新型管道性能及在暖通领域应用
自20世纪90年代以来,我国的塑料管道产业管道发展很快,塑料管材在很多领域都得到了广泛的应用。在暖通空调领域,各类塑料管道也逐渐取代了金属管道,在应用中占有越来越大的比重。同时,国内外对新型压力管道的研究和开发也从未间断过,更多的新型塑料管道正活跃于应用市场。以下就介绍几种可应用于暖通空调领域的新型管道。
一、PP-R/纤维复合管
PP-R/纤维复合管是一种三层结构的复合管材。最内层和最外层材料为无规共聚聚丙烯(PP-R),中间层高性能纤维/PP-R复合材料作为增强改性层。内外层的PP-R材料可以保证材料在给水应用中的卫生性能,而中间层结构使得管材具有高强度、高韧性、高刚度、低线膨胀系数的“三高一低”的特性,弥补了普通PP-R管道在立管、明装管和热水管应用中的局限性,是普通PP-R管道的理想改良产品。
I 优质纯净的PP-R材料
II 高性能纤维/聚丙烯复合材料
与普通PP-R相比,PP-R/纤维复合管具有下列优点:线膨胀大大减低,仅为普通PP-R的1/3,有效克服了普通PP-R管材在明装时由于外办气温及管内水温变化而引起的长度形变;复合管材刚度高,尺寸稳定性好,可防止下垂;具有更优异的低温抗冲击性;管材强度高,在同等温度条件下管材所能承受的负荷提高25%以上,使管道系统更具有安全性;耐高温性能强于PP-R管材,最高使用温度可达95;采用PP-R管件,使用承插热熔连接方法,施工方便。
基于上述特性,PP-R/纤维复合管材是一种很好的室内冷热水给水系统用管材,在暖通空调的应用领域,这类管材适合用做立管或是连接供暖装置的直管,或用做中央空调的管道系统。但由于管材刚度较强,不宜盘管供货,因此在地板辐射采暖等应用领域不宜采用。
二、PP-R/铝复合管
PP-R/铝复合管与传统的铝塑复合管不同,在它的五层结构中,最外层和内层是卫生环保的PP-R材料,而非传统铝塑复合管的PEX材料。如图2、图3所示,内层的PP-R管为主要承压层,中间层铝材通过PP基质的热熔性粘合剂与PP-R的内管和外覆紧密粘接,最外层的PP-R为涂覆层。
这种管材可以通过普通PP-R管件进行承差热熔连接,连接前要用特殊的削皮器削去外涂PP-R和铝层,露出内管与PP-R管件进行连接,同PP-R管道相比,PP-R/铝复合管道具有以下的优点:线膨胀系数大大减低,仅为普通PP-R的1/4,用于热水系统时不易变形;管道的长期抗蠕变特性大幅度提高,耐压强度增加;低温抗冲击性能改善;具有优异的抗氧气渗透性,非常适用于要求管道阻氧性能好的供暖系统;管道刚性增大,水平布管时不易下垂;管道的弯曲回弹性得到提高,高温下弯曲时仍可保持外形的稳定;中间铝层可以完全阻断紫外辐射,使得承压内管的抗紫外老化性能大大增强。
因此,PP-R/铝复合管比PP-R管更适用于冷热水管道系统,特别是对一些旧楼改造中需要管材外装的工程,PP-R/铝复合管抗紫外老化,刚性好等特点就更加凸显出来。在暖通空调应用领域,这种管材和上述的PP-R/纤维复合管一样,一般都以直管形式供货。但对于外径为16mm及20mm的小规格管材也可以作成盘管,应用于地板采暖等需要管材弯曲成形的场合。
三、聚丁烯(PB)管
