地板采暖是我國近年來從歐洲引進(jìn)的一種新興的采暖方式，它以節(jié)能、節(jié)約空間和更高的舒適度等 明顯的優(yōu)點(diǎn)贏得了許多客戶的歡迎，塑料管材在地板采暖的推廣應(yīng)用中起了推動(dòng)作用。根據(jù)Globalpipe的統(tǒng)計(jì)，在歐洲自來水、散熱器、地板采暖使用管 材的比例是1.45：1.35：1，地板采暖的管材使用量和自來水的管材使用量相近，這個(gè)市場值得管材企業(yè)努力去開發(fā)。目前我國地板采暖管材以PEX（交 聯(lián)聚乙烯）管為主， PP-R（無規(guī)共聚聚丙烯）、PP-B（抗沖擊聚丙烯）和PB（聚丁烯-1）等管材也參與了市場的競爭。本文介紹了一種新級(jí)別的PE（聚乙烯）材料，它在 高溫下的長期強(qiáng)度有了顯著地提高，非常適合使用于地板采暖，并且比較了各種管材在地板采暖領(lǐng)域的應(yīng)用的優(yōu)缺點(diǎn)。
        地板采暖的使用條件和對管材獨(dú)特的使用方式要求所應(yīng)用的管材具有的一定的特點(diǎn)：
        1.長期耐溫耐壓性能：我國的地板采暖設(shè)計(jì)一般采用40-60℃的熱水，設(shè)計(jì)壓力一般為 0.4-0.6MPa。由于在不同的季節(jié)管材所承受的溫度和壓力不同，很難計(jì)算管材在這種條件下的許用應(yīng)力。為了方便設(shè)計(jì)人員對管材的壁厚進(jìn)行選擇，國際 標(biāo)準(zhǔn)對地板采暖的使用條件進(jìn)行了計(jì)算和簡化，形成了ISO10508：1995《用于冷熱水系統(tǒng)的熱塑性塑料管材和管件》中規(guī)定的使用條件級(jí)別4，即在設(shè) 計(jì)溫度20℃下使用2.5年，40℃下使用20年，60℃下使用25年，在最高溫度70℃下使用2.5年，在故障溫度100℃下使用100小時(shí)，總的使用 壽命為50年，這種使用條件要求管材具有一定的長期耐溫耐壓性能。
        2.高可靠性：由于地板采暖屬于隱蔽工程，將管道打在砼內(nèi)，管材的使用壽命要求基本要同房屋 同步，一旦出現(xiàn)問題，對于出現(xiàn)問題的點(diǎn)不容易判斷，而且造成的損失要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于管材本身的價(jià)值，所以要求管材具有高可靠性。這一方面要求管材本身的質(zhì)量要可 靠，另一方面要求管材的抗劃痕和抗沖擊等施工性能要好，因?yàn)槭┕み^程管材難免受到一些摩擦和沖擊。
        3.高柔韌性：為了確保管道系統(tǒng)的可靠性，地板采暖管材一般不應(yīng)有接頭，這樣就要求使用整根的管材，要求管材足夠柔軟，容易施工。
        PE-RT管材原料簡介
            普通PE管材耐熱較差，一般用于常溫冷水的輸送。根據(jù)美國塑料管材協(xié)會(huì)PPI（Plastic Pipe Institute）的規(guī)定，其最高使用溫度僅為140°F即60℃。PPI規(guī)定如果要將聚乙烯使用溫度列為60℃以上時(shí)，需要作為“特例”，經(jīng)過PPI 董事會(huì)表決決定。為了提高PE的耐熱性能而開發(fā)的PEX——交聯(lián)聚乙烯管材，把線形大分子鏈之間通過某些交聯(lián)劑聯(lián)結(jié)起來，這的確使管材獲得了很好的耐熱效 果，但是同時(shí)又帶來了生產(chǎn)成本的提高和維修、衛(wèi)生性能方面等等一系列的問題。而且由于交聯(lián)的作用，管材由熱塑性管材變成了熱固性管材，一些廢棄的管材（包 括工廠中不合格的管材或者施工中產(chǎn)生的小管段等）無法回收，使PEX管材給環(huán)保帶來了一定的負(fù)面影響。
             PE的柔韌性和性價(jià)比非常適于管材使用，為了研制可以在高溫下使用的聚乙烯管材料，研究人員進(jìn)行了大量的研究和實(shí)驗(yàn)。2002年3月，美國陶氏化學(xué)的 DOWLEX 2344E率先通過了世界著名的塑料管材檢測機(jī)構(gòu)Bodycotepolymer的測試，正式宣告聚乙烯管材只能做冷水管歷史結(jié)束，同時(shí)也宣告了一個(gè)新的 聚乙烯管材原料等級(jí)的誕生。這是熱水用聚乙烯管材原料研究的重大突破，這種新材料就是——PE-RT，而實(shí)際上在此之前DOWLEX 2344E已經(jīng)有18年管道系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。韓國SK的DX800也在最近通過了Bodycotepolymer的長期測試，成為第二種合格的 PE-RT管材原料。
            PERT即耐熱聚乙烯，是Polyethylene of raised temperature resistance的英文縮寫，是一種可以用于熱水管的非交聯(lián)的聚乙烯，也有人突出了其非交聯(lián)的特性，叫它“耐高溫非交聯(lián)聚乙烯”。它是一種采用特殊的 分子設(shè)計(jì)和合成工藝生產(chǎn)的一種中密度聚乙烯，它采用乙烯和辛烯共聚的方法，通過控制側(cè)鏈的數(shù)量和分布得到獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)，來提高PE的耐熱性。由于辛烯短 支鏈的存在使PE的大分子不能結(jié)晶在一個(gè)片狀晶體中，而是貫穿在幾個(gè)晶體中，形成了晶體之間的聯(lián)結(jié)，它保留了PE的良好的柔韌性，高熱傳導(dǎo)性和惰性，同時(shí) 使之耐壓性更好，這種改性方法和目前市場上常見的PPR類似。PE-RT管可以用于ISO10508中規(guī)定的熱水管的所有使用級(jí)別。PE-RT原料的主要 物理性能指標(biāo)如下：
        物理性能                單位                測試方法                典型值
