新型建筑給水塑料管應(yīng)用技術(shù)綜述

新型建筑給水塑料管應(yīng)用技術(shù)綜述論文名稱：新型型建筑給水塑塑料管應(yīng)用技技術(shù)綜述作者者：張淼摘摘要：針對(duì)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(yīng)用技技術(shù)問題進(jìn)行行探討。關(guān)鍵鍵字：建筑給給水塑料管應(yīng)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(guó)建立第第一個(gè)自來水水廠的同時(shí)，鍍鍍鋅鋼管也從從國(guó)外進(jìn)入中中國(guó)，從此中中國(guó)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(jì)的迅猛發(fā)發(fā)展，人們的的生活質(zhì)量不不斷提高，對(duì)對(duì)自來水的水水質(zhì)要求也日日趨提高。人人們對(duì)自來水水的“紅水”、“黑水”等現(xiàn)象反映映強(qiáng)烈。據(jù)大大量水質(zhì)監(jiān)測(cè)測(cè)數(shù)據(jù)表明：：導(dǎo)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(yán)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(yán)重。從從個(gè)別用戶水水龍頭的水樣樣化驗(yàn)細(xì)菌總總數(shù)、大腸菌菌群嚴(yán)重超標(biāo)標(biāo)，居民紛紛紛向政府部門門投訴，造成成一種社會(huì)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(guó)有機(jī)機(jī)化學(xué)工業(yè)發(fā)發(fā)展以及中央央和地方對(duì)化化學(xué)建材的推推廣應(yīng)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(chǎng)登登臺(tái)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(fù)合合管(PE-AAl-PE，PEX-AAl-PEXX)；改性聚丙丙烯(PP-R，PP-C)；鋼塑復(fù)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(rèn)認(rèn)。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(diǎn)缺點(diǎn)UPVC抗腐蝕力強(qiáng)，易于粘合，價(jià)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(shí)間較長(zhǎng)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(guó)內(nèi)還沒有PB樹脂原料，依賴進(jìn)口，價(jià)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(jià)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(shí)間較長(zhǎng)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(yīng)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(guān)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(zhǎng)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(zhǎng)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(dá)達(dá)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(dá)10年～20年。根據(jù)據(jù)《建筑給水水排水設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)范》(GBJ115-88))及其局部修修訂稿中規(guī)定定配水點(diǎn)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(yīng)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(yàn)壓力/MPa接頭密封試驗(yàn)/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(shè)設(shè)計(jì)中應(yīng)予以以重視，管道道伸縮長(zhǎng)度可可按下式計(jì)算算：ΔL＝ΔT.LL.α(1)式中ΔL——管管道伸縮長(zhǎng)度度，mm；ΔT——計(jì)算溫差，℃；α——線脹系數(shù)，m/(m.℃)；L——管道長(zhǎng)度，m。管道道計(jì)算溫差可可按下式確定定：ΔT＝0．655Δts＋0．1Δtg(2)式中ΔT——計(jì)計(jì)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(duì)于于明裝和暗設(shè)設(shè)管道，直線線距離較長(zhǎng)時(shí)時(shí)，則應(yīng)考慮慮用折角自然然補(bǔ)償，見圖圖2。其中(3)圖2管道的折折角補(bǔ)償式中L2——為為自由臂長(zhǎng)度度，mm；ΔL——自固定支承承點(diǎn)起管道伸伸縮長(zhǎng)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(guān)。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(shí)，應(yīng)應(yīng)有意折角，使使管道有一個(gè)個(gè)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(zhǎng)長(zhǎng)、用折角自自由臂補(bǔ)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(shè)置固定支支承支架。伸縮器應(yīng)是是平衡式(見圖4)，不致于在在管道水壓力力的作用下，對(duì)對(duì)管段產(chǎn)生軸軸向推力。圖4平衡式伸伸縮器對(duì)于嵌墻敷敷設(shè)的管道，由由于墻槽最后后是用水泥砂砂漿嵌實(shí)，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(zhǎng)1m，溫度變化1℃時(shí)，PEX脹縮力是鍍鍍鋅鋼管脹縮縮力的1/32，但實(shí)際脹脹縮力還低于于這個(gè)數(shù)值。因因此，嵌墻敷敷設(shè)的塑料管管只要施工得得當(dāng)，其脹縮縮絕不會(huì)將嵌嵌實(shí)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(yù)留塑料料管伸縮的空空間。3.4塑料給水水管的的導(dǎo)熱熱性能據(jù)有關(guān)關(guān)資料報(bào)道，塑塑料給水管導(dǎo)導(dǎo)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(dǎo)熱率λ值。表5塑料給水水管的導(dǎo)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(dǎo)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(yīng)的系系統(tǒng)管路布置置和長(zhǎng)度而定定，一般遵守守以下原則：：(1)集中熱水供供應(yīng)系統(tǒng)的主主干管和循環(huán)環(huán)回水管應(yīng)采采取保溫；(2)局部熱水供供應(yīng)系統(tǒng)，暗暗設(shè)于吊頂、管管道井或管窿窿內(nèi)的管子宜宜保溫；(3)敷設(shè)在屋面面的、外露有有可能結(jié)凍的的塑料給水管管應(yīng)保溫；(4)敷設(shè)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(chǎng)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(guān)閉閉；(2)給水管道系系統(tǒng)壓力過高高，閥門、龍龍頭突然關(guān)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(guān)關(guān)，與管徑和和管壁厚度有有關(guān)。