PERT、PEX、PP-R和PB管在地暖中的比较2012.8.4.doc

PERT、PEX、PP-R和PB管在地暖中的比较2012.8.4.doc PE-RT、PE-X、PP-R和PB管在地板采暖系统中应用的比较 地板采暖是我国近年来从欧洲引进的一种新兴的采暖方式，它以节能、节约空间和更高的舒适度等 明显的优点赢得了许多客户的欢迎，塑料管材在地板采暖的推广应用中起了推动作用。根据Globalpipe的统计，在欧洲自来水、散热器、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来水的管材使用量相近，这个市场值得管材企业努力去开发。目前我国地板采暖管材以PE-X(交联聚乙烯)管为主， PP-R(无规共聚聚丙烯)、PP-B(抗冲击聚丙烯)和PB(聚丁烯-1)等管材也参与了市场的竞争。本文介绍了一种新级别的耐热聚乙烯管PE-RT管材，它在 高温下的长期强度有了显著地提高，非常适合使用于地板采暖，并且比较了各种管材在地板采暖领域的应用的优缺点。 地板采暖的使用条件和对管材独特的使用方式要求所应用的管材具有的一定的特点: 1.长期耐温耐压性能:我国的地板采暖一般采用40-60?的热水，设计压力一般为 0.4-0.6MPa。由于在不同的季节管材所承受的温度和压力不同，很难计算管材在这种条件下的许用应力。为了方便设计人员对管材的壁厚进行选择，国际对地板采暖的使用条件进行了计算和简化，形成了ISO10508:1995《用于冷热水系统的热塑性塑料管材和管件》中规定的使用条件级别4，即在设计温度20?下使用2.5年，40?下使用20年，60?下使用25年，在最高温度70?下使用2.5年，在故障温度100?下使用100小时，总的使用 寿命为50年，这种使用条件要求管材具有一定的长期耐温耐压性能。 2.高可靠性:由于地板采暖属于隐蔽，将管道打在砼内，管材的使用寿命要求基本要同房屋同步，一旦出现问题，对于出现问题的点不容易判断，而且造成的损失要远远高于管材本身的价值，所以要求管材具有高可靠性。这一方面要求管材本身的质量要可 靠，另一方面要求管材的抗划痕和抗冲击等施工性能要好，因为施工过程管材难免受到一些摩擦和冲击。 3.高柔韧性:为了确保管道系统的可靠性，地板采暖管材一般不应有接头，这样就要求使用整根的管材，要求管材足够柔软，容易施工。 耐热聚乙烯管PE-RT管材原料简介 普通PE管材耐热较差，一般用于常温冷水的输送。根据美国塑料管材协会PPI(Plastic Pipe Institute)的规定，其最高使用温度仅为140?F即60?。PPI规定如果要将聚乙烯使用温度列为60?以上时，需要作为“特例”，经过PPI 董事会表决决定。为了提高PE的耐热性能而开发的PEX——交联聚乙烯管材，把线形大分子链之间通过某些交联剂联结起来，这的确使管材获得了很好的耐热效果，但是同时又带来了生产成本的提高和维修、卫生性能方面等等一系列的问题。而且由于交联的作用，管材由热塑性管材变成了热固性管材，一些废弃的管材(包括工厂中不合格的管材或者施工中产生的小管段等)无法回收，使PEX管材给环保带来了一定的负面影响。 PE的柔韧性和性价比非常适于管材使用，为了研制可以在高温下使用的聚乙烯管材料，研究人员进行了大量的研究和实验。2002年3月，美国陶氏化学的 DOWLEX 2344E率先通过了世界著名的塑料管材机构Bodycotepolymer的测试，正式宣告聚乙烯管材只能做冷水管历史结束，同时也宣告了一个新的聚乙烯管材原料等级的诞生。这是热水用聚乙烯管材原料研究的重大突破，这种新材料就是——PE-RT，而实际上在此之前DOWLEX 2344E已经有18年管道系统中的实际应用经验。韩国SK的DX800也在最近通过了Bodycotepolymer的长期测试，成为第二种合格的 PE-RT管材原料。 PE-RT即耐热聚乙烯，是Polyethylene of raised temperature resistance的英文缩写， 是一种可以用于热水管的非交联的聚乙烯，也有人突出了其非交联的特性，叫它“耐高温非 交联聚乙烯”。它是一种采用特殊的 分子设计和合成工艺生产的一种中密度聚乙烯，它采用 乙烯和辛烯共聚的方法，通过控制侧链的数量和分布得到独特的分子结构，来提高PE的耐 热性。