所属分类： 塑料加工 更新日期：2010-2-9 13:30:52 阅读次数：410

几种地暖管材的选材与使用之我见

作者：张双全 王明科 郭晓玲

前言：
新型高分子化学材料地暖管材的应用犹如初升的太阳，光芒四射，随着时空的推移渐次照到中华大地那“千里冰封，万里雪飘”的东北、西北地区的寒冷地带，给千家万户带来了爱的暖流，它将会再一次地去敲开幸福之家的大门，迈着“自信”而“优越”的步伐，理直气壮地坐落于人们的寝室、客厅等地面之下，毕生发挥它热能损失小、环保节能、保暖效果好的许多优点，给我们尊敬的客户---使用者在寒冬中带来一个健康而快乐的环境，这代表了中华民族文明的进步与科学的昌盛，这是万千大众使用者的福音，让我们长城内外、大江南北的同行企业，共同努力，共同磋商，共同发展，共同进步，共同繁荣，从各个方面保证质量，让这颗“朝阳”永远屹立在朗朗乾坤的虚空，普照中华大地，永放奇光异彩。
只有慧眼识珠，认识材料，选好材料，用好材料，才能进一步保证质量，使管材的使用寿命达到50年以上。

首先我们要选好材料，必须先认识材料。
目前国内使用于室内暗装的地暖管材中生产量、使用量与成功率最高的是PE-X（交联聚乙烯管）、PE-RT（耐热聚乙烯管）；与之配套使用于粗主干道，使用比较多的是PP-R（热水用聚丙烯管）、铝塑复合管（PP-R /AL/PP-R，PP-R/AL/PE-RT，PP-R/AL/PE三种复合），铝合金采用超声波焊接耐高温强力胶与管材热融粘合，才能保证长期使用热胀冷缩不剥离，不漏水）那么如何选择优质地暖管材呢？
首先要求生产所用的原料必须是优质原料，如进口韩国LG的HDPE，SK化学、陶氏化学的PE-RT、北欧化工的PP-R等原料，以上原料的分子量及分子量分布范围控制得很好，原料中挥发份、卫生性能也控制很严格；辅料质量必须是优质而稳定的；生产设备必须是先进而稳定的全自动生产线。其次生产厂家必须具有完整的质量保证体系，检测手段齐全，检测设备先进，检测频率具有代表性和覆盖性，同时有技术过硬的高素质的员工团队来严格把关。
具体选择时，首先查看管材是否达到以下要求：
1.管材的壁厚必须均匀；
2.管材的内外必须光滑，表面无划伤；
3.具有省级以上或国家级权威检测部门的正规检测报告；
4.管材的热稳定性试验必须大于8760小时，目前有的厂家已超过10000小时；
5.管材上必须有永久性标识，并标有规格、壁厚、生产厂家等以避免以次充好，以假乱真，并具有追溯性。
其次，不同的地暖管材又有什么特性呢？现分述如下：
（一）耐热聚乙烯（PE-RT）管材
1.卫生性：PE-RT管材为中密度聚乙烯管材，原料为乙烯与辛烯共聚物，任何条件下不溶于水，长期使用无任何有毒成份析出，属新一代安全性、环保性产品。
2.耐高温性：产品比普通聚乙烯使用温度提高25~40℃，可长期使用于地暖、冷热水系统。
3.耐低温性能：-70℃低温无脆性。
4.抗地震性：强烈震动、拉伸不易破坏。
5.维护性：可热熔连接，简单方便。
6.使用寿命：正常使用50年以上。
7.可弯曲性：柔韧性好，弯曲方便，易施工，应力小。
8.运输方便性：可盘卷，比重小、重量轻。
（二）PP-R（三型无规共聚聚丙烯）管材：
1.刚性好：端直、美观、常温下蠕变小，安装于室内规整性很好。
