二十世紀七十年代以后，低溫熱水地面輻射供暖（以下稱熱水地暖）在歐美得到迅速普及，得益于塑料管材在熱水地暖系統中的成功應用，尤其是PEX管。據統計：歐洲熱水系統用塑料管材2000年的消費量如表1。
　　
　　塑料熱水管道市場，群雄紛爭，PEX管能主導市場近30年穩居霸主地位，這在合成材料飛速發展的今天十分罕見。例如PB管，這是最早用于熱水系統的一種塑料管。近30年來，其市場占有率始終徘徊在11%以下。曾被寄予很大希望的PP管，近30年來，由第一代的PP-H管（均聚聚丙烯管）到第二代的PP-B管（乙烯/丙烯嵌段共聚物管）到今天的PP-R管，（乙烯/丙烯無規共聚物管，也被稱為第三代聚丙烯管或三型聚丙烯管），其應用范圍仍限于生活冷熱水系統，很難涉足于室內熱水地暖系統。曾被十分看好的M/P管（鋁塑復合管），近年其市場占有率也出現下降趨勢，如圖1：
　　
　　PEX管是如何能獨占鰲頭，并經久不衰的呢？這其中安全性和經濟性是兩大關鍵因素。本文將著重討論管道的安全性。
　　熱水地暖系統中，管道的安全性主要指管道的耐熱性，承壓能力，抗應力開裂性，抗蠕變能力，耐老化性能及連接的可靠性等。

　　一、耐熱性及承壓能力
　　將這兩個問題一并討論，更接近于工程應用環境，實際上在熱水地暖系統中，人們的著眼點是該塑料管材的熱強度，熱強度高的塑料管材可以在較高的溫度下承受較大的管內壓。這些數據可由各種塑料管材的相關標準中查到。表2列出了常用于熱水系統的幾種塑料管材的規定。
　　可以看出PEX管的環應力最高。在環應力為2.5Mpa，110℃的條件下，測試一年（8760h）管材不破壞，PB管僅次于PEX管，最差的為PP-B管。
　　環應力換算成試驗系統壓力可采用下式進行計算：
　　P = 2бе/ Dе
　　P：試驗壓力（MPa）
　　б：環應力（MPa）
　　е：管壁厚（mm）
　　D：管外徑（mm）
　　假設管外徑為16mm，壁厚為2mm，各種塑料管材在110℃下試驗系統壓力計算結果如表3。　
　　熱水地暖的運行條件遠低于110℃,按ISO/DIS 10508標準，用條件分級中的4級

　　二、 抗應力開裂性及抗蠕變能力
　　這里所討論的塑料管材的應力開裂性，主要指塑料管在應力的作用下所發生的龜裂，而導致塑料管材的破壞。這種破壞一般不會被很快發現，而是經過較長時間塑料管材發生了蠕變后才暴露出來。蠕變有時被稱為“冷流”，是指材料受力不變，材料的應變隨時間的增長而逐漸增大的現象，其數學表達式為：
　　ε=бf(t)
　　式中ε-應變，б-應力，f(t)加載時間的函數。