由于辛烯短支链的存在使PE的大分子不能结晶在一个片状晶体中，而是贯穿在几个 晶体中，形成了晶体之间的联结，它保留了PE的良好的柔韧性，高热传导性和惰性，同时 使之耐压性更好，这种改性方法和目前市场上常见的PPR类似。PE-RT管可以用于ISO10508 中规定的热水管的所有使用级别。PE-RT原料的主要 物理性能指标如下: 物理性能 单位 测试方法 典型值 熔融指数，190?，2.16Kg g/10min ISO1133 0.7 熔融指数，190?，5Kg g/10min ISO1133 2.2 密度 g/cm3 ISO1183 0.933 维卡软化点 ? ISO3069(方法A) 122 热传导系数，60? W/m k DIN52612-1 0.40 热膨胀系数 1/k DIN53752A(20-70?) 1.95×10-4 拉伸屈服强度 MPa ISO527 15 拉伸断裂强度 MPa ISO527 40 断裂伸长率 % ISO527 700 缺口冲击强度，23? KJ/m2 ISO180 无破裂 缺口冲击强度，-40? KJ/m2 ISO180 9 弯曲模量 MPa ISO178 550 注:机械性能测试使用2mm厚的压缩样条，拉伸速度50mm/min。 PE-X,交联聚乙烯管,、PB,聚丁烯管,和PE-RT,耐热聚乙烯,、 PP-R,无规共聚聚丙烯管,在地板采暖中应用比较 有的厂家宣传自己的管材时对管材性能理解存在着误区。比如“使用范围 -70——110?”，-70?和110?的温度对于建筑用管材又有多少实际意义呢, 再比如“该管 材可以使用200年”，一个建筑物的设计寿命只有50年，水管的寿命200年意义何在,要正 确地理解塑料管的性能优劣，并不是某一个特定的性 能指标越高越好，对于单个的性能指 标而言，只要够用就行了，管材的优劣关键在于各项性能指标的均衡。如果一个或数个性能 指标很好，但是另一个关键性能极差，这种材料很可能无法使用，除了性能之外还要考虑性 价比。用于地板采暖的各种管材的性能价格比较如下: 1. 长期耐温耐压能力: 对于ISO10508:1995《用于冷热水系统的热塑性塑料管材和管件》中的使用级别4即 地板采暖，各种材料的设计应力的对比如下: 材料 PB PE-X PE-RT PP-R 设计应力 5.46MPa 4.00MPa 3.34 MPa 3.30 MPa 上面各种材料设计应力的顺序是PB,PE-X,PE-RT,PP-R，仅仅从设计应力上讲， 可以认 为PB管的壁厚在同样的温度和环应力条件下可以比其他管材薄，在地板采暖的条 件下甚至可以采用1.3mm的壁厚。然而地板采暖工程上在选用管材壁厚时，出于高可靠性 的要求，还应考虑生产和施工时可能产生的缺陷以及是否容易弯曲施工。根据北京市标准《低 温热水地板辐射供暖应用技术规程》，“各类管材的壁厚均不宜,1.7mm”。根据德国标准 DIN4726《用于温水地板采暖系统的塑料管道——基本要求》(Pipelines of plastic materials used in warm water floor heating systems; general requirements)的规定，“对于管径?15mm的(PEX、 PP-R、PP-B和PB)管材的壁厚至少应为2mm”。在国家标准GB/T18742《冷热水用聚丙烯管道系统》中，所有规格管材的最小壁厚也不小于 2.0mm，这显然并不是出于耐压能力的考虑，而是考虑到热熔连接的可靠性和可能的划痕等因素对管材的影响。特别是对划痕比较敏感的PB管，更不能做的太薄。综上所述，对于可靠性要求很高的地板采暖的管材，最小的壁厚不应小于2.0mm，所以PB和PEX管的耐压优势在管材口径小而且温度和压力条件又不苛刻的地板采暖得不到充分的体现。虽然各种管材的耐温耐压性有一定差别，但是在低温地板采暖的使用中，各种管材的壁厚是一样的，最常用的是2.0mm，在这个壁厚下各种管材都完全可以满足低温地板采暖的需要，PB管在耐压性能上的优势不能抵消其在价格上的劣势。 2. 从弯曲模量的数据来比较管材的柔软性 PE-Xb(某国产硅烷交联管材料)?800 MPa; PE-Xa(某韩国过氧化物交联管材料)550-850 MPa; PE-RT:550 MPa(某进口PE-RT原料); PB:350 MPa; PP-R一般为800 MPa以上， 而PP-B一般为1500MPa左右。 可见最柔软的是PB管，而PE-RT比硅烷交联管柔软，和过氧化物交联的PE-Xa差不多，PP-R比较难弯曲，PP-B是最难弯曲施工的。PB、PE-RT和PEX施工时特别是在冬季施工，不需要特殊的工具或者加热即可弯曲，施工成本低，而且弯曲部位产 生的内应力要比较低，对管材的使用寿命影响小。同时因为管材柔软容易固定，对固定管材用的铁丝网的要求比较低，可以节约成本。 3. PE-RT、PB、和PEX的耐低温冲击性都比较好 而PP-R和PP-B的耐低温冲击性比较差。PE-RT管材在-40?时的抗冲击性与PP-R管材0?时的抗冲击性相近。耐低温冲击性好的管材冬季施工时管材不易受到冲击而破裂，增加了施工安排的灵活性。 4. 各种管材热传导系数 PEX、PERT管为0.40W/m k，PPR管为0.22W/m k，PB管为0.17 W/m k，PE-X和PE-RT管的导热性比PP-R和PB管高大约一倍。和热水输送用的管材需要材料好的保温性不同，用于地板采暖的管材需要好的导热性，这样加热速度更快，相应的采暖运行费用比较低。从导热性来看，在各种管材中PE-RT和PE-X是比较适合地板采暖的使用的。 5. 热塑性 和PE-RT、PB、PP-R等其他几种热塑性管材不同，PE-X管的耐热耐压性能不是靠材料本身而是靠交联来保证，所以一旦交联度出现问题，其使用性能将严重下降。PE-X由于PE-X管材生产时需要交联，生产工艺相对复杂，对厂家工艺控制水平要求较高，质量受工艺的影响比较大。由于PE-Xa使用的原料是粉 料，需要在生产时与抗氧化剂和交联剂等助剂混合，所以混合的质量就成了控制交联均匀度的关键。如果混合不均匀，交联剂和抗氧化剂等助剂分散不好，则管材交联的均匀度可想而知，管材的可靠性自然会严重下降，管材可能会产生薄弱点。我国交联管的标准中没有交联均匀度的控制指标，只控制管材的交联度，造成了质量上的隐患。热塑性管材加工工艺简单，加工中对管材质量的影响因素少，管材性能由材料自身来提供，只要有合适的设备，产品质量的可靠性比较高。由于PE-X管材不可回用，一旦出现有的厂家舍不得将不合格品废掉，以次充好的现象，结果将不堪设想。对于要求高可靠性的地板采暖懂得管材而言，热塑性的管材应该更加符合使用的需要。 PE-RT、PB、PP-R等热塑性原料在生产或使用过程中产生的可以回收，不污染环境， 比PE-X具有较高的环保性。随着民众环保意识的觉醒和国家环保力度的加大，符合更高环保要求的产品在未来的竞争中将拥有更大的市场。而PE-Xb管中使用的引发剂对生产员工也会产生不良的影响，对劳动保护也会产生负面 影响。PE-Xb管由于其残留影响人体健康，99年1月欧洲共同体禁止在供水管中使用，这种现象也应该引起我们的重视。 6.接头 塑料管埋设在砼内，虽然施工要求很精细，对装修地面也有要求，但在施工过程中和房屋装修的过程中，无意的局部破坏是难免的。一旦出现局部破坏的情况，PE-RT和PB类管材能够热熔连接，很容易补救，而且其接头的耐久性能同管材一样。而交联聚乙烯PE-X解决的唯一途径是用金属接头连接，这样在砼内便埋下了隐患，收缩、腐蚀要不了多少年就会出现渗水。国外一些国家明确规定金属接头不允许暗敷，只能明装，上海明确规定金属接头不允许进墙，所以采用可热熔的管材做地板采暖是有一定的优势的，结合我国的施工队伍素质尚待提高的现状，采用非交联的材料更有现实的意义。 7 、价格 各种原料的价格如下，PB(BASELL)4万元/吨，PE-Xb 1.4万元/吨，PE-RT 1.5-1.7万元/吨，PE-Xa 0.9万元/吨。由于PE-Xb管材的加工费用比较高，所以管材的价格情况一般是 PB,,PE-Xb,PE-RT,PE-Xa，可见PE-RT的价格介于PE-Xa和PE-Xb之间。在地板采暖施工中，管材价格仅占整个成本的一半左右，如果管材价格相差20%(比如0.4元)，仅仅相当于整个成本相差约1.8元，对于整个房屋的成本而言更是微不足道，如果房屋价格为3600元/平 米，则只增加0.05%，即万分之五。如果以万分之五的代价换来更高的可靠性，每一个业主都是完全乐意的。 结论: 从PE-RT管材的各项性能和性价比综合起来看，是最适合于地板采暖的管材品种之一。由于PE-X管传统的优势，将来PE-RT管与PE-X管将要成为市场的主流，而在竞争中PE-RT管应该更有优势。 各种管材应用的情况 目前在我国的地板采暖系统中，使用的管材以PE-X和PP-R管为主，另外还有少量的PP-B和PB管。下面分别介绍一些各种管材在国内的生产和应用情况。 