耐熱聚乙烯(PE~RT)管(PE-RT管)的發(fā)展

隨著地面采暖行業(yè)在我國的蓬勃發(fā)展，地暖管材產(chǎn)品可謂百花齊放，作為整個(gè)地暖系統(tǒng)主材的管材則尤為受到關(guān)注。普通聚乙烯管材的使用溫度不超過50℃已成為常識(shí)，上世紀(jì)90年代由美國陶氏化學(xué)公司率先開發(fā)出的PE-RT聚乙烯原料的性能使人們的認(rèn)識(shí)發(fā)生了改變，PE-RT 管材使用溫度可達(dá)80℃以上，并實(shí)現(xiàn)了聚乙烯管材不需要交聯(lián)就可以應(yīng)用于高溫場合，且可以實(shí)現(xiàn)熔融連接。PE-RT(耐熱聚乙烯)作為一種新型的中密度聚乙烯,在地面采暖的應(yīng)用上越來越多的被人所關(guān)注。

一、PE-RT地暖管發(fā)展：

地面采暖是通過在地面下敷設(shè)輸送熱水的散熱盤管，利用地面自身的蓄熱、輻射而將熱量向地面上的空間散發(fā)，維持空間具有較穩(wěn)定合適溫度狀態(tài)的技術(shù)。低溫地面采暖系統(tǒng)以整個(gè)地面作為散熱器，通過地面結(jié)構(gòu)層內(nèi)鋪設(shè)管道，在管道內(nèi)注入60℃以下的低溫?zé)崴訜岬孛婊炷翆?，地面溫度一般?6℃左右，室內(nèi)溫度可達(dá)16℃--20℃。

低溫地面輻射采暖是90年代才在國內(nèi)興起的高品位采暖技術(shù)，是通過精確的設(shè)計(jì)，使科學(xué)分布于地面層下的熱水管首先均勻加熱整個(gè)地面，利用熱量向上輻射的規(guī)律由下往上進(jìn)行熱導(dǎo)，是對(duì)房間熱微氣候進(jìn)行調(diào)節(jié)的一種節(jié)能型采暖系統(tǒng)，具有熱感舒適、能效高、免維修、管理方便等特點(diǎn)，是一種極為理想的供暖方式。耐高溫塑料管材在地面采暖的推廣應(yīng)用中起了推動(dòng)作用。目前國內(nèi)地面采暖管材主要有PE-RT、PEX、 PP-R、PB，其中PE-RT是最近幾年才出現(xiàn)的。

地面采暖的使用條件和對(duì)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：我國的地面采暖設(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》標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

2、高可靠性：由于地面采暖屬于隱蔽工程，管材的使用壽命要求要與房屋同步，一旦出現(xiàn)問題，對(duì)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，地面采暖管材一般不應(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、PERT（耐熱聚乙烯）管材產(chǎn)品介紹：

PE-RT管（耐熱聚乙烯管），是Polyethylene of raised temperature resistance pipe的英文縮寫，是一種可以用于熱水的非交聯(lián)的聚乙烯管，也有人突出了其非交聯(lián)的特性，叫它“耐高溫非交聯(lián)聚乙烯管”。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管的耐熱性。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管的良好的柔韌性、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管類似。

PE-RT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(zhì)量容易控制，生產(chǎn)質(zhì)量缺陷的環(huán)節(jié)更少，所以更容易生產(chǎn)質(zhì)量合格的管材。PE-RT管可以熔接，正好適合地暖管不允許有接頭的要求。PE-RT的柔韌性比PPR（聚丙烯）、XPAP（鋁塑復(fù)合管）好的多，和PE-Xa（交聯(lián)聚乙烯）相比毫不遜色。PE-RT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(shí)無需預(yù)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(jì)損失。其彎曲半徑可以小到管道外徑的5倍，比PE-Xa的8倍好的多。

PE-RT的熱穩(wěn)定性試驗(yàn)是在110℃，環(huán)應(yīng)力1.9MPa情況下通過8760小時(shí)試驗(yàn)，管材無滲漏無破壞。對(duì)于PE-Xa是110℃，環(huán)應(yīng)力2.5MPa情況下通過8760小時(shí)試驗(yàn)管材無滲漏無破裂。這就是說PE-RT在耐溫耐壓上不是最突出的，但PE-RT能滿足地面輻射供暖對(duì)耐溫耐壓的基本要求，擁有良好的質(zhì)量穩(wěn)定性和抗沖擊性，也就是可靠性。在價(jià)格上與PE-Xb相當(dāng)，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(fèi)用。

