摘要:隨著化學建材工業(yè)的發(fā)展,一批柔韌性好,強度高,抗沖擊且具有一定耐熱能力的化學管材的問世,給地面輻射供暖帶來的生機,提供了新的突破性的發(fā)展機遇。
關鍵詞:地面輻射;供暖
1 地面輻射供暖的發(fā)展
地面輻射供暖的起源于我國的祖先用火坑,后來傳到國外,并得到發(fā)展和創(chuàng)新。三十年代歐州高級住宅廣為應用,目前在歐州、日本、韓國等國家或地區(qū)得到廣泛推廣,有50%以上家庭采用地面方式采暖。五十年代,中國北方廣大農(nóng)村從熱坑頭轉為用LDPE塑料管做熱水管壓在坑席底下,通過熱水自然流動加熱坑席、被褥給人以溫暖,所以追根問源地面輻射供暖的原理由火坑而來,后經(jīng)幾十年暖氣片的對流采暖,又回到原來的地面輻射采暖,使地暖更科學,更先進,更舒適。
八十年代中期,首先由瑞士利用美國尖端化學材料生產(chǎn)的PB管材,開創(chuàng)了地面輻射供暖使用塑料管的先例。接著又有韓國嵌段聚丙稀PPB做地暖管傳到中國應用一時,后來用無規(guī)共聚聚丙稀PPR,最后利用交聯(lián)技術處理的PEXb,現(xiàn)階段大都應用的是PEXa做加熱管的較多。最近兩年用SKDX800生產(chǎn)的PERT耐熱聚乙烯管材,已進入地暖加熱管行列,憑借其優(yōu)異的加工性能和施工性能將成為水系統(tǒng)地面供暖加熱管的優(yōu)選之材。
2 地面供暖的原理
傳導、對流和輻射是熱傳遞的三種方式,傳導和對流傳熱都必須有冷熱物體直接接觸或通過中間介質(如水、空氣等)相接觸才能進行,輻射傳熱不依靠物體的接觸進行熱量傳遞,而是象陽光穿過大氣層向地面輻射一樣,發(fā)射體將其內能轉化為輻射能發(fā)射出去。當輻射能被另一物體吸收時又轉化為該物體的內能。具體到輻射供暖方式,就是以熱水在塑料管流過,將熱能傳導到地表面,地表面大部分熱量以輻射的形式送入房間,被人體或物體吸收后,馬上轉化成熱能而得到溫暖,從而進一步達到提升室溫的作用。
輻射供暖之所以最舒服是因為它的波長為8.97微米,屬遠紅外當中對人體健康具有特殊作用的一種,被科學家稱為“生命線”的波長范圍。它可以迅速的被人體吸收,使微血管擴張,促進血液循環(huán)和新陳代謝,活化組織細胞,增強免疫力,對健康十分有益。低溫輻射供暖一般采用大面積低溫供暖,室內溫度均勻,沒有傳統(tǒng)對流供暖造成的干燥,悶熱的感覺。
輻射供暖容易實現(xiàn)智能化控制和分室控制,節(jié)省能源,控制開支。輻射供暖無污染,使用低溫熱水的輻射供暖方式,即無有害氣體產(chǎn)生,又無噪音,還沒有對流供暖所產(chǎn)生的大量微小的空氣懸浮物,減少呼吸道疾病隱患,是很環(huán)保的供暖方式。輻射供暖大面積采用集中供熱 ,不需要繁雜的管道、鍋爐房,不需要室內空間,節(jié)省大量土地資源和室內外空間,同時也節(jié)省大量的建設資金。
目前國際上使用的輻射供暖系統(tǒng)有很多種,已經(jīng)應用的有低溫熱水地板輻射供暖、電熱膜、電熱板、發(fā)熱電纜等輻射采暖形式。其中低溫熱水地面輻射供暖是將加熱管直接埋到混凝土中,將溫度不高于60度的低溫熱水通入加熱管中(一般供回水溫差10度左右),釋放的熱量使地面均勻加熱(一般地表溫度25度),通過地面下面的加熱管對地上部分進行熱輻射從而達到供暖的目的。它是在垂直高度上熱量分部均勻,在室溫相同的條件下,距地面5-15厘米高度的溫度,較對流采暖方式約高8-10度;人的感覺是腳熱頭涼,頭腦清醒;空氣對流減弱,有較好的空氣潔凈度;比其他采暖方式節(jié)能10%-20%;并且因為沒有散熱片對空間的破壞,有利于屋內裝修;地面盤管并鋪設聚苯板保溫,填充混凝土有利于隔音和降低樓板撞擊聲。
3 耐熱聚乙烯PERT管材很有發(fā)展?jié)摿?/p>