        熔融指數(shù)，190℃，2.16Kg                g/10min                ISO1133                0.7
        熔融指數(shù)，190℃，5Kg                g/10min                ISO1133                2.2
        密度                g/cm3                ISO1183                0.933
        維卡軟化點(diǎn)                ℃                ISO3069（方法A）                122
        熱傳導(dǎo)系數(shù)，60℃                W/m k                DIN52612-1                0.40
        熱膨脹系數(shù)                1/k                DIN53752A（20-70℃）                1.95×10-4
        拉伸屈服強(qiáng)度                MPa                ISO527                15
        拉伸斷裂強(qiáng)度                MPa                ISO527                40
        斷裂伸長率                %                ISO527                700
        缺口沖擊強(qiáng)度，23℃                KJ/m2                ISO180                無破裂
        缺口沖擊強(qiáng)度，-40℃                KJ/m2                ISO180                9
        彎曲模量                MPa                ISO178                550
        注：機(jī)械性能測試使用2mm厚的壓縮樣條，拉伸速度50mm/min。
        PEX、PB和PE-RT在地板采暖中應(yīng)用比較
            有的廠家宣傳自己的管材時(shí)對管材性能理解存在著誤區(qū)。比如“使用范圍-70——110℃”，-70℃和110℃的溫度對于建筑用管材又有多少實(shí)際意義呢？ 再比如“該管材可以使用200年”，一個(gè)建筑物的設(shè)計(jì)壽命只有50年，水管的壽命200年意義何在？要正確地理解塑料管的性能優(yōu)劣，并不是某一個(gè)特定的性 能指標(biāo)越高越好，對于單個(gè)的性能指標(biāo)而言，只要夠用就行了，管材的優(yōu)劣關(guān)鍵在于各項(xiàng)性能指標(biāo)的均衡。如果一個(gè)或數(shù)個(gè)性能指標(biāo)很好，但是另一個(gè)關(guān)鍵性能極 差，這種材料很可能無法使用，除了性能之外還要考慮性價(jià)比。用于地板采暖的各種管材的性能價(jià)格比較如下：
        1. 長期耐溫耐壓能力：
        對于ISO10508：1995《用于冷熱水系統(tǒng)的熱塑性塑料管材和管件》中的使用級(jí)別4即地板采暖，各種材料的設(shè)計(jì)應(yīng)力的對比如下：
        材料                PB                PE-X                PE-RT                PP-R
        設(shè)計(jì)應(yīng)力                5.46MPa                4.00MPa                3.34 MPa                3.30 MPa
        上面各種材料設(shè)計(jì)應(yīng)力的順序是PB＞PEX＞PERT＞PPR，僅僅從設(shè)計(jì)應(yīng)力上講，可以認(rèn) 為PB管的壁厚在同樣的溫度和環(huán)應(yīng)力條件下可以比其他管材薄，在地板采暖的條件下甚至可以采用1.3mm的壁厚。然而地板采暖工程上在選用管材壁厚時(shí)，出 于高可靠性的要求，還應(yīng)考慮生產(chǎn)和施工時(shí)可能產(chǎn)生的缺陷以及是否容易彎曲施工。根據(jù)北京市標(biāo)準(zhǔn)《低溫?zé)崴�地板輻射供暖�?yīng)用技術(shù)規(guī)程》，“各類管材的壁厚均 不宜＜1.7mm”。根據(jù)德國標(biāo)準(zhǔn)DIN4726《用于溫水地板采暖系統(tǒng)的塑料管道——基本要求》（Pipelines of plastic materials used in warm water floor heating systems; general requirements）的規(guī)定，“對于管徑≥15mm的（PEX、 PP-R、PP-B和PB）管材的壁厚至少應(yīng)為2mm”。在國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T18742《冷熱水用聚丙烯管道系統(tǒng)》中，所有規(guī)格管材的最小壁厚也不小于 2.0mm，這顯然并不是出于耐壓能力的考慮，而是考慮到熱熔連接的可靠性和可能的劃痕等因素對管材的影響。特別是對劃痕比較敏感的PB管，更不能做的太 薄。綜上所述，對于可靠性要求很高的地板采暖的管材，最小的壁厚不應(yīng)小于2.0mm，所以PB和PEX管的耐壓優(yōu)勢在管材口徑小而且溫度和壓力條件又不苛 刻的地板采暖得不到充分的體現(xiàn)。雖然各種管材的耐溫耐壓性有一定差別，但是在低溫地板采暖的使用中，各種管材的壁厚是一樣的，最常用的是2.0mm，在這 個(gè)壁厚下各種管材都完全可以滿足低溫地板采暖的需要，PB管在耐壓性能上的優(yōu)勢不能抵消其在價(jià)格上的劣勢。
