【Diors学暖通之管材性能】几种管材性能的比较

几种管材性能的比较
低温地板辐射采暖是最舒适的采暖方式之一，日益被大多数使用者接受，并且成为当今地产开发商们能够接受的采暖方式。具有舒适性强、节能、便于管理、不占用室内面积、日常维护少、热源灵活等优点，适应建筑商品化的需要，能够提升建筑物的品质和档次。

早期的地板采暖均采用钢管和铜管，其特点是：埋管接头多，施工难度大且渗露无法彻底解决；管道胀力大，易胀裂地面；管材寿命短，可靠性低。随着塑料工业的发展，经过特殊处理和加工的新型塑料管已能满足地板采暖对管材耐高温、承压高和耐老化的要求，而且管道长度可以按设计要求截取，进管部分无接头，杜绝了埋地管道的渗漏；易变曲，易施工。因此塑料管在地板采暖中的应用，使地板采暖产业逐渐兴起。目前，地板采暖比较常用的塑料管有交联聚乙烯塑料管（PE-XA、PE-XB、PE-XC）、交联铝塑复合管、聚丁烯管（PB）、改性聚丙烯管（PPR）。以下逐一进行简单介绍：

一．交联聚乙烯管材
聚乙烯塑料在工农业及日常生活中应用十分普遍，但耐热性、机械强度、耐老化性等较低，从而限制了聚乙烯塑料在许多领域中的应用，为了提高其性能将聚乙烯交联是最好的方法。所谓交联即是通过化学物质或高能射线将线型或轻度支链型的高分子转化为网状的分子结构，在分子间架起化学键。经交联的聚乙烯不仅提高了耐热性、耐磨性、机械强度，而且提高了耐环境应力开裂性和抗蠕变性等，增加了使用寿命。采用交联聚乙烯工艺制造的管材为交联聚乙烯管材（PE–X）。

目前工业化常用的聚乙烯交联方法有两种，即物理（辐照）交联和化学交联，PE–X管材的生产为化学交联法，在化学交联中又分为过氧化物交联和硅烷交联，在硅烷交联中又有一步法和两步法两种。

1．氧化物交联的聚乙烯管材为PE-XA。

2．硅烷交联的聚乙烯管材为PE-XB。

3．物理（辐照）交联的聚乙烯管材为PE-XC。

这三种方法，前两种是化学交联法，即通过添加反应能力极强的化学制剂实现的；而后一种为物理交联法，则不用化学添加剂，这种方法不仅有利于提高管子的耐用性，而且避免了化学制剂对土壤和地下水的污染。

管材的命名：

管材PE-XA/B/C

其中PE为聚乙烯，X为交联（cross linking）,A为过氧化物交联，B硅烷交联，C为物理交联（辐射交联、也称辐照交联）。

二．交联铝塑复合管
铝塑复合管由内外层PE以及铝管与内外层PE之间热溶胶共挤复合而成，

中间铝层除对PE起加强作用外，使管的耐压度大大提高，其特殊结构具备了金属管和塑料管的优点，消除了它们各自的缺陷。

三．PB管
采用五层共挤技术，阻氧PB管材有三层共挤和五层共挤两种结构形式，五

层共挤技术先进，生产难度大，但是由于阻氧层位于管材中间，阻氧层不会受到破坏，保证了阻氧效果。而三层共挤阻氧PB管材，阻氧层位于管材表面，在施工过程中，阻氧层极易受到破坏，使阻氧失效，而且在热熔连接前，还需要用专用工具去掉连接处的阻氧层和胶层，热熔连接工艺复杂，施工难度大，所以五层共挤阻氧PB管材比三层共挤的管材阻氧效果更好、更可靠。

四．PPR管
PPR是以无规共聚聚丙烯为基料，经改性处理后制成。相对于其他聚丙烯来

说，它具有更好的机械性能、更高的拉伸屈服强度和抗冲性能。PPR管无毒卫生、安装方便、耐化学品性能佳，尤其是它具有良好的热熔接性能，其连接处分子与分子完全融合在一起，解决了长期困扰给水行业的管道连接处漏水问题。

下页为这几种管材的性能比较表格。

管材品种
使用寿命
使用温度
软化温度（℃）
工作压力（MPa）
线膨胀系数（m/m℃）
导热率

(W/m*℃)
优点
缺点

铝塑复合管
约50
≤60（长期） ≤90（短期）
133
1.0
2.5*10-5
0.45
易弯曲变型，完全消除氧渗，线膨胀系数小。
管壁厚度不均匀。

PE-X（A、B、C）
约50
≤90（长期） ≤95（短期）
133
1.0/95℃

1.6/常温
15*10-5
0.41
耐温性能好，抗蠕变性能好。
只能用金属件连接，不能回收利用。

PB
约50
≤90（长期） ≤95（短期）
124
1.6`2.5/冷水1.0/热水
13*10-5
0.22
耐温性能好，抗拉压强度高，耐冲击，低蠕变，高柔韧性。
国内没有PB树脂，原料依赖进口，价格高。

PPR
约50
≤60（长期） ≤90（短期）
140
2.0/冷水

0.6/热水
11*10-5
0.24
耐压耐久性能好。
在同等压力和介质条件下，管壁最厚。

五．各种塑料类管材的比较
可从以下几个方面进行各类管材的比较。

(1)许用应力排序。在相同的使用条件分级和有效使用寿命条件下, 各类管材的许用应力, 大致为以下排列顺序:铝塑复合管, PB管,PE-XC管, PPR管。

(2)按市场价格的高低排列, 正好大体上也是上述顺序。并非一定要选用许用应力高的管材, 例如: 实际使用寿命不需50年、或使用温度较低、或工作压力较低, 就有可能选择许用设计应力较小的管材。

(3)关键还是各类管材的有效质量控制。据塑料工业业内人士分析, PB和PPR管的质量, 主要通过原料的成份和品质控制。而PE-XC管和铝塑复合管, 除原料成份和品质外, 其交联工艺对质量控制至关重要, 正是交联工艺这一重要环节, 使许多该类管材的质量失控。

(4)PB管和PPR管, 是可以再生的材料, 对环保较为有利。这两种管材还可采用热熔接的连接工艺, 节省昂贵的连接配件。

(5)管材的氧渗透的问题, 也应有所考虑, 与其它采暖系统共用同一集中热源水系统、且其它供暖系统采用钢制散热器等易腐蚀构件时, PB管、PE-XC管和PPR管,有阻氧层, 以有效防止渗入氧而加速对系统的氧化腐蚀。而铝塑复合管的中间层为增强铝管, 可有效阻隔氧的渗透。

(6)管材的纵向线膨胀问题, 对于热管道应予以注意。钢管的线膨胀系数为0.012 mm/m·K，塑料类管材线膨胀系数的概略值, 按从小到大排列如下:

交联铝塑复合管 0.025

聚丁烯管 0.130

无规共聚聚丙烯管 0.180

交联聚乙烯管 0.200

由于较大的纵向膨胀，使管道受热后变形严重，因此不适合于明装。而埋设于混凝土垫层内的管道纵向膨胀受限，会转化为内应力，故在强度计算时需有适量安全系数。

(7)耐低温性能问题，PPR管在﹣10℃环境条件下,会发生低温脆化，易在运输过程中损坏，而其它管材的脆化温度，可低达﹣70℃。

六．欧文托普的产品特点
我公司（OVENTROP）生产的PE-XC管道和铝塑复合管PE-XC/AL/PE-XC。带阻氧层的PE-XC管（COPEX） 和PE－XC/AL/PE－XC管（COPIPE）多层铝塑复合管，为不透氧的三层复合管。

我公司（OVENTROP）的PE-XC交联聚乙烯管材的生产过程不采用化学添加剂，而是通过能量丰富的电子将氢原子从聚乙烯分子中分裂出来并在碳原子处制造出有反应能力的点，使得相互靠在近处的碳原子相互结合起来，产生交联桥。