一、交联聚乙烯管PE-X管:PE-X管主要可以分为PE-Xa，PE-Xb，PE-Xc三种，分别是过氧化物交联聚乙烯，硅烷交联聚乙烯和辐射交联聚乙烯管材。因为PE-X管相对柔软，耐温耐压性、导热性，抗冲击性较好，所以目前其在我国地板采暖系统中使用比较多。前几年PE-Xb即硅烷交联聚乙烯管材生产量和使用量比较大，而PE-Xc因为设备投资大，在国内没有很多发展。硅烷交联需要额外的设备(锅炉)和场地(交联池)，投资增加，交联时间长，影响规模生产，生产成本高。硅烷交联时交联度不易控制，往往需要一定的经验，因而往往影响管材机械性能。PE-Xb 管的柔软性稍差一点，在地板采暖中使用是一个缺点。硅烷交联原料PE-Xb价格比较高，所以其正规厂家的管材价格在市场上的价格也比较高。 近几年兴起了PE-Xa即过氧化物交联聚乙烯管材，其原料供应商以韩国的一些厂家为主，虽然 PE-Xa管材生产速度较慢，但是因为其原料价格很低，其管材价格仍然比较便宜，而且在性能上也不错(主要是其比PE-Xb柔软而且毒性比较低)，所以在 PE-X管中PEX-a是最有竞争力的。目前国内PE-X管材生产能力严重过剩，据说达到了销售量的3-5倍。 二、聚丁烯管PB管:因为PB管在上述的几种管材有最高的承压能力和最好的柔软性，所以在国内PB管占据着一部分高档的市场，在北京等地有一些使用。PB原料的主要来源是BASELL，这个公司是SHELL和BASF的合资公司，另外有一家日本公司 Mitsui也有生产。从性能上看PB管本身也有一些缺点，施工上的疏忽容易造成管材的破裂。PB管的透氧率比较高，用于热水管时容易造成系统的腐蚀，不适合于采暖系统。最重要的是PB的价 格昂贵，用户难以承受。 在国内PB被比喻成塑料中的黄金，但是PB管在国际上在声誉却不太好，网站上PB 管的不利情况一片充斥。在欧洲PB管虽然经过了许多年的发展，PB管的市场分额始终没 有突破性的进展，始终在市场上处于配角的地位。在欧洲的PB管道系统协会—— PBPSA 的网站上，我们可以看到，就连他们也承认，在90年代中期，因为PB管道系统的问题， SHELL 受到了控诉，被迫花了大量的钱来应付有关的诉讼，所以PBPSA的成员也不在向 美国销售PB-1管，如今美国PB管的市场几乎丧失殆尽。在美国的PB原料工厂将逐步关闭， 而BASELL将起用其在欧洲的新工厂。在PE-RT这种柔软的热塑性管材参与地板采暖市场 的竞争的情况下，估计PB只能在极少部分的市 场销售，难以有很大的起色。 三、PP-R和PP-B管:因为PP-R管韧性较差，在地板采暖领域没有性能优势，所以 在地板采暖领域的应用正在下降。PPB管耐温耐压性比PP-R管差，所以同样的使用条件下 管材的壁厚要大。根据国标GB/T18742《冷热水用聚丙烯管道系统》，在地板采暖(使用级 别4)的设计压力为0.4MPa和0.6MPa时，选用的PP-B管系列分别是S4和S3.2，而PP-R 都是S5。对于20的 管材而言，PP-B要分别用2.3和2.8的壁厚，而PP-R只需要2.0的壁 厚，可见要保证同样的耐压性，使用PP-B管的壁厚要厚很多。加之PP-B 本身的柔软性就 差，在壁厚大的情况下更难以安装，所以PP-B不适合于地板采暖。 四、PE-RT PE-RT在欧洲和我国的发展状况 1、欧洲的情况 我国北方地区和欧洲的纬度相近，而且欧洲在塑料管使用方面是世界的先驱，所以研 究欧洲的情况对我们会有很多启示，我国管材的发展可以参考欧洲的经验。下表是欧洲 PEX+PE-MD/PE-RT在供水和采暖的用量(百万米)(资料来源KWD -globalpipe): 年 PE-RT管材用量 其他管材用量 总量 1996 50 280 330 1997 73 298 371 1998 90 310 400 1999 125 335 460 2000 162 330 492 2001 210 290 500 2002 265 255 520 从上表可以看出，以前在欧洲的供暖市场是PEX管一支独秀，从1996年起PE-RT管 异军 突起，其市场占有率从15.2%迅速上升到2002年的51%，现在是PEX管和PERT管 平分秋色，而且后者仍然保持着很快的上升趋势，与此同时PP- R、PB、CPVC一直在市场 上分额不大。PE-RT管材在欧洲已经成功地用于地板采暖，墙面采暖和融雪系统和散热器采 暖中。在欧洲PERT管的配套标准 比较齐全，包括产品的标准和应用的标准都已经齐全， 可以说已经成为一种成熟的管道系统。