地暖管材對空氣源熱泵采暖系統的重要性

七色彩虹是漂亮的。地暖管也有多種的顏色，因此有商家來對此進行噱頭營銷，有人說綠色好，有人說白色好，也有人說灰色最正宗。事實上，顏色跟好壞沒有半毛錢關系。根據GB/T18742.2-2002第7.1條關于顏色的規定：一般為灰色，其他顏色可由供需雙方根據市場營銷策略確定。不管是灰色、綠色、白色還是紅色，任何顏色均是加入不同色母的結果，與質量無關，目的是使管材不因為透光而滋生細菌。

那么，在空氣源熱泵采暖系統中，管材應該怎么選才是合理的？

我們先了解一下我們暖通行業常用的地暖管材，地暖管材我們常見的有PEX管和PERT管，PEX管又稱交聯聚乙烯管，它是由聚乙烯料制成，將聚乙烯線性分子結構通過物理及化學方法變為三維網材絡結構，從而使聚乙烯的性能得到提高。其中PEX下面又分PEXa、PEXb、PEXc、PEXd。

一、PEXa就是在制造過程中，使用交聯媒過氧化物，通過高溫、高壓在聚乙烯的長分子鏈之間形成化學鍵，即所謂的交聯。又稱過氧化物法或恩格爾法，這種交聯法生產的管材被命名為PX-a。

過氧化物交聯法是在聚乙烯中加入過氧化物交聯劑，在一定溫度（230℃）的作用下逐漸完成平面網狀的交聯過程。這種交聯方法所要求的交聯條件較高，一旦成型后交聯度不會發生變化。它是一個先交聯后成型的過程。其產品特點是表面光潔度好，柔韌度好，但耐酸性差。

二、PEXb就是在生產擠出過程中，將硅烷混合到原料中。聚乙烯鏈與硅分子相結合，歸類為PEXb，也叫硅烷法。

硅烷交聯法是在聚乙烯中加入硅烷劑，成型后在水解過程中完成立體網狀的交聯過程，這種交聯方法所要求條件較低，只要有水和一定溫度就可完成，即使在使用中也可繼續交聯直到達到飽和交聯，所形成的PE-X為立體網狀結構。硅烷交聯從工藝上分為一步法和二步法工藝，其原料的保管與包裝要求較高，否則，原料在保管期就有可能發生預交聯而報廢，同時原料的保管期很短（6個月）。硅烷交聯法是一個先成型后交聯的過程。其產品特點是表面強度和拉伸強度較高，但耐水性較差，產品交聯度會隨時間游動，材料中抗氧化劑的量是影響管材壽命的最重要的因素之一。

三、PEXc就是用γ或β射線對聚乙烯進行輻射，從而在物理上形成交聯，這種交聯我們也叫輻射法。

輻照交聯法是一個物理交聯方法，與前相比不同是在交聯過程中勿需化合物的參與，它是將由高密度聚乙烯成型的管材產品經αβγ射線或電子束輻照后，使聚乙烯大分子主鏈形成新的游離基，游離基間再結合即形成交聯。這種交聯方法所要求的條件極高，交聯非常穩定，與化學交聯的PE-Xa管和PE-Xb管不同，物理交聯的PE-Xc管無需化學添加劑就能達到與PE-Xa管、PE-Xb管一樣的性能，它利用電子束來進行交聯，不會出現交聯的盲點，其耐壓性和耐高溫性非常好。

PE-Xc管一直被行業公認為國內最好的地暖管道。極佳的物理性能賦予了它區別于普通產品的特性，所以近來受到了不少行業技術專家的追捧。

四、PEXd是通過偶氮介質形成交聯，被稱為偶氮法，但是目前尚未被商業化生產。

已商品化的PEX管目前為前三種，三種PEX管的性能是不完全相同的，主要表現在耐熱性能(熱強度)、抗蠕變能力和抗應力開裂性存在一定差異。一般來說，大分子結構中，二維網狀結構的大分子，其熱運動比較容易，三維體型結構的大分子，其熱運動稍難。PEXa的大分子以二維網狀結構為主，而PEXb與PEXc的大分子則以三維體型結構為主。因此，當采用同一種聚乙烯做基礎原料，當交聯度相同時，PEXb和PEXc的耐熱性能、抗蠕變能力和抗應力開裂性要高于PEXa。提高PEXa的交聯度，它們的這一差異就會縮小。

