建筑用塑料給水管的分類及應(yīng)用情況
September.3
中國人民解放軍某部 胡志鵬
建筑內(nèi)塑料給水管市場發(fā)展快
建筑內(nèi)冷熱水管有三個應(yīng)用領(lǐng)域：生活用水、散熱器連接和地板采暖。這三個使用領(lǐng)域有時關(guān)聯(lián)有時分開，對管道系統(tǒng)的要求不完全相同。
我國冷熱水用塑料管道系統(tǒng)上世紀90年代開始起步，在短短幾年內(nèi)發(fā)展到驚人的規(guī)模。目前，我國冷熱水用塑料管道系統(tǒng)的年產(chǎn)量居世界第一，國際中常用的品種我國都已經(jīng)能夠生產(chǎn)。盡管存在很多問題和缺欠，但我國在冷熱水用塑料管道系統(tǒng)上的成績是無可非議的。
我國建筑內(nèi)冷熱水用塑料管道系統(tǒng)的產(chǎn)量和用量沒有統(tǒng)計資料可查，根據(jù)部分企業(yè)的信息和有關(guān)專家的推測：2004年中國建筑內(nèi)冷熱水塑料管道產(chǎn)量和用量約16萬噸。其中PP-R和PP-B占首位，用量約10萬噸，占62.5%%；鋁塑復(fù)合管第二位，用量2億米，約2.4萬噸，占15%；交聯(lián)聚乙烯管，耐熱聚乙烯PE-RT管約1.4萬噸，占8.7%；其他塑料管（包括冷水用聚氯乙烯管、聚乙烯管，少量聚丁烯管）2.2萬噸，占13.7%。
建筑內(nèi)塑料給水的主要管材
隨著北京、上海等大城市禁止使用鍍鋅鋼管作為生活給水管管材后，許多城市開始推廣環(huán)保型給水管材。塑料管具有重量輕、耐腐蝕、水流阻力小、施工安裝方便、維護能耗低等優(yōu)點。建筑內(nèi)冷熱水用塑料管道系統(tǒng)從材料和結(jié)構(gòu)分為兩大類。一類是純塑料管，即管材全部由塑料制造。另一類是塑料和金屬的復(fù)合管，即管材由塑料和金屬復(fù)合而成。包括鋁塑復(fù)合管（搭接焊/對接焊）和鋼管涂塑/襯塑等。對于冷水給水系統(tǒng)，市場上現(xiàn)有的管材均可滿足使用要求。常用的有PVC－U、PP－R（PP－C）、PEX、鋁塑復(fù)合管。在價格上，PVC－U給水塑料管較低廉，但它有UPVC單體和添加劑滲出，不適用于熱水給水系統(tǒng)中。對于熱水給水系統(tǒng)，市場上可以選用的管材有：HDPE、ABS、PP－R（PP－C）、PEX－AL－PEX、PB、PEX、CPVC等。常用的有PEX、PP－R（PP－C）、PEX－AL－PEX、鋁塑復(fù)合管等。
一、聚丙烯PP-R、PP-B、PP-C管道
PP-R管為聚丙烯（PP）管改性后的共聚聚丙烯給水管，具有優(yōu)良的耐熱性能和較高的強度，適用于建筑物室內(nèi)冷熱水供應(yīng)系統(tǒng)，也廣泛適用于采暖系統(tǒng)。其缺點是低溫脆性差，線性膨脹系數(shù)大，易變形，不適合于建筑物明裝管道工程。由于PP-R管的熱熔連接安全、可靠，目前主要應(yīng)用于供水系統(tǒng)的暗裝管道。其用于系統(tǒng)的工作壓力不大于0．6兆帕，工作溫度不大于70℃的場合。PP-R管的連接方式采用熱熔連接或電熔連接。PP-R是目前生活熱水用管與散熱器系統(tǒng)用管的一個理想地暖產(chǎn)品。由于其耐低溫沖擊性能和柔性較差，使得在地板輻射采暖用管方面應(yīng)用較少，鋪設(shè)時需要在管材中流通熱水。但用于地板輻射采暖主管道和其它熱水管道在系統(tǒng)可靠性和使用壽命方面，產(chǎn)品質(zhì)量合格的管材是非常優(yōu)越的。此外，PPR管的軟化溫度為140℃，可以作為熱水管，在塑料管中有一定的吸引力。但對于超溫、超壓場所需有一定的控制要求。
PP-B耐低溫性能好、彎曲模量高、連接性能優(yōu)越和原料成本低。但在地暖系統(tǒng)0.6兆帕的設(shè)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2.8毫米，內(nèi)徑相對于PE-X、PP-R、PB和PE-RT品種減小1.6毫米。耐熱性能相對其它產(chǎn)品而言較差。PP-B在韓國的壁掛式加熱爐地暖系統(tǒng)中應(yīng)用較為普遍，因其系統(tǒng)的壓力較低，0.3兆帕時僅需要設(shè)計管系列S6.3的管材，一般都選擇管系列S5的管材，所以在韓國國內(nèi)的使用過程中不易出現(xiàn)問題。目前該品種的地暖原料也沒有通過合格驗證的生產(chǎn)廠家，其設(shè)計應(yīng)力在5個品種中最低，彎曲模量卻最高，鋪設(shè)難度也相對較大。不適合使用壓力較高的地板輻射采暖用管等熱水管道，但該品種卻是理想的冷水用管。
