新型建筑給水塑料管應(yīng)用技術(shù)綜述

1、新型建筑給水塑料管應(yīng)用技術(shù)綜述來源：中國論文下載中心     06-03-13 11:08:00     作者：張淼    編輯：studa9ngnsAds by Google預(yù)約免費(fèi)早教體驗(yàn)課程思維訓(xùn)練，左右腦開發(fā)，自信培養(yǎng) 分齡課程，塑造成功寶寶優(yōu)秀特質(zhì)華帝太陽能上海工程處獨(dú)創(chuàng)的太陽能與建筑結(jié)合方案, 帶來全新的感受。波紋補(bǔ)償器，金屬償器專業(yè)生產(chǎn)補(bǔ)償器,膨脹節(jié),伸縮器,波紋管 金屬軟管，價格合理，品質(zhì)優(yōu)良摘要：針對各種塑料給水管替代傳統(tǒng)鍍鋅鋼

2、管，遇到的應(yīng)用技術(shù)問題進(jìn)行探討。 關(guān)鍵詞：建筑給水 塑料管 應(yīng)用技術(shù)  1塑料給水管替代鍍鋅鋼管的原由建筑物內(nèi)供水管道采用傳統(tǒng)的鍍鋅鋼管已有近百年的歷史。在中國建立第一個自來水廠的同時，鍍鋅鋼管也從國外進(jìn)入中國，從此中國的飲用水有了質(zhì)的飛躍。90年代末的今天，隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，人們的生活質(zhì)量不斷提高，對自來水的水質(zhì)要求也日趨提高。人們對自來水的“紅水”、“黑水”等現(xiàn)象反映強(qiáng)烈。據(jù)大量水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)表明：導(dǎo)致管網(wǎng)水質(zhì)惡化的主要原因是建筑物內(nèi)給水管道的銹蝕嚴(yán)重。特別采用冷鍍鋅鋼管后，一般使用壽命不到5年就銹蝕，鐵腥味嚴(yán)重。從個別用戶水龍頭的水樣化驗(yàn)細(xì)菌總數(shù)、大腸菌群嚴(yán)重超標(biāo)，居民紛紛向政

3、府部門投訴，造成一種社會問題。為此，解決建筑物內(nèi)管道水質(zhì)問題，提高城鎮(zhèn)居民生活質(zhì)量已迫在眉睫。2建筑塑料給水管材蓬勃發(fā)展隨著我國有機(jī)化學(xué)工業(yè)發(fā)展以及中央和地方對化學(xué)建材的推廣應(yīng)用的重視，各種建筑塑料給水管材紛紛在建筑市場登臺亮相。至今有以下管材：硬聚氯乙烯(UPVC)；高密度聚乙烯(HDPE)；交聯(lián)聚乙烯(PEX)；聚丁烯(PB)；丙烯睛?丁二烯?苯乙烯(ABS)；氯化聚氯乙烯(CPVC)；鋁塑復(fù)合管(PE-Al-PE，PEX-Al-PEX)；改性聚丙烯(PP-R，PP-C)；鋼塑復(fù)合管。除了建筑塑料給水管外，傳統(tǒng)的銅管仍不失為建筑給水的選用管材；薄壁不銹鋼管經(jīng)久耐用，已被工程界公認(rèn)。在鋁礬土

4、資源豐富的省，開發(fā)研制成功鋁合金供水管，也是一種新型管材。由于各種建筑給水管道的材質(zhì)不一樣，它們的性能也各異，詳見表1。表1建筑給水管材性能品種優(yōu) 點(diǎn)缺 點(diǎn)UPVC抗腐蝕力強(qiáng)，易于粘合，價廉，質(zhì)地堅(jiān)硬有UPVC單體和添加劑滲出，不適用于熱水輸送；接頭粘合技術(shù)要求高，固化時間較長HDPE韌性好，較好的疲勞強(qiáng)度，耐溫度性能較好；質(zhì)輕，可撓性和抗沖性能好熔接需要電力；機(jī)械連接，連接件大PEX耐溫性能好，抗蠕變性能好只能用金屬件連接；不能回收重復(fù)利用PB耐溫性能好，良好的抗拉、壓強(qiáng)度，耐沖擊，低蠕變，高柔韌性國內(nèi)還沒有PB 樹脂原料，依賴進(jìn)口，價高PP-R耐溫性好在同等壓力和介質(zhì)溫度的條件下，管壁最厚

5、CPVC耐溫性最好，抗老化性能好價高，僅適用于熱水系統(tǒng)PEX-Al-PEX易彎曲成形，完全消除氧滲透，線脹系數(shù)小管壁厚薄不均勻ABS強(qiáng)度大，耐沖擊耐紫外線差，粘接固化時間較長3適用范圍建筑給水管道，可適用于工業(yè)與民用建筑物內(nèi)冷水、熱水和飲用水系統(tǒng)，但由于其材質(zhì)差異，UPVC和PE-Al-PE管道，不能用于熱水系統(tǒng)，只適用于冷水供水系統(tǒng)。即使可應(yīng)用于熱水系統(tǒng)的管材，其壓力與溫度亦與壽命關(guān)系密切，詳見圖1。圖1建筑給水管道性能3.1塑料管的耐溫性能(見表2)表2耐溫性能管材長期使用溫度/短期使用溫度/軟化溫度/HDPE6080121PB9095124ABS608094(PP-R，PP-C)6090

