摘要：隨著建筑業的發展和人民對居住生活舒適度要求的提高，低溫地板輻射采暖系統的應用越來越普及。本文對國內常用的幾種低溫地板輻射采暖用塑料管作性能對比。
關鍵詞：低溫地板輻射采暖　塑料管　性能
一、隨著建筑業的發展和人民對居住生活舒適度要求的提高，低溫地板輻射采暖系統的應用越來越普及。目前國內在地板采暖系統中選用的塑料管主要有以下幾種。

　　PE-X：交聯聚乙烯

　　PP-B：耐沖擊共聚聚丙烯

　　PP-R：無規共聚聚丙烯

　　PB：聚丁烯

　　PE-RT：耐高溫聚乙烯

　　二、管材原料的共性要求與其各自特點。

　　按照國家和國際的產品標準要求，生產冷熱水用塑料管材和塑料管件的原料，必須是按照 GB/T182522000《塑料管道系統用外推法對熱塑性塑料管材長期靜液壓強度的測定》中規定進行試驗而通過合格判定的管道專用科。也就是說，每個原料生產廠家必須做出符合產品標準中所規定的蠕變破壞曲線，才能證明所銷售的原料是合格的。僅作110℃、8760小時的靜液壓狀態下熱穩定性一個點的試驗是不能證明管材原料是否合格的。到目前為止，國內市場銷售的熱水管原料具有符合標準的蠕變破壞曲線的廠商，PP-R僅有歐洲的北歐化工、巴塞爾、帝斯曼和利普索爾等幾個廠家；PE-RT只有美國的陶氏化學具有；PB也只有殼牌公司具備。其他廠家的原料和PE-X、PP-B的品種均未見到合格判定，不知原料產品是否合格，也就相當于水泥沒有確定標號一樣，使用強度不能確定。不管采用那個品種鋪設地暖，只有使用符合產品標準要求的原料，并且生產設備和工藝合理???齙暮細窆懿模?拍蕓煽康乇Ｖさ匕宀膳?盟芰瞎蓯褂檬倜?迨?輟?/P>

　　幾個品種各自的特點：

　　PE-X：國內生產一般采用中密度聚乙烯與硅烷交聯或過氧化物交聯的方法。就是在聚乙烯的線性長分子鏈之間進行化學鍵連接，形成立體網狀分子鏈結構。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。整個生產過程屬于化學反應過程。具有交聯劑不易分散均勻，交聯度難以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，一般的生產企業難以做好。合格PE-X管材具有力學性能好、耐高溫和低溫性能好等優點，PE-X管材沒有熱塑性能，不能用熱熔焊接的方法連接和修復。

　　PP-B：耐低溫性能好、彎曲模量高、連接性能優越和原料成本低。但在地板采暖系統0.6Mpa的設計壓力下需要選用S3.2系列的管材（PE-X、PP-R、PB和PE-RT等均需選S5），de20的管材壁厚為2.8mm，內徑相對于PE-X、PP-R、PB和PE-RT品種減小1.6mm。原料廠家目前還沒有蠕變破壞曲線。耐熱性能相對其它產品對比較差。

　　PP-R：耐高溫性能好、力學性能好和連接性能優越。歐洲有幾家公司的原料具有合格的蠕變破壞曲線。但耐低溫沖擊性能較差。

　　PB：耐蠕變性能和力學性能優越，幾種管材中最柔軟，相同的壓力下設計計算壁厚最薄。但原料價格最高，是其它品種的一倍以上，當前在國內應用面積較少。

　　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。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。

　　三、產品的性能對比與選擇。

　　    因為采暖系統不是在恒溫狀態下使用，水溫隨著氣候的變化而升降，所以在ISO10508《冷熱水系統用熱塑性塑料管材和管件》標準中將塑料管的使用條件分為五個級別，地板采暖屬于級別4，見表1。

　　表1 使用條件分級

應用等級 設計溫度TD ℃ 在TD下的時間 年 最高設計溫度Tmax 在Tmax下的時間年 故障溫度Tmax℃ 在Tmax下的時間 h 典型的應用領 域 級別4 204060 2.52025 70℃ 2.5 100 100 地板采暖系 統 注：當TD，Tmax和Tmal超出本表所給出的值時，不適用本表。
所有取暖設備中，只能輸送水或經處理水作為熱的載體。

　　由于在級別4條件下各個品種的設計應力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，見表2。

　　表2 各種管材應選管系列S值的對比

設計壓力P_D PE-X PP-B PP-R PB PE-RT 0.4Mpa 6.3^※ 4 5 10^※ 6.3^※ 0.6Mpa 6.3^※ 3.2 5 8^※ 5 0.8Mpa 5 2 4 6.3^※ 4 1.0Mpa 4 2 3.2 5 3.2

　　注：表中的S值是在使用條件及別4的情況下按產品標準所選。
※：目前實際生產和應胳，一般管系列值最大選S5。

　　需要驗證產品力學性能的質量控制點見表3，各個品種塑料管材物理和機械性能的對比見表4。

　　表3 各種管材的力學性能對比

性能 品種產品標準 試驗參數 實驗方法 靜液壓應力Mpa 溫度℃ 實驗時間h 靜液壓實驗 PE-XGB/T18992 12 20 1 GB/T6111 4.6 95 165 4.4 95 1000 2.5 110 8760 PP-BGB/T18742 16 20 1 GB/T6111 3.0 95 165 2.6 95 1000 1.4 110 8760 PP-RGB/T18742 16 20 1 GB/T6111 3.8 95 165 3.5 95 1000 1.9 110 8760 PBGB/T××× 15.5 20 1 GB/T6111 6.2 95 165 6.0 95 1000 2.4 110 8760 PE-RTDIN16833 10.0 20 1 GB/T6111 3.55 95 165 3.50 95 1000 1.9 110 8760 判定：不破裂、不滲漏。

　　表4 管材物理和機械性能的對比

項目 單位 PE-X PP-B PP-R PE-RT PB 密度 g/cm 0.94 0.9 0.9 0.933 0.93 維卡軟化點 ℃ 123 150 135 122 113 導熱系數 W/m·K 0.4 0.24 0.24 0.4 0.22 熱膨脹系數 10^－4/K 1.8 1.5 1.5 1.95 1.3 拉伸屈服強度 Mpa 16 27 24 16.5 17 拉伸斷裂強度 Mpa 20 21 19 34 33 斷裂伸長率 % ＞500 ＞630 ＞500 ＞800 ＞125 彎曲模量 Mpa 800 1100 810 550     彈性模量 Mpa             580 350 可焊接     不能 能 能 能 能 連接方式     機械連接 焊接、機械 焊接、機械 焊接、機械 焊接、機械

　　從以上所述可以看出，只要原料和制品兩個方面同時滿足產品標準要求，五個品種都可靠地應用在地板采暖系統中，只是相同設計壓力下壁厚不同。

　　歐洲在生產與應用PE-X方面有很好的控制和管理經驗，原料選用巴斯夫和北歐化工等幾個國際上著名的化工公司，設備根據所選用廠家的原料的特點而設計。目前PE-X也是歐洲地板采暖應用量最大的一個品種。但是，目前PE-X原料均沒有出現通過驗證的產品，國內一些生產廠家對原料的隨意選用，原料價格相差較大，產品質量不易保證，使得該品種在選擇應用方面存在著一定的風險。

　　PP-B在韓國的壁掛式加熱爐地板采暖系統中應用較為普遍，因其系統的壓力很低，所以不易出現問題。目前原料也沒有通過合格驗證的廠家，其設計應力在五個品種中最低，彎曲模量卻最高，鋪設難度也相對較大。不適合使用壓力較高的地板采暖用管等熱水管道，但卻是理想的冷水用管。

　　PP-R、PB和PE-RT這三個品種都有不同的廠家具有符合產品標準的蠕變破壞曲線，這是熱水管能夠可靠使用五十年的基本前提。

　　PP-R是目前生活熱水用管與散熱器系統用管的一個理想產品。由于其耐低溫沖擊性能和柔性較差，使得在地板采暖用管方面應用較少。但用于地板采暖主管道和其他熱水管道在系統可靠性和使用壽命方面，合格的管材是非常優越的。

　　PB是目前塑料熱水管中在相同使用條件下設計應力最大的一個品種。比如地板采暖的使用條件下，0.6Mpa系統壓力計算管系列的值應該選擇S8，de20的壁厚數值才1.3mm，但因系統的連接要求與施工中劃傷損害等問題，實際生產和選用中一般為S5系列。由此可以看出，PB管材的使用壽命相對同S系列其它塑料管材而言，要過剩的多。該產品是當前幾種用于熱水的塑料管中價格最貴的品種。

　　PE-RT品種在0.6Mpa設計壓力下使用時應選擇管系列S5，實際上與PE-X、PP-R和PB相同。它具有可以熱熔連接、原料性能穩定可靠和柔韌性好等優點，該產品的彎曲模量數值不到PE-X的 70％。PE-RT塑料管為地板采暖領域所選用管材增加了一個新品種，其綜合的優良特性使之在地板采暖領域中具有一定的競爭力。

　　四、PE-RT的發展趨勢

　　PE-RT原料不但具有合格的蠕變破壞曲線，而且具管材價格適中，施工相對其它品種方便快捷，連接型式屬于現階段最可靠的本體互熔熱熔連接的方式，管件部位的孔徑大于相同規格管材的內徑。在系統中因為沒有局部縮徑的機械聯接方式，所以系統流體阻力相對較小。

　　因為PE-RT管材在現階段作為熱水管使用所具有的優勢，所以國際標準化組織(ISO)在只有一家公司生產該產品的情況下，也將其產品原料的預期強度要求作為制定國際標準而立項，其標準號為ISO/AWI24033，國際標準的英文名稱為Polyethylene of raised temperature resistance(PE-RT)pipes Effect of time and temperature on the expected strength。從這一點上也充分說明了PE-RT作為管道產品在國際上是很受重視和具有發展前途的。

　　五、熱水塑料管道的系統適應性

　　熱熔連接方法的系統適應性試驗只需做耐內壓試驗和熱循環試驗兩項，而機械連接的方法則需要做耐內壓試驗、熱循環試驗、彎曲試驗、耐拉拔試驗、循環壓力沖擊試驗和真空試驗的六項試驗。由此看出熱熔連接的方法在滿足管道系統要求方面要優于機械連接。另一方面， S5系列de20的管材熱熔連接時的連接部位管件最小內徑為20mm，機械連接時的連接部位最小內徑為9mm，由此看出，機械連接的連接部位的流體阻力要大于熱熔連接。

　　在地面下鋪設的塑料管，運行中不可避免地會出現因施工損傷、裝修過程中損害等情況造成的滲漏現象，用熱熔連接的方法修復可以保證修復點的壽命與整個系統壽命同步，用機械連接的方法就不容易做到這一點。

　　在熱水塑料管道系統中，使用溫度超過設計溫度10℃，相同使用壓力下，使用壽命縮短 2.5倍；反之，使用溫度低于設計溫度10℃，相同使用壓力下，使用壽命延長2.5倍。另外，使用壓力超出設計壓力時對塑料管的損害更大。