主要的标准有: DIN4721:2001《高温地板采暖系统及散热器采暖系统用塑料管道——耐热聚乙烯 (PE-RT)》 Plastic piping systems for warm water floor heating and radiator connections——Polyethylene of raised temperature resistance(PE-RT) DIN16833:2001《耐热聚乙烯管道(PE—RT)——一般质量要求，检验》 Polyethylene pipes of raised temperature resistance——General quality requirements, testing DIN16834:2001《耐热聚乙烯管道(PE—RT)——尺寸》 Polyethylene pipes of raised temperature resistance——Dimensions ISO/WD 24033《耐热聚乙烯管道(PE—RT)——时间和温度对预期强度的作用》(ISO工作草案) Polyethylene of raised temperature resistance (PE—RT)pipes——effect of time and temperature on the expected strength 由于PE-RT的发展势头很猛，KWD-globalpipe对PE-X管制造商(尤其是用 于地板采暖和散热器连接)提出了题为“欧洲:PEX在加热领域进入困难时期”的警告——PEX管材的厂家“应该作好思想准备迎接前面的困难时期，除非他们 有足够的资金，并且能够迅速应对最近在行业中出现的危险趋势”。在中欧，主要的PE-RT管材的供应商是HPG，Unatherm和 Cronatherm(都是德国)和Multitherm(奥地利)。 2、国内的情况 目前国内塑管行业对于PE-RT管道都了解得比较少，在我们公司的客户调查中，没有一个客户 听说过PE-RT管。国内也有个别厂家做过PE-RT管，但是市场一直没得到很好的开发。通过上面的性价比，可以知道PE-RT管在地板采暖市场有着巨 大的性能优势，市场发展存在着很大的潜力。PE-RT管市场只是刚刚开始，存在着巨大的潜在的市场，但是这个市场不会自己去形成，要靠生产厂家去积极的推广，它才会由潜在的市场变成现实的市场。 2002年建设部发布了CJ/T175—2002《冷热水耐热聚乙烯(PE—RT)管道系统》，这个标准是参照德国标准制订的，标准的水平比较高。这个标准对于推动我国PE-RT管材的推广应用将会起到积极的作用。 3、金潮产品的简介 为了适应我国地板采暖市场向高可靠性、高环保性的方向发展，让国内客户能够分享到世界最新材 料技术的成果，金潮管业采用进口原料和先进的德国巴顿菲尔生产线，推出了新一代地板采暖管材——金潮PE-RT地板采暖管材。金潮管业为地板采暖提供了系 统解决方案，主干管采用 PP-R 管，保留了PP-R管的优势，以有效地利用其刚性好——管道较为美观和保温性好的特点，减少了保温材料的成本;埋地敷设的盘管采用PERT管，以有效地利 用其适合于地板采暖盘管的特性，构成一个更合理的系统。 结束语 近十几年来，塑料管材真正地进入了人们的视野，改变了以往人们对塑料管材的印象。对于塑料管 材的认识也从“塑料管不生锈”到认识了其长期的耐压性能，塑料管材也不再是容易老化脆化和劣质廉价品的代名词。塑料管的不腐蚀，柔韧，热熔连接不泄露，重量轻，容易运输和现场操作等优点已经成为了业内人士的常识。人们对塑料管材抱着一种更加开放的心态，愿意去积极的尝试新的塑料管材，政府和主管部门也加大 了塑料管材的推广力度。但是同时也出现一部分人或者厂家盲目的夸大塑料管的性能，使施工和设计人员也产生了一些错觉，盲目扩大其使用范围，施工时野蛮施 工，出现了一些不应该发生的事故。所以，目前业界应该对新型塑料管抱一种理性的态度，既不是完全否定，也不是盲目夸大，这是一个认识的跨越，实事求是的认 识和使用才有利于新产品的健康成长。 经过上面的分析，我们可以认为PE-RT是最适合于地板采暖的管材品种之一，具有着得天独厚 的优势，未来的地板采暖市场将是PE-RT和PEX-a的天下，其它管材的竞争力不强。