文/徐春茂 濰坊昌大建設(shè)集團(tuán)有限公司 山東濰坊 261000

在人們生活水平不斷提升的背景下，節(jié)能意識(shí)不斷加強(qiáng)，暖通工程也會(huì)發(fā)生了極大的變化，供暖方式多采用地板輻射供暖，此種供暖方式，不但增加了低品位能源的利用率，熱舒適性更好等優(yōu)勢(shì)，而且還能進(jìn)行更好的熱計(jì)量，具有良好的發(fā)展前景。塑料管材的發(fā)明和應(yīng)用，在一定程度上推動(dòng)了供暖方式的發(fā)展和變革，發(fā)展基本上實(shí)現(xiàn)了“以塑代鋼”，塑料管材在供暖系統(tǒng)中優(yōu)越性也愈發(fā)突出。

1、目前供暖工程中常用的塑料管材

目前在市面上流動(dòng)的塑料管材種類(lèi)繁多，在暖通工程中應(yīng)用時(shí)，需要綜合考慮軟化溫度、熱穩(wěn)定性、強(qiáng)度等，因此，適用于暖通工程中的塑料管材主要有以下幾種：

1.1 交聯(lián)式鋁塑復(fù)合管

此種塑料管材內(nèi)層密度和外層密度都在0.97g/cm2以上聚乙燃，中間作為增強(qiáng)的鋁管，在管材每層中間都通過(guò)熱熔膠粘結(jié)到一起。主要應(yīng)用在暖通工程加熱管道中，在具體應(yīng)用過(guò)程中，為最大限度上滿足的輸送70℃～95℃的高溫水的要求，管道內(nèi)部和外層都是交聯(lián)聚乙烯，簡(jiǎn)稱(chēng)為XPAP。

1.2 交聯(lián)聚乙烯管

由密度在0.394g/cm2的聚乙烯聚合而成，再通過(guò)物理方法，將春線形的大分子通過(guò)交聯(lián)的方法，形成三維網(wǎng)狀的大分子結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)稱(chēng)為PEX。

1.3 聚丙烯管

主要由聚丙烯樹(shù)脂，添加適量助劑，再通過(guò)擠壓成型的方法制成則熱塑料管材，簡(jiǎn)稱(chēng)為PB管管材。

1.4 嵌段共聚聚丙烯管

此種塑料管材為典型的Ⅱ型聚丙烯管，在不同國(guó)家，有不同的稱(chēng)呼，如：在德國(guó)被稱(chēng)之為PP-B，在韓國(guó)被稱(chēng)之為PP-C。雖然此種塑料管材的柔性方面略差，但耐用性和抗沖擊力非常好。在我國(guó)此種塑料管材主要應(yīng)用在北方暖通工程施工中，即使室外溫度達(dá)到0℃，也不會(huì)發(fā)生脆裂問(wèn)題【1】。

2、暖通工程中塑料管材的應(yīng)用

2.1 強(qiáng)度驗(yàn)算

無(wú)論是金屬管材，還是塑料管材，受到內(nèi)壓時(shí)，管壁上的每個(gè)點(diǎn)，都會(huì)同時(shí)受到三個(gè)方面的應(yīng)力，包括：軸向應(yīng)力、徑向應(yīng)力和環(huán)向應(yīng)力。此種環(huán)向形成應(yīng)力最大。在選擇塑料管材時(shí)，需要對(duì)環(huán)向應(yīng)力的耐壓強(qiáng)度進(jìn)行全面系統(tǒng)的分析，以保證其能滿足暖通工程的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求，環(huán)向應(yīng)力的計(jì)算公式如下：

從公式中可以看出，塑料管材的厚度和允許最大環(huán)向應(yīng)力的一次方成反比，而和管材的公眾壓力及管徑的一次方成正比。

和金屬管材相比在力學(xué)性質(zhì)上，塑料管材的使用溫度對(duì)允許設(shè)計(jì)應(yīng)力的影響比較大，并且在冷態(tài)基礎(chǔ)上，承壓能力不能用做判斷長(zhǎng)期使用的耐久性，其使用壽命更多的取決于溫度對(duì)管材的累計(jì)破壞作用。

2.2 塑料管材的選擇

塑料管材強(qiáng)度計(jì)算公式如下：

表1 塑料管材常用范圍的尺寸系列

2.3 塑料管材許用設(shè)計(jì)應(yīng)力

塑料管材在選擇之前，需要對(duì)相應(yīng)工作壓力條件下的S系列和壁厚進(jìn)行系統(tǒng)分析。通常情況下，PB管材的許用設(shè)計(jì)應(yīng)力，會(huì)隨著時(shí)間的不斷推移而發(fā)生下降的趨勢(shì)。尤其是會(huì)隨著溫度的升高，而發(fā)生急速降低，最后發(fā)生失效。而其他種類(lèi)的塑料管材和PB管有相似的規(guī)律【3】。塑料管材在暖通工程中使用時(shí)，無(wú)法始終作用在相同溫度條件下，比如：供暖工程管道的溫度，在非不需要供暖時(shí)間中，其溫度和室溫基本相同。而在供暖期間中，會(huì)因?yàn)橘|(zhì)調(diào)節(jié)而受到不同溫度的作用。因此，PB管所對(duì)應(yīng)的不同溫度其蠕變特性呈現(xiàn)曲線狀，因此，無(wú)法直接作為確定許用設(shè)計(jì)應(yīng)力的主要依據(jù)，需要先對(duì)不同使用條件下溫度作用頻率進(jìn)行系統(tǒng)化分析，最后才能確定使用等級(jí)。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，本文結(jié)合理論實(shí)踐，研究了暖通工程中塑料管材的應(yīng)用，研究結(jié)果表明，塑料管材具有質(zhì)量更加輕盈、保溫隔熱效果更好、生產(chǎn)制造工藝更加簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，逐步取代了鋼制管材。將其應(yīng)用到暖通工程中，需要高度重視強(qiáng)度驗(yàn)算、塑料管材的選擇、塑料管材許用設(shè)計(jì)應(yīng)力等方面內(nèi)容，才能滿足暖通工程設(shè)計(jì)要求。