暖通工程中塑料管材的應用研究

徐春茂

【摘要】暖通工程是建筑工程施工的主要工程，其施工質量對居民生活的舒適性有很大影響，傳統(tǒng)鋼制管材，不但質量大，而且笨重，供熱效果欠佳。而塑料管材則能有效解決這一問題，還能降低成本，被廣泛應用在暖通工程施工中?；诖?，本文結合理論實踐，先分析了目前暖通工程中常用的塑料管材，并提出具體的應用思路，希望對我國暖通工程事業(yè)持續(xù)發(fā)展有一定幫助。

【關鍵詞】暖通工程;塑料管材;交聯鋁塑復合管;聚乙烯管

在人們生活水平不斷提升的背景下，節(jié)能意識不斷加強，暖通工程也會發(fā)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(yōu)勢，而且還能進行更好的熱計量，具有良好的發(fā)展前景。塑料管材的發(fā)明和應用，在一定程度上推動了供暖方式的發(fā)展和變革，發(fā)展基本上實現了“以塑代鋼”，塑料管材在供暖系統(tǒng)中優(yōu)越性也愈發(fā)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(wěn)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PE-X。

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(fā)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(huán)向應力。此種環(huán)向形成應力最大。在選擇塑料管材時，需要對環(huán)向應力的耐壓強度進行全面系統(tǒng)的分析，以保證其能滿足暖通工程的設計標準和規(guī)范要求，環(huán)向應力的計算公式如下：

此公式中，表示塑料管材所承受的環(huán)向應力（MPa）;D表示塑料管材的管徑（mm）;P表示管內壓力（MPa）;E表示塑料管材的壁厚（mm）。

從此公式中可以看出，塑料管材允許的最大環(huán)向應力為，應當不小于管道所能承受的環(huán)向應力。將上述公式進行變式可得出以下公式：

從公式中可以看出，塑料管材的厚度和允許最大環(huán)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(tài)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：

此公式中：是塑料管材允許設計應力和管材應用系統(tǒng)工作壓力的比值，而中則主要表示了管道尺寸相關的參數。如果令和的值為S，S就是塑料管材的尺寸系列【2】，在環(huán)向允許設計應力和系統(tǒng)工作壓力既定條件下，直接計算并確定出應選的S系列，也可以獲知不同塑料管材管徑所以對應的壁厚。目前，在暖通工程施工中，塑料管材主要分為8個系列，但在具體生產中，每種材質的塑料管材，只會生產三個或者四個系列產品，常用范圍尺寸系統(tǒng)的管壁厚度如表1所示：

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(tǒng)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(fā)生下降的趨勢。尤其是會隨著溫度的升高，而發(fā)生急速降低，最后發(fā)生失效。而其他種類的塑料管材和PB管有相似的規(guī)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(jié)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(tǒng)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(yōu)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。

參考文獻：

[1]徐森.建筑及室外排水工程中常用塑料管材性能及施工安裝要點探討[J].建筑知識，2017（11）：185-186.

[2]毛志毅，滕藤，徐一飛，等.紅外光譜法鑒別塑料管材中的再生塑料[J].理化檢驗：化學分冊，2017（53）：1374.

[3]劉志華.塑料管材管件的檢測與應用分析[J].城市建設理論研究（電子版），2018，278（32）：95.