二、交聯(lián)聚乙烯PE-X管道
交聯(lián)聚乙烯管材因其優(yōu)越的性能價格比，是目前為止國內(nèi)建筑工程冷、熱水管系統(tǒng)用量最大的管材（鋁塑管在家庭裝潢廚、衛(wèi)系統(tǒng)用量最大）。交聯(lián)聚乙烯管材由于其獨有的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在五類冷熱水管材中是惟一的一種熱固性材料，即不溶不熔。這也正是其在高溫下長期耐壓性能好的本質(zhì)原因。在歐洲建筑冷熱水管市場中，其占有率達到36％，處于領(lǐng)先地位。在地板輻射采暖用管中，其用量高達77％。
國內(nèi)的生產(chǎn)企業(yè)一般采用中密度聚乙烯或高密度聚乙烯與硅烷交聯(lián)或過氧化物交聯(lián)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(wǎng)狀分子鏈結(jié)構(gòu)。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(yīng)力開裂性和尺寸穩(wěn)定性等性能。整個生產(chǎn)過程屬于化學反應(yīng)過程。該地暖品種具有交聯(lián)劑不易分散均勻，交聯(lián)度較難控制一致和需要定時清理螺桿以防止產(chǎn)生凝膠顆粒等難點，產(chǎn)品的質(zhì)量控制難度較大，一般的小型生產(chǎn)企業(yè)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(yōu)點。但是，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(fù)。
三、耐熱非交聯(lián)聚乙烯PE-RT管道
PE-RT是一種力學性能十分穩(wěn)定的中密度聚乙烯，由乙烯和辛烯的單體經(jīng)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(jié)構(gòu)，使之同時具有乙烯優(yōu)越的韌性、耐應(yīng)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?？梢杂脽崛圻B接方法連接，遭到意外損壞也可以用管件熱熔連接修復(fù)。地暖原料具有符合產(chǎn)品標準的蠕變破壞曲線，是聚乙烯中現(xiàn)階段惟一不需交聯(lián)就可用于熱水管的一個品種。但其加工范圍較窄，質(zhì)量控制較難。
PE-RT原料不但具有合格的蠕變破壞曲線，而且其管材價格適中，在地暖的施工時，相對PE-X、PP-B、PP-R而言方便快捷。連接形式屬于現(xiàn)階段最可靠的相同材質(zhì)的管材與管件本體互熔的熱熔連接方式，管件部位的孔徑大于相同規(guī)格管材的內(nèi)徑。在系統(tǒng)中因為沒有局部縮徑的機械聯(lián)接方式，所以系統(tǒng)流體阻力相對較小。
因為PE-RT地暖管材在現(xiàn)階段作為熱水管使用所具有的優(yōu)勢，所以國際標準化組織（ISO）在只有一家公司生產(chǎn)該產(chǎn)品的情況下，也將其產(chǎn)品原料的預(yù)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Polyethyleneofraisedtemperatureresistance(PE-RT)pipes-Effectoftimeandtemperatureontheexpectedstrength。這一點也充分說明了PE-RT作為管道產(chǎn)品在國際上是很受重視和具有發(fā)展前途的。
四、聚丁烯PB管道
聚丁烯管材（PB）從質(zhì)量來講無疑是最為優(yōu)異的管材，但由于聚丁烯管道原材料在全球僅有兩家公司生產(chǎn)，因而管道價格不菲。由于價格的因素，PB管材在國內(nèi)的推廣應(yīng)用尚需時日。據(jù)了解，國內(nèi)現(xiàn)在生產(chǎn)聚丁烯管材規(guī)模較大的上海某公司，該公司產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)良，并擁有完整的安裝技術(shù)和配料供應(yīng)，但該公司生產(chǎn)的PB管材價格是國內(nèi)市場上其他塑料冷熱水管材的3～4倍，市場推廣不很理想。國內(nèi)個別廠家以聚丁烯非管道專用料來生產(chǎn)價低質(zhì)次的聚丁烯管材并將其推上市場，在這里提醒廣大設(shè)計人員、工程用戶應(yīng)提高警惕。
