暖通工程中塑料管材的應用研究

文/徐春茂 濰坊昌大建設集團有限公司 山東濰坊 261000

在人們生活水平不斷提升的背景下，節能意識不斷加強，暖通工程也會發生了極大的變化，供暖方式多采用地板輻射供暖，此種供暖方式，不但增加了低品位能源的利用率，熱舒適性更好等優勢，而且還能進行更好的熱計量，具有良好的發展前景。塑料管材的發明和應用，在一定程度上推動了供暖方式的發展和變革，發展基本上實現了“以塑代鋼”，塑料管材在供暖系統中優越性也愈發突出。

1、目前供暖工程中常用的塑料管材

目前在市面上流動的塑料管材種類繁多，在暖通工程中應用時，需要綜合考慮軟化溫度、熱穩定性、強度等，因此，適用于暖通工程中的塑料管材主要有以下幾種：

1.1 交聯式鋁塑復合管

此種塑料管材內層密度和外層密度都在0.97g/cm2以上聚乙燃，中間作為增強的鋁管，在管材每層中間都通過熱熔膠粘結到一起。主要應用在暖通工程加熱管道中，在具體應用過程中，為最大限度上滿足的輸送70℃～95℃的高溫水的要求，管道內部和外層都是交聯聚乙烯，簡稱為XPAP。

1.2 交聯聚乙烯管

由密度在0.394g/cm2的聚乙烯聚合而成，再通過物理方法，將春線形的大分子通過交聯的方法，形成三維網狀的大分子結構，簡稱為PEX。

1.3 聚丙烯管

主要由聚丙烯樹脂，添加適量助劑，再通過擠壓成型的方法制成則熱塑料管材，簡稱為PB管管材。

1.4 嵌段共聚聚丙烯管

此種塑料管材為典型的Ⅱ型聚丙烯管，在不同國家，有不同的稱呼，如：在德國被稱之為PP-B，在韓國被稱之為PP-C。雖然此種塑料管材的柔性方面略差，但耐用性和抗沖擊力非常好。在我國此種塑料管材主要應用在北方暖通工程施工中，即使室外溫度達到0℃，也不會發生脆裂問題【1】。

2、暖通工程中塑料管材的應用

2.1 強度驗算

無論是金屬管材，還是塑料管材，受到內壓時，管壁上的每個點，都會同時受到三個方面的應力，包括：軸向應力、徑向應力和環向應力。此種環向形成應力最大。在選擇塑料管材時，需要對環向應力的耐壓強度進行全面系統的分析，以保證其能滿足暖通工程的設計標準和規范要求，環向應力的計算公式如下：

從公式中可以看出，塑料管材的厚度和允許最大環向應力的一次方成反比，而和管材的公眾壓力及管徑的一次方成正比。

和金屬管材相比在力學性質上，塑料管材的使用溫度對允許設計應力的影響比較大，并且在冷態基礎上，承壓能力不能用做判斷長期使用的耐久性，其使用壽命更多的取決于溫度對管材的累計破壞作用。

2.2 塑料管材的選擇

塑料管材強度計算公式如下：

表1 塑料管材常用范圍的尺寸系列

2.3 塑料管材許用設計應力

塑料管材在選擇之前，需要對相應工作壓力條件下的S系列和壁厚進行系統分析。通常情況下，PB管材的許用設計應力，會隨著時間的不斷推移而發生下降的趨勢。尤其是會隨著溫度的升高，而發生急速降低，最后發生失效。而其他種類的塑料管材和PB管有相似的規律【3】。塑料管材在暖通工程中使用時，無法始終作用在相同溫度條件下，比如：供暖工程管道的溫度，在非不需要供暖時間中，其溫度和室溫基本相同。而在供暖期間中，會因為質調節而受到不同溫度的作用。因此，PB管所對應的不同溫度其蠕變特性呈現曲線狀，因此，無法直接作為確定許用設計應力的主要依據，需要先對不同使用條件下溫度作用頻率進行系統化分析，最后才能確定使用等級。

結語：

綜上所述，本文結合理論實踐，研究了暖通工程中塑料管材的應用，研究結果表明，塑料管材具有質量更加輕盈、保溫隔熱效果更好、生產制造工藝更加簡單等優勢，逐步取代了鋼制管材。將其應用到暖通工程中，需要高度重視強度驗算、塑料管材的選擇、塑料管材許用設計應力等方面內容，才能滿足暖通工程設計要求。