五、PE-RT管，即耐熱聚乙烯管，是一種可以用于熱水的非交聯的聚乙烯管，也有人突出了其非交聯的特性，叫它“耐高溫非交聯聚乙烯管”。

它是一種采用特殊的分子設計和合成工藝生產的一種中密度聚乙烯，它采用乙烯和辛烯共聚的方法，通過控制側鏈的數量和分布得到獨特的分子結構，來提高PE管的耐熱性，PE管的耐熱最高溫度為60°。由于辛烯短支鏈的存在使PE的大分子不能結晶在一個片狀晶體中，而是貫穿在幾個晶體中，形成了晶體之間的聯結，它保留了PE管的良好的柔韌性，高熱傳導性和惰性，同時使之耐壓性更好，可長期用于60℃以下熱水輸送。其保留了PE的良好柔韌性、惰性，同時耐低溫（-40℃）、抗沖擊性好、耐壓性更好，無毒、無味、無污染，綠色環保，可回收。

PE-RT管可熱熔連接,安裝維修方便，但是即使可熱熔連接的管材在地暖施工中，也不允許有接頭。個別廠家宣傳的PE-RT管材在地暖施工中可拼接，不必考慮整根定尺問題的說法是錯誤的。加熱管的敷設須嚴格按JGJ142-2012《輻射供暖供冷技術規程》5.4.5條內容“埋設于填充層內的加熱供冷管及輸配管不應有接頭。在鋪設過程中管材出現損壞、滲漏等現象時，應整根更換，不應拼接使用”及5.4.6條關于施工驗收后發現加熱供冷管或輸配管損壞，需要增設接頭的按有關規定執行，在使用PE-RT管材的過程中，應嚴格按照該管材的使用條件、使用規范進行合理選用。私自提高PE-RT管材的使用條件和擴大其適用范圍的做法都是極其錯誤的。按照國標GB/T28799-2012，PE-RT為耐熱聚乙烯,根據材料特性分為PE-RTI型和PE-RTII型。PE-RT在地板采暖適用的4級條件下，PE-RTI型及II型材料的設計應力不及PE-X。相關技術參數可參見JGJ142-2012《輻射供暖供冷技術規程》附錄C“管材選擇”及附錄E“加熱供冷管管材物理力學性能”之內容。

PE-RT管作為一種新材料，在國外的用量遠低于PE-X管。目前日本、美國、加拿大以及歐洲不少國家仍然習慣用PE-X管作為采暖及室內給水管道。目前市場上個別商家在營銷中對PE-RT管材是PE-X管材的替代品或PE-RT管材將取代PE-X管材等觀點都是錯誤的，PE-RT管材與PE-X管材均可用于地暖和生活輸送水系統。

六、除了PEX管和PERT管之外，采暖和輸送水管道還常用到鋁塑復合管和PB管，鋁塑復合管是最早替代鑄鐵管的供水管，其基本構成應為五層，即由內而外依次為塑料、熱熔膠、鋁合金、熱熔膠、塑料。鋁塑復合管有較好的保溫性能，內外壁不易腐蝕，因內壁光滑，對流體阻力很小；又因為可隨意彎曲，所以安裝施工方便。作為供水管道，鋁塑復合管有足夠的強度。

目前市場上出現鋁塑復合管主要有三種：

1、PE/AL/PE；

2、PE/AL/PEX；

3、PEX/AL/PEX；

第一種是內外層為聚乙烯；第二種是內層為交聯聚乙烯，外層為聚乙烯；第三種是內外層均為交聯聚乙烯，中部層均為鋁層。

此類管材，由于其含有鋁層，可增加耐內壓強度，阻隔氧氣、CO2等而避免對輸水管道設備的銹蝕威脅，導熱性好而減少熱點集中，抗靜電而屏蔽性好并有一定的阻燃作用，因此易被大眾所接受。

第二、第三種其塑料部分采用交聯聚乙烯（PEX），分子間結構更穩定，比第一種更牢固，更適用于建筑給水、供暖系統。

相對其他幾種塑料管，鋁塑復合管因為有其特長，國外應用的增長率比較高（據介紹美國1992-1995年遞增率25%以上，德國1993-1995年遞增率23%）。但是應用的總量還不是很大。

