引言8月7日,中國航空器材集團(tuán)能源管理有限責(zé)任公司(以下簡稱“中國航材能源”)與海爾中央空調(diào)簽署戰(zhàn)略合作協(xié)......
引言8月7日,中國航空器材集團(tuán)能源管理有限責(zé)任公司(以下簡稱“中國航材能源”)與海爾中央空調(diào)簽署戰(zhàn)略合作協(xié)......
七色彩虹是漂亮的。地暖管也有多種的顏色,因此有商家來對此進(jìn)行噱頭營銷,有人說綠色好,有人說白色好,也有人說灰色最正宗。事實上,顏色跟好壞沒有半毛錢關(guān)系。根據(jù)GB/T18742.2-2002第7.1條關(guān)于顏色的規(guī)定:一般為灰色,其他顏色可由供需雙方根據(jù)市場營銷策略確定。不管是灰色、綠色、白色還是紅色,任何顏色均是加入不同色母的結(jié)果,與質(zhì)量無關(guān),目的是使管材不因為透光而滋生細(xì)菌。
那么,在空氣源熱泵采暖系統(tǒng)中,管材應(yīng)該怎么選才是合理的?
我們先了解一下我們暖通行業(yè)常用的地暖管材,地暖管材我們常見的有PEX管和PERT管,PEX管又稱交聯(lián)聚乙烯管,它是由聚乙烯料制成,將聚乙烯線性分子結(jié)構(gòu)通過物理及化學(xué)方法變?yōu)槿S網(wǎng)材絡(luò)結(jié)構(gòu),從而使聚乙烯的性能得到提高。其中PEX下面又分PEXa、PEXb、PEXc、PEXd。
一、PEXa就是在制造過程中,使用交聯(lián)媒過氧化物,通過高溫、高壓在聚乙烯的長分子鏈之間形成化學(xué)鍵,即所謂的交聯(lián)。又稱過氧化物法或恩格爾法,這種交聯(lián)法生產(chǎn)的管材被命名為PX-a。
過氧化物交聯(lián)法是在聚乙烯中加入過氧化物交聯(lián)劑,在一定溫度(230℃)的作用下逐漸完成平面網(wǎng)狀的交聯(lián)過程。這種交聯(lián)方法所要求的交聯(lián)條件較高,一旦成型后交聯(lián)度不會發(fā)生變化。它是一個先交聯(lián)后成型的過程。其產(chǎn)品特點是表面光潔度好,柔韌度好,但耐酸性差。
二、PEXb就是在生產(chǎn)擠出過程中,將硅烷混合到原料中。聚乙烯鏈與硅分子相結(jié)合,歸類為PEXb,也叫硅烷法。
硅烷交聯(lián)法是在聚乙烯中加入硅烷劑,成型后在水解過程中完成立體網(wǎng)狀的交聯(lián)過程,這種交聯(lián)方法所要求條件較低,只要有水和一定溫度就可完成,即使在使用中也可繼續(xù)交聯(lián)直到達(dá)到飽和交聯(lián),所形成的PE-X為立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。硅烷交聯(lián)從工藝上分為一步法和二步法工藝,其原料的保管與包裝要求較高,否則,原料在保管期就有可能發(fā)生預(yù)交聯(lián)而報廢,同時原料的保管期很短(6個月)。硅烷交聯(lián)法是一個先成型后交聯(lián)的過程。其產(chǎn)品特點是表面強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度較高,但耐水性較差,產(chǎn)品交聯(lián)度會隨時間游動,材料中抗氧化劑的量是影響管材壽命的最重要的因素之一。
三、PEXc就是用γ或β射線對聚乙烯進(jìn)行輻射,從而在物理上形成交聯(lián),這種交聯(lián)我們也叫輻射法。
