新型建筑給水塑料管應用技術(shù)綜述

新型建筑給水塑料管應用技術(shù)綜述論文名稱：新型型建筑給水塑塑料管應用技技術(shù)綜述作者者：張淼摘摘要：針對各各種塑料給水水管替代傳統(tǒng)統(tǒng)鍍鋅鋼管，遇遇到的應用技技術(shù)問題進行行探討。關鍵鍵字：建筑給給水塑料管應用技術(shù)1塑料給水管管替代鍍鋅鋼鋼管的原由建建筑物內(nèi)供水水管道采用傳傳統(tǒng)的鍍鋅鋼鋼管已有近百百年的歷史。在在中國建立第第一個自來水水廠的同時，鍍鍍鋅鋼管也從從國外進入中中國，從此中中國的飲用水水有了質(zhì)的飛飛躍。90年代末的今今天，隨著經(jīng)經(jīng)濟的迅猛發(fā)發(fā)展，人們的的生活質(zhì)量不不斷提高，對對自來水的水水質(zhì)要求也日日趨提高。人人們對自來水水的“紅水”、“黑水”等現(xiàn)象反映映強烈。據(jù)大大量水質(zhì)監(jiān)測測數(shù)據(jù)表明：：導致管網(wǎng)水水質(zhì)惡化的主主要原因是建建筑物內(nèi)給水水管道的銹蝕蝕嚴重。特別別采用冷鍍鋅鋅鋼管后，一一般使用壽命命不到5年就銹蝕，鐵鐵腥味嚴重。從從個別用戶水水龍頭的水樣樣化驗細菌總總數(shù)、大腸菌菌群嚴重超標標，居民紛紛紛向政府部門門投訴，造成成一種社會問問題。為此，解解決建筑物內(nèi)內(nèi)管道水質(zhì)問問題，提高城城鎮(zhèn)居民生活活質(zhì)量已迫在在眉睫。2建筑塑料給給水管材蓬勃勃發(fā)展隨隨著我國有機機化學工業(yè)發(fā)發(fā)展以及中央央和地方對化化學建材的推推廣應用的重重視，各種建建筑塑料給水水管材紛紛在在建筑市場登登臺亮相。至至今有以下管管材：硬聚氯氯乙烯(UPVCC)；高密度聚聚乙烯(HDPEE)；交聯(lián)聚乙乙烯(PEX)；聚丁烯(PB)；丙烯睛?丁二烯?苯乙烯(ABS)；氯化聚氯氯乙烯(CPVCC)；鋁塑復合合管(PE-AAl-PE，PEX-AAl-PEXX)；改性聚丙丙烯(PP-R，PP-C)；鋼塑復合合管。除了建建筑塑料給水水管外，傳統(tǒng)統(tǒng)的銅管仍不不失為建筑給給水的選用管管材；薄壁不不銹鋼管經(jīng)久久耐用，已被被工程界公認認。在鋁礬土土資源豐富的的省，開發(fā)研研制成功鋁合合金供水管，也也是一種新型型管材。由于各種建建筑給水管道道的材質(zhì)不一一樣，它們的的性能也各異異，詳見表1。表1建筑給水水管材性能品種優(yōu)點缺點UPVC抗腐蝕力強，易于粘合，價廉，質(zhì)地堅硬有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；不能回收重復利用PB耐溫性能好，良好的抗拉、壓強度，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強度大，耐沖擊耐紫外線差，粘接固化時間較長3適用范圍建建筑給水管道道，可適用于于工業(yè)與民用用建筑物內(nèi)冷冷水、熱水和和飲用水系統(tǒng)統(tǒng)，但由于其其材質(zhì)差異，UPVC和PE-All-PE管道，不能能用于熱水系系統(tǒng)，只適用用于冷水供水水系統(tǒng)。即使使可應用于熱熱水系統(tǒng)的管管材，其壓力力與溫度亦與與壽命關系密密切，詳見圖圖1。