暖通工程中塑料管材的应用研究

徐春茂

【摘要】暖通工程是建筑工程施工的主要工程，其施工质量对居民生活的舒适性有很大影响，传统钢制管材，不但质量大，而且笨重，供热效果欠佳。而塑料管材则能有效解决这一问题，还能降低成本，被广泛应用在暖通工程施工中。基于此，本文结合理论实践，先分析了目前暖通工程中常用的塑料管材，并提出具体的应用思路，希望对我国暖通工程事业持续发展有一定帮助。

【关键词】暖通工程;塑料管材;交联铝塑复合管;聚乙烯管

在人们生活水平不断提升的背景下，节能意识不断加强，暖通工程也会发生了极大的变化，供暖方式多采用地板辐射供暖，此种供暖方式，不但增加了低品位能源的利用率，热舒适性更好等优势，而且还能进行更好的热计量，具有良好的发展前景。塑料管材的发明和应用，在一定程度上推动了供暖方式的发展和变革，发展基本上实现了“以塑代钢”，塑料管材在供暖系统中优越性也愈发突出。

1、目前供暖工程中常用的塑料管材

目前在市面上流动的塑料管材种类繁多，在暖通工程中应用时，需要综合考虑软化温度、热稳定性、强度等，因此，适用于暖通工程中的塑料管材主要有以下几种：

1.1交联式铝塑复合管

此种塑料管材内层密度和外层密度都在0.97g/cm2以上聚乙燃，中间作为增强的铝管，在管材每层中间都通过热熔胶粘结到一起。主要应用在暖通工程加热管道中，在具体应用过程中，为最大限度上满足的输送70℃～95℃的高温水的要求，管道内部和外层都是交联聚乙烯，简称为XPAP。

1.2交联聚乙烯管

由密度在0.394g/cm2的聚乙烯聚合而成，再通过物理方法，将春线形的大分子通过交联的方法，形成三维网状的大分子结构，简称为PE-X。

1.3聚丙烯管

主要由聚丙烯树脂，添加适量助剂，再通过挤压成型的方法制成 则热塑料管材，简称为PB管管材。

1.4嵌段共聚聚丙烯管

此种塑料管材为典型的Ⅱ型聚丙烯管，在不同国家，有不同的称呼，如：在德国被称之为PP-B，在韩国被称之为PP-C。虽然此种塑料管材的柔性方面略差，但耐用性和抗冲击力非常好。在我国此种塑料管材主要应用在北方暖通工程施工中，即使室外温度达到0℃，也不会发生脆裂问题【1】。

2、暖通工程中塑料管材的应用

2.1强度验算

无论是金属管材，还是塑料管材，受到内压时，管壁上的每个点，都会同时受到三个方面的应力，包括：轴向应力、径向应力和环向应力。此种环向形成应力最大。在选择塑料管材时，需要对环向应力的耐压强度进行全面系统的分析，以保证其能满足暖通工程的设计标准和规范要求，环向应力的计算公式如下：

此公式中，表示塑料管材所承受的环向应力（MPa）;D表示塑料管材的管径（mm）;P表示管内压力（MPa）;E表示塑料管材的壁厚（mm）。

从此公式中可以看出，塑料管材允许的最大环向应力为，应当不小于管道所能承受的环向应力。将上述公式进行变式可得出以下公式：

从公式中可以看出，塑料管材的厚度和允许最大环向应力的一次方成反比，而和管材的公众压力及管径的一次方成正比。

和金属管材相比在力学性质上，塑料管材的使用温度对允许设计应力的影响比较大，并且在冷态基础上，承压能力不能用做判断长期使用的耐久性，其使用寿命更多的取决于温度对管材的累计破坏作用。

2.2塑料管材的选择

塑料管材强度计算公式如下：

此公式中：是塑料管材允许設计应力和管材应用系统工作压力的比值，而中则主要表示了管道尺寸相关的参数。如果令和的值为S，S就是塑料管材的尺寸系列【2】，在环向允许设计应力和系统工作压力既定条件下，直接计算并确定出应选的S系列，也可以获知不同塑料管材管径所以对应的壁厚。目前，在暖通工程施工中，塑料管材主要分为8个系列，但在具体生产中，每种材质的塑料管材，只会生产三个或者四个系列产品，常用范围尺寸系统的管壁厚度如表1所示：

2.3塑料管材许用设计应力

塑料管材在选择之前，需要对相应工作压力条件下的S系列和壁厚进行系统分析。通常情况下，PB管材的许用设计应力，会随着时间的不断推移而发生下降的趋势。尤其是会随着温度的升高，而发生急速降低，最后发生失效。而其他种类的塑料管材和PB管有相似的规律【3】。塑料管材在暖通工程中使用时，无法始终作用在相同温度条件下，比如：供暖工程管道的温度，在非不需要供暖时间中，其温度和室温基本相同。而在供暖期间中，会因为质调节而受到不同温度的作用。因此，PB管所对应的不同温度其蠕变特性呈现曲线状，因此，无法直接作为确定许用设计应力的主要依据，需要先对不同使用条件下温度作用频率进行系统化分析，最后才能确定使用等级。

结语：

综上所述，本文结合理论实践，研究了暖通工程中塑料管材的应用，研究结果表明，塑料管材具有质量更加轻盈、保温隔热效果更好、生产制造工艺更加简单等优势，逐步取代了钢制管材。将其应用到暖通工程中，需要高度重视强度验算、塑料管材的选择、塑料管材许用设计应力等方面内容，才能满足暖通工程设计要求。

参考文献：

[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装要点探讨[J].建筑知识，2017（11）：185-186.

[2]毛志毅，滕藤，徐一飞，等.红外光谱法鉴别塑料管材中的再生塑料[J].理化检验：化学分册，2017（53）：1374.

[3]刘志华.塑料管材管件的检测与应用分析[J].城市建设理论研究（电子版），2018，278（32）：95.