳定。

（4）导热性。采暖管材需要有较好的导热性，PE-X、PE-RT 的导热性较好，其导热系数为PP-R、PB的两倍。而XPAP 虽然导热性也较好，但应用于地热上，必须解决粘接剂的耐热和老化性问题。

（5）环保性。PB、PP-R、PE-RT为热塑性管材可以回收利用不污染环境。PE-X,XPAP不能回收。

通过比较，以上几种塑料管材性能互有所长，没有一种适用于各种取暖方式的塑料管材。因此，应根据不同情况来选择较合适材质的塑料管材。笔者认为，PB材质的管材较适用于非地热方式取暖，其唯一的局限只是价格稍高一些；PE-X、PE-RT 材质的管材较适用

于地热方式取暖，且已经为各方面所认同；PP-R材质的管材较适用于热水（65℃）的输送；XPAP 材质的管材如要应用在供暖系统中，应充分考虑其粘结剂的牢固性，如果铝层与塑料分离，管材的安全性则大大降低。

二、地面辐射供暖（以公称外经d n＝20mm 为例）

分户供暖改造的管道系统，进户前的干线仍然是钢管，室内约有50％采用塑料管材，应用较多的是XPAP、PP-R 和PB，由于这些管材均为明设，出现问题较容易解决，且各有利弊。本文不对此评述，本文重点分析地热方面的问题。

低温地面辐射供暖方式，形成了较合理的室内温度场分布和等效热效应,不仅比传统的散热器对流供暖方式有较好的舒适度,还可节约热能约10%左右。相对于铸铁散热器或其它散热器加罩等陈旧的供暖设施,地热辐射供暖更能适应居住者对于建筑装饰的要求。此外,还由于需在楼板基底上铺设保温层,可部分减少分户热计量时户与户之间的热传递量,并可改善楼板的隔声和降低撞击噪音。

1、选择地面辐射供暖管材时应注意以下几点：

（1）耐老化性能。因为建筑质量是百年大计，而地热管材埋设于地板之下，所使用的管材寿命应达到50 年为宜。要保证50年的使用寿命，管材选择是关键。一般来说，在保证50 年的使用期中，管材在20ºC下运行的累计时间约为2.5年，

40ºC 约为20年，60ºC约为25 年，70ºC为2.5年。试验表明，管材只有在110ºC、工作压力小于等于1.0Mpa 条件下，其稳定性大于8760 小时(365天)时，才可以在60ºC 下使用50 年。

（2）施工性能。地热辐射供暖是把塑料管材盘埋于地下，敷设的形式主要有螺旋形、往复形和直列形，且不靠任何机具对管材进行弯曲施工，管材弯曲后又不得使管材自身形成伤害，因此所选管材必须弹性模量适中，低温韧性好（施工环境温度不小于５ºC），才能顺利施工。

（3）导热性能。由于管材要埋设于地面层下方60mm 左右，靠管材的热传导来加热左右的细石混凝土，继而将热量由地面向上辐射。所以，在其它条件相同的情况下（如：进水温度、压力、管材间距等），管材导热系数的大小就直接影响到单位面积的散热量。

按以上要求，目前比较适合于地面辐射采暖的管材应该是PE-X和PE-RT。选择了合适的管材，只完成了地面辐射采暖工程的小部分工作，更重要的是设计和施工。

2、地热辐射采暖的设计与施工

地面辐射采暖的设计，其计算过程及需要考虑的问题很烦琐，在GBJ19-

87《采暖通风与空气调节设计规范》中有详细说明，本文只针对主要方面作一论述。

a、设计

地热辐射采暖的设计包括热负荷计算、管路系统的布置。依据的是《采暖通风与空气调节设计规范》GBJ19-87和《地面辐射采暖交联聚乙烯管道工程技术规称》DB23/T695-2000。

（1）热负荷计算

主要考虑的因素是围护结构的耗热量和由门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量。

围护结构的基本耗热量的计算公式如下：

Q＝αFK（t n－t wn）

式中Q－围护结构的基本耗热量（W）；

F－围护结构的面积（m ）；

K－围护结构的传热系数（W/m 2℃）；

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