　　這一表達式說明對任何載荷任何材料ε只是時間（t）的函數，在較低的溫度下，金屬管材的蠕變是與時間無關的的，但當升高了溫度后，金屬管的蠕變就與時間有關了，這是由于它處于塑性狀態的緣故，對塑料管而言，它在常溫下其局部即呈塑性狀態，并且因其彈性模量低，分子結構比較松散，其蠕變對溫度和時間有著強烈的依賴性。為了方便說明問題，圖2-圖8給出了幾種塑料管材的等應變蠕變曲線圖。
　　
　　1、所有曲線相對于橫座標時間（t）存在一個斜率，這個斜率告訴我們，當應變不變（等應變）時，隨著時間的增長，管壁能夠承受的應力是逐漸下降的，也就是說，當管壁承受的應力（б）不變時，應變（ε）隨時間（t）的增長而逐漸加大，符號ε=бf(t)的定義。斜率的大小，與材料的蠕變行為對時間的依賴性有關，斜率越大，說明該材料的蠕變性對時間的依賴性越大，反之就小。比較典型的是PEX管、PERT管和PB管（曲線拐點的左側），這三種管材的曲線的斜率較小，因此可以說他們抗蠕變的能力是較好的。相比之下，PP-R、PP-B、PP-H和C-PVC的曲線斜率較大，抗蠕變的能力較弱。
　　圖3 PERT管等應變蠕變曲線
　　
　　2、同一種材料，不同溫度下的蠕變曲線是平行的，溫度越高，其在縱座標上的交點就越低，這就是塑料熱強度對溫度最敏感的一個很好的說明。平行線的間距對同種材料：當溫差相同時，間距越大，說明該材料強度受溫度的影響越大，反之就小。如PB管80-95℃（溫差△T=15℃）△б=2Mpa（略大），而在95-110℃（△T=15℃）△б≥2.5Mpa，而PEX管80～95℃時，△б=1Mpa，95～110℃時，△б=1.5Mpa（略大）。對不同材料，當溫度相同時，曲線在縱座標上的交點越高，說明材料的強度越高，反之就低。在這七組曲線中50℃以下，PB管、PP-R管、PP-H管、C-PVC管短時間持續強度都比PEX管高，而50℃以上它們多數都低于PEX管，持續時間越長，PEX管的優勢越大，僅次于PERT管。

　　
　　3、PB管、PP-R管、PP-H管的蠕變曲線上均帶有一個拐點A。拐點A左側，曲線的斜率小于拐點右側。這個拐點A被稱為物理拐點。還應有一個拐點B，被稱為化學拐點，管材在B點以后發生了化學變化（老化），完全失去了使用價值，塑料管材在一定應力作用下，經過一定時間后，管材會由于變形逐漸加大，而導致破壞，在Ⅰ階段管材破裂時先被拉伸后破裂，這是典型的韌性破壞，其原因是超負荷所致，管材所處環境溫度和所輸送介質的壓力都有可能超負荷，如果不超負荷，則意味著管材可以歷經很長時間不會被破壞。無疑管材運行在此階段是最為安全的。在拐點A及以后，管材的破壞純粹是脆性破裂，其原因就是拐點A產生的原因，管材表面劃傷，管壁厚度的突然變化（如焊接口處），管材因蠕變造成頸縮，管材表面受到硬銳物的作用，管壁上產生的微小銀紋等均會造成應力集中，而導致應力開裂，開裂緩慢增加或開裂快速傳遞等，因此曲線在此階段其斜率急劇變大，管材在此階段運行，存在著很大風險。在拐點B及以后的Ⅲ階段，管材已因老化而失去使用價值。B點也就是管材壽命的終點。在這幾種塑料管材中，抵抗應力破壞-抗應力開裂性最差的當屬PB管，20℃時拐點A出現在11.4年左右，60℃時拐點A出現在1年左右，70℃時拐點A出現在5000h左右，而PEX管、PERT管的蠕變曲線上并未出現拐點，這說明它們抗應力開裂性很強，長期運用也是很安全的，這無疑也是PEX管主導熱水地暖市場近30年的主要原因。