五、聚氯乙烯PVC、PVC-C、PVC-U管道
U-PVC管是一種很成熟的管道，它在很多國家是應(yīng)用最為廣泛的給水管，是迄今用量最大的給水管材。U-PVC管（指直徑50毫米及以下的直徑較小部分）作為埋地給水管，由于強度、冷脆方面的問題，很多國家、地區(qū)持有保留意見。國內(nèi)建筑中U-PVC管材應(yīng)用所遇到的最大問題是安裝后時有漏水，從而影響發(fā)展應(yīng)用。U-PVC作在低溫時較脆，在溫度較高時，如80℃時就呈軟狀，因此在冬季冰凍地區(qū)應(yīng)用或作熱水管應(yīng)用時是不合適的。
氯化聚氯乙烯（PVC-C）是塑料冷熱水管道中惟一的非結(jié)晶型塑料，其熱脹冷縮程度較小，線性膨脹系數(shù)也最小，具有較佳的剛性，因而可以用于明管。但由于其加工性較差，加工過程中必須加入大量重金屬鉛鹽穩(wěn)定劑，因而衛(wèi)生性能欠佳，國內(nèi)外主要用于非飲用水輸水管道或某些工業(yè)用管。而由于地板采暖等系統(tǒng)對管材有柔韌性的暗埋鋪設(shè)要求，則不適用該種管材。
六、鋁塑復(fù)合管
鋁塑復(fù)合給水管簡稱MP，其材料有：PEX-AL-PEX，HDPE-AL-PEX，PE-AL-PE等。鋁塑管由于在國內(nèi)推廣較早，已廣泛為大眾所接受。正因如此，在五種冷熱水管中，其生產(chǎn)廠家也最多，市場受偽劣產(chǎn)品沖擊也最為嚴重。鑒別這種管材只要將其置于150℃烘箱中一段時間即可，塑層熔化的即為冷水型；鋁層僅卷成管形，不焊接，稱為夾鋁塑料管。該管只需將圓圈上塑層刮去即可察覺；膠水層用普通膠水，而非用專用熱熔膠，有的甚至不用膠，在剪切時，就可看出塑料與鋁明顯分層。
七、塑鋼復(fù)合給水管
鍍鋅襯塑（PVC）鋼管是由聚氯乙烯與鍍鋅鋼管復(fù)合而成。它兼有金屬管材強度大、剛性好和塑料管材耐腐蝕的優(yōu)點，同時也擯棄了兩類材料的缺點。鍍鋅襯PVC鋼管的連接采用螺紋連接方式。它管件配套多、規(guī)格齊全，這也是它在使用中的優(yōu)點之一。但是，這種復(fù)合管材也存在自身的缺點。鍍鋅襯PVC鋼管的材料用量要多，管道內(nèi)實際使用管徑變小，而在生產(chǎn)中需要增加復(fù)合成型工藝，其價格要比單一管材的價格稍高。此外，在鍍鋅鋼管與內(nèi)襯PVC的熱膨脹系數(shù)之間存在著較大的差異。如粘合不牢固，環(huán)境溫度和介質(zhì)溫度變化大，容易產(chǎn)生離層，而導致管材質(zhì)量下降。
納米抗菌不銹鋼塑料復(fù)合管是一種新型管道品種。該管是一種具有抗菌、衛(wèi)生自潔功能的高科技新型復(fù)合管材料。由納米級抗菌母粒與熱塑性塑料及熱熔膠等共擠成型為芯層塑料管，外層用不銹鋼帶包覆、焊接，并經(jīng)熔合、拋光成型?？蓮V泛應(yīng)用于建筑、管道直飲水工程等行業(yè)。它具有重量輕、外觀裝飾效果好、耐腐蝕、無毒、衛(wèi)生、抗菌、耐熱保溫、使用壽命長、安裝方便、連接可靠等突出優(yōu)點，是建筑冷熱水管的理想用材，特別是高檔建筑的最佳選擇。
建筑內(nèi)塑料給水管未來前景廣闊
今后幾年塑料管和金屬管將長期共存，塑料管的市場份額會逐步增大，預(yù)測2010年國內(nèi)市場用量達到22萬噸（沒有包括出口量）。生活用水、散熱器采暖和地板采暖三個領(lǐng)域都會發(fā)展，采暖領(lǐng)域發(fā)展空間較大，其中地板采暖領(lǐng)域潛在市場最大。國家標準的貫徹將推動中國冷熱水用塑料管道系統(tǒng)的質(zhì)量逐步向國際水平接近。出口國際市場將成為增長的重要機遇。
今年幾年，聚丙烯PP-R，PP-B管道系統(tǒng)近期仍然占首位，但是增速會下降。交聯(lián)聚乙烯PEX管道系統(tǒng)（包括PE-RT）的增長速度可能最快。主要市場在地板采暖。鋁塑復(fù)合管將在高標準的基礎(chǔ)上再度上升，主要面向高端市場。生活用冷水管道系統(tǒng)應(yīng)用HDPE，PP-B將增加，應(yīng)用PVC-U將下降。
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