國外在室內給水管（包括冷水熱水）領域應用各種塑料管的實際比例據有關資料介紹，1994年歐洲室內管道安裝長度為12.69億m，其中金屬管占67%，塑料管占33%，到1997年安裝長度增長到16.05億m，而其中金屬占64%，塑料管占36%（5.77億m）。

七、PB管，是一種高分子惰性聚合物，是由丁烯-1合成的高分子綜合體，它具有很高的耐溫性，持久性、化學穩定性和可塑性，無味、無毒、無嗅，溫度適用范圍是-30℃至100℃，該材料重量輕；柔韌性好；耐腐蝕，用于壓力管道時耐高溫特性尤為突出，可在95℃下長期使用，最高使用溫度可達110℃。管材表面粗糙度為0.007，不結垢，無需作保溫，保護水質，使用效果很好，壽命長（可達50-100年），且有能長期耐老化特點，是目前世界上最尖端的化學材料之一。在世界上許多國家已經普遍使用。有"塑料中的黃金"的聲譽。

八、PP-R管又叫三型聚丙烯管或無規共聚聚丙烯管，采用氣相共聚工藝使5%左右PE在PP的分子鏈中隨機地均勻聚合(無規共聚)而成為新一代管道材料，是歐洲90年代初開發應用的新型塑料管道的一種產品。采用無規共聚聚丙烯經擠出成為管材，注塑成為管件。它具有較好的抗沖擊性能和長期蠕變性能。具有節能節材、環保、輕質高強、耐腐蝕、內壁光滑不結垢、施工和維修簡便、使用壽命長等優點，廣泛應用于建筑給排水、城鄉給排水、城市燃氣、電力和光纜護套、工業流體輸送、農業灌溉等建筑業、市政、工業和農業領域。

前一時期，國內市場上出現PP-C管材、管件，其安裝方法與PP-R一致。不少人搞不清楚PP-R與PP-C有什么差別，造成不少誤解和混亂。國際標準中，聚丙烯冷熱水管分PP-H、PP-B、PP-R三種，沒有PP-C。此三種PP管區別在于PP-H、PP-B和PP-R管材的剛度依次遞減，沖擊強度依次遞增。

三種PP管材中，管材抗沖擊性能PP-R>PP-B>PP-H，管材熱變形溫度PP-H>PP-B>PP-R，管材剛性PP-H>PP-B>PP-R，管材常溫爆破溫度PP-H>PP-B和PP-R，管材耐化學腐蝕性PP-H>PP-B和PP-R。相對于其他PP管材，PP-R管材的突出優點是既改善了PP-H的低溫脆性，又在較高溫度下（60℃）具有良好的耐長期水壓能力，特別是用于熱水管使用時，長期強度均較PP-H和PP-B好。

市場上的PP-C管實際上是PP-B管，其原料是嵌段共聚聚丙烯類管材專用料。PP-B管是冷熱水管的一種，價格比較便宜，其耐熱、耐壓性能與PP-R的差距很大。

九、PE管，化學中文名為聚乙烯塑料，最基礎的一種塑料，塑料袋、保鮮膜等都是PE,PE具有優良的耐大多數生活和工業用化學品的特性，PE材料由于其強度高、耐高溫、抗腐蝕、無毒、耐磨等特點，被廣泛應用于給排水制造領域。因為它不會生銹，所以，是替代普通鐵給水管的理想管材。因此PE管材在中國的市政管材市場中尤其在排污管和燃氣管是其兩個最大的應用市場。

十、PVC管，PVC材料為聚氯乙烯，可分為軟PVC和硬PVC。其中硬PVC大約占市場的2/3，軟PVC占1/3。軟PVC一般用于地板、天花板以及皮革的表層，但由于軟PVC中含有增塑劑（這也是軟PVC與硬PVC的區別），物理性能較差（如上水管需要承受一定水壓，軟質PVC就不適合使用），所以其使用范圍受到了局限。硬PVC不含增塑劑，因此易成型，物理性能佳，因此具有很大的開發應用價值。聚氯乙烯材料生產過程中，勢必添加幾種助劑，如穩定劑，增塑劑等等，倘若全部采用環保助劑，那PVC管材亦是無毒無味環保的制品。

2010年PVC管道產量占到了總量的55%。但是近些年PVC管道市場受到各種因素的影響其市場份額在不斷的下降，主要有三大方面：

一是：PVC管道市場受到PE、PPR等其他塑料管道的沖擊，被搶占了一定的市場份額;