　　三、耐老化性能
　　目前大多數塑料暴露使用壽命可達20年以上，埋地使用壽命可達50年以上，熱水地暖中塑料管材的設計壽命是50年。
　　可以造成塑料老化的原因很多，如熱、氧、光、生物、電、金屬離子等，但是用于熱水地暖的管材耐老化性能主要應考慮熱氧金屬離子和水的影響，在制造、搬運和儲存過程中也應考慮光的影響，對PB管還應防劃傷，不僅在配方設計上要嚴格選擇助劑品種，添加量要足夠，在加工時還要分散均勻。做到了這幾點，熱水塑料管材的推導壽命均可達50年以上。
　　如何判斷熱水塑料管材推導使用能否達到50年，目前有許多方法，如天候試驗，人工老化試驗，熱老化試驗，臭氧老化試驗，國際標準規定：用于熱水系統的PO（聚烯烴）管材，必須進行110℃熱穩定性的測試，用高溫短時試驗所獲得的數據進行低溫長時間工作壽命的推導，PO管材（包括PEX管、PB管、PP-R管、PERT管、PP-B管、PP-H管）的測試條件如表2。需要補充說明的是試驗環境規定管內為水，管外為空氣，這更接近工程應用的環境條件。假若管內外都是水，或者管內外都是空氣，測試結果將會產生很大差別的?？諝庵醒醯臐舛纫蟠蟾哂谒醒醯臐舛?，水會抽提管材配方中所添加的助劑，降低其在管材中的濃度，但空氣卻不會發生對助劑的抽提作用，這些矛盾在短期都很難解決，即使解決了，還是不及管內水管外空氣更具實際意義。
　　
　　國際標準所規定的110℃8760h試驗，若通過了，可以借以推導其在70℃下連續使用壽命50年。這里引入了一個叫做外推因子的K,K與溫差△T的關系，一般來講，每一個10℃的溫差K=2.5～3，歸納入表6：
　　如果某種PO管材在110℃ 下通過了8760小時的測試,則可根據表6推導出其在90℃（△T=110-95=15℃）下通過4年的測試（K=4），在70℃下（△T=40℃）可通過50年（8760×5）=43.8萬h)的測試（K=50）。如果110℃下未通過8760h（1年）的測試，而是3000h、5000h或7000h，或者使用條件不是95℃、70℃，而是60℃、50℃，均可采用表6提供的K進行推導，為方便計算，也可根據圖10所提供的曲線查閱，如某種管材在110℃下只通過了5000h的測試，根據圖10查得其在70℃下可通過250000h（28.5年）的測試，在60℃下可通過700000h（80年）的測試：
　　
　　上述推導結果均為連續運行壽命，而熱水地暖為間歇運行。表4是按歐洲統計結果制訂的，可以看出在設計壽命50年內有45年（90%）的時間，熱水地暖是在40-60℃下運行的，按我國的實際采暖期僅4-5個月，也就是說只有33-42%的時間是在供暖，因此在我國采用ISO/DIS 10508中的4級，其安全系數是很高的。按ISO/DIS 10508中4級計算，計算壽命50年的熱水地暖把不同溫度段換算成60℃的連續運行時間，僅為34.6年（303096小時），從圖10上可以查到110℃下通過2200h的測試，即可達到ISO/DIS 10508中4級設計壽命50年的要求。

　　總之，塑料管的設計壽命達到50年，在使用純正的主輔料、正常運行的設備、合理的生產工藝、嚴格的質量管理和有經驗的專業技術人員的操作下是很容易實現的。

　　四、連接技術
　　在工程上，僅僅談論塑料管材是不具有實際意義是，塑料管材最終必須連接成管道使用，因此連接技術在熱水地暖系統中也是保證管道能否長期安全運行的一個重要方面。不同的連接方法，適用于不同的管道的連接。
　　1、熱工具承插焊接：適用于熱塑性塑料管道的連接如PB管道、PP-R管道、PP-B管道。這種連接方法密封性能十分可靠，但對管材及連接件的要求是壁厚不低于2mm，并且因焊接操作受人為影響很大，成功率比較低。
　　2、電阻絲熱熔焊接：適用于大多數熱塑性塑料管道的連接，密封性也是十分可靠的，并且不易受人為因素的影響，但價格較高，且容易造成應力集中，多用于大口徑管道的連接。
　　3、機械鎖緊式連接：適用于PEX管，PB管和PERT管。不適用于PP-R管、PP-H管和PP-B管。
　　4、粘接連接：此法適用于C-PVC管道的連接，但安裝施工效率低，膠粘劑毒性大，勞動保護和環境保護都存在一些問題，因此推薦使用熱工具承插焊接。
　　無論何種連接方法，國際標準規定了必須進行冷熱循環實驗和高低壓力循環實驗，只有通過了這些試驗，才被認為管道是可以長期安全運行的。
　　綜上所述，從管道的耐熱性，承壓能力，抗應力開裂性，抗蠕變能力，耐老化性能、連接的可靠性及經濟性來看，PEX管具有很強的不可替代性。