圖1建筑給水水管道性能3.1塑料管管的耐溫性能能(見表2)表2耐溫性能能管材長期使用溫度//℃短期使用溫度//℃軟化溫度/℃HDPE≤60≤80121PB≤90≤95124ABS≤60≤8094(PP-R，PPP-C)≤60≤90140PEX≤90≤95133CPVC≤90≤95125PEX-Al--PEX≤60≤90133UPVC≤40—90PE-Al-PPE≤40——注：①長期期使用溫度系系指管道在此此溫度范圍內(nèi)內(nèi)使用壽命達達30年～50年。②短期使用溫溫度系指管道道在此溫度范范圍內(nèi)使用壽壽命達10年～20年。根據(jù)據(jù)《建筑給水水排水設計規(guī)規(guī)范》(GBJ115-88))及其局部修修訂稿中規(guī)定定配水點的熱熱水溫度不超超過60℃，因此上述述大多數(shù)管材材都可以用在在建筑熱水供供應系統(tǒng)。3.2耐壓性能(見表3)表3耐壓性能能管材工作壓力/MPa試樣試驗壓力/MPa接頭密封試驗/MPa爆破壓力/MPaUPVC1.642/hDe≤90，4．2PNDe＞90，3．36PNPEX1.0/95℃1.6/常溫1.22.53.55.6ABS1.03.8/h4～8PB1．6～2．5／冷水1.0/熱水PP-RPP-C2.0/常溫0.6/75℃20℃，11h，16MPa80℃，48h，4.8MPa80℃，170h，4.2MPaHDPE1.0/熱水1.6/冷水PEX-Al-PEX1.02．1～3．0／95℃,1h3．5～7．0CPVC0.6/熱水1.0/冷水3.3塑料管管的脹縮率α塑料管管的脹縮系數(shù)數(shù)比金屬管大大得多，表4列舉了各種種管道的線脹脹系數(shù)α。表4各種材質(zhì)質(zhì)給水管的α／m／（m.℃)鋼1．14×10-5UPVC7×10-5PEX15×10-5鑄鐵1.05×10-5PP-R11×10-5ABS11×10-5銅1.7×10-5HDPE22×10-5PB13×10-5PE-Al-PE2.5×10-5MDPE10×10-5CPVC6×10-5塑料管比金金屬管有很大大的線脹系數(shù)數(shù)，因此在設設計中應予以以重視，管道道伸縮長度可可按下式計算算：ΔL＝ΔT.LL.α(1)式中ΔL——管管道伸縮長度度，mm；ΔT——計算溫差，℃；α——線脹系數(shù)，m/(m.℃)；L——管道長度，m。管道道計算溫差可可按下式確定定：ΔT＝0．655Δts＋0．1Δtg(2)式中ΔT——計計算溫度差，℃；Δts——管道內(nèi)水的的最大變化溫溫度差，℃；Δtg——管道外空氣氣的最大變化化溫度差，℃；對于于明裝和暗設設管道，直線線距離較長時時，則應考慮慮用折角自然然補償，見圖圖2。其中(3)圖2管道的折折角補償式中L2——為為自由臂長度度，mm；ΔL——自固定支承承點起管道伸伸縮長度，mm；De——管道外徑,mm;K——材料比例系系數(shù)。材料比比例系數(shù)與管管材彈性模量量有關。按塑塑料管品種，排排列如下：CPVC，UPVC，ABS，PPR，HDPE，PEX，PB。建議議：CPVC、UPVC、ABSK取值為30；PPR、HDPEK取值為20；PEX、PBK取值為10。在管管道布置時，應應有意折角，使使管道有一個個伸縮余地，如如圖3所示。圖3管道布置置方式如果管道明明管布置且管管徑較大、直直線距離較長長、用折角自自由臂補償有有困難，建議議采用伸縮器器。裝置伸縮縮器的直線管管段的兩端，需需設置固定支支承支架。伸縮器應是是平衡式(見圖4)，不致于在在管道水壓力力的作用下，對對管段產(chǎn)生軸軸向推力。