輻照交聯(lián)法是一個物理交聯(lián)方法,與前相比不同是在交聯(lián)過程中勿需化合物的參與,它是將由高密度聚乙烯成型的管材產(chǎn)品經(jīng)αβγ射線或電子束輻照后,使聚乙烯大分子主鏈形成新的游離基,游離基間再結(jié)合即形成交聯(lián)。這種交聯(lián)方法所要求的條件極高,交聯(lián)非常穩(wěn)定,與化學(xué)交聯(lián)的PE-Xa管和PE-Xb管不同,物理交聯(lián)的PE-Xc管無需化學(xué)添加劑就能達(dá)到與PE-Xa管、PE-Xb管一樣的性能,它利用電子束來進(jìn)行交聯(lián),不會出現(xiàn)交聯(lián)的盲點,其耐壓性和耐高溫性非常好。
PE-Xc管一直被行業(yè)公認(rèn)為國內(nèi)最好的地暖管道。極佳的物理性能賦予了它區(qū)別于普通產(chǎn)品的特性,所以近來受到了不少行業(yè)技術(shù)專家的追捧。
四、PEXd是通過偶氮介質(zhì)形成交聯(lián),被稱為偶氮法,但是目前尚未被商業(yè)化生產(chǎn)。
已商品化的PEX管目前為前三種,三種PEX管的性能是不完全相同的,主要表現(xiàn)在耐熱性能(熱強(qiáng)度)、抗蠕變能力和抗應(yīng)力開裂性存在一定差異。一般來說,大分子結(jié)構(gòu)中,二維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的大分子,其熱運動比較容易,三維體型結(jié)構(gòu)的大分子,其熱運動稍難。PEXa的大分子以二維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)為主,而PEXb與PEXc的大分子則以三維體型結(jié)構(gòu)為主。因此,當(dāng)采用同一種聚乙烯做基礎(chǔ)原料,當(dāng)交聯(lián)度相同時,PEXb和PEXc的耐熱性能、抗蠕變能力和抗應(yīng)力開裂性要高于PEXa。提高PEXa的交聯(lián)度,它們的這一差異就會縮小。
五、PE-RT管,即耐熱聚乙烯管,是一種可以用于熱水的非交聯(lián)的聚乙烯管,也有人突出了其非交聯(lián)的特性,叫它“耐高溫非交聯(lián)聚乙烯管”。
它是一種采用特殊的分子設(shè)計和合成工藝生產(chǎn)的一種中密度聚乙烯,它采用乙烯和辛烯共聚的方法,通過控制側(cè)鏈的數(shù)量和分布得到獨特的分子結(jié)構(gòu),來提高PE管的耐熱性,PE管的耐熱最高溫度為60°。由于辛烯短支鏈的存在使PE的大分子不能結(jié)晶在一個片狀晶體中,而是貫穿在幾個晶體中,形成了晶體之間的聯(lián)結(jié),它保留了PE管的良好的柔韌性,高熱傳導(dǎo)性和惰性,同時使之耐壓性更好,可長期用于60℃以下熱水輸送。其保留了PE的良好柔韌性、惰性,同時耐低溫(-40℃)、抗沖擊性好、耐壓性更好,無毒、無味、無污染,綠色環(huán)保,可回收。
PE-RT管可熱熔連接,安裝維修方便,但是即使可熱熔連接的管材在地暖施工中,也不允許有接頭。個別廠家宣傳的PE-RT管材在地暖施工中可拼接,不必考慮整根定尺問題的說法是錯誤的。加熱管的敷設(shè)須嚴(yán)格按JGJ142-2012《輻射供暖供冷技術(shù)規(guī)程》5.4.5條內(nèi)容“埋設(shè)于填充層內(nèi)的加熱供冷管及輸配管不應(yīng)有接頭。在鋪設(shè)過程中管材出現(xiàn)損壞、滲漏等現(xiàn)象時,應(yīng)整根更換,不應(yīng)拼接使用”及5.4.6條關(guān)于施工驗收后發(fā)現(xiàn)加熱供冷管或輸配管損壞,需要增設(shè)接頭的按有關(guān)規(guī)定執(zhí)行,在使用PE-RT管材的過程中,應(yīng)嚴(yán)格按照該管材的使用條件、使用規(guī)范進(jìn)行合理選用。私自提高PE-RT管材的使用條件和擴(kuò)大其適用范圍的做法都是極其錯誤的。按照國標(biāo)GB/T28799-2012,PE-RT為耐熱聚乙烯,根據(jù)材料特性分為PE-RTI型和PE-RTII型。PE-RT在地板采暖適用的4級條件下,PE-RTI型及II型材料的設(shè)計應(yīng)力不及PE-X。相關(guān)技術(shù)參數(shù)可參見JGJ142-2012《輻射供暖供冷技術(shù)規(guī)程》附錄C“管材選擇”及附錄E“加熱供冷管管材物理力學(xué)性能”之內(nèi)容。