2.卫生性：无毒无味、长期使用无有毒成分析出，不溶于水。
3.轻便性：轻质耐压强度高，工作压力可达到2.5MPa，。
4.安装方便性：可热熔连接，熔接部分可超过本体强度。
5.使用寿命：50年以上。
6.抗震性：受强烈震动、碰撞、拉伸时管材不易破坏。
7.耐高温性：长期使用温度达70—90℃。短期使用温度可达110℃。
8.光滑性：内外光滑，不结垢，不生锈，流体阻力小。
9.阻隔性：能有效防止氧侵入，提高系统的耐腐蚀性，不易滋生微生菌。
（三 ） XPAP铝塑复合管、PP-R铝塑复合管：
1.稳态性：管道中间有铝合金层，与塑料层用耐高温强力胶热熔粘合，长期使用于高温高压下变形量小，抗蠕变能力强。
2.耐压性：耐压性能更高,耐破坏性能更强，工作压力可达到2.5 MPa。
3.耐高温性：使用温度比其他通用塑料可以更高。
4.卫生性：无毒无味，长期使用无有毒成分析出，金属部份被塑料内外层包复不生锈。
5.使用寿命：50年以上。
6.可弯曲性：在一定角度下可弯曲定型使用，施工方便。
7.线膨胀系数：0.025～0.035 mm/m（钢管为0.012 mm/m）。
8.力学性能：力学性能好，拉伸强度高。
9.耐候性：耐环境开裂性能优良，高低温度使用更保险。
10.使用范围广：冷热水均可。
（四） 交联聚乙烯（PE-Xa）管材：
1.耐高温性能好：使用温度比普通聚乙烯高20-40℃。
2.抗冲性好： -70℃低温下不显示脆性。
3.耐环境开裂性好：分子呈三维网状结构，分子之间作用力更大，长期使用耐开裂性好。
4.交联效果好：实际交联度可以比其他三种电子束、偶氮、硅烷交联方法生产的交联度高10-20％。
5.轻便性：可盘管、弯曲，密度约0.94 g/m3 。
6.使用寿命长：50年以上。
7.耐腐蚀性：耐酸碱、耐环境污染能力强。
8.节能性：传送热能损耗小，节约热能源。
9.辐射性：热能辐射效果好，室内温度分布有利于人体健康，恒定持久。
（五）几种管材物理力学性能对比：
项 目 单 位 PE-X PP-R PE-RT
密 度 g/cm3 0.94 0.9 0.933
维卡软化点 ℃ 123 136 122
拉伸屈服强度 MPa 16 24 16.5
拉伸断裂强度 MPa 20 19 34
断裂伸长率 % ﹥500 ﹥500 ﹥800
弯曲模量 MPa 800 810 550
导热系数 w/m.k 0.4 0.24 0.4
热膨胀系数 10-4/k 1.8 1.5 1.95
（六）几种管材力学性能对比：
（静液压实验，实验方法GB/T6111，合格标准：不破裂、不渗漏）
实验条件 静液压应力，MPa
PE-X PP-R PE-RT
GB/T18992-2003 GB/T18742-2002 CJ/T175-2002
20℃，1h 12.0 16.0 10.0
95℃，165h 4.6 3.8 3.55
95℃，1000h 4.4 3.5 3.50
95℃，8760h 2.5 1.9 1.90
（七）使用条件级别
使用条件级别
Td/℃ Td下的使用时间/年 Tmax/℃ Td下的使用时间/年 Tmal/℃ Tmal下的使用时间/h 典型应用范围4
20
40
60 2.5
20
25 70 2.5 100 100 地板采暖和低温散热器
实际生产中一般使用管系列S5系列。

那么认识了材料，选好了材料，又如何用好材料呢？
在安装使用中必须注意以下问题：
（一）室内地暖管材产生的热能在地面上辐射供暖散热量的确定
计算公式如下：
单位地面面积所需的散热量：
Qx=q/F
式中，Qx为单位地面面积所需的散热量
q为房间所需的地面散热量
F为敷设加热管的地面面积
如中国建筑科学院空气调节研究所宋波专家认为传热量一般控制在20-30%，由于地面辐射供暖系统的散热量是双向的，向上传热的同时也在向下传热，虽然设有绝热层，但向下传热量仍不忽视，同时应考虑家具及其它覆盖物的遮挡因素。
人们长期停留区域温度不超过28℃，短期停留区域不超过32℃，无人停留区域不超过42℃，如果需要更高温度，方法有以下几种：一是安装前选用口径稍大一些的管材，从而增加供热量的单位面积能量来达到地面平均温度的升高；二是提高供热源水温来达到提高地面的平均温度；三是设置其它辅助供暖设备来减轻地面辐射供暖系统的热负荷；四减少地暖管材之间的间距来增加单位面积的热能，从而提高地面的平均温度。
（二）管道变形计算及补偿措施
由于室内地暖管材和与之配套的室外地暖一年之中总有停用与使用之时，在某一段或接头处总有或多或少的自由部分，由此管道因温差缘故，在长期使用中将引起轴向变形或接头处渗漏。具体可按下列公式确定，采取补偿措施以避免之。
△ L=△T.L. a
△T=0.65△ts+0.1△tg
式中△L为管道伸缩长度(mm)
△T为计算温差(℃)
△ts为管道内水的最大变化温差值(℃)
△tg 为管道外空气或地面的最大变化温差值(℃)
L 为自由管段长度
a 为线膨胀系数
不同产品,膨胀系数如下:
产品名称 膨胀系数 单位
PE-X 0.2 mm/m.k
PE-RT 0.18-0.2 mm/m.k 
PP-R 0.15-0.18 mm/m.k
PAP 0.025-0.035 mm/m.k 
根据以上公式及膨胀系数就可以任意算出不同温度变化条件下不同管材在每段自由长度或接头处的具体伸缩量，特别是供应于地暖主要粗干管，由于许多用户出于经济实惠又经久耐用的目的，选用PP-R管材时，必须采取自由臂的方法，安装“L”“Z”转弯区以避免之，否则天长地久，未暗敷之处就会有明显的弯曲变形或接头处被拉脱或开裂，从而引起不必要的渗漏，如果采用价格贵一点的铝塑复合管，在采用弹性密封连接时，必须采用耐高温密封圈，使用一段时间后应紧固，以免温差引起变化而收缩不同而渗漏，或密封圈不耐高温高压发生变形，影响密封效果。
（三）管材膨胀力，可按下列公式计算：
Fp=бR.A
БR=α.E.at.10-3
Fp为膨胀力（N）
A为管道截面积
БR为热应力（N/mm2）
△t为使用平均温度与安装温度的差值（℃）
E为弹性模量（N/mm2）
T（℃） 弹性模量 单位
20 800 N/mm2
40 563 N/mm2
60 365 N/mm2
80 300 N/mm2
95 250 N/mm2
温度波动范围越大，膨胀力变化范围越明显，温度越高膨胀力越小，但变形越大，温度越低，膨胀力相对越大，变形量越小，使用时应注意到接头与明敷管材的膨胀力，按规定设置卡固装置，避免变形量，引起接头处暗敷比较薄弱的地面或者墙角过渡处变形把该处的其它建筑设施破坏，暗敷的地暖与明敷的配套管材，在通水试压前必须把支架固定牢固才能做试压试验，否则支架未设或未固定或支架设置太少就试压试温将会形成隐患。
（四）低温热水地面辐射供暖系统水力计算： 
热水管材的压力损失,可按下式计算：
△P=△Pm+△Pj
沿程压力损失△Pm：
Lpu2
△Pm=λ (Pa)
dα
局部压力损失△Pj:
pu2
△Pj=ξ (Pa)
α
式中λ—管道磨擦系数（0.009）
d-管道内径（m）
L-管道长度(m)
P-水的密度（T/m3）
U-水的流速(m/s)
ξ-局部阻力系数
根据公式计算，近似值如下：
1.户内阻力损失约10KPa
2.入口装置阻力损失约30 KPa
3.建筑热力入口及户口阻力损失约15-20 KPa
4.低温热水地面辐射供暖系统总阻力损失约55-60 KPa
通过以上结论：使用时应考虑水力损失，从而保证热能传递量，发挥地暖管的优良效果。（五）其它注意事项：
1.为了保证供暖效果和供暖质量，当管材间距小于100mm时，分集水器附近加热管排列比较密集的地方，应采取隔热措施，如加热管外部采取设置柔性套管或加热管上部敷设隔热地板等。
2.管材必须防冻、防晒、保暖、防结露。
3.受阳光直接照射的管道，应采取遮蔽措施以防紫外线照射。
4.运输、安装过程中不得将管材划伤或受损，留下质量隐患。
5.设计压力为0.6MPa时，暗敷地暖管材使用PE-X或PE-RT通常选择S5系列的管材。
6.直埋在地坪面层或墙体内的热水管，当墙体材料耐温小于等于50℃，应采取隔热措施。
7.通水时必须打开末端排气阀门，避免水锤、气锤产生，损伤管材内在结构，形成质量隐患。
8.禁止在有较高压力的管材上面覆盖浇注施工，在具有较高压力时，高分子处于高度扩张状况，很容易深度受损，形成严重的质量隐患。
9.在热水塑料管道系统中，连续使用温度超过最高设计温度10℃，压力相同使用寿命缩短2。5倍，反之延长2.5倍。使用压力或水锤、气锤产生的冲击力超过设定压力或最高承受力时，对管材的损害更大。因此在采暖系统的管道运行过程中，应尽量不超过设计温度和设计压力。
结论：认识材料、选好材料，用好材料，在运输，安装，使用过程中严格按规范操作，使管材使用寿命达到50年以上是完全可行的，广大使用者便可高忱无忧，放心使用。

参考文献：
《低温热水地板辐射采暖用塑料管材的性能分析》 朱利平
《热水地暖系统中塑料管材选用中的几个问题》 于东明
《水源热泵在北京地热供暖设计中的若干问题探讨》 冯晓梅， 邹瑜， 孙宗宇
《地面辐射供暖工程设计实例》 宋波等

--------------------------------------------------------------------------------
相关文章
没有相关文章