圖4平衡式伸伸縮器對于嵌墻敷敷設的管道，由由于墻槽最后后是用水泥砂砂漿嵌實，管管道受水泥砂砂漿摩擦阻力力，塑料管道道特有的良好好的蠕變性，使使軸向伸縮轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化成徑向變變化。雖然塑塑料管道的脹脹縮率比金屬屬管道大好幾幾倍至十多倍倍，但其膨脹脹力卻是金屬屬管的幾十分分之一。以De25PPEX塑料管與管管徑DN20的鍍鋅鋼管管為例，在管管長1m，溫度變化1℃時，PEX脹縮力是鍍鍍鋅鋼管脹縮縮力的1/32，但實際脹脹縮力還低于于這個數(shù)值。因因此，嵌墻敷敷設的塑料管管只要施工得得當，其脹縮縮絕不會將嵌嵌實并經(jīng)過固固化的水泥砂砂漿崩裂，也也不必在墻槽槽內(nèi)預留塑料料管伸縮的空空間。3.4塑料給水水管的的導熱熱性能據(jù)有關關資料報道，塑塑料給水管導導熱率約是鋼鋼的1/100，是銅的1/10000，表5列舉了各種種塑料給水管管的導熱率λ值。表5塑料給水水管的導熱率率λ值/W／(m.K）管材λ值PB0．22PEX0.41PP-R0.24CPVC0.14PEX-Al--PEX0.45ABS0.26HDPE0.48UPVC0.16塑料給水管管既然導熱這這么小，管道道是否需要保保溫?這要根據(jù)熱熱水供應的系系統(tǒng)管路布置置和長度而定定，一般遵守守以下原則：：(1)集中熱水供供應系統(tǒng)的主主干管和循環(huán)環(huán)回水管應采采取保溫；(2)局部熱水供供應系統(tǒng)，暗暗設于吊頂、管管道井或管窿窿內(nèi)的管子宜宜保溫；(3)敷設在屋面面的、外露有有可能結(jié)凍的的塑料給水管管應保溫；(4)敷設在套管管內(nèi)的用于輸輸送熱水的塑塑料給水管可可不必保溫；；(5)嵌墻的支管管可不必保溫溫。塑料料管的保溫一一般采用PVC/NNBR閉孔型橡塑塑海棉保溫管管、高發(fā)泡聚聚乙烯(PE)閉孔型的保保溫管、硬質(zhì)質(zhì)聚氨酯泡沫沫塑料管和現(xiàn)現(xiàn)場噴聚氨基基多元脂發(fā)泡泡劑。管徑De≥50的管道也可可采用玻璃纖纖維雙合管保保溫。3.5塑料給水水管的抗水錘錘性能通常，在在給水管道系系統(tǒng)中，由于于下列原因造造成水錘：(1)水泵的關閉閉；(2)給水管道系系統(tǒng)壓力過高高，閥門、龍龍頭突然關閉閉。(4)式中P——水錘錘壓力，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由以下公式式求得：(55)式中——聲音在在水中傳播速速度，一般取取14355m／s；E0——水的彈性系系數(shù)，取2．1×105N／cm2；ρ——水的密度，10000kg/m33；E——管道材料的的彈性系數(shù)。由上式可可知，水錘波波速S越大，則水水錘壓力越高高，而水錘波波速S與管材的彈彈性模量有關關，與管徑和和管壁厚度有有關。管材彈彈性模量小，管管徑大，壁厚厚薄，均可使使水錘波速減減小，也就使使水錘壓強減減小。以以鍍鋅鋼管DN20和塑料管De25比較：鍍鋅鋼管DN20：外徑26．15mm，內(nèi)徑21．25mm，壁厚2．75mm；PB管De25：外徑25mm，內(nèi)徑20．40mm，壁厚2．3mm。鍍鋅鋅鋼管的彈性性模量為206×1105N／cm2，E0／E＝0．01；PB管的彈性模模量為0．35×1005N／cm2，E0／E＝6。