解读PE-RT、PB、PE-X、PPR地暖管材的选择标准
作者:管理员    发布于:2017-05-02 13:26:08    文字:【】【】【

地暖管材的选择及正确应用在《辐射供暖供冷技术规程》(JGJ 142-2012)中做了一般规定,但却经常有人询问地暖管材到底如何选择,也有人问PE-X与PE-RT地暖管材选哪种更好等问题。确实,选择地暖管材是一件非常令人困惑的事情,也涉及到对建材及塑料管的了解。其实,《辐射供暖供冷技术规程》(JGJ 142-2012)对地暖中可以使用的管材做了如下规定,其种类分别为交联聚乙烯管(PE-X管)、耐热聚乙烯管(PE-RTⅠ、PE-RTⅡ管)、无规共聚聚丙烯管(PP-R管)、聚丁烯管(PB管)、铝塑复合管(对接焊式、搭接焊式)、无缝铜管等。每一种管材都有各自的性能特点,首先必须按设计规范正确选定其结构尺寸(壁厚),才能保证其50年的使用寿命,另外应考虑保证工程长期安全可靠运行的原则,以及塑料管抗蠕变能力的强弱、许用环应力的大小、工程环境等因素,经综合比较后确定。

1.1 加热管材质和壁厚的选择

根据工程使用性质、运行水温等工程环境综合考虑,并以工程长期运行的安全可靠性为依据,根据管材抗蠕变能力的强弱、许用环应力的大小等因素,经综合比较后确定。此外,还应根据使用条件等级、设计压力,选择所用管系列(S)值。

1.2 加热管材50年使用条件分级

由于建筑内管材是长期使用的,国际标准化组织(ISO)规定建筑内给水管材的设计使用寿命必须是50年。但是建筑内供冷水与热水的条件各有不同,为了规范起见,国际标准化组织(ISO)根据实际应用的情况,将不同的温度与时间组合,把供水的条件分为4类,所有的设计师在设计时都会根据所供热水的用途,依据这4类条件来设计给水温度和时间,这4类应用条件分级,详见表1:

表1中使用条件3就是适用于地暖的设计使用条件,即在50年的使用寿命中,在20℃下累计使用2.5年;在40℃下累计使用20年;在60℃下累计使用25年;Tmax=70℃下累计使用2.5年;故障温度100℃时,累计使用时间不超过100小时。但应注意的是,使用条件分级不是硬性规定,而是按特定地区气候条件和典型使用条件计算所得的推荐性标准,选择时应加以分析。

1.3 选定管材结构尺寸 

不同材料的管材强度不同,所以同样用在地暖中,壁厚可能不同。设计的使用压力不同,管材的尺寸也有可能不同。下面将论述在地暖应用中不同的管材在不同的设计压力下对于壁厚的要求。

 1.3.1 PE-X管

《冷热水用交联聚乙烯管道系统》(GB/T 18997)中对PE-X管的尺寸和对应的设计使用压力,做了如表2所示的规定:

但是在我国,实际应用中规定地暖的设计压力不超过0.8MPa,为了管材的刚性与连接方便的考虑,使用φ20×2.0的最多,也不乏用φ16×2.0的。从表2可以看出,其壁厚皆大于最小壁厚,因而可以满足实际使用要求。

1.3.2 PE-RT管材

在建设部行业标准《冷热水用耐热聚乙烯管道系统》(CJ/T 175-2002)中标注了不同设计使用压力下,PE-RT管的最小壁厚要求,详见表3:

由于PE-RT的强度比PE-X低,如果单从强度考虑的话,应用在同样条件下,其壁厚应大于PE-X。从表3中可以看出,如果设计使用压力为0.6MPa以下,则可以选用φ20×2.0的管材,如果设计使用压力为0.8MPa以下,则应选用φ20×2.3的管材。

1.3.3 PP-R管材

《冷热水用聚丙烯管道系统》(GB/T 18742)中对不同设计使用压力下的尺寸做了规定。其设计使用压力与对应的管材尺寸详见表4:

1.3.4 PB管

《冷热水用聚丁烯管道系统》(GB/T 19473)中对PB管的尺寸和对应的设计使用压力做了规定,PB管的设计使用压力与对应的管材尺寸详见表5:

聚丁烯管材在高温下的强度比较高,比前面所提及的PE-X、PE-RT、PP-R都要高,所以其壁厚可以相对较小。由于PB原料生产量有限,成本非常高,如果壁厚比较大的话,成本太高。从成本考虑,0.8MPa下,可以使用φ20×1.5的管材。

国家标准规定,在管材的表面必须有标识,标明管材的种类、尺寸大小及其最高使用温度和压力。使用时首先可以检查一下其标出的温度与压力是否适合在地暖中应用,其次可根据管材的种类将其尺寸与表中所列的数据作比对,看其是否满足表中所列的最小壁厚要求。

1.3.5 铝塑复合管

《铝塑复合压力管》(GB/T 18997)中,分别将对接焊铝塑复合管和搭接焊铝塑复合管的结构尺寸做了如表6、表7的规定:

2  相关规程中对塑料加热管的选择

2.1 加热管材质和壁厚选择步骤

应根据工程使用性质、运行水温、工程环境综合考虑,并以长期运行的安全可靠性为依据,根据全塑管抗蠕变能力的强弱、许用环应力的大小等因素,经综合比较后确定。

参见表表C.1.2-1,选择确定使用条件等级。使用条件分级不是硬性规定,是按特定地区气候条件和典型使用条件计算所得的推荐性标准,选择时应加以分析。

例如:北京地区的一般地暖工程,按4级选用,即在共50Y的总使用周期中,运行温度20℃,历时2.5Y;40℃,历时20Y;60℃,历时25Y;70℃,历时2.5Y;100℃的意外运行条件下不超过100h。

初选管材材质,参见表C.1.2-2,确定该管材的许用设计环应力。

许用设计环应力是对应于使用条件等级要求,在该等级多种运行水温的综合作用下,在要求的使用寿命年限内,避免发生不能满足系统工作压力的蠕变。

由于使用条件等级不是硬性规定,因此,宜按实际要求的使用寿命年限,并根据使用情况,分析使用寿命年限内不同温度的频率,合理确定许用设计环应力。

如果实际使用寿命不需要50Y,或者使用温度较低,就有可能选择许用设计环应力较小的管材。

地暖全塑管应按使用条件4级以及设计压力选择。管系列值可按表C.1.2-2确定。

2.2 在所选管材系列中,按管材的公称外径,查表C.1.3,确定所需最小壁厚。

2.3 按壁厚检验初选管材是否合理。

塑料管的公称外径、壁厚与偏差,应符合表C.1.4要求。

如不合格,改选用其他材质,则应重新进行验算。

2.4 管材的最大允许工作压力可用下面的公式进行计算:

PPMS=σD×2en/(dn-en)

其中:

PPMS——最大允许工作压力,MPa;

σD——对应级别下的设计应力,MPa;

dn——公称外径,mm;

en——公称壁厚,mm。

示例1:

dn 20×2.0的PB型管材,应用于级别4的低温辐射地面采暖领域,最大允许工作压力计算如下:

PPMS=σD×2en/(dn-en)=5.46×2×2.0/(20-2.0)=1.21MPa

示例2:

dn 20×2.0的PB-R型管材,应用级别4的低温辐射地面采暖领域,最大允许工作压力计算如下:

PPMS=σD×2en/(dn-en)=4.34×2×2.0/(20-2.0)=0.96MPa

示例3:

dn 20×2.0的PE-X型管材,应用于级别4的低温辐射地面采暖领域,最大允许工作压力计算如下:

PPMS=σD×2en/(dn-en)=4.0×2×2.0/(20-2.0)=0.89MPa

示例4:

dn 20×2.0的PE-RTⅡ型管材,应用于级别4的低温辐射地面采暖领域,最大允许工作压力计算如下:

PPMS=σD×2en/(dn-en)=3.6×2×2.0/(20-2.0)=0.8MPa

考虑目前国内地暖系统施工现状,保证应用的安全性,仍保留原规程中对于塑料管材壁厚再行加厚的要求。

                          

 

 

 

 

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