施工篇丨暖通空调中各种塑料管.钢管选型及比较

暖通空调中各种塑料管的比较1）按照许用设计应力排序。在相同的条件下，各类管材的许用设计应力大致为以下排列顺序：PB管、PE-X管、PP-R管、PE-RT管。铝塑复合管没有许用设计应力数值，如果按照XPAP管长期工作温度82℃的允许工作压力0.86MPa推算，公称外径20mm的管道许用设计应力约为4.30MPa，公称外径25mm的约为4.30MPa，公称外径32mm的约为4.58MPa，大体与PB管相近。

2）按市场价格的高低排列，大体上也是上述顺序。设计应力较低的管材具有价格方面的优势。工程应用中，并非一定要选用设计应力高的管材。例如，散热器系统热源为户式燃气热水炉，工作压力不会超过0.3MPa，如采用PB管，S=σD/p=4.31MPa/0.3MPa=14.37，按照强度计算可以采用S8系列；如果采用PP-R管，S=σD/p=1.90MPa/0.3MPa=6.33，按照强度计算可以采用S6.3系列。但根据最小壁厚要求，管材宜优于S5系列。价格较高的PB管就大材小用了。

3）有效质量控制。据塑料工业业内人士分析，PB管、PP-R管、PE-RT管主要通过原料的成份和品质实现较可靠的质量控制。而PE-X管和XPAP管,除原料成份和品质外,其交联工艺对质量控制也至关重要,正是交联工艺这一重要环节,使许多该类管材的质量不合格。

4)聚丁烯、无规共聚聚丙烯、非交联耐热聚乙烯的施工剩余材料，可以再生利用，对环保有利。这几种管材还可采用热熔连接工艺，不但可以节省昂贵的连接配件，而且可以在特定条件下使用。

5)氧渗透问题。系统采用钢制散热器等易腐蚀构件时，聚丁烯管、交联聚乙烯管、无规共聚聚丙烯管和非交联耐热聚乙烯管宜有阻氧层，以有效防止渗入氧而加速对系统和散热器的氧化腐蚀。铝塑复合管中间层为增强铝管，可有效阻隔氧的渗透。

6）管材的纵向线膨胀问题线膨胀系数（mm/m·K）：

钢管

0.012

交联铝塑复合管

0.025

聚丁烯管

0.130

无规共聚聚丙烯管

0.180

交联聚乙烯管

0.200

由于较大的纵向膨胀，使管道受热后变形严重，因此不适合于明装。而埋设于混凝土垫层内的管道纵向膨胀受限，会转化为内应力，故在强度计算时需有适量安全系数。

管道受热后纵向膨胀形成的膨胀力，是线膨胀系数、管材的弹性模量和管道截面积的乘积。

线膨胀系数大的管材受热作用会有较大的热伸长。

但塑料类管材的弹性模量远小于钢管，钢管弹性模量为20.6×103kN/cm2，而例如PP-R管，在20℃时仅为80kN/cm2），95℃时又降低为25kN/cm2。因此，在管道截面积相同时，塑料类管材的膨胀力会远小于钢管。

塑料类管材的纵向膨胀特性，应在敷设方式上有所考虑。塑料类管材在地面内埋设时纵向膨胀受限，会转化为内应力，在管道强度计算的安全系数中可以消纳。由于明装时则会发生较大的弯曲变形，且易受划伤而影响使用寿命。实际图集中，只推荐在直埋时采用，非直埋的管道（包括明装或管道井内安装），仍推荐采用热镀锌钢管和螺纹连接。

7）耐低温性能

无规共聚聚丙烯管在﹣10℃环境条件下,会发生低温脆化，易在运输过程中损坏。而其它管材的脆化温度，可低达﹣70℃。

暖通空调中塑料管壁厚的确定塑料管不需要考虑焊缝因素和腐蚀裕量,故仍采用下式确定所需壁厚：

强度计算用的管径D，对于钢管是指内径,而对于塑料管,是指中径,即DZ,DZ＝DE－e，故应写作：

塑料管强度计算，也常用下列形式：

等式中的第一项，是管材环应力与承压的比值，第二项只与管道尺寸有关。如果令其值为S，那么，S既是管材的尺寸系列，又可在许用应力和系统工作压力既定条件下，便捷地计算和确定应选用的S系列，或不同管外径所需要的对应壁厚。