国内的有识之士早就指出:在欧洲PE-RT管“经过近20年的研发，投放市场仅数年，其市场占有率大大高于PP-R、PB、PP-H和PP-B管，而仅次于PE-X管，更主要的还在于其热强度、抗应力开裂性、抗蠕变能力均不低于PE-X管，完全是热塑性的，不仅废料可以回收利用，管材也可很容易的进行焊接连接，又是PE-X管所不可以比拟的。据预测，数年后 DOWLeX2344E管很可能后来居上，接近或超越PE-X管。”可以预见，PE-RT管的发展 将是继PP-R管之后管材市场的又一个市场机会 耐热塑料PE-RT、PP-R、PB、PE-X管在地板采暖中的应用与发展 马彩芹 (河北宝硕管材有限公司，保定071051) 摘要:本文通过对地板采暖用管材PE-RT、PP-R、PB、PEX和PE-RT的性能比较，充 分说明PE-RT管在地板采暖系统中有独特优势，是一种值得推广的耐高温环保材料。 关键词:PE-RT 地板采暖 施工优势 一、 引言 地板采暖是近年从国外引进的一种新兴的采暖方式，它以节能、节约空间和更高的舒适度的优点赢得了许多用户的欢迎。耐高温塑料管材在地板采暖的推广应用起了推动作用。目前国内地板采暖管材有PE-RT、PP-R、PB、PE-X;其中PE-RT是最近出现的。本文对这几种管材在地板采暖领域应用的优缺点进行了比较。 地板采暖的使用条件和对管材独特的使用方式要求所用的管材具有一定的特点: 1.长期耐温耐压性能:我国的地板采暖设计一般采用40-60?的热水,设计压力一般为0.4-0.6Mpa。由于在不同的季节管材所承受的温度与压力不 同，很难计算其在这种情况下的使用应力。一般采用ISO 10508:1995《用于冷热水系统的热塑性塑料管材和管件》的规定，按使用条件选用其中的四个应用等级，见表1。 表1 使用条件级别 应用等 级 设计温度TD ? 在TD下的使用寿命 年 最高设计温度Tmax ? 在最高设计温度下的使用时间 年 故障温度Tmal ? 在故障温度Tmal下的使用时间 h 典型应用范围 级 别1 60 49 80 1 95 100 供应热水 (60?) 级 别2 70 49 80 1 95 100 供应热水 (70?) 级别4 20 40 60 2.5 20 25 70 2.5 100 100 地板采暖和低温散热器采暖 级别5 20 60 80 14 25 10 90 1 100 100 高温散热器 采暖 注: ?、 当TD、Tmax、Tmal超出本表所给出的值时，不能用本表。?、表中所列各使用条件级别的管道系统应同时满足20?、1MPa条件下输送冷水50年使 用寿命的要求。 2.高可靠性:由于地板采暖属于隐蔽工程，管材的使用寿命要求要与房屋同步，一旦出现问题，对于出现问题的点不容易判断，而且造成的损失要远远高于管材本 身的价值，所以要求管材具有高可靠性。这一方面要求管材本身的质量要可靠，另一方面要求管材的抗划痕和抗冲击等施工性能要好，因为施工过程管材难免受到一 些摩擦和冲击。 3.高柔韧性(即弯曲性好):为了确保管道系统的可靠性，地板采暖管材一般不应有接头，这样就要求使用整根的管材，要求管材足够柔软，容易施工。 二、PE-RT、PP-R、PB、PE-X管在地板采暖中的性能价格比较 1.长期耐温耐压能力:对于ISO 10508:1995《用于冷热水系统的热塑性塑料塑料管材和管件》中的使用等级4即地板采暖，各种材料的设计应力对比如下: 材料 PB 、PE-X、 PP-R 、PE-RT 设计应力 5.46MPa 4.00 MPa 3.34 MPa 3.30 MPa 仅从设计应力上讲，可以认为PB管的壁厚在同样的温度和环应力条件下可以比其他管薄。然而地板采暖工程上选用管材时，处于高可靠性的要求，还应考虑生产和 施工时可能产生的缺陷。德国标准DIN4726《用于低温地板采暖系统的塑料管道——基本要求》规定“对于管径?15mm的管材的壁厚至少应为 2.0mm”;国家标准GB/T《冷热水用聚丙烯管道系统》中规定“所有规格管材的最小壁厚不应小于2.0mm”。这显然不是处于耐压能力的考虑，而是考 虑到热熔和划痕等因素的影响。特别是对划痕比较敏感的PB管，更不能做的太薄。所以PB、PE-X的耐压优势在地板采暖得不到充分体现。可见，虽然各种管 材的耐压耐温性有一定差别，但是在低温地板采暖的使用中，各种管材的壁厚是一样的，最常用的是2.0mm，在这个壁厚下各种管材都完全可以满足低温地板采 暖的需要。PB管在 耐压性能上的优势不能充分体现，抵消不了其在价格上的劣势。 2.