執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：CJ/T175-2002冷熱水用耐熱聚乙烯（PE-RT）管道系統(tǒng)

PE-RT管材性能指標(biāo)

三、PE-RT地暖管材的性能和發(fā)展情況

PE-RT地暖管適用于建筑物的地面采暖，該技術(shù)在我國“三北”地區(qū)推廣意義重大。建筑地面輻射供暖塑料管系統(tǒng)推薦用管XPAP、PPR、PEX、PE-RT，標(biāo)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(rèn)可和推廣。同時(shí)，也說明PE-RT管材在國內(nèi)的認(rèn)知度開始上升，管材生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)基本成熟，具備大規(guī)模推廣應(yīng)用的條件。在2004年5月26日上海舉行的一個(gè)行業(yè)會(huì)議上，將“PE-RT管的研制與生產(chǎn)”列為“中國塑料管材最新十項(xiàng)科技發(fā)展成果”之一。PE-RT管材已具備了相對(duì)完備的標(biāo)準(zhǔn)體系，有德國標(biāo)準(zhǔn)，我國建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn)和ISO標(biāo)準(zhǔn)。在國家的推廣作用下耐熱聚乙稀PE-RT管材很有發(fā)展?jié)摿Α?/span>

PE-RT管材應(yīng)用地域范圍越來越廣。傳統(tǒng)需采暖區(qū)域主要是長江以北也就是三北地區(qū)，而隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和地暖的這種舒適、健康、易于獨(dú)立采暖的諸多優(yōu)勢，已在南方地區(qū)得到廣泛的應(yīng)用，如上海、江蘇、河南、浙江、安徽、四川、湖南、貴州等省市，而且檔次高、價(jià)格高，成為一種時(shí)尚。

1、 PE-RT、PP-R、PB、PEX管在地板采暖中的性能價(jià)格比較。

1.1、長期耐溫耐壓能力：對(duì)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(duì)比如下：

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。然而地面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(duì)于管徑≥15mm的管材的壁厚至少應(yīng)為2.0mm”；北京市《低溫?zé)崴匕遢椛涔┡瘧?yīng)用技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定“各類管材的壁厚均不宜小于1.7 mm”。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(duì)劃痕比較敏感的PB管，更不能做的太薄。所以PB管的耐壓優(yōu)勢在地板采暖得不到充分體現(xiàn)?？梢?，雖然各種管材的耐壓耐溫性有一定差別，但是在低溫地面采暖的使用中，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面采暖的需要。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。

1.2、柔韌性：

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PE-Xa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(duì)管材的使用壽命影響小。同時(shí)管材柔軟易固定，對(duì)固定管材用的材料要求比較低，可以節(jié)約施工成本。PE-RT作為地面輻射供暖系統(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。

1.3、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。
1.4、熱傳導(dǎo)性：

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(duì)地面輻射供暖來說，在相同條件下，盤管的導(dǎo)熱系數(shù)高，就意味著單位地面面積的散熱量提高，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。

1.5、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。由于PEX管材生產(chǎn)時(shí)需要交聯(lián)，生產(chǎn)工藝相對(duì)復(fù)雜，對(duì)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(duì)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。
1.6、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(duì)于要求高可靠性管材的地面采暖系統(tǒng)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(duì)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。
1.7、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。

目前在我國的地面采暖系統(tǒng)中，使用的管材以PEX為主，PE-RT管是近幾年開始在中國使用，國內(nèi)對(duì)PE-RT了解的還比較少。下面分別加以介紹：

PEX：管主要分為PE-Xa、PE-Xb、PE-Xc三種。因?yàn)镻EX管相對(duì)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PE-Xa是其中最有競爭力的。
PB：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參與地面采暖市場的競爭下，估計(jì)PB管只能有極少的分額，難有大的起色。
PP-R和PP-B管：因PP-R和PP-B管韌性較差，在地面采暖領(lǐng)域無性能優(yōu)勢，不適于地面采暖，應(yīng)用正在下降。
PE-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，市場占有率穩(wěn)步提高。

四、總結(jié)：

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，可以預(yù)見今后幾年P(guān)E-RT在供暖領(lǐng)域里的應(yīng)用將越來越普及、越來越廣闊，甚至將獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷。