pert、pex、pp-r和pb管在地板采暖系統(tǒng)中應(yīng)用的比較

1、地板采暖是我國近年來從歐洲引進(jìn)的一種新興的采暖方式，它以節(jié)能、節(jié)約空間和更高的舒適度等明顯的優(yōu)點(diǎn)贏得了許多客戶的歡迎，塑料管材在地板采暖的推廣應(yīng)用中起了推動(dòng)作用。根據(jù)Globalpipe的統(tǒng)計(jì)，在歐洲自來水、散熱器、地板采暖使用管材的比例是1.45：1.35：1，地板采暖的管材使用量和自來水的管材使用量相近，這個(gè)市場(chǎng)值得管材企業(yè)努力去開發(fā)。目前我國地板采暖管材以PEX（交聯(lián)聚乙烯）管為主，PPR（無規(guī)共聚聚丙烯）、PPB（抗沖擊聚丙烯）

2、和PB（聚丁烯1）等管材也參與了市場(chǎng)的競(jìng)爭。本文介紹了一種新級(jí)別的PE（聚乙烯）材料，它在高溫下的長期強(qiáng)度有了顯著地提高，非常適合使用于地板采暖，并且比較了各種管材在地板采暖領(lǐng)域的應(yīng)用的優(yōu)缺點(diǎn)。地板采暖的使用條件和對(duì)管材獨(dú)特的使用方式要求所應(yīng)用的管材具有的一定的特點(diǎn)：1.長期耐溫耐壓性能：我國的地板采暖設(shè)計(jì)一般采用4060℃的熱水，設(shè)計(jì)壓力一般為0.40.6MPa。由于在不同的季節(jié)管材所承受的溫度和壓力不同，很難計(jì)算管材在這種條件下的許

3、用應(yīng)力。為了方便設(shè)計(jì)人員對(duì)管材的壁厚進(jìn)行選擇，國際標(biāo)準(zhǔn)對(duì)地板采暖的使用條件進(jìn)行了計(jì)算和簡化，形成了ISO10508：1995《用于冷熱水系統(tǒng)的熱塑性塑料管材和管件》中規(guī)定的使用條件級(jí)別4，即在設(shè)計(jì)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(shí)，總的使用壽命為50年，這種使用條件要求管材具有一定的長期耐溫耐壓性能。2.高可靠性：由于地板采暖屬于隱蔽工程，

4、將管道打在砼內(nèi)，管材的使用壽命要求基本要同房屋同步，一旦出現(xiàn)問題，對(duì)于出現(xiàn)問題的點(diǎn)不容易判斷，而且造成的損失要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于管材本身的價(jià)值，所以要求管材具有高可靠性。這一方面要求管材本身的質(zhì)量要可靠，另一方面要求管材的抗劃痕和抗沖擊等施工性能要好，因?yàn)槭┕み^程管材難免受到一些摩擦和沖擊。3.高柔韌性：為了確保管道系統(tǒng)的可靠性，地板采暖管材一般不應(yīng)有接頭，這樣就要求使用整根的管材，要求管材足夠柔軟，容易施工。PERT管材原料簡介普通PE管材耐熱

5、較差，一般用于常溫冷水的輸送。根據(jù)美國塑料管材協(xié)會(huì)PPI（PlasticPipeInstitute）的規(guī)定，其最高使用溫度僅為140F即60℃。PPI規(guī)定如果要將聚乙烯使用溫度列為60℃以上時(shí)，需要作為“特例”，經(jīng)過PPI董事會(huì)表決決定。為了提高PE的耐熱性能而開發(fā)的PEX——交聯(lián)聚乙烯管材，把線形大分子鏈之間通過某些交聯(lián)劑聯(lián)結(jié)起來，這的確使管材獲得了很好的耐熱效果，但是同時(shí)又帶來了生產(chǎn)成本的提高和維修、衛(wèi)生性能方面等等一系列的問題。而

6、且由于交聯(lián)的作用，管材由熱塑性管材變成了熱固性管材，一些廢棄的管材（包括工廠中不合格的管材或者施工中產(chǎn)生的小管段等）無法回收，使PEX管材給環(huán)保帶來了一定的負(fù)面影響。PE的柔韌性和性價(jià)比非常適于管材使用，為了研制可以在高溫下使用的聚乙烯管材料，研究人員進(jìn)行了大量的研究和實(shí)驗(yàn)。2002年3月，美國陶氏化學(xué)的DOWLEX2344E率先通過了世界著名的塑料管材檢測(cè)機(jī)構(gòu)Bodycotepolymer的測(cè)試，正式宣告聚乙烯管材只能做冷水管歷史結(jié)束

7、，同時(shí)也宣告了一個(gè)新的聚乙烯管材原料等級(jí)的誕生。這是熱水用聚乙烯管材原料研究的重大突破，這種新材料就是——PERT，而實(shí)際上在此之前DOWLEX2344E已經(jīng)有18年管道系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。韓國SK的DX800也在最近通過了Bodycotepolymer的長期測(cè)試，成為第二種合格的PERT管材原料。PERT即耐熱聚乙烯，是Polyethyleneofraisedtemperatureresistance的英文縮寫，是一種可以用于熱水管