PE-RT管作為一種新材料,在國外的用量遠(yuǎn)低于PE-X管。目前日本、美國、加拿大以及歐洲不少國家仍然習(xí)慣用PE-X管作為采暖及室內(nèi)給水管道。目前市場上個別商家在營銷中對PE-RT管材是PE-X管材的替代品或PE-RT管材將取代PE-X管材等觀點都是錯誤的,PE-RT管材與PE-X管材均可用于地暖和生活輸送水系統(tǒng)。
六、除了PEX管和PERT管之外,采暖和輸送水管道還常用到鋁塑復(fù)合管和PB管,鋁塑復(fù)合管是最早替代鑄鐵管的供水管,其基本構(gòu)成應(yīng)為五層,即由內(nèi)而外依次為塑料、熱熔膠、鋁合金、熱熔膠、塑料。鋁塑復(fù)合管有較好的保溫性能,內(nèi)外壁不易腐蝕,因內(nèi)壁光滑,對流體阻力很??;又因為可隨意彎曲,所以安裝施工方便。作為供水管道,鋁塑復(fù)合管有足夠的強(qiáng)度。
目前市場上出現(xiàn)鋁塑復(fù)合管主要有三種:
1、PE/AL/PE;
2、PE/AL/PEX;
3、PEX/AL/PEX;
第一種是內(nèi)外層為聚乙烯;第二種是內(nèi)層為交聯(lián)聚乙烯,外層為聚乙烯;第三種是內(nèi)外層均為交聯(lián)聚乙烯,中部層均為鋁層。
此類管材,由于其含有鋁層,可增加耐內(nèi)壓強(qiáng)度,阻隔氧氣、CO2等而避免對輸水管道設(shè)備的銹蝕威脅,導(dǎo)熱性好而減少熱點集中,抗靜電而屏蔽性好并有一定的阻燃作用,因此易被大眾所接受。
第二、第三種其塑料部分采用交聯(lián)聚乙烯(PEX),分子間結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定,比第一種更牢固,更適用于建筑給水、供暖系統(tǒng)。
相對其他幾種塑料管,鋁塑復(fù)合管因為有其特長,國外應(yīng)用的增長率比較高(據(jù)介紹美國1992-1995年遞增率25%以上,德國1993-1995年遞增率23%)。但是應(yīng)用的總量還不是很大。
國外在室內(nèi)給水管(包括冷水熱水)領(lǐng)域應(yīng)用各種塑料管的實際比例據(jù)有關(guān)資料介紹,1994年歐洲室內(nèi)管道安裝長度為12.69億m,其中金屬管占67%,塑料管占33%,到1997年安裝長度增長到16.05億m,而其中金屬占64%,塑料管占36%(5.77億m)。
七、PB管,是一種高分子惰性聚合物,是由丁烯-1合成的高分子綜合體,它具有很高的耐溫性,持久性、化學(xué)穩(wěn)定性和可塑性,無味、無毒、無嗅,溫度適用范圍是-30℃至100℃,該材料重量輕;柔韌性好;耐腐蝕,用于壓力管道時耐高溫特性尤為突出,可在95℃下長期使用,最高使用溫度可達(dá)110℃。管材表面粗糙度為0.007,不結(jié)垢,無需作保溫,保護(hù)水質(zhì),使用效果很好,壽命長(可達(dá)50-100年),且有能長期耐老化特點,是目前世界上最尖端的化學(xué)材料之一。在世界上許多國家已經(jīng)普遍使用。有"塑料中的黃金"的聲譽(yù)。