        2. 從彎曲模量的數(shù)據(jù)來比較管材的柔軟性， PEX-b（某國產(chǎn)硅烷交聯(lián)管材料）≥800 MPa；PEX-a（某韓國過氧化物交聯(lián)管材料）550-850 MPa；PE-RT：550 MPa（某進(jìn)口PE-RT原料）；PB：350 MPa；PP-R一般為800 MPa以上，而PP-B一般為1500MPa左右�？梢娮钊彳浀氖荘B管，而PE-RT比硅烷交聯(lián)管柔軟，和過氧化物交聯(lián)的PEX-a差不多，PP-R比 較難彎曲，PP-B是最難彎曲施工的。PB、PE-RT和PEX施工時(shí)特別是在冬季施工，不需要特殊的工具或者加熱即可彎曲，施工成本低，而且彎曲部位產(chǎn) 生的內(nèi)應(yīng)力要比較低，對管材的使用壽命影響小。同時(shí)因?yàn)楣懿娜彳浫菀坠潭ǎ瑢�固定管材用的鐵絲網(wǎng)的要求比較低，可以節(jié)約成本。
        3. PE-RT、PB、和PEX的耐低溫沖擊性都比較好，而PP-R和PP-B的耐低溫沖擊性比較差。PE-RT管材在-40℃時(shí)的抗沖擊性與PP-R管材0℃時(shí)的抗沖擊性相近。耐低溫沖擊性好的管材冬季施工時(shí)管材不易受到?jīng)_擊而破裂，增加了施工安排的靈活性。
        4. 從各種管材熱傳導(dǎo)系數(shù)來看，PEX、PERT管為0.40W/m k，PPR管為0.22W/m k，PB管為0.17 W/m k，PEX和PERT管的導(dǎo)熱性比PP-R和PB管高大約一倍。和熱水輸送用的管材需要材料好的保溫性不同，用于地板采暖的管材需要好的導(dǎo)熱性，這樣加熱 速度更快，相應(yīng)的采暖運(yùn)行費(fèi)用比較低。從導(dǎo)熱性來看，在各種管材中PE-RT和PEX是比較適合地板采暖的使用的。
        5. 和PE-RT、PB、PP-R等其他幾種熱塑性管材不同，PEX管的耐熱耐壓性能不是靠材料本身而是靠交聯(lián)來保證，所以一旦交聯(lián)度出現(xiàn)問題，其使用性能將 嚴(yán)重下降。PEX由于PEX管材生產(chǎn)時(shí)需要交聯(lián)，生產(chǎn)工藝相對復(fù)雜，對廠家工藝控制水平要求較高，質(zhì)量受工藝的影響比較大。由于PEX-a使用的原料是粉 料，需要在生產(chǎn)時(shí)與抗氧化劑和交聯(lián)劑等助劑混合，所以混合的質(zhì)量就成了控制交聯(lián)均勻度的關(guān)鍵。如果混合不均勻，交聯(lián)劑和抗氧化劑等助劑分散不好，則管材交 聯(lián)的均勻度可想而知，管材的可靠性自然會(huì)嚴(yán)重下降，管材可能會(huì)產(chǎn)生薄弱點(diǎn)。我國交聯(lián)管的標(biāo)準(zhǔn)中沒有交聯(lián)均勻度的控制指標(biāo)，只控制管材的交聯(lián)度，造成了質(zhì)量 上的隱患。熱塑性管材加工工藝簡單，加工中對管材質(zhì)量的影響因素少，管材性能由材料自身來提供，只要有合適的設(shè)備，產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性比較高。由于PEX管 材不可回用，一旦出現(xiàn)有的廠家舍不得將不合格品廢掉，以次充好的現(xiàn)象，結(jié)果將不堪設(shè)想。對于要求高可靠性的地板采暖懂得管材而言，熱塑性的管材應(yīng)該更加符 合使用的需要。
        6. PE-RT、PB、PP-R等熱塑性原料在生產(chǎn)或使用過程中產(chǎn)生的可以回收，不污染環(huán)境，比PEX具有較高的環(huán)保性。隨著民眾環(huán)保意識(shí)的覺醒和國家環(huán)保力 度的加大，符合更高環(huán)保要求的產(chǎn)品在未來的競爭中將擁有更大的市場。而PEX-b管中使用的引發(fā)劑對生產(chǎn)員工也會(huì)產(chǎn)生不良的影響，對勞動(dòng)保護(hù)也會(huì)產(chǎn)生負(fù)面 影響。PEX-b管由于其殘留影響人體健康，99年1月歐洲共同體禁止在供水管中使用，這種現(xiàn)象也應(yīng)該引起我們的重視。
        7. 塑料管埋設(shè)在砼內(nèi)，雖然施工要求很精細(xì)，對裝修地面也有要求，但在施工過程中和房屋裝修的過程中，無意的局部破壞是難免的。一旦出現(xiàn)局部破壞的情 況，PE-RT和PB類管材能夠熱熔連接，很容易補(bǔ)救，而且其接頭的耐久性能同管材一樣。而交聯(lián)聚乙烯解決的唯一途徑是用金屬接頭連接，這樣在砼內(nèi)便埋下 了隱患，收縮、腐蝕要不了多少年就會(huì)出現(xiàn)滲水。國外一些國家明確規(guī)定金屬接頭不允許暗敷，只能明裝，上海明確規(guī)定金屬接頭不允許進(jìn)墻，所以采用可熱熔的管 材做地板采暖是有一定的優(yōu)勢的，結(jié)合我國的施工隊(duì)伍素質(zhì)尚待提高的現(xiàn)狀，采用非交聯(lián)的材料更有現(xiàn)實(shí)的意義。
        8. 各種原料的價(jià)格如下，PB（BASELL）4萬元/噸，PEX-b 1.4萬元/噸，PE-RT 1.5-1.7萬元/噸，PEX-a 0.9萬元/噸。由于PEX-b管材的加工費(fèi)用比較高，所以管材的價(jià)格情況一般是 PB＞＞PEX-b＞PE-RT＞PEX-a，可見PE-RT的價(jià)格介于PEX-a和PEX-b之間。在地板采暖施工中，管材價(jià)格僅占整個(gè)成本的一半左 右，如果管材價(jià)格相差20%（比如0.4元），僅僅相當(dāng)于整個(gè)成本相差約1.8元，對于整個(gè)房屋的成本而言更是微不足道，如果房屋價(jià)格為3600元/平 米，則只增加0.05%，即萬分之五。如果以萬分之五的代價(jià)換來更高的可靠性，每一個(gè)業(yè)主都是完全樂意的。