柔韧性: 材料 PB PEX-b PEX-a PP-B PP-R PE-RT 弯曲摸量 350MPa ?800 MPa 350-850 MPa 1500 MPa ?800 MPa 550MPa 可见最柔软的是PB管，PE-RT和PE-Xa差不多，PP-R次之，PP-B最难弯曲。PB、PE-RT和PEX-a刚中带柔，具有较好的韧性，弯曲特 别省力，且可以采用较小的曲率半径。特别是在冬季施工时，不需要特殊的工具或者加热即可弯曲，施工成本低，而且弯曲部位产生的内应力要比较低，对管材的使 用寿命影响小。同时管材柔软易固定，对固定管材用的材料要求比较低，可以节约施工成本。PE-RT作为地板辐射供暖系统的加热盘管时，这个特点给施工带来 了极大的方便。此外，其特有的“应力松驰性能”在管道弯曲处的应力能很快得到释放，从而可以避免在长期使用过程中由于应力集中而在弯曲处出现破裂的现象。 3.抗冲击性能: PB、PE-RT和PEX的耐低温冲击性都比较好，而PP-R和PP-B的耐低温冲击性比较差。PE-RT管材在-40?时的抗冲击性和PP-R管材0? 时的抗冲击性相近。耐低温冲击性比较好的管材冬季低温环境施工时管材不易受到冲击而破裂，增加了施工安排的灵活性。 4.热传导性: 材料 PB PE-X PP-R PE-RT 热传导系数(w/m.K) 0.17 0.40 0.22 0.40 PE-RT的热传导系数与PEX相当，远高于PP-R和PB，在采暖应用中可以提高热传导效率，。对地板辐射供暖来说，在相同条件下，盘管的导热系数高， 就意味着单位地板面积的散热量提高，其结果是可以减少盘管长度，降低造价，并且降低了系统运行费用。 5.成型加工性: 和PE-RT、PB、PP-R等其他几种热塑性管材不同，PE-X管的耐热耐压性能不是靠材料本身而是靠交联来保证，所以一旦交联度出现问题，其使用性能将 严重下降。PEX由于PEX管材生产时需要交联，生产工艺相对复杂，对厂家工艺控制水平要求较高，质量受工艺的影响比较大，相应的增加了综合成本。同时， 交联度不易控制均匀，现场监测也有难度，可能产生由不均匀造成的薄弱点;目前市场上良莠不齐，鱼龙混杂，质量很难控制。 PP-R、PE-RT和PB为热塑性管材，加工工艺简单，加工中对管材质量的影响因素少，管材性能由材料自身来提供，只要有合适的设备，产品质量的可靠性比较高。 6.可回收性: 由于PE-X管材不可回用，一旦出现有的厂家舍不得将不合格品废掉，以次充好的现象，结果将不堪设想。对于要求高可靠性的地板采暖懂得管材而言，热塑性的管 材应该更加符合使用的需要。 PE-RT和 PP-R在生产过程中产生的废弃边角料和不合格的管材和管件均可在制造商的企业内再次加工利用，不会对环境造成污染，具有较高的环保性。随着民众环保意识 的觉醒和国家环保力度的加大，符合高环保要求的产品在未来的市场竞争中将拥有更大的市场。 7.管道的连接问题: 管材通常有两种连接方法:“热熔”式连接和机械式 热熔式连接是指在接头和管材上都使用相同的聚合物材料，采用特制的连接设备，把接头和管材加热至一 定温度并熔合在一起，形成一个均匀、永久性的水密连接。施工时只需严格遵从特定的加热时间和温度参数，就可保证连接可靠。 机械式连接是指采用机械的压力连接管材和接头。主要有环式连接和压缩连接两种机械式连接方法，易造成局部缩径，水流阻力增加，渗漏等现象。 众所周知，地板辐射供暖系统的加热盘管，通常大部分是浇捣在细石混凝土填充层内的，所以渗漏是绝对不允许的。为此，施工规程中都明确规定埋置在填充层内的 加热盘管上，不允许有可拆卸接头。这个规定无疑是十分正确的，也是必须的。问题是在实践中，往往会有一些意外的事情发生，例如在建筑装修过程中，无意中损坏了盘管，现实中这种情况是屡见不鲜的。怎么办呢,把填充层全部揭掉，重新更换盘管，往往是不可能这么做的。常规的处理方法是做局部修补处理——加一个可拆卸接头(而规定不允许)。采用热熔连接的 PP-R、PB和PE-RT管材就可使此问题就迎刃而解。 为了在总体上对各类耐热塑料管有一个全面的了解，兹将各种耐热塑料管的综合性能在表中作一汇总比较。 品 种 内容 交联聚乙烯管 耐高温聚乙烯管 嵌段共聚聚丙烯管 聚丁烯管 代号 PE-Xa、b、c PE-RT PP-B PB 110?