6、140PEX9095133CPVC9095125PEX-Al-PEX6090133UPVC4090PE-Al-PE40注：長期使用溫度系指管道在此溫度范圍內(nèi)使用壽命達(dá)30年50年。短期使用溫度系指管道在此溫度范圍內(nèi)使用壽命達(dá)10年20年。根據(jù)建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范(GBJ15-88)及其局部修訂稿中規(guī)定配水點(diǎn)的熱水溫度不超過60，因此上述大多數(shù)管材都可以用在建筑熱水供應(yīng)系統(tǒng)。3.2耐壓性能(見表3) 表3耐壓性能管材工作壓力 /MPa試樣試驗(yàn)壓力/MPa接頭密封試驗(yàn)/MPa爆破壓力/MPaUPVC1.642/hDe90，42PNDe90，336PNPEX1.0/951.6/常溫1.22.53.5

7、5.6ABS1.03.8/h48PB1625冷水1.0/熱水PP-RPP-C2.0/常溫0.6/7520，11h，16MPa80，48h，4.8MPa80，170h，4.2MPaHDPE1.0/熱水1.6/冷水PEX-Al-PEX1.0213095,1h3570CPVC0.6/熱水1.0/冷水3.3塑料管的脹縮率塑料管的脹縮系數(shù)比金屬管大得多，表4列舉了各種管道的線脹系數(shù)。表4各種材質(zhì)給水管的m（m.)鋼114×10-5UPVC7×10-5PEX15×10-5鑄鐵1.05×10-5PP-R11×10-5ABS11×10-5銅1.7&#

8、215;10-5HDPE22×10-5PB13×10-5PE-Al-PE2.5×10-5MDPE10×10-5CPVC6×10-5塑料管比金屬管有很大的線脹系數(shù)，因此在設(shè)計(jì)中應(yīng)予以重視，管道伸縮長度可按下式計(jì)算：LT.L.(1)式中L管道伸縮長度，mm；T計(jì)算溫差，；線脹系數(shù)，m/(m.)；L管道長度，m。管道計(jì)算溫差可按下式確定：T065ts01tg(2)式中T計(jì)算溫度差，；ts管道內(nèi)水的最大變化溫度差，；tg管道外空氣的最大變化溫度差，；對于明裝和暗設(shè)管道，直線距離較長時，則應(yīng)考慮用折角自然補(bǔ)償，見圖2。其中(3)圖2管道的折角補(bǔ)償式中L2

9、為自由臂長度，mm；L自固定支承點(diǎn)起管道伸縮長度，mm；De管道外徑,mm;K材料比例系數(shù)。材料比例系數(shù)與管材彈性模量有關(guān)。按塑料管品種，排列如下：CPVC，UPVC，ABS，PPR，HDPE，PEX，PB。建議：CPVC、UPVC、ABSK取值為30；PPR、HDPEK取值為20；PEX、PBK取值為10。在管道布置時，應(yīng)有意折角，使管道有一個伸縮余地，如圖3所示。圖3管道布置方式如果管道明管布置且管徑較大、直線距離較長、用折角自由臂補(bǔ)償有困難，建議采用伸縮器。裝置伸縮器的直線管段的兩端，需設(shè)置固定支承支架。伸縮器應(yīng)是平衡式(見圖4)，不致于在管道水壓力的作用下，對管段產(chǎn)生軸向推力。圖4平衡

10、式伸縮器對于嵌墻敷設(shè)的管道，由于墻槽最后是用水泥砂漿嵌實(shí)，管道受水泥砂漿摩擦阻力，塑料管道特有的良好的蠕變性，使軸向伸縮轉(zhuǎn)化成徑向變化。雖然塑料管道的脹縮率比金屬管道大好幾倍至十多倍，但其膨脹力卻是金屬管的幾十分之一。以De25PEX塑料管與管徑DN20的鍍鋅鋼管為例，在管長1m，溫度變化1時，PEX脹縮力是鍍鋅鋼管脹縮力的1/32，但實(shí)際脹縮力還低于這個數(shù)值。因此，嵌墻敷設(shè)的塑料管只要施工得當(dāng)，其脹縮絕不會將嵌實(shí)并經(jīng)過固化的水泥砂漿崩裂，也不必在墻槽內(nèi)預(yù)留塑料管伸縮的空間。3.4塑料給水管的的導(dǎo)熱性能據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，塑料給水管導(dǎo)熱率約是鋼的1/100，是銅的1/1 000，表5列舉了各種塑料