        結(jié)論： 從PE-RT管材的各項(xiàng)性能和性價(jià)比綜合起來看，是最適合于地板采暖的管材品種之一。由于PEX管傳統(tǒng)的優(yōu)勢，將來PE-RT管與PEX管將要成為市場的主流，而在競爭中PE-RT管應(yīng)該更有優(yōu)勢。
        各種管材應(yīng)用的情況
        目前在我國的地板采暖系統(tǒng)中，使用的管材以PEX和PP-R管為主，另外還有少量的PP-B和PB管。下面分別介紹一些各種管材在國內(nèi)的生產(chǎn)和應(yīng)用情況。
        一、PEX管：PEX管主要可以分為PEX-a，PEX-b，PEX-c三種，分別是過氧化 物交聯(lián)聚乙烯，硅烷交聯(lián)聚乙烯和輻射交聯(lián)聚乙烯管材。因?yàn)镻EX管相對柔軟，耐溫耐壓性、導(dǎo)熱性，抗沖擊性較好，所以目前其在我國地板采暖系統(tǒng)中使用比較 多。前幾年P(guān)EX-b即硅烷交聯(lián)聚乙烯管材生產(chǎn)量和使用量比較大，而PEX-c因?yàn)樵O(shè)備投資大，在國內(nèi)沒有很多發(fā)展。硅烷交聯(lián)需要額外的設(shè)備（鍋爐）和場 地（交聯(lián)池），投資增加，交聯(lián)時(shí)間長，影響規(guī)模生產(chǎn)，生產(chǎn)成本高。硅烷交聯(lián)時(shí)交聯(lián)度不易控制，往往需要一定的經(jīng)驗(yàn)，因而往往影響管材機(jī)械性能。PEX-b 管的柔軟性稍差一點(diǎn)，在地板采暖中使用是一個(gè)缺點(diǎn)。硅烷交聯(lián)原料價(jià)格比較高，所以其正規(guī)廠家的管材價(jià)格在市場上的價(jià)格也比較高。
        近幾年興起了PEX-a即過氧化物交聯(lián)聚乙烯管材，其原料供應(yīng)商以韓國的一些廠家為主，雖然 PEX-a管材生產(chǎn)速度較慢，但是因?yàn)槠湓�料價(jià)格很低，其管材價(jià)格仍然比較便宜，而且在性能上也不錯(cuò)（主要是其比PEX-b柔軟而且毒性比較低），所以在 PEX管中PEX-a是最有競爭力的。目前國內(nèi)PEX管材生產(chǎn)能力嚴(yán)重過剩，據(jù)說達(dá)到了銷售量的3-5倍。
        二、PB管：因?yàn)镻B管在上述的幾種管材有最高的承壓能力和最好的柔軟性，所以在國內(nèi)PB管 占據(jù)著一部分高檔的市場，在北京等地有一些使用。PB原料的主要來源是BASELL，這個(gè)公司是SHELL和BASF的合資公司，另外有一家日本公司 Mitsui也有生產(chǎn)。從性能上看PB管本身也有一些缺點(diǎn)，施工上的疏忽容易造成管材的破裂。PB管的透氧率比較高，用于熱水管時(shí)容易造成系統(tǒng)的腐蝕，不 適合于采暖系統(tǒng)。最重要的是PB的價(jià)格昂貴，用戶難以承受。
        在國內(nèi)PB被比喻成塑料中的黃金，但是PB管在國際上在聲譽(yù)卻不太好，網(wǎng)站上PB管的不利情 況一片充斥。在歐洲PB管雖然經(jīng)過了許多年的發(fā)展，PB管的市場分額始終沒有突破性的進(jìn)展，始終在市場上處于配角的地位。在歐洲的PB管道系統(tǒng)協(xié)會(huì)—— PBPSA的網(wǎng)站上，我們可以看到，就連他們也承認(rèn)，在90年代中期，因?yàn)镻B管道系統(tǒng)的問題，SHELL 受到了控訴，被迫花了大量的錢來應(yīng)付有關(guān)的訴訟，所以PBPSA的成員也不在向美國銷售PB-1管，如今美國PB管的市場幾乎喪失殆盡。在美國的PB原料 工廠將逐步關(guān)閉，而BASELL將起用其在歐洲的新工廠。在PE-RT這種柔軟的熱塑性管材參與地板采暖市場的競爭的情況下，估計(jì)PB只能在極少部分的市 場銷售，難以有很大的起色。
        三、PP-R和PP-B管：因?yàn)镻P-R管韌性較差，在地板采暖領(lǐng)域沒有性能優(yōu)勢，所以在地 板采暖領(lǐng)域的應(yīng)用正在下降。PPB管耐溫耐壓性比PP-R管差，所以同樣的使用條件下管材的壁厚要大。根據(jù)國標(biāo)GB/T18742《冷熱水用聚丙烯管道系 統(tǒng)》，在地板采暖（使用級(jí)別4）的設(shè)計(jì)壓力為0.4MPa和0.6MPa時(shí)，選用的PP-B管系列分別是S4和S3.2，而PP-R都是S5。對于20的 管材而言，PP-B要分別用2.3和2.8的壁厚，而PP-R只需要2.0的壁厚，可見要保證同樣的耐壓性，使用PP-B管的壁厚要厚很多。加之PP-B 本身的柔軟性就差，在壁厚大的情況下更難以安裝，所以PP-B不適合于地板采暖。
        四、PE-RT（見下一章）
        PE-RT在歐洲和我國的發(fā)展?fàn)顩r
        一、歐洲的情況
        我國北方地區(qū)和歐洲的緯度相近，而且歐洲在塑料管使用方面是世界的先驅(qū)，所以研究歐洲的情況對我們會(huì)有很多啟示，我國管材的發(fā)展可以參考?xì)W洲的經(jīng)驗(yàn)。下表是歐洲PEX+PE-MD/PE-RT在供水和采暖的用量（百萬米）（資料來源KWD -globalpipe）：
        年                PE-RT管材用量                其他管材用量                總量
        1996                50                280                330
        1997                73                298                371
        1998                90                310                400
        1999                125                335                460