8、的非交聯(lián)的聚乙烯，也有人突出了其非交聯(lián)的特性，叫它“耐高溫非下甚至可以采用1.3mm的壁厚。然而地板采暖工程上在選用管材壁厚時(shí)，出于高可靠性的要求，還應(yīng)考慮生產(chǎn)和施工時(shí)可能產(chǎn)生的缺陷以及是否容易彎曲施工。根據(jù)北京市標(biāo)準(zhǔn)《低溫?zé)崴匕遢椛涔┡瘧?yīng)用技術(shù)規(guī)程》，“各類管材的壁厚均不宜＜1.7mm”。根據(jù)德國標(biāo)準(zhǔn)DIN4726《用于溫水地板采暖系統(tǒng)的塑料管道——基本要求》（Pipelinesofplasticmaterialsusedinwar

9、mwaterfloheatingsystemsgeneralrequirements）的規(guī)定，“對(duì)于管徑≥15mm的（PEX、PPR、PPB和PB）管材的壁厚至少應(yīng)為2mm”。在國家標(biāo)準(zhǔn)GBT18742《冷熱水用聚丙烯管道系統(tǒng)》中，所有規(guī)格管材的最小壁厚也不小于2.0mm，這顯然并不是出于耐壓能力的考慮，而是考慮到熱熔連接的可靠性和可能的劃痕等因素對(duì)管材的影響。特別是對(duì)劃痕比較敏感的PB管，更不能做的太薄。綜上所述，對(duì)于可靠性要求很高的

10、地板采暖的管材，最小的壁厚不應(yīng)小于2.0mm，所以PB和PEX管的耐壓優(yōu)勢(shì)在管材口徑小而且溫度和壓力條件又不苛刻的地板采暖得不到充分的體現(xiàn)。雖然各種管材的耐溫耐壓性有一定差別，但是在低溫地板采暖的使用中，各種管材的壁厚是一樣的，最常用的是2.0mm，在這個(gè)壁厚下各種管材都完全可以滿足低溫地板采暖的需要，PB管在耐壓性能上的優(yōu)勢(shì)不能抵消其在價(jià)格上的劣勢(shì)。2.從彎曲模量的數(shù)據(jù)來比較管材的柔軟性，PEXb（某國產(chǎn)硅烷交聯(lián)管材料）≥800MPa

11、；PEXa（某韓國過氧化物交聯(lián)管材料）550850MPa；PERT：550MPa（某進(jìn)口PERT原料）；PB：350MPa；PPR一般為800MPa以上，而PPB一般為1500MPa左右?？梢娮钊彳浀氖荘B管，而PERT比硅烷交聯(lián)管柔軟，和過氧化物交聯(lián)的PEXa差不多，PPR比較難彎曲，PPB是最難彎曲施工的。PB、PERT和PEX施工時(shí)特別是在冬季施工，不需要特殊的工具或者加熱即可彎曲，施工成本低，而且彎曲部位產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力要比較低，對(duì)

12、管材的使用壽命影響小。同時(shí)因?yàn)楣懿娜彳浫菀坠潭?，?duì)固定管材用的鐵絲網(wǎng)的要求比較低，可以節(jié)約成本。3.PERT、PB、和PEX的耐低溫沖擊性都比較好，而PPR和PPB的耐低溫沖擊性比較差。PERT管材在40℃時(shí)的抗沖擊性與PPR管材0℃時(shí)的抗沖擊性相近。耐低溫沖擊性好的管材冬季施工時(shí)管材不易受到?jīng)_擊而破裂，增加了施工安排的靈活性。4.從各種管材熱傳導(dǎo)系數(shù)來看，PEX、PERT管為0.40Wmk，PPR管為0.22Wmk，PB管為0.17W

13、mk，PEX和PERT管的導(dǎo)熱性比PPR和PB管高大約一倍。和熱水輸送用的管材需要材料好的保溫性不同，用于地板采暖的管材需要好的導(dǎo)熱性，這樣加熱速度更快，相應(yīng)的采暖運(yùn)行費(fèi)用比較低。從導(dǎo)熱性來看，在各種管材中PERT和PEX是比較適合地板采暖的使用的。5.和PERT、PB、PPR等其他幾種熱塑性管材不同，PEX管的耐熱耐壓性能不是靠材料本身而是靠交聯(lián)來保證，所以一旦交聯(lián)度出現(xiàn)問題，其使用性能將嚴(yán)重下降。PEX由于PEX管材生產(chǎn)時(shí)需要交聯(lián)，

14、生產(chǎn)工藝相對(duì)復(fù)雜，對(duì)廠家工藝控制水平要求較高，質(zhì)量受工藝的影響比較大。由于PEXa使用的原料是粉料，需要在生產(chǎn)時(shí)與抗氧化劑和交聯(lián)劑等助劑混合，所以混合的質(zhì)量就成了控制交聯(lián)均勻度的關(guān)鍵。如果混合不均勻，交聯(lián)劑和抗氧化劑等助劑分散不好，則管材交聯(lián)的均勻度可想而知，管材的可靠性自然會(huì)嚴(yán)重下降，管材可能會(huì)產(chǎn)生薄弱點(diǎn)。我國交聯(lián)管的標(biāo)準(zhǔn)中沒有交聯(lián)均勻度的控制指標(biāo)，只控制管材的交聯(lián)度，造成了質(zhì)量上的隱患。熱塑性管材加工工藝簡單，加工中對(duì)管材質(zhì)量的影響