/8760h 试验 通过 通过 通过 通过 输送热水时的壁厚 较薄 较薄 较厚 较薄 低温下的韧性 很好 极好 PP-H极差 PP-B很好 PP-C较差 很好 热强度 很高 较高 低 很高 加工性能 不便 方 便 方便 方便 回收利用的可能性 不可 可 可 不可 卫生性能 PEXa优, PEXb差,PEXc优 优 优 优 热熔连接 不可 可 可 不好 气 味 有 无 无 有 施工方便程度 方便 最方便 很方便 不方便 综合成本 较高 最低 较低 很高 结论:从PE-RT管材的各项性能综合来看，是最适于地板采暖的管材。 三、应用情况 1、国外的情况 (1)近年来欧洲在冷热水输送、地板供暖和散热器供暖领域里，PE-RT管的应用呈大幅度上升趋势，越来越广泛。下面借用数据表格来说明。 欧洲PE-RT在冷热水输送、地板供暖和散热器供暖领域的用量 百万米 年份 PE-X(以PE-Xa为主) PE-RT 总量 1996 190 50 330 1997 208 73 371 1998 224 90 400 1999 231 125 460 2000 228 162 492 2001 219 190 500 2002 203 225 520 从上表分析可以看到:从1996年起PE-RT异军突起，其市场占有率逐年上升，而且PE-RT仍保持强劲的上升势头。 ?期刊Globalpipe对于2003、2004年欧洲地板采暖管道系统情况的报道，归纳介绍于下表:(为了说明发展趋势，列入2001年的数据): 欧洲2003年地板采暖管道系统应用情况 百万米 ------ PE-RT PE-X 铝塑管 PB 2004年欧洲--地板采暖 203.3 197.5 27.1 13.7 2003年欧洲--地板采暖 187.3 183.6 27.1 13.7 2001年欧洲--地板采暖 146.8 176.0 19.1 23.1 从数据中可以看到:在地板采暖领域，PEX和PE-RT仍然占首位，还是有明显优势。该报道中没有提供PP的数据。报道说，在欧洲的生活及采暖领域PP- R已经衰落，但因为生产简单和低廉在东欧的生活用水领域还有增长。PB在很多市场下降，但是在英国有些增长。 2 国内情况 目前在我国的地板采暖系统中，使用的管材以PE-X和PP-R管为主，还有少量的PB 管，PE-RT管是近年刚在中国使用，国人对PE-RT了解的还比较少。 下面分别加以介绍。 ?PE-X:管主要分为PEX-a、PEX-b、PEX-c三种。因为PEX管相对柔软、耐温耐压、 导热性好、抗冲击性好，所以在中国地板采暖系统使用较 多;其中PEX-A是其中最有竞争 力的。 ?PB:因为PB管在上述的几种管材中有最高的承压能力和最好的柔软性，所以占据 者部分高档市场。但是PB管在国际上的声誉却不大好。这是因为在欧美曾有 几次PB管出 事故的报道(可能与PB的耐划痕能力差有关)。在PE-RT参与地板采暖市场的竞争下，估 计PB管只能有极少的分额，难有大的起色。 ?PP-R和PP-B管:因PP-R和PP-B管韧性较差，在地板采暖领域无性能优势，不适于地板采暖，所以在地板采暖的应用正在下降。 ?PE-RT:PE-RT因其优异的性能和性价比，一出现就受到客户的欢迎。尤其在地板采暖领域，正在逐步占领市场。为了适应我国地板采暖市场向高可靠、 高环保性的方向发展，宝硕管业采用进口原料和先进的德国巴顿菲尔生产线，推出了地板采暖管材---宝硕PE-RT地板采暖管材，并提供设计、安装施工等系 统服务。 四、结束语 由于PE-RT管不仅具有施工方便、能修补等特点，而且具有优异的性价比。可以认为PE-RT是最适于地板采暖的管材之一。一出现就受到了人们的青睐，在 供暖领域里，尤其是地板辐射供暖方面，正在逐步取代传统的PE-X管、PAP管和PB管等，我国已有数家企业引进了PE-RT管的生产线。应该指出，对于耐热塑料管的选择，并不是温度越高、热强度(设计环应力)越大就是越好。管材的优劣关键在于各项性能指标的均衡和性价比，正确的选择应该是既能满足使用条件 的要求，且有一定的安全裕量，但又不过分的大材小用而造成浪费，中国的名言“物尽其用，人尽其材”同样也适用于管材选择。随着人们认识的深化，预计PE- RT在供暖领域里的应用将越来越普及。可以预见，PE-RT管的发展是塑料生产厂家的一个市场机会.. PP-R做地暖确实不适合，但PB和PE-RT绝对比PE-X的特性好，但PB的造价很贵，因为全球只有巴塞尔一家原料是合格的，垄断就没有竞争，现在PE-RT是地暖管的主流，它的加工性能和使用稳定性，及性价比均大于PE-X。“金能”牌柏年地暖管，PE-RT管材中上品，浙江金格管道公司出品。