        2000                162                330                492
        2001                210                290                500
        2002                265                255                520
        從上表可以看出，以前在歐洲的供暖市場是PEX管一支獨(dú)秀，從1996年起PE-RT管異軍 突起，其市場占有率從15.2%迅速上升到2002年的51%，現(xiàn)在是PEX管和PERT管平分秋色，而且后者仍然保持著很快的上升趨勢，與此同時(shí)PP- R、PB、CPVC一直在市場上分額不大。PE-RT管材在歐洲已經(jīng)成功地用于地板采暖，墻面采暖和融雪系統(tǒng)和散熱器采暖中。在歐洲PERT管的配套標(biāo)準(zhǔn) 比較齊全，包括產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)都已經(jīng)齊全，可以說已經(jīng)成為一種成熟的管道系統(tǒng)。主要的標(biāo)準(zhǔn)有：
        DIN4721：2001《高溫地板采暖系統(tǒng)及散熱器采暖系統(tǒng)用塑料管道——耐熱聚乙烯（PE-RT）》
        Plastic piping systems for warm water floor heating and radiator connections——Polyethylene of raised temperature resistance(PE-RT)
        DIN16833：2001《耐熱聚乙烯管道（PE—RT）——一般質(zhì)量要求，檢驗(yàn)》
        Polyethylene pipes of raised temperature resistance——General quality requirements, testing
        DIN16834：2001《耐熱聚乙烯管道（PE—RT）——尺寸》      
        Polyethylene pipes of raised temperature resistance——Dimensions
        ISO/WD 24033《耐熱聚乙烯管道（PE—RT）——時(shí)間和溫度對預(yù)期強(qiáng)度的作用》（ISO工作草案）
        Polyethylene of raised temperature resistance （PE—RT）pipes——effect of time and temperature on the expected strength
        由于PE-RT的發(fā)展勢頭很猛，KWD-globalpipe對PE-X管制造商（尤其是用 于地板采暖和散熱器連接）提出了題為“歐洲：PEX在加熱領(lǐng)域進(jìn)入困難時(shí)期”的警告——PEX管材的廠家“應(yīng)該作好思想準(zhǔn)備迎接前面的困難時(shí)期，除非他們 有足夠的資金，并且能夠迅速應(yīng)對最近在行業(yè)中出現(xiàn)的危險(xiǎn)趨勢”。在中歐，主要的PE-RT管材的供應(yīng)商是HPG，Unatherm和 Cronatherm（都是德國）和Multitherm（奧地利）。
        二、國內(nèi)的情況
        目前國內(nèi)塑管行業(yè)對于PE-RT管道都了解得比較少，在我們公司的客戶調(diào)查中，沒有一個(gè)客戶 聽說過PE-RT管。國內(nèi)也有個(gè)別廠家做過PE-RT管，但是市場一直沒得到很好的開發(fā)。通過上面的性價(jià)比分析，可以知道PERT管在地板采暖市場有著巨 大的性能優(yōu)勢，市場發(fā)展存在著很大的潛力。PE-RT管市場只是剛剛開始，存在著巨大的潛在的市場，但是這個(gè)市場不會(huì)自己去形成，要靠生產(chǎn)廠家去積極的推 廣，它才會(huì)由潛在的市場變成現(xiàn)實(shí)的市場。
        2002年建設(shè)部發(fā)布了CJ/T175—2002《冷熱水耐熱聚乙烯（PE—RT）管道系統(tǒng)》，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是參照德國標(biāo)準(zhǔn)制訂的，標(biāo)準(zhǔn)的水平比較高。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對于推動(dòng)我國PE-RT管材的推廣應(yīng)用將會(huì)起到積極的作用。
        三、金潮產(chǎn)品的簡介
        為了適應(yīng)我國地板采暖市場向高可靠性、高環(huán)保性的方向發(fā)展，讓國內(nèi)客戶能夠分享到世界最新材 料技術(shù)的成果，金潮管業(yè)采用進(jìn)口原料和先進(jìn)的德國巴頓菲爾生產(chǎn)線，推出了新一代地板采暖管材——金潮PE-RT地板采暖管材。金潮管業(yè)為地板采暖提供了系 統(tǒng)解決方案，主干管采用 PP-R 管，保留了PP-R管的優(yōu)勢，以有效地利用其剛性好——管道較為美觀和保溫性好的特點(diǎn)，減少了保溫材料的成本；埋地敷設(shè)的盤管采用PERT管，以有效地利 用其適合于地板采暖盤管的特性，構(gòu)成一個(gè)更合理的系統(tǒng)。
        結(jié)束語