二是：含鉛穩定劑在與食品類產品接觸的PVC管材中的禁用，對PVC管道的發展有一定的負面影響;

三是：當前，PVC管道發展處于高速發展期，行業產能不斷擴張，很多中小型企業為搶占市場，降低成本，在配方中大量填充碳酸鈣，以次充好，影響了PVC管道整個行業的形象，直接影響了PVC市場份額，加速了PVC市場份額的流失。

但整體來看，雖然PVC管道份額在減少，但仍占據著塑料管道市場的霸主地位。并且塑料管道行業的誘人前景，仍是帶動PVC管道行業發展的一大亮點。

PVC管分為PVC給水管和排水管兩種，用于市政給排水、工業給排水、民用給排水、灌溉、植被澆水等。

還有一種PVC管叫PVC-U電力電纜保護管，是指以PVC樹脂為主要原料，添加各種穩定劑而成的各種規格的硬質聚氯乙烯管材。具有耐腐蝕，耐高溫，重量輕，工程造價低，使用壽命長等特點。主要用于電線、電信、電纜護套管。

我們了解了這么多管材的知識后，最后我們再重點談談阻氧管在采暖系統中的重要性，目前市場上叫常見的阻氧管是PERT管，PERT管道雖具備了很多無法比擬的優越特性，但其稍高的透氧率會帶來兩方面的負面影響。一是熱水管路中如果含有較多的氧，容易對系統中的金屬管件等構件產生腐蝕，這對于聯接金屬暖氣片的高溫采暖系統尤為不利；二是雖然PERT管道內壁光滑不易結垢，但實踐證明在使用3～5年后，管材的內壁會附著一層很薄的生物粘泥，當這層粘泥完全覆蓋管內壁后，管壁會很快縮徑，造成水流阻力加大，水流量銳減，天長日久，還會堵塞管道。粘泥的產生，是因為水中富含的氧導致了微生物大量繁殖，微生物死去經過堆積就形成了生物粘泥。

為了克服高透氧率給整個采暖系統帶來的負面影響，目前市場上出現了兩種阻氧型管道，它們均采用很薄（只有0.1mm左右）的乙烯-乙烯醇共聚物（EVOH）樹脂層作阻氧層。其中一種是3層結構的阻氧PERT管，即在PERT管道外均勻涂覆一層熱熔膠和EVOH樹脂層，其從外向內的結構是阻氧層/熱熔膠/PERT樹脂，20×2.0管材的3層壁厚設計尺寸通常為0.10/0.05/2.0㎜。由于EVOH樹脂較易吸潮且吸潮后它的阻氧能力會大大降低。另外，施工時易劃傷管材表面，這也是我前面提到不建議地暖鋪裝使用鋼絲網的原因之一，這也會降低管材的阻氧性。因此這種3層結構的PERT管并不能稱其為“真正意義的阻氧管”。

另一種是5層共擠阻氧PERT管，其中內層PERT較厚，起承壓作用，外層PERT較薄，起保護和熔接作用，結構為PERT樹脂/熱熔膠/阻氧層/熱熔膠/PERT樹脂，20×2.0管材的5層壁厚設計尺寸通常為0.60/0.05/0.10/0.05/1.40mm。從層結構不難看出，5層PERT管道的阻氧性較為理想，但加工難度大，設備成本高。根據測試結果，阻氧層的存在可將PERT單層管的透氧量減少99.6%，從而滿足了德國標準DIN4726對采暖用塑料管道的阻氧性要求。

阻氧型PERT管道的生產比較復雜，對三層結構的阻氧管，可以選擇1次共擠工藝或2次共擠涂覆工藝。2次共擠涂覆工藝的控制比較容易，模具的設計和制造比較簡單，而且廢品率也較低。因此，2次共擠涂覆工藝目前是生產三層結構阻氧型PERT管道的首選工藝，但該工藝也存在缺點，相對1次共擠工藝，2次共擠涂覆管材的涂覆層要厚一些。由于EVOH的價格還要比PERT幾乎高出1倍，因此，涂覆層越厚，管材的生產成本也越高。但是出于生產容易等方面的考慮，目前國內企業多數使用2次共擠涂覆工藝來生產3層結構管，而對于5層結構管則只能采用1次共擠涂覆工藝。