采暖管道系统中的应用塑料管材初探

摘要：塑料管材在采暖方面应用主要有新建楼房低温地面辐射采暖和旧楼房分户供暖改造的管路系统。应用何种管材取决于采用何种采暖方式，本文对传统供暖系统的塑料管材应用做进一步的探讨。

关键词：采暖管道塑料管材

采暖塑料管材的种类。

塑料管材应具有耐腐蚀、不结垢热稳定性良好的特点，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。 (3)交联聚乙烯管(PE-X)。以密度>0.94g/cm3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、塑料管材性能指标分析

2.1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。

2.2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。

2.3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。

2.4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。

3、选择地面辐射供暖管材时应注意以下几点：

3.1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。

3.2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。

3.3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。

4、地热辐射采暖的设计

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。

4.1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（tn－twn）

式中 Q－围护结构的基本耗热量（W）；

F－围护结构的面积（m2）；

K－围护结构的传热系数（W/m2℃）；

twn－冬季室外计算温度（℃）；

tn－冬季室内计算温度（℃）；

α－围护结构温差修正系数。

另外，还要考虑围护结构的附加耗热量，附加的项目有朝向、风力和外门三项，其多少应按其占基本耗热量的百分率确定。

由门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量，应根据建筑物内部隔断、门窗结构、门窗朝向、室内外温度和室外温度等因素确定。

加热由门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量，可按下式计算：

Q＝0.28cpρwnL（tn－twn）

式中 Q－由门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量（W）；

cp－空气的定压比热容，cp＝1KJ/（Kg・℃）；

ρwn－采暖室外计算温度下的空气密度，（kg/m3）；

L－渗透冷空气量（m3/h）；

tn－采暖室内计算温度（℃）；

twn－采暖室外计算温度（℃）；

按规范要求，采暖热负荷的取值，应取常规计算值的95％或将室内计算温度降低2℃。进深大于6m的房间，宜以距外墙6m为分界区，把各区当作不同的房间，分别计算采暖负荷和采暖设计。

4.2管路的设计

管路的设计主要包括管材材质（宜选PE-X或PE-RT）、管径（一般选公称外经dn＝20mm）、管长和管距的确定。

首先确定室温，计算热负荷确定每平米的散热量；依据室内温度、平均水温和每平米散热量确定供暖管材的间距，一般取100mm～300mm，每根管材的长度应小于150m；必须采用热水作热媒，采暖供水温度采用40℃～60℃，回水温差采用5℃～10℃；系统工作压力应小于等于1.0MPa，流速应大于0.3m/s且不宜大于1.6m/s。

5、地热辐射采暖的施工

施工主要包括采暖地面构造层的施工和分（集）水器的施工。地面构造层的施工顺序是：地面平整；铺设保温材料；敷设管材；充填细石混凝土（细石粒径不大于1.5cm）；抹水泥找平层。

敷设的管材不应有接头，其弯曲半径应为管外径的10～12倍。

分（集）水器的安装，应固定安装在较隐蔽的地方，距地面300mm。供、回水路支管均应有铜制阀门，供水路应有过滤器。整个系统安装完毕之后，在混凝土凝固前，应进行第一次水压试验，其压力为0.6MPa～0.9MPa的压缩空气，混凝土凝固之后方可泄压。

塑料管材在采暖管道系统中的应用，需要迫切研究解决的问题很多。只有通过各方面的努力工作，才会尽快统一认识，减少失误，使塑料管材在采暖领域里的应用得以健康有序的发展。

参考文献：

[1]刘秋凝. 冷热水用塑料管材壁厚的确定[J].中国塑料, 2002, (07) .