在交联的过程中，电子射线多次穿过均匀旋转的管子。通过这种方式，可以生产出在管材整个圆周方向上均匀交联的管子。

应用于暖通系统的PE-XC交联聚乙烯管增加了阻氧层（乙烯—乙醇乙烯异分子共聚物阻断层），提高了管材的防氧渗透的能力，利于地板辐射供暖系统的使用情况。

PE-XC聚乙烯交联管材特性

1、由于其特殊的生产工艺，提高了管材的耐用性。

2、具有均匀的壁厚，光滑的内、外表面。

3、具有直线性的持久强度曲线，恶劣条件下的压力和温度的良好检验结果。

4、由于其特殊的生产工艺，避免了化学制剂对土壤及水质的污染。

5、高性能的阻氧能力，渗透值小于0.1mg/日。

6、由于其塑料的特性，提高了管材的耐腐蚀性。

7、具有很高的柔韧性，易于管材的运输搬运及施工敷设。最小允许弯曲半径为5倍管子外径；导向弧的最小允许弯曲半径为3.5倍的管子外径。

8、具有良好的热弯特性，利于消除管子的拐点。

9、在生产过程中增加了特殊的稳定剂（抗氧化剂），增强了管材的抗热氧化性，避免了管材的脆化现象的发生。

10、具有对防冻剂、防腐剂以及整平层添加料等物质良好的抵抗能力。

11、具有良好的抗磨强度及冲击韧性。

12、由于其管材的密度相对较小，弹性模数也低，因而噪声通过这种管子的传输能力要比通过例如金属管的传输能力差的多，具有良好的降噪特性。

13、因为管材具有较小的交联度及抗热老化稳定性，所以具有较长的使用寿命。

14、具有很小的纵向收缩特性，管材埋设在整平层中时，所产生的应力完全可以被整平层吸收。

我公司（OVENTROP）生产的PE-XC管道和铝塑复合管PE-XC/AL/PE-XC这两

种带阻氧层的管材可广泛的应用于供暖系统和地板辐射采暖系统以及其它使用领域。以下介绍这两种管材的物理特性：

a) 带阻氧层、由交联聚乙烯（PE-XC）制成的塑料管Copex的性能参数见下表：

序号
性能参数
16/12
14/10

1
管道单位重量
95.4g/m
82g/m

2
管材及水的单位重量
208g/m
160g/m

3
管内单位体积
0.113 l/m
0.078 l/m

4
管道传热系数
0.35w/m.℃
0.35w/m.℃

5
90℃时管道线性膨胀系数
0.20mm/m.℃
0.20mm/m.℃

6
20℃时管道线性膨胀系数
0.14mm/m.℃
0.14mm/m.℃

7
表面粗糙度
0.0015mm
0.0015mm

8
最大工作温度
90℃
90℃

9
90℃时最大工作压力
6bar
6bar

10
60℃时最大工作压力
9bar
9bar

11
使用寿命
五十年至一百年

b) “Copipe”型PE－XC/AL/PE－XC多层铝塑复合管，为不透氧的三层复合管，其性能参数见下表：

序号
性能参数
16/12
14/10

1
管道单位重量
125g/m
104g/m

2
管材及水的单位重量
238g/m
180g/m

3
管内单位体积
0.113 l/m
0.075 l/m

4
管道传热系数
0.43w/m.℃
0.43w/m.℃

5
管道线性膨胀系数
0.024mm/m.℃
0.024mm/m.℃

6
表面粗糙度
0.0015mm
0.0015mm

7
最大工作温度
95℃
95℃

8
95℃时最大工作压力
10bar
10bar

9
95℃时短时最大工作压力
15bar
15bar

10
使用寿命
五十年左右

以上两种管材均按DIN4726和DIN EN1264－4规定内设EVCH阻氧层，防止氧的渗入。管子很柔韧，可迅速敷设，当温度低至0℃以下，建议将管子加温。