建設部于2004年3月18號以218號文肯定了低溫熱水地面輻射供暖技術,它適用于建筑物的地面采暖。該技術在我國“三北”地區(qū)推廣意義重大。其中的第92條款是建筑地面輻射供暖塑料管系統(tǒng),推薦用管XPAP、PPR、PEX、PERT,標志著PERT管材做為一種新興的地面供暖水系統(tǒng)專用管之一,得到國家認可和推廣。同時,也說明PERT管材在國內的認知度開始上升,管材生產(chǎn)和應用技術已經(jīng)基本成熟,具備大規(guī)模推廣應用的條件。在2004年5月26日上海舉行的一個行業(yè)會議上,中國塑料加工協(xié)會改性塑料專業(yè)委員會副秘書長劉伯元高級工程師在題為“中國塑料管材最新十項科技進展成果”的講話中,將“PERT管的研制與生產(chǎn)”列為“中國塑料管材最新十項科技發(fā)展成果”之一。PERT管材已具備了相對完備的標準體系,有德國標準,我國建設部標準和ISO標準。在國家的推廣作用下耐熱聚乙稀PERT管材很有發(fā)展?jié)摿Α?/p>
下面將建設部推薦的PERT和XPAP及PPR、PEX做一比較
交聯(lián)鋁塑復合管XPAP不透氧,抗外壓強度高,因其是五層結構在地暖安裝施工中彎曲時容易焊縫脫開。另外熱熔膠的熔點接近110度,無法進行110度試驗;受外界干擾有瞬間高溫出現(xiàn),容易脫層;又加之價格較高,推廣應用較難。
PPR管,耐高溫性能較好,原料可回收,可焊性好。弱點是有冷脆性,脆化的溫度-15度至0度維卡軟化點138度,抗蠕變能力差。溫度超過80度熱強度漸低。管壁較厚,在地暖施工中彎曲較困難。
PEX管,可用在地面輻射供暖有PEXa、PEXb。 低溫韌性好,抗應力開裂性、抗蠕變性強,耐熱性很好,在目前地暖加熱管應用較普遍。缺點是管材廢料不能回收。用銅管件連接,長期使用容易漏水。用做地暖加熱管時,一旦發(fā)生漏水,就得將隱蔽工程全部拆除,重新安裝,損失很大。更不允許用銅管件連接,否則再漏水補救損失更大。PEXb較PEXa 強度高,但價格偏高,在60度以下工作狀態(tài),工作壓力0.8Mpac 以下,選擇PEXa管材較合算。
PERT管無須交聯(lián),無須控制交聯(lián)度和交聯(lián)均勻度,產(chǎn)品質量容易控制,生產(chǎn)質量缺陷的環(huán)節(jié)更少,所以更容易生產(chǎn)質量合格的管材,而對于PEX工藝難以控制。譬如:輔料配比、溫度、速度的控制會直接影響交聯(lián)度的高、低和均勻性。交聯(lián)度過低,造成耐熱性差;過高,會使管材發(fā)脆。
PERT的廢、次、零散管可以回收再利用,不污染環(huán)境,符合環(huán)保。
PERT管可以熔接,正好適合地暖管不允許有接頭的要求。PERT的柔韌性比PPR、XPAP好的多,和PEXa相比毫不遜色。PERT管具有優(yōu)越的耐低溫性能。因此在冬季低溫情況下也可以施工,彎曲管道時無需預熱,可以解決我國北方地區(qū)冬季氣溫低,無法施工而造成的經(jīng)濟損失。其彎曲半徑可以小到管道外徑的5倍。比PEXa的8倍好的多。
PERT的熱穩(wěn)定性試驗是在110度,環(huán)應力1.9MPa情況下通過8760小時試驗,管材無滲漏無破壞。對于PEXa是110度,環(huán)應力2.5MPa情況下通過8760小時試驗管材無滲漏無破裂。這就是說PERT在耐溫耐壓上不是最突出的,但PERT能滿足地面輻射供暖對耐溫耐壓的其本要求,擁有良好的質量穩(wěn)定性和抗沖擊性,也就是可靠性。在價格上與PEXb相當,可謂適中,較之XPAP和PB便宜的多,由于其方便的維修性能又降低了維修費用。
總之PERT 既能滿足地暖的基本要求,又比XPAP便宜、容易彎曲;較之PPR除容易彎曲外又具有優(yōu)越的耐低溫性能,排除了用PPR致命的冷脆性。
PERT廢品、次品、剩余零散品均可以回收利用,并且可以熱熔連接,比PEX要好的多,克服了使用PEX做地暖管的缺點。因為PB管雖然優(yōu)點不少,但價格不菲,且其被劃傷后應力集中,容易爆裂,用做地暖管逐漸減少。
綜合上述,做為地面供暖水系統(tǒng)地暖用管,PERT是當之無愧的,是可行的,是有發(fā)展?jié)摿Φ?。目前狀況下PEXa管價格便宜占了先機,PERT與PEXb不相上下,怎樣使PERT的價格略顯下降,再加上其性能優(yōu)良,能熔接,能回收利用。一定會在地暖市場上大顯身手,占有率逐步回升,有可能成為地暖行業(yè)的主選管材。