S鋼管／S塑料PB＝7在相同同的管系條件件下，De25塑料(PB)管產(chǎn)生的水水錘壓力相當當于鍍鋅鋼管管DN20產(chǎn)生的水錘錘壓力的1/7。由此此推算，其他他塑料管的水水錘壓力與鍍鍍鋅鋼管之比比值，見下：：S鋼管／SPP-R＝4．74S鋼管／SPEX＝5．45S鋼管／SUPVC＝2．584塑料管的水水力計算由于塑料管管均以外徑×壁厚表示，各各種塑料管管管道壁厚不一一樣，因此它它們的水力計計算中水力坡坡降也不一致致，故應通過過計算確定。塑塑料管在尼古古拉茲(J.Niikuraddse)試驗曲線中中屬于光滑管管(smooothpippes)，它們通過過水流時，屬屬紊流狀態(tài)，應應按式(6)計算。(6)式中i——水力力坡降；λ——摩阻系數(shù)；；dj——管道計算內(nèi)內(nèi)徑,m；V——平均水流速速度,m/s；g——重力加速度,一般為9．81m/ss2。塑料料管的水力計計算關鍵在于于λ值確定。λ值在紊流時時，與管道內(nèi)內(nèi)壁的粗糙度度無關，而只只與雷諾數(shù)Re有關。從尼尼古拉茲曲線線中這條光滑滑曲線的斜率率是-0．25，因此Re在3000～1000000之間，勃拉拉修斯(H.Bllasiuss)建議光滑管λ采用下式計計算。(7)也有手冊上上建議采用：：(8)由于塑料管管與Re有關，雷諾諾數(shù)Re又與水流速速度V和管徑dj以及水的粘粘滯度γ有關：(9)從公式中可可以看出：水水流速度大，水水流紊流大，Re也大。水的的運動粘滯度度γ與溫度有關關：水在10℃時，水的運運動粘滯度為為1．3×10-66m2／s；而在60℃時，水的運運動粘滯度為0．475×110-6m2/s；熱水管道λ值比冷水管管道小，沿程程阻力小。塑料管的的局部阻力與與管道的連接接方式有關。ABS、CPVC、UPVC管為粘接連連接，它們與與鍍鋅鋼管相相仿，過水斷斷面不縮??；；PEX-AAl-PEXX和PEX卡環(huán)和夾緊緊鑲?cè)胧綑C械械連接接頭，過過水斷面縮小小至原內(nèi)徑的的73％～80％，故局部部阻力較大；；PP-R、PP-C、PB管熱熔式承承插式接頭，因因熔斷時有熔熔瘤產(chǎn)生，內(nèi)內(nèi)壁有1mm左右突出;PB管用膠圈密密封連接時，內(nèi)內(nèi)襯0．5mm不銹鋼支承承套管，內(nèi)徑徑縮小極微。塑料管的的局部阻力還還與管道布置置方式有關。PP-R、PB、ABS、CPVC、UPVC管道一般布布置成枝狀，大大都用三通彎彎頭配件。住住宅的給水管管道局部阻力力損失，建議議采用枝狀管管道系統(tǒng)的沿沿程阻力損失失的30％，而采用用夾緊鑲?cè)胧绞綑C械連接頭頭的PEX、PEX-AAl-PEXX枝狀管道系系統(tǒng)，建議管管道系統(tǒng)的局局部阻力損失失約占沿程阻阻力的50％～60％。而而采用分水器器，以數(shù)根單單管布置到每每個衛(wèi)生器具具配水點，則則局部阻力就就在配水點和和分水器兩個個點，而這些些管道一般是是De16～De20，則可粗略略估計在該管管段的局部阻阻力為每一個個連接接頭等等效于該管段段1.5m的沿程阻力力。5給水塑料管管的敷設5.1明敷暗設設在國外外給水塑料管管的敷設已不不成問題，可可是在中國它它已經(jīng)成為該該種管道推廣廣應用的關鍵鍵。給水支管管由于可彎曲曲，在國外一一般敷設在吊吊頂、地板和和壁窿內(nèi)，而而且各種配件件、附件、支支架、固定件件、套管均配配套齊全，因因此施工十分分方便；而中中國現(xiàn)有房屋屋的衛(wèi)生間、廚廚房間設計除除衛(wèi)生間裝飾飾時有吊頂外外，一般均無無地板和壁窿窿。