        近十幾年來，塑料管材真正地進(jìn)入了人們的視野，改變了以往人們對塑料管材的印象。對于塑料管 材的認(rèn)識(shí)也從“塑料管不生銹”到認(rèn)識(shí)了其長期的耐壓性能，塑料管材也不再是容易老化脆化和劣質(zhì)廉價(jià)品的代名詞。塑料管的不腐蝕，柔韌，熱熔連接不泄露，重 量輕，容易運(yùn)輸和現(xiàn)場操作等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)成為了業(yè)內(nèi)人士的常識(shí)。人們對塑料管材抱著一種更加開放的心態(tài)，愿意去積極的嘗試新的塑料管材，政府和主管部門也加大 了塑料管材的推廣力度。但是同時(shí)也出現(xiàn)一部分人或者廠家盲目的夸大塑料管的性能，使施工和設(shè)計(jì)人員也產(chǎn)生了一些錯(cuò)覺，盲目擴(kuò)大其使用范圍，施工時(shí)野蠻施 工，出現(xiàn)了一些不應(yīng)該發(fā)生的事故。所以，目前業(yè)界應(yīng)該對新型塑料管抱一種理性的態(tài)度，既不是完全否定，也不是盲目夸大，這是一個(gè)認(rèn)識(shí)的跨越，實(shí)事求是的認(rèn) 識(shí)和使用才有利于新產(chǎn)品的健康成長。
        經(jīng)過上面的分析，我們可以認(rèn)為PE-RT是最適合于地板采暖的管材品種之一，具有著得天獨(dú)厚 的優(yōu)勢，未來的地板采暖市場將是PE-RT和PEX-a的天下，其它管材的競爭力不強(qiáng)。國內(nèi)的有識(shí)之士早就指出：在歐洲PE-RT管“經(jīng)過近20年的研 發(fā)，投放市場僅數(shù)年，其市場占有率大大高于PP-R、PB、PP-H和PP-B管，而僅次于PEX管，更主要的還在于其熱強(qiáng)度、抗應(yīng)力開裂性、抗蠕變能力 均不低于PEX管，完全是熱塑性的，不僅廢料可以回收利用，管材也可很容易的進(jìn)行焊接連接，又是PEX管所不可以比擬的。據(jù)預(yù)測，數(shù)年后 DOWLeX2344E管很可能后來居上，接近或超越PEX管。”可以預(yù)見，PE-RT管的發(fā)展將是繼PP-R管之后管材市場的又一個(gè)市場機(jī)會(huì)
        耐熱塑料PE-RT、PP-R、PB、PEX管在地板采暖中的應(yīng)用與發(fā)展 馬彩芹 （河北寶碩管材有限公司，保定071051） 摘要:本文通過對地板采暖用管材PE-RT、PP-R、PB、PEX和PE-RT的性能比較，充分說明PE-RT管在地板采暖系統(tǒng)中有獨(dú)特優(yōu)勢，是一種值 得推廣的耐高溫環(huán)保材料。 關(guān)鍵詞：PE-RT 地板采暖 施工優(yōu)勢 一、 引言 地板采暖是近年從國外引進(jìn)的一種新興的采暖方式，它以節(jié)能、節(jié)約空間和更高的舒適度的優(yōu)點(diǎn)贏得了許多用戶的歡迎。耐高溫塑料管材在地板采暖的推廣應(yīng)用起了 推動(dòng)作用。目前國內(nèi)地板采暖管材有PE-RT、PP-R、PB、PEX;其中PE-RT是最近出現(xiàn)的。本文對這幾種管材在地板采暖領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了 比較。 地板采暖的使用條件和對管材獨(dú)特的使用方式要求所用的管材具有一定的特點(diǎn): 1.長期耐溫耐壓性能:我國的地板采暖設(shè)計(jì)一般采用40-60℃的熱水,設(shè)計(jì)壓力一般為0.4-0.6Mpa。由于在不同的季節(jié)管材所承受的溫度與壓力不 同，很難計(jì)算其在這種情況下的使用應(yīng)力。一般采用ISO 10508：1995《用于冷熱水系統(tǒng)的熱塑性塑料管材和管件》的規(guī)定，按使用條件選用其中的四個(gè)應(yīng)用等級(jí)，見表1。 表1 使用條件級(jí)別 應(yīng)用等 級(jí) 設(shè)計(jì)溫度TD ℃ 在TD下的使用壽命 年 最高設(shè)計(jì)溫度Tmax ℃ 在最高設(shè)計(jì)溫度下的使用時(shí)間 年 故障溫度Tmal ℃ 在故障溫度Tmal下的使用時(shí)間 h 典型應(yīng)用范圍 級(jí) 別1 60 49 80 1 95 100 供應(yīng)熱水 (60℃) 級(jí) 別2 70 49 80 1 95 100 供應(yīng)熱水 (70℃) 級(jí)別4 20 40 60 2.5 20 25 70 2.5 100 100 地板采暖和低溫散熱器采暖 級(jí)別5 20 60 80 14 25 10 90 1 100 100 高溫散熱器 采暖 注： ⑴、 當(dāng)TD、Tmax、Tmal超出本表所給出的值時(shí)，不能用本表。⑵、表中所列各使用條件級(jí)別的管道系統(tǒng)應(yīng)同時(shí)滿足20℃、1MPa條件下輸送冷水50年使 用壽命的要求。 2.高可靠性：由于地板采暖屬于隱蔽工程，管材的使用壽命要求要與房屋同步，一旦出現(xiàn)問題，對于出現(xiàn)問題的點(diǎn)不容易判斷，而且造成的損失要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于管材本 身的價(jià)值，所以要求管材具有高可靠性。這一方面要求管材本身的質(zhì)量要可靠，另一方面要求管材的抗劃痕和抗沖擊等施工性能要好，因?yàn)槭┕み^程管材難免受到一 些摩擦和沖擊。 3.高柔韌性（即彎曲性好）：為了確保管道系統(tǒng)的可靠性，地板采暖管材一般不應(yīng)有接頭，這樣就要求使用整根的管材，要求管材足夠柔軟，容易施工。 二、PE-RT、PP-R、PB、PEX管在地板采暖中的性能價(jià)格比較 1.長期耐溫耐壓能力：對于ISO 10508：1995《用于冷熱水系統(tǒng)的熱塑性塑料塑料管材和管件》中的使用等級(jí)4即地板采暖，各種材料的設(shè)計(jì)應(yīng)力對比如下： 材料 PB PE-X PP-R PE-RT 設(shè)計(jì)應(yīng)力 5.46MPa 4.00 MPa 3.34 MPa 3.30 MPa 僅從設(shè)計(jì)應(yīng)力上講，可以認(rèn)為PB管的壁厚在同樣的溫度和環(huán)應(yīng)力條件下可以比其他管薄。然而地板采暖工程上選用管材時(shí)，處于高可靠性的要求，還應(yīng)考慮生產(chǎn)和 施工時(shí)可能產(chǎn)生的缺陷。