11、給水管的導(dǎo)熱率值。表5塑料給水管的導(dǎo)熱率值/W(m.K）管材值PB022PEX0.41PP-R0.24CPVC0.14PEX-Al-PEX0.45ABS0.26HDPE0.48UPVC0.16塑料給水管既然導(dǎo)熱這么小，管道是否需要保溫?這要根據(jù)熱水供應(yīng)的系統(tǒng)管路布置和長度而定，一般遵守以下原則：(1)集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)的主干管和循環(huán)回水管應(yīng)采取保溫；(2)局部熱水供應(yīng)系統(tǒng)，暗設(shè)于吊頂、管道井或管窿內(nèi)的管子宜保溫；(3)敷設(shè)在屋面的、外露有可能結(jié)凍的塑料給水管應(yīng)保溫；(4)敷設(shè)在套管內(nèi)的用于輸送熱水的塑料給水管可不必保溫；(5)嵌墻的支管可不必保溫。塑料管的保溫一般采用PVC/NBR閉孔型橡塑海棉

12、保溫管、高發(fā)泡聚乙烯(PE)閉孔型的保溫管、硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料管和現(xiàn)場噴聚氨基多元脂發(fā)泡劑。管徑De50的管道也可采用玻璃纖維雙合管保溫。3.5塑料給水管的抗水錘性能通常，在給水管道系統(tǒng)中，由于下列原因造成水錘：(1) 水泵的關(guān)閉；(2) 給水管道系統(tǒng)壓力過高，閥門、龍頭突然關(guān)閉。 (4)式中P水錘壓力，MPa；S水錘波速，m/s；V水流速度，m/s；g重力加速度,m/s2。水錘波速S由以下公式求得：(5)式中聲音在水中傳播速度，一般取1 435ms；E0水的彈性系數(shù)，取21×105Ncm2；水的密度，1 000kg/m3；E管道材料的彈性系數(shù)。由上式可知，水錘波速S越大，則水錘壓力

13、越高，而水錘波速S與管材的彈性模量有關(guān)，與管徑和管壁厚度有關(guān)。管材彈性模量小，管徑大，壁厚薄，均可使水錘波速減小，也就使水錘壓強(qiáng)減小。以鍍鋅鋼管DN 20和塑料管De25比較：鍍鋅鋼管DN 20：外徑2615 mm，內(nèi)徑2125mm，壁厚275mm；PB管De25：外徑25mm，內(nèi)徑2040mm，壁厚23mm。鍍鋅鋼管的彈性模量為206×105Ncm2，E0E001；PB管的彈性模量為035×105Ncm2，E0E6。S鋼管S塑料PB7在相同的管系條件下，De25塑料(PB)管產(chǎn)生的水錘壓力相當(dāng)于鍍鋅鋼管DN20產(chǎn)生的水錘壓力的1/7。由此推算，其他塑料管的水錘壓力與鍍鋅鋼

14、管之比值，見下：S鋼管SPP-R474S鋼管SPEX545S鋼管SUPVC2584塑料管的水力計(jì)算 由于塑料管均以外徑×壁厚表示，各種塑料管管道壁厚不一樣，因此它們的水力計(jì)算中水力坡降也不一致，故應(yīng)通過計(jì)算確定。塑料管在尼古拉茲(J.Nikuradse)試驗(yàn)曲線中屬于光滑管(smoothpipes)，它們通過水流時，屬紊流狀態(tài)，應(yīng)按式(6)計(jì)算。(6)式中i水力坡降；摩阻系數(shù)；dj管道計(jì)算內(nèi)徑,m；V平均水流速度,m/s；g重力加速度,一般為981m/s2。塑料管的水力計(jì)算關(guān)鍵在于值確定。值在紊流時，與管道內(nèi)壁的粗糙度無關(guān)，而只與雷諾數(shù)Re有關(guān)。從尼古拉茲曲線中這條光滑曲線的斜率是-

15、025，因此Re在3 000100 000之間，勃拉修斯(H.Blasius)建議光滑管采用下式計(jì)算。(7)也有手冊上建議采用：(8)由于塑料管與Re有關(guān)，雷諾數(shù)Re又與水流速度V和管徑dj以及水的粘滯度有關(guān)：(9)從公式中可以看出：水流速度大，水流紊流大，Re也大。水的運(yùn)動粘滯度與溫度有關(guān)：水在10時，水的運(yùn)動粘滯度為13×10-6m2s；而在60時，水的運(yùn)動粘滯度為0475×10-6m2/s；熱水管道值比冷水管道小，沿程阻力小。塑料管的局部阻力與管道的連接方式有關(guān)。ABS、CPVC、UPVC管為粘接連接，它們與鍍鋅鋼管相仿，過水?dāng)嗝娌豢s小；PEX-Al-PEX和PEX卡環(huán)和夾緊鑲?cè)胧綑C(jī)械連接接頭，過水?dāng)嗝婵s小至原內(nèi)徑的7380，故局部阻力較大；PP-R、PP-C、PB管熱熔式承插式接頭，因熔斷時有熔瘤產(chǎn)生，內(nèi)壁有1mm左右突出;PB管用膠圈密封連接時，內(nèi)襯05mm不銹鋼支承套管，內(nèi)徑縮小極微。塑料管的局部阻力還與管