八、PP-R管又叫三型聚丙烯管或無規(guī)共聚聚丙烯管,采用氣相共聚工藝使5%左右PE在PP的分子鏈中隨機(jī)地均勻聚合(無規(guī)共聚)而成為新一代管道材料,是歐洲90年代初開發(fā)應(yīng)用的新型塑料管道的一種產(chǎn)品。采用無規(guī)共聚聚丙烯經(jīng)擠出成為管材,注塑成為管件。它具有較好的抗沖擊性能和長期蠕變性能。具有節(jié)能節(jié)材、環(huán)保、輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕、內(nèi)壁光滑不結(jié)垢、施工和維修簡便、使用壽命長等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于建筑給排水、城鄉(xiāng)給排水、城市燃?xì)?、電力和光纜護(hù)套、工業(yè)流體輸送、農(nóng)業(yè)灌溉等建筑業(yè)、市政、工業(yè)和農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。
前一時期,國內(nèi)市場上出現(xiàn)PP-C管材、管件,其安裝方法與PP-R一致。不少人搞不清楚PP-R與PP-C有什么差別,造成不少誤解和混亂。國際標(biāo)準(zhǔn)中,聚丙烯冷熱水管分PP-H、PP-B、PP-R三種,沒有PP-C。此三種PP管區(qū)別在于PP-H、PP-B和PP-R管材的剛度依次遞減,沖擊強(qiáng)度依次遞增。
三種PP管材中,管材抗沖擊性能PP-R>PP-B>PP-H,管材熱變形溫度PP-H>PP-B>PP-R,管材剛性PP-H>PP-B>PP-R,管材常溫爆破溫度PP-H>PP-B和PP-R,管材耐化學(xué)腐蝕性PP-H>PP-B和PP-R。相對于其他PP管材,PP-R管材的突出優(yōu)點是既改善了PP-H的低溫脆性,又在較高溫度下(60℃)具有良好的耐長期水壓能力,特別是用于熱水管使用時,長期強(qiáng)度均較PP-H和PP-B好。
市場上的PP-C管實際上是PP-B管,其原料是嵌段共聚聚丙烯類管材專用料。PP-B管是冷熱水管的一種,價格比較便宜,其耐熱、耐壓性能與PP-R的差距很大。
九、PE管,化學(xué)中文名為聚乙烯塑料,最基礎(chǔ)的一種塑料,塑料袋、保鮮膜等都是PE,PE具有優(yōu)良的耐大多數(shù)生活和工業(yè)用化學(xué)品的特性,PE材料由于其強(qiáng)度高、耐高溫、抗腐蝕、無毒、耐磨等特點,被廣泛應(yīng)用于給排水制造領(lǐng)域。因為它不會生銹,所以,是替代普通鐵給水管的理想管材。因此PE管材在中國的市政管材市場中尤其在排污管和燃?xì)夤苁瞧鋬蓚€最大的應(yīng)用市場。
十、PVC管,PVC材料為聚氯乙烯,可分為軟PVC和硬PVC。其中硬PVC大約占市場的2/3,軟PVC占1/3。軟PVC一般用于地板、天花板以及皮革的表層,但由于軟PVC中含有增塑劑(這也是軟PVC與硬PVC的區(qū)別),物理性能較差(如上水管需要承受一定水壓,軟質(zhì)PVC就不適合使用),所以其使用范圍受到了局限。硬PVC不含增塑劑,因此易成型,物理性能佳,因此具有很大的開發(fā)應(yīng)用價值。聚氯乙烯材料生產(chǎn)過程中,勢必添加幾種助劑,如穩(wěn)定劑,增塑劑等等,倘若全部采用環(huán)保助劑,那PVC管材亦是無毒無味環(huán)保的制品。
2010年P(guān)VC管道產(chǎn)量占到了總量的55%。但是近些年P(guān)VC管道市場受到各種因素的影響其市場份額在不斷的下降,主要有三大方面:
一是:PVC管道市場受到PE、PPR等其他塑料管道的沖擊,被搶占了一定的市場份額;
二是:含鉛穩(wěn)定劑在與食品類產(chǎn)品接觸的PVC管材中的禁用,對PVC管道的發(fā)展有一定的負(fù)面影響;
三是:當(dāng)前,PVC管道發(fā)展處于高速發(fā)展期,行業(yè)產(chǎn)能不斷擴(kuò)張,很多中小型企業(yè)為搶占市場,降低成本,在配方中大量填充碳酸鈣,以次充好,影響了PVC管道整個行業(yè)的形象,直接影響了PVC市場份額,加速了PVC市場份額的流失。