德國標(biāo)準(zhǔn)DIN4726《用于低溫地板采暖系統(tǒng)的塑料管道——基本要求》規(guī)定“對于管徑≥15mm的管材的壁厚至少應(yīng)為 2.0mm”；國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T《冷熱水用聚丙烯管道系統(tǒng)》中規(guī)定“所有規(guī)格管材的最小壁厚不應(yīng)小于2.0mm”。這顯然不是處于耐壓能力的考慮，而是考 慮到熱熔和劃痕等因素的影響。特別是對劃痕比較敏感的PB管，更不能做的太薄。所以PB、PE-X的耐壓優(yōu)勢在地板采暖得不到充分體現(xiàn)�？梢姡�雖然各種管 材的耐壓耐溫性有一定差別，但是在低溫地板采暖的使用中，各種管材的壁厚是一樣的，最常用的是2.0mm，在這個(gè)壁厚下各種管材都完全可以滿足低溫地板采 暖的需要。PB管在耐壓性能上的優(yōu)勢不能充分體現(xiàn)，抵消不了其在價(jià)格上的劣勢。 2.柔韌性： 材料 PB PEX-b PEX-a PP-B PP-R PE-RT 彎曲摸量 350MPa ≥800 MPa 350-850 MPa 1500 MPa ≥800 MPa 550MPa 可見最柔軟的是PB管，PE-RT和PE-Xa差不多，PP-R次之，PP-B最難彎曲。PB、PE-RT和PEX-a剛中帶柔，具有較好的韌性，彎曲特 別省力，且可以采用較小的曲率半徑。特別是在冬季施工時(shí)，不需要特殊的工具或者加熱即可彎曲，施工成本低，而且彎曲部位產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力要比較低，對管材的使 用壽命影響小。同時(shí)管材柔軟易固定，對固定管材用的材料要求比較低，可以節(jié)約施工成本。PE-RT作為地板輻射供暖系統(tǒng)的加熱盤管時(shí)，這個(gè)特點(diǎn)給施工帶來 了極大的方便。此外，其特有的“應(yīng)力松馳性能”在管道彎曲處的應(yīng)力能很快得到釋放，從而可以避免在長期使用過程中由于應(yīng)力集中而在彎曲處出現(xiàn)破裂的現(xiàn)象。 3.抗沖擊性能： PB、PE-RT和PEX的耐低溫沖擊性都比較好，而PP-R和PP-B的耐低溫沖擊性比較差。PE-RT管材在-40℃時(shí)的抗沖擊性和PP-R管材0℃ 時(shí)的抗沖擊性相近。耐低溫沖擊性比較好的管材冬季低溫環(huán)境施工時(shí)管材不易受到?jīng)_擊而破裂，增加了施工安排的靈活性。 4.熱傳導(dǎo)性： 材料 PB PE-X PP-R PE-RT 熱傳導(dǎo)系數(shù)（w/m.K） 0.17 0.40 0.22 0.40 PE-RT的熱傳導(dǎo)系數(shù)與PEX相當(dāng)，遠(yuǎn)高于PP-R和PB，在采暖應(yīng)用中可以提高熱傳導(dǎo)效率，。對地板輻射供暖來說，在相同條件下，盤管的導(dǎo)熱系數(shù)高， 就意味著單位地板面積的散熱量提高，其結(jié)果是可以減少盤管長度，降低造價(jià)，并且降低了系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用。 5.成型加工性： 和PE-RT、PB、PP-R等其他幾種熱塑性管材不同，PEX管的耐熱耐壓性能不是靠材料本身而是靠交聯(lián)來保證，所以一旦交聯(lián)度出現(xiàn)問題，其使用性能將 嚴(yán)重下降。PEX由于PEX管材生產(chǎn)時(shí)需要交聯(lián)，生產(chǎn)工藝相對復(fù)雜，對廠家工藝控制水平要求較高，質(zhì)量受工藝的影響比較大，相應(yīng)的增加了綜合成本。同時(shí)， 交聯(lián)度不易控制均勻，現(xiàn)場監(jiān)測也有難度，可能產(chǎn)生由不均勻造成的薄弱點(diǎn)；目前市場上良莠不齊，魚龍混雜，質(zhì)量很難控制。 PP-R、PE-RT和PB為熱塑性管材，加工工藝簡單，加工中對管材質(zhì)量的影響因素少，管材性能由材料自身來提供，只要有合適的設(shè)備，產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性 比較高。 6.可回收性： 由于PEX管材不可回用，一旦出現(xiàn)有的廠家舍不得將不合格品廢掉，以次充好的現(xiàn)象，結(jié)果將不堪設(shè)想。對于要求高可靠性的地板采暖懂得管材而言，熱塑性的管 材應(yīng)該更加符合使用的需要。 PE-RT和 PP-R在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢棄邊角料和不合格的管材和管件均可在制造商的企業(yè)內(nèi)再次加工利用，不會(huì)對環(huán)境造成污染，具有較高的環(huán)保性。隨著民眾環(huán)保意識(shí) 的覺醒和國家環(huán)保力度的加大，符合高環(huán)保要求的產(chǎn)品在未來的市場競爭中將擁有更大的市場。 7.管道的連接問題： 管材通常有兩種連接方法：“熱熔”式連接和機(jī)械式連接。熱熔式連接是指在接頭和管材上都使用相同的聚合物材料，采用特制的連接設(shè)備，把接頭和管材加熱至一 定溫度并熔合在一起，形成一個(gè)均勻、永久性的水密連接。施工時(shí)只需嚴(yán)格遵從特定的加熱時(shí)間和溫度參數(shù)，就可保證連接可靠。機(jī)械式連接是指采用機(jī)械的壓力連 接管材和接頭。主要有環(huán)式連接和壓縮連接兩種機(jī)械式連接方法，易造成局部縮徑，水流阻力增加，滲漏等現(xiàn)象。 眾所周知，地板輻射供暖系統(tǒng)的加熱盤管，通常大部分是澆搗在細(xì)石混凝土填充層內(nèi)的，所以滲漏是絕對不允許的。為此，施工規(guī)程中都明確規(guī)定埋置在填充層內(nèi)的 加熱盤管上，不允許有可拆卸接頭。這個(gè)規(guī)定無疑是十分正確的，也是必須的。問題是在實(shí)踐中，往往會(huì)有一些意外的事情發(fā)生，例如在建筑裝修過程中，無意中損 壞了盤管，現(xiàn)實(shí)中這種情況是屢見不鮮的。怎么辦呢？