聚丁烯(PB)是一种高分子惰性聚合物,具有诸多优点,是目前世界上最尖端的化学材料之一。这种化合物非常适合于需要在最高达100℃的温度下仍具有高强度和高韧性的应用场合。聚丁烯材料可以用注塑或挤出成型的方式制造多种产品,其主要用途就是用于制造冷热水管道系统。聚丁烯(PB)管道主要有以下几方面的优点:重量轻,柔韧性好,容易弯曲成卷,最小弯曲半径为6D;无毒无害,抗紫外、耐化学腐蚀性好;用于压力管道时,耐高温特性突出,可以在90℃下长期使用,最高使用温度可达110℃,且在高温下仍可保持良好的长期抗蠕变性,耐久性好,非常适合输送热水体系;耐压强度高,抗蠕变性好,长期耐压强压相当于PE125级;热伸缩性好,膨胀系数与混凝土相近,不与混凝土粘接;连接方式灵活可靠,主要有压紧式(包括钳压式)、热熔承插、电熔管件、PLUG-FIT方式等连接方式。聚丁烯(PB)管道稍显不足的方面是材料的透氧率稍高,管路中含有较多的氧气容易对系统中的金属管件等装置产生腐蚀。为解决此问题,目前已发展出阻氧性能,通过共挤设备可以制备PB阻氧管,能够有效阻氧气进入热循环系统,减少设备的腐蚀。有数据证明PB管材上只要增加几十个微米厚度的EVOH,就可以把PB单层管的透氧量降低到原来的1/1000以下。
基于聚丁烯(PB)管道以上的特性可知,PB管道是一种很理想的暖通空调用管道。PB材料柔韧易弯曲的特性,使得聚丁烯(PB)管材在地板辐射采暖工程中非常容易进行布管。而PB管道耐温性好,耐压温度高的特性,可以用于连接暖气片,输送高温热水,在高温供暖领域同样大有用武之地。
四、耐热聚乙烯(PE-RT)管道
PE-RT,即耐热聚乙烯是Polyethylene of raised temperature resistance的英文缩写。PE-RT树脂是乙烯和少量辛烯的特殊共聚体,通过分子设计进行支链分布控制而得到独特的分子结构,使其具有优秀的抗压力开裂性和优良的静压强度。PE-RT是一种可以用于生产热水管道的非交联聚乙烯材料。
由PE-RT制成的管材人有以下几个方面的优点:
1、具有良好的抗蠕变性能和优良的长期耐静压能力。在较高使用温度下仍然保持较好的耐压性,短期使用温度可达90℃,长期使用温度可达70-80℃(根据管系列的不同)。从蠕变曲线上看,PE-RT的耐温生虽然稍逊PB管道,却与采暖管材市场上最常用的PEX(交联聚乙烯)相当,具有较好的性能价格比。
2、耐低温抗霜冻性好,在低温下仍可以保持高弹性,可用于室外路面融雪等特殊的使用场合。PE-RT材料秉承了普通中密聚乙烯材料的耐低温特性,可以在-40℃的低温下工作,这是PB材料和PEX所无法比拟的。
3、重量轻、柔韧性好,可盘管使用,正符合地板辐射采暖的要求。PE-RT的弯曲模量和弹性与PEX相近。
4、具有良好的抗化学腐蚀性和抗酸碱性。这和PE的基本性质相同。
5、无毒、无味、卫生性能好。陶氏化学的DOWLEX2344E符合美国FDA177.1520规则要求。SK化学的YUCLATR DX800通过了中国预防医学科学院的卫生测试。而PEX材料由于交联试剂的使用。卫生性能不理想。
6、热传导性好,符合采暖的要求。
7、安装简易,连接方便。PE-RT管材可以使热熔承插连接,而PEX和铝塑管使用丝扣等机械连接方式,相比之下PE-RT管材的连接方式更加方便可靠。
8、材料可以回料,具有环保效益。PE-RT为热塑生的材料,一些废弃的管材可以通过少量比例回加到原料中而得到回收。而PEX材料加工成管材后,由热塑性材料变成了热固性,无法回收利用,给PEX管材带来了一定的环保压力。
9、具有优异的抗冲击性,受到冲击后可很快地恢复原状。
PE-RT管道的暖通空调的主要用途有:地板辐射采暖、墙壁式采暖/制冷、天花板制冷、暖气散热片联连、冷/暖饮用水输送、热回收系统、太阳能热水器阳光板。