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(qiáng)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(dāng)當(dāng)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(jì)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(jì)計(jì)算中水力坡坡降也不一致致，故應(yīng)通過過計(jì)算確定。塑塑料管在尼古古拉茲(J.Niikuraddse)試驗(yàn)曲線中中屬于光滑管管(smooothpippes)，它們通過過水流時(shí)，屬屬紊流狀態(tài)，應(yīng)應(yīng)按式(6)計(jì)算。(6)式中i——水力力坡降；λ——摩阻系數(shù)；；dj——管道計(jì)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(jì)計(jì)算關(guān)鍵在于于λ值確定。λ值在紊流時(shí)時(shí)，與管道內(nèi)內(nèi)壁的粗糙度度無關(guān)，而只只與雷諾數(shù)Re有關(guān)。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(jì)計(jì)算。(7)也有手冊(cè)上上建議采用：：(8)由于塑料管管與Re有關(guān)，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(guān)：(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(yùn)動(dòng)粘滯度度γ與溫度有關(guān)關(guān)：水在10℃時(shí)，水的運(yùn)運(yùn)動(dòng)粘滯度為為1．3×10-66m2／s；而在60℃時(shí)，水的運(yùn)運(yùn)動(dòng)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(guān)。ABS、CPVC、UPVC管為粘接連連接，它們與與鍍鋅鋼管相相仿，過水?dāng)鄶嗝娌豢s??；；PEX-AAl-PEXX和PEX卡環(huán)和夾緊緊鑲?cè)胧綑C(jī)械械連接接頭，過過水?dāng)嗝婵s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(shí)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(shí)，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(guān)。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(jī)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(gè)衛(wèi)生器具具配水點(diǎn)，則則局部阻力就就在配水點(diǎn)和和分水器兩個(gè)個(gè)點(diǎn)，而這些些管道一般是是De16～De20，則可粗略略估計(jì)在該管管段的局部阻阻力為每一個(gè)個(gè)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(shè)5.1明敷暗設(shè)設(shè)在國(guó)外外給水塑料管管的敷設(shè)已不不成問題，可可是在中國(guó)它它已經(jīng)成為該該種管道推廣廣應(yīng)用的關(guān)鍵鍵。給水支管管由于可彎曲曲，在國(guó)外一一般敷設(shè)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(guó)現(xiàn)有房屋屋的衛(wèi)生間、廚廚房間設(shè)計(jì)除除衛(wèi)生間裝飾飾時(shí)有吊頂外外，一般均無無地板和壁窿窿。管道如明明設(shè)，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(shè)(鋼塑復(fù)合管管除外)。暗設(shè)設(shè)有幾種敷設(shè)設(shè)方法：①如果是磚磚墻，對(duì)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(yīng)應(yīng)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(yīng)敷設(shè)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(shí)，用用高標(biāo)號(hào)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(shè)管道局局部墻面或敷敷設(shè)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(shè)時(shí)，應(yīng)有有意彎曲走向向，并作支承承架。④對(duì)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(shè)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(shí)流流入套管的措措施。⑤立管應(yīng)敷設(shè)設(shè)在管道井中中。⑥廚房中的管管道宜敷設(shè)在在柜后，可不不必嵌入墻內(nèi)內(nèi)。以上上暗設(shè)管道均均需在試壓后后無滲漏的情情況下才能進(jìn)進(jìn)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(guān)，還與管管道的彈性模模數(shù)E有關(guān)。而管管道輸送水的的溫度對(duì)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(jì)算：：(10))式中α——與管管材有關(guān)的系系數(shù)，視管道道允許彎曲撓撓度而定；E——在設(shè)計(jì)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(jì)算;q——管道單位長(zhǎng)長(zhǎng)度負(fù)載，N/mm。一般般塑料給水管管不進(jìn)行支承承間距計(jì)算，而而是用查表方方式進(jìn)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(diǎn)點(diǎn)，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(yīng)力力。立管De≤40mm的管道除穿穿越樓板處為為固定支承點(diǎn)點(diǎn)外，宜在每每層中間設(shè)兩兩個(gè)支承點(diǎn)，De≥50mm立管，層間間只設(shè)一個(gè)支支承點(diǎn)。支承承點(diǎn)不必等距距離設(shè)置，希希望在立管引引出支管的三三通配件處設(shè)設(shè)置一個(gè)支承承點(diǎn)。立管布布置在管道井井中時(shí)，則應(yīng)應(yīng)在立管上引引出支管的三三通配件處設(shè)設(shè)固定支承點(diǎn)點(diǎn)，中間支承承仍按上述原原則設(shè)置。5.3配水點(diǎn)固固定處理建筑給水系系統(tǒng)的終端是是各配水點(diǎn)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)