管道如明明設，則由于于塑料管的脹脹縮系數(shù)大，管管道呈彎曲狀狀態(tài)，影響美美觀，故建議議塑料給水管管宜暗設(鋼塑復合管管除外)。暗設設有幾種敷設設方法：①如果是磚磚墻，對于支支管來說，則則宜在磚墻上上開管槽，管管道直接嵌入入并用管卡將將管子固定在在管槽內(nèi)。管管槽寬度宜為為管子外徑De+200mm，槽深為管管外徑De，只要使管管子不露出磚磚坯墻面即可可。嵌槽的管管道盡量不用用管配件，槽槽彎曲半徑應應滿足管道最最小彎曲半徑徑。②如果是鋼筋筋混凝土剪力力墻，則支管管應敷設貼于于墻表面，并并用管卡子固固定于墻面上上，待土建墻墻面施工時，用用高標號水泥泥砂漿抹平，或或用鋼板網(wǎng)包包裹于管道外外側(cè)(敷設管道局局部墻面或敷敷設管道的全全部墻面)用水泥砂漿漿抹平，然后后在外面貼磁磁磚等裝飾材材料。③在吊頂內(nèi)敷敷設時，應有有意彎曲走向向，并作支承承架。④對于一戶二二衛(wèi)、三衛(wèi)且且穿過客廳的的情況，一種種辦法是管道道直埋于地坪坪找平層(只適用于De20)的管子。埋埋于找平層中中的管子，不不得有任何連連接件?；蛘哒呗裨O在鋼筋筋混凝土的樓樓板中，但必必須有套管，并并且有防止混混凝澆搗時流流入套管的措措施。⑤立管應敷設設在管道井中中。⑥廚房中的管管道宜敷設在在柜后，可不不必嵌入墻內(nèi)內(nèi)。以上上暗設管道均均需在試壓后后無滲漏的情情況下才能進進行土建施工工。5.2管道支架架管道支支承間距與管管徑和壁厚有有關，還與管管道的彈性模模數(shù)E有關。而管管道輸送水的的溫度對管道道的彈性模數(shù)數(shù)E有影響。管管道的最大支支承間距可按按下式計算：：(10))式中α——與管管材有關的系系數(shù)，視管道道允許彎曲撓撓度而定；E——在設計溫度T下的管材彈彈性模數(shù)，N/mm2；JR——管道慣性矩,mm4，可按(De-djj)計算;q——管道單位長長度負載，N/mm。一般般塑料給水管管不進行支承承間距計算，而而是用查表方方式進行，推推薦見表6。表6橫管支架架最大間距/m管道外徑2025324050637590110冷水600～700650～800700～950900～11001000～12001200～14001300～15001450～16001600～1800熱水500～600600～700700～800800～900900～10001000～12001200～14001400～15001500～1600注：①明明敷管道取低低值；②彈性模量小小的如PB、PEX、PPR、HEPE宜采用低值值，反之亦然然；③暗敷管道取取高值；④嵌墻管道取取高值。暗敷的立管管，宜在穿越越樓板處做成成固定支承點點，以防止立立管累積伸縮縮在最上層支支管接出處產(chǎn)產(chǎn)生位移應力力。立管De≤40mm的管道除穿穿越樓板處為為固定支承點點外，宜在每每層中間設兩兩個支承點，De≥50mm立管，層間間只設一個支支承點。支承承點不必等距距離設置，希希望在立管引引出支管的三三通配件處設設置一個支承承點。立管布布置在管道井井中時，則應應在立管上引引出支管的三三通配件處設設固定支承點點，中間支承承仍按上述原原則設置。5.3配水點固固定處理建筑給水系系統(tǒng)的終端是是各配水點安安裝的水龍頭頭，如果龍頭頭是固定在衛(wèi)衛(wèi)生潔具上，則則角閥是塑料料給水管與金金屬配件相連連接，必有一一內(nèi)襯內(nèi)