塑料类管道的Ｓ值，是直径对壁厚的比值，由此可见：在管材许用应力确定后，Ｓ值越小承压越高。塑料类管道划分为 2，2.5，3.2，4.0，5.0，6.3，8.0和10共8个系列，其中2和10两种系列一般无产品。

塑料管常用范围的尺寸系列

公称外径

DE/mm

公称壁厚（en/mm）

S8

S6.3

S5

S4

S3.2

S2.5

16

1.3

1.3

1.5

1.8

2.2

2.7

20

1.3

1.5

1.9

2.3

2.8

3.4

25

1.5

1.9

2.3

2.8

3.5

4.2

32

1.9

2.4

2.9

3.6

4.4

5.4

欧洲还有一种塑料类管道划分系列的方法，即所谓标准尺寸比SDR。

适合于输送热介质的塑料管材PVC-C 聚氯乙烯耐热管

PE-X 交联聚乙烯管

PE-RT 交联聚乙烯管

PP-R 非交联热塑性聚乙烯管

PB 无规共聚聚丙烯管

PB 聚丁烯管

（PP-R 或 PERT 铝塑复合管）

铝塑复合管的种类日益繁多，到目前为止，搭接焊式大致有PAP-聚乙烯或无规共聚聚丙烯/铝/聚乙烯或无规共聚聚丙烯（铝塑复合管），XPAP-交联聚乙烯/铝合金/交联聚乙烯（交联铝塑复合管）；对接焊式有：PAP1-聚乙烯/铝/交联聚乙烯（一型铝塑管），XPAP2-交联聚乙烯/铝/交联聚乙烯（二型铝塑管），PAP3-聚乙烯/铝/聚乙烯（三型铝塑管），PAP4-聚乙烯/铝/聚乙烯（四型铝塑管-可用于输送燃气等气体），RPAP5-耐热聚乙烯/铝/耐热聚乙烯（五型铝塑管）。尽管各种铝塑复合管均称长期工作温度可以达到60℃或以上，但是，由于长期工作温度这个概念比较模糊，采用交联聚乙烯（PE-X）塑料、无规共聚聚丙烯（PP-R）塑料和非交联耐热聚乙烯（PE-RT）塑料的铝塑复合管，输送热介质，更加安全可靠。

暖通空调中的钢管选型

暖通空调工程中习惯使用钢管，使用温度对许用设计应力影响不大。如近似取许用设计应力为50MPa，直径为200mm的钢管，工作压力为1.0MPa时，理论计算管壁厚度仅需2mm。暖通空调系统工作压力一般很少超过1.0MPa，可见钢管的管壁厚度，主要不是满足承受应力，而是满足腐蚀因素的需要。因此，除在特殊高压条件下应用以外，一般无需进行强度验算。

钢管的公称压力

普通焊接钢管 PN≤1.0MPa

加厚焊接钢管 1.0＜PN≤1.6MPa

直缝、螺旋缝电焊钢管 1.0＜PN≤1.6MPa

无缝钢管 1.6＜PN≤2.5MPa

1 系统工作压力Pg≤1.0MPa、管道公称直径DN≤150mm时，根据GB/T3091-2008《低压流体输送用焊接钢管》，可采用普通焊接钢管。

2 系统工作压力1.0MPa≤Pg≤1.6MPa、管道公称直径DN≤150mm时，可选择加厚焊接钢管。

3 系统工作压力Pg＞1.6～2.5MPa时，不论其公称直径多大，根据GB/T7163-2008《输送流体用无缝钢管》，均应选择无缝钢管。

整个水系统不同部位的静压和工作压力是不相同的，即使是分别设置高、低区的水系统，同一分区系统内的静压和工作压力也不相同。水泵出口压力，一般是指系统最低点和距离水泵出口较近管段的最大压力，并不能概括整个水系统的各点。特别是对于高层建筑而言，整个水系统是否全部都需要按照这个压力计算？

塑料管同金属管道力学特性的主要区别，是应力的变化规律不同。温度作用对塑料类管材许用应力σD的影响极大。使用寿命主要取决于不同使用温度对管材的累积破坏作用，概略说，温度每提高10℃，使用寿命约缩短2.5倍，热作用使环应力逐步下降即发生管材的蠕变，以至不能满足使用压力而破坏。（可见下图）

从PB管在不同温度下的等应变蠕变特性曲线可见，许用应力都会随时间的推移而下降，特别是随作用温度的升高而急剧下降。显然，应按使用温度确定许用应力，据以计算所需壁厚。

来源：暖通南社