把填充層全部揭掉，重新更換盤管，往往是不可能這么做的。常規(guī)的處理方法是做局部修補(bǔ)處理——加一個(gè)可 拆卸接頭（而規(guī)定不允許）。采用熱熔連接的PP-R、PB和PE-RT管材就可使此問題就迎刃而解。 為了在總體上對各類耐熱塑料管有一個(gè)全面的了解，茲將各種耐熱塑料管的綜合性能在表中作一匯總比較。 品 種 比較內(nèi)容 交聯(lián)聚 乙烯管 耐高溫 聚乙烯管 聚乙烯管 聚丁烯管 代 號(hào) PEXa PE-RT PP-H PB PEXb PP-B PEXc PP-R 110℃/8760h試驗(yàn) 通 過 通 過 通 過 通 過 輸送熱水時(shí)的壁厚 較 薄 較 薄 較 厚 較 薄 低溫下的韌性 很 好 極 好 PP-H極差 PP-B很好 PP-C較差 很 好 熱 強(qiáng) 度 很 高 較 高 低 很 高 加工性能 不 便 方 便 方 便 方 便 回收利用的可能性 不 可 可 可 不 可 衛(wèi)生性能 PEXa優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) PEXb差 PEXc優(yōu) 熱熔連接 不 可 可 可 不 好 氣 味 有 無 無 有 施工方便程度 方 便 最 方 便 很 方 便 不 方 便 綜合成本 較 高 最 低 較 低 很 高 結(jié)論：從PE-RT管材的各項(xiàng)性能綜合來看，是最適于地板采暖的管材。 三、應(yīng)用情況 1、國外的情況 （1）近年來歐洲在冷熱水輸送、地板供暖和散熱器供暖領(lǐng)域里，PE-RT管的應(yīng)用呈大幅度上升趨勢，越來越廣泛。下面借用數(shù)據(jù)表格來說明。 歐洲PE-RT在冷熱水輸送、地板供暖和散熱器供暖領(lǐng)域的用量 百萬米 年份 PE-X（以PE-Xa為主） PE-RT 總量 1996 190 50 330 1997 208 73 371 1998 224 90 400 1999 231 125 460 2000 228 162 492 2001 219 190 500 2002 203 225 520 從上表分析可以看到：從1996年起PE-RT異軍突起，其市場占有率逐年上升，而且PE-RT仍保持強(qiáng)勁的上升勢頭。 ⑵期刊Globalpipe對于2003、2004年歐洲地板采暖管道系統(tǒng)情況的報(bào)道，歸納介紹于下表：（為了說明發(fā)展趨勢，列入2001年的數(shù)據(jù)）： 歐洲2003年地板采暖管道系統(tǒng)應(yīng)用情況 百萬米 ------ PE-RT PE-X 鋁塑管 PB 2004年歐洲--地板采暖 203.3 197.5 27.1 13.7 2003年歐洲--地板采暖 187.3 183.6 27.1 13.7 2001年歐洲--地板采暖 146.8 176.0 19.1 23.1 從數(shù)據(jù)中可以看到：在地板采暖領(lǐng)域，PEX和PE-RT仍然占首位，還是有明顯優(yōu)勢。該報(bào)道中沒有提供PP的數(shù)據(jù)。報(bào)道說，在歐洲的生活及采暖領(lǐng)域PP- R已經(jīng)衰落，但因?yàn)樯�產(chǎn)簡單和低廉在東歐的生活用水領(lǐng)域還有增長。PB在很多市場下降，但是在英國有些增長。 2.國內(nèi)情況 目前在我國的地板采暖系統(tǒng)中，使用的管材以PEX和PPR管為主，還有少量的PB管，PE-RT管是近年剛在中國使用，國人對PE-RT了解的還比較少。 下面分別加以介紹。 ⑴PEX：管主要分為PEX-a、PEX-b、PEX-c三種。因?yàn)镻EX管相對柔軟、耐溫耐壓、導(dǎo)熱性好、抗沖擊性好，所以在中國地板采暖系統(tǒng)使用較 多；其中PEX-A是其中最有競爭力的。 ⑵PB：因?yàn)镻B管在上述的幾種管材中有最高的承壓能力和最好的柔軟性，所以占據(jù)者部分高檔市場。但是PB管在國際上的聲譽(yù)卻不大好。這是因?yàn)樵跉W美曾有 幾次PB管出事故的報(bào)道（可能與PB的耐劃痕能力差有關(guān)）。在PE-RT參與地板采暖市場的競爭下，估計(jì)PB管只能有極少的分額，難有大的起色。 ⑶PP-R和PP-B管：因PP-R和PP-B管韌性較差，在地板采暖領(lǐng)域無性能優(yōu)勢，不適于地板采暖，所以在地板采暖的應(yīng)用正在下降。 ⑷PE-RT：PE-RT因其優(yōu)異的性能和性價(jià)比，一出現(xiàn)就受到客戶的歡迎。尤其在地板采暖領(lǐng)域，正在逐步占領(lǐng)市場。為了適應(yīng)我國地板采暖市場向高可靠、 高環(huán)保性的方向發(fā)展，寶碩管業(yè)采用進(jìn)口原料和先進(jìn)的德國巴頓菲爾生產(chǎn)線，推出了地板采暖管材---寶碩PE-RT地板采暖管材，并提供設(shè)計(jì)、安裝施工等系 統(tǒng)服務(wù)。 四、結(jié)束語 由于PE-RT管不僅具有施工方便、能修補(bǔ)等特點(diǎn)，而且具有優(yōu)異的性價(jià)比�？梢哉J(rèn)為PE-RT是最適于地板采暖的管材之一。一出現(xiàn)就受到了人們的青睞，在 供暖領(lǐng)域里，尤其是地板輻射供暖方面，正在逐步取代傳統(tǒng)的PEX管、PAP管和PB管等，我國已有數(shù)家企業(yè)引進(jìn)了PE-RT管的生產(chǎn)線。應(yīng)該指出，對于耐 熱塑料管的選擇，并不是溫度越高、熱強(qiáng)度（設(shè)計(jì)環(huán)應(yīng)力）越大就是越好。管材的優(yōu)劣關(guān)鍵在于各項(xiàng)性能指標(biāo)的均衡和性價(jià)比，正確的選擇應(yīng)該是既能滿足使用條件 的要求，且有一定的安全裕量，但又不過分的大材小用而造成浪費(fèi)，中國的名言“物盡其用，人盡其材”同樣也適用于管材選擇。隨著人們認(rèn)識(shí)的深化，預(yù)計(jì)PE- RT在供暖領(lǐng)域里的應(yīng)用將越來越普及�？梢灶A(yù)見，PE-RT管的發(fā)展是塑料生產(chǎn)廠家的一個(gè)市場機(jī)會(huì)。