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摘要：近年來，隨著我國塑料工業的不斷發展，低溫地板輻射供暖技術逐漸得到大面積的推廣和應用，各種塑料管材先后運用到低溫地板輻射供暖系統中。如何選擇塑料管材，是決定該系統能否安全使用和健康發展的關鍵。...

低溫地板輻射供暖用塑料管道的選擇

周春聯1 劉曼薇2 鐵文安3 耿新偉3

（1、陜西省產品質量監督檢驗所 710054 

2、西安市天然氣總公司 710068 3、陜西華山勝邦塑膠有限公司 710043）

    建筑采暖工程在現代建筑中的有著越來越舉足輕重的地位，長沙馬王堆漢墓出土的帛醫書《脈法》指出：“圣人寒頭暖足，治病者取有余而補不足也。”這說明“寒頭暖足”，在我國古代就已經是一條養生保健的主要原則。傳統的散熱器采暖方式溫度分布不均勻，與人體各處感官所需不一致，總給人以頭熱足涼的感覺。與之相比，新型的低溫地板輻射供暖方式就相對較好。低溫地板輻射供暖是一種利用建筑物內部地面進行采暖的系統，它是將整個地面作為散熱器，通過在地板結構層內鋪設管道注入低溫熱水以輻射和對流的傳熱方式向室內供熱的供暖方式。這種采暖方式熱量由下而上遞減，給人以足暖頭涼的舒適感，而且鋪設不占用家庭使用面積，節約室內裝修費用，因此也越來越受到人們的青睞。

    近年來，隨著我國塑料工業的不斷發展，低溫地板輻射供暖技術逐漸得到大面積的推廣和應用，各種塑料管材先后運用到低溫地板輻射供暖系統中。如何選擇塑料管材，是決定該系統能否安全使用和健康發展的關鍵。目前我國低溫地板采暖系統中通常選用的塑料管材主要有以下幾種：交聯聚乙烯（PE-X），耐沖擊共聚聚丙烯（PP-B），無規共聚聚丙烯（PP-R），聚丁烯（PB），耐高溫聚乙烯（PE-RT）。下面就這幾種管材做一些分析比較。

一、管材的特點：

    1、交聯聚乙烯（PE-X）

    PE-X是PE材料的改性，即將PE原有的線性分子鏈，通過枝接形成枝形分子鏈（交聯），使其線型的大分子交聯成三維網狀的大分子結構，相對一般的聚乙烯而言，提高了拉伸強度、耐熱性、抗老化性、耐應力開裂性和尺寸穩定性等性能。交聯聚乙烯按生產方式分為過氧化物交聯（PE-Xa）、硅烷交聯（PE-Xb）、電子束交聯（PE-Xc）和偶氮交聯（PE-Xd）四種，國內生產一般采用中密度PE與硅烷交聯或過氧化物交聯的方法。PE-X具有交聯劑不易分散均勻，交聯度較難控制一致和需要定時清理螺桿以防止產生凝膠顆粒等難點，產品的質量控制難度較大。合格的PE-X管材具有力學性能好、長期耐熱耐壓性能優異等特點。但是，PE-X管材屬于熱固性管材，管材不可回收再利用，也不能用熱熔焊接的方法連接和修復，必須用金屬卡套式或卡箍式連接。

    2、耐沖擊共聚聚丙烯（PP-B）

    PP-B管在韓國曾經稱之為PP-C。其突出特點為耐低溫性能好、彎曲模量高、連接性能優越和原料成本低。但其耐溫耐壓性差，在地板輻射采暖系統0.6MPa的設計壓力下需要選用S3.2系列的管材（見表1），相同管徑下壁厚最厚，內徑相對于PE-X、PP-R、PB和PE-RT減小。由于其彎曲模量高，鋪設彎管時難度較大，在冬季需采取一些熱風加熱等輔助措施，耐熱性能相對其它產品而言較差。

    3、無規共聚聚丙烯（PP-R）

    突出特點為耐高溫性能好、力學性能好和連接性能優越。但耐低溫沖擊性能較差，當環境溫度低于10℃時，在運輸或施工過程中，PP-R管材易脆裂，常常造成管道系統破裂的隱患。

    4、聚丁烯（PB）

    PB的耐蠕變性能和力學性能優越，其彎曲彈性模量很低，質地非常柔軟，相同的設計壓力下設計壁厚最薄。在同樣的使用條件下，相同的S系列的管材，該品種的使用安全性最高。但原料價格昂貴，是其它品種的一倍或幾倍以上，僅在美、日等發達國家應用，當前在國內應用面積較少。

    5、耐高溫聚乙烯（PE-RT）

    該原料是一種力學性能十分穩定的中密度聚乙烯，由乙烯和辛烯的單體經茂金屬催化共聚而成。它所特有的乙烯主鏈和辛烯短支鏈結構，使之同時具有乙烯優越的韌性、耐應力開裂性能、耐低溫沖擊、杰出的長期耐水壓性能和辛烯的耐熱蠕變性能。可以用熱熔連接方法連接，遭到意外損壞也可以用管件熱熔連接修復。原料具有符合產品標準的蠕變破壞曲線，是聚乙烯中現階段唯一不需交聯就可用于熱水管的一個品種。但其加工范圍較窄，質量控制較難。

    以下是這幾種管材的物理和機械性能對比：

二、管材的選擇

    我國地域廣闊，地區平均溫度差異很大，因此在低溫地板供暖系統中對管材的選取也有所不同。但管材選擇首先要滿足以下基本要求：符合ISO10508的有關規定；選用的應用等級為級別4；設計壓力在0.4-1.0MPa之間；最高設計溫度：70℃；在規定條件下其使用壽命要達到50年。其次應根據具體的施工條件，設計要求，經濟適用等方面考慮選擇管材。

    在2004年我國頒布了國家行業標準《地面輻射供暖技術規程》（JGJ142—2004），低溫地板供暖系統的塑料管使用條件級別為4級，即在設計溫度20℃下使用2.5年，40℃下使用20年，60℃下使用25年，在最高溫度70℃下使用2.5年，在故障溫度100℃下使用100小時，總的使用壽命為50年。對于管系列的選擇規定，在使用條件級別4級下各個品種塑料管的設計應力σD不同，所以在相同的設計壓力下應選擇的管系列S值也不同，不同品種塑料管在給定設計壓力下應選的管系列S見表1。對于管材的公稱壁厚規定，應根據使用條件級別4級的管系列及施工和使用中的不利因素綜合確定。管材公稱壁厚應滿足表2的要求，并同時滿足系列規定：對于管徑大于或等于15mm的管材壁厚不應小于2.0mm；對于管徑小于15mm的管材壁厚不應小于1.8mm；需要進行熱熔焊接的管材，其壁厚不得小于1.9mm。

表1：幾種塑料管材管系列（S）值對比

表2:管材公稱壁厚（mm）

    從以上所述要求可以看出，只要所使用的原材料和生產的管材兩個方面同時滿足產品標準要求，五個品種塑料管都能可靠地應用在低溫地板輻射采暖供暖中，只是相同設計壓力下管材壁厚不同，還有施工的效率和難易程度不同。

三、管材在我國的市場應用

    PE-X管在歐洲20世紀70年代就被應用在低溫地板輻射供暖中，目前仍是歐洲在低溫地板輻射供暖系統中使用量最大的一個品種。我國在2000年6月起開始實行在新建住宅中用塑料管代替傳統的鍍鋅鋼管，同時低溫地板輻射供暖技術也逐漸得到推廣。PE-X管憑借優異的力學性能，長期耐溫耐壓性能好，導熱性及抗沖擊性較好等優點，目前在我國地板供暖系統中使用比較多，占據了大量的市場。但PE-X管在生產時需要交聯，生產工藝相對復雜，對廠家工藝控制水平要求較高，質量受工藝的影響比較大。由于PE-X管使用的原料是粉料，需要在生產時與抗氧化劑和交聯劑等助劑混合，所以混合的質量就成了控制交聯均勻度的關鍵，如果混合不均勻，交聯劑和抗氧化劑等助劑分散不好，則管材交聯的均勻度可想而知，這樣的管材質量就無法得到保證。且PE-X管不能回收利用，一旦出現質量問題，管材就只能報廢，這樣會給企業帶來一定的損失，也會造成環境污染。在施工時，PE-X管不能熱熔焊接連接，只能用金屬卡套式或卡箍式連接，一旦發生泄漏，修補比較困難，這就增加了施工成本，并且由于金屬與塑料熱脹冷縮的收縮不同，連接處易發生滲漏。

    PP-B管其耐溫耐壓性差，相同使用條件下管材的壁厚最大，同時彎曲模量高，鋪設彎管施工時難度較大，所以不適合于地板供暖。

    PP-R管耐低溫沖擊性能和韌性較差，在低溫地板輻射供暖領域沒有性能優勢，所以在地板供暖領域的應用正在下降。

    PB管原料來源不暢，且價格昂貴，普通家庭難以承受，目前主要用于部分高檔住宅公寓。但因其長期耐溫耐壓能力是其它管材無法比擬的，在同樣壁厚下，它的可靠性更高，并具有可以熱熔連接、原料性能穩定可靠和柔韌性好等優點。管材還可回收利用，不會造成環境污染。雖然價格昂貴，但相對于整個住宅裝修而言仍有可取之處，因此憑借綜合的優良特性PB管在地板輻射供暖領域中具有一定的競爭力。

    PE-RT管是近年來研發并運用到低溫地板輻射供暖中的新型管材，在市場上發展迅速。PE-RT管的長期耐溫耐壓能力、耐低溫沖擊性能略低于PE-X管與PB管，但在使用級別4的低溫地板輻射供暖中完全可以滿足需求，且熱傳導系數與PE-X管最好，均為0.4（W/m．K），原料價格相比PB管便宜很多，與PE-X管相差無幾，但PE-RT管的生產不需要交聯，因此在生產和質量控制過程中要優于PE-X管。PE-RT管屬于熱塑性管材，可回收利用，不污染環境，比PE-X管具有較高的環保性，在施工時，PE-RT管可以采用熱熔焊接連接，當出現泄漏時，修補也比較容易，焊接接頭的耐久性能同管材一樣，不會因為收縮不同而發生滲漏。

四、結束語

    在現階段我國低溫地板輻射供暖用塑料管道的選擇中，PE-X管憑借其傳統優勢還將繼續占領一定的市場，但隨著低溫地板輻射供暖可靠性要求越來越高和維修的簡單，熱塑性管材的優勢將大大提高，并將取代PE-X管，可以預見，PB管和PE-RT管會是未來在低溫地板輻射供暖中的發展方向。

參考文獻：

1、《地面輻射供暖技術規程》（JGJ142—2004） 中國建筑工業出版社 2004年

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)

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