但整體來看,雖然PVC管道份額在減少,但仍占據(jù)著塑料管道市場的霸主地位。并且塑料管道行業(yè)的誘人前景,仍是帶動PVC管道行業(yè)發(fā)展的一大亮點。
PVC管分為PVC給水管和排水管兩種,用于市政給排水、工業(yè)給排水、民用給排水、灌溉、植被澆水等。
還有一種PVC管叫PVC-U電力電纜保護(hù)管,是指以PVC樹脂為主要原料,添加各種穩(wěn)定劑而成的各種規(guī)格的硬質(zhì)聚氯乙烯管材。具有耐腐蝕,耐高溫,重量輕,工程造價低,使用壽命長等特點。主要用于電線、電信、電纜護(hù)套管。
我們了解了這么多管材的知識后,最后我們再重點談?wù)勛柩豕茉诓膳到y(tǒng)中的重要性,目前市場上叫常見的阻氧管是PERT管,PERT管道雖具備了很多無法比擬的優(yōu)越特性,但其稍高的透氧率會帶來兩方面的負(fù)面影響。一是熱水管路中如果含有較多的氧,容易對系統(tǒng)中的金屬管件等構(gòu)件產(chǎn)生腐蝕,這對于聯(lián)接金屬暖氣片的高溫采暖系統(tǒng)尤為不利;二是雖然PERT管道內(nèi)壁光滑不易結(jié)垢,但實踐證明在使用3~5年后,管材的內(nèi)壁會附著一層很薄的生物粘泥,當(dāng)這層粘泥完全覆蓋管內(nèi)壁后,管壁會很快縮徑,造成水流阻力加大,水流量銳減,天長日久,還會堵塞管道。粘泥的產(chǎn)生,是因為水中富含的氧導(dǎo)致了微生物大量繁殖,微生物死去經(jīng)過堆積就形成了生物粘泥。
為了克服高透氧率給整個采暖系統(tǒng)帶來的負(fù)面影響,目前市場上出現(xiàn)了兩種阻氧型管道,它們均采用很?。ㄖ挥?.1mm左右)的乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)樹脂層作阻氧層。其中一種是3層結(jié)構(gòu)的阻氧PERT管,即在PERT管道外均勻涂覆一層熱熔膠和EVOH樹脂層,其從外向內(nèi)的結(jié)構(gòu)是阻氧層/熱熔膠/PERT樹脂,20×2.0管材的3層壁厚設(shè)計尺寸通常為0.10/0.05/2.0㎜。由于EVOH樹脂較易吸潮且吸潮后它的阻氧能力會大大降低。另外,施工時易劃傷管材表面,這也是我前面提到不建議地暖鋪裝使用鋼絲網(wǎng)的原因之一,這也會降低管材的阻氧性。因此這種3層結(jié)構(gòu)的PERT管并不能稱其為“真正意義的阻氧管”。
另一種是5層共擠阻氧PERT管,其中內(nèi)層PERT較厚,起承壓作用,外層PERT較薄,起保護(hù)和熔接作用,結(jié)構(gòu)為PERT樹脂/熱熔膠/阻氧層/熱熔膠/PERT樹脂,20×2.0管材的5層壁厚設(shè)計尺寸通常為0.60/0.05/0.10/0.05/1.40mm。從層結(jié)構(gòu)不難看出,5層PERT管道的阻氧性較為理想,但加工難度大,設(shè)備成本高。根據(jù)測試結(jié)果,阻氧層的存在可將PERT單層管的透氧量減少99.6%,從而滿足了德國標(biāo)準(zhǔn)DIN4726對采暖用塑料管道的阻氧性要求。
阻氧型PERT管道的生產(chǎn)比較復(fù)雜,對三層結(jié)構(gòu)的阻氧管,可以選擇1次共擠工藝或2次共擠涂覆工藝。2次共擠涂覆工藝的控制比較容易,模具的設(shè)計和制造比較簡單,而且廢品率也較低。因此,2次共擠涂覆工藝目前是生產(chǎn)三層結(jié)構(gòu)阻氧型PERT管道的首選工藝,但該工藝也存在缺點,相對1次共擠工藝,2次共擠涂覆管材的涂覆層要厚一些。由于EVOH的價格還要比PERT幾乎高出1倍,因此,涂覆層越厚,管材的生產(chǎn)成本也越高。但是出于生產(chǎn)容易等方面的考慮,目前國內(nèi)企業(yè)多數(shù)使用2次共擠涂覆工藝來生產(chǎn)3層結(jié)構(gòu)管,而對于5層結(jié)構(gòu)管則只能采用1次共擠涂覆工藝。