文/徐春茂 濰坊昌大建設集團有限公司 山東濰坊 261000
在人們生活水平不斷提升的背景下,節(jié)能意識不斷加強,暖通工程也會發(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,而且還能進行更好的熱計量,具有良好的發(fā)展前景。塑料管材的發(fā)明和應用,在一定程度上推動了供暖方式的發(fā)展和變革,發(fā)展基本上實現(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。
目前在市面上流動的塑料管材種類繁多,在暖通工程中應用時,需要綜合考慮軟化溫度、熱穩(wěn)定性、強度等,因此,適用于暖通工程中的塑料管材主要有以下幾種:
此種塑料管材內層密度和外層密度都在0.97g/cm2以上聚乙燃,中間作為增強的鋁管,在管材每層中間都通過熱熔膠粘結到一起。主要應用在暖通工程加熱管道中,在具體應用過程中,為最大限度上滿足的輸送70℃~95℃的高溫水的要求,管道內部和外層都是交聯(lián)聚乙烯,簡稱為XPAP。
由密度在0.394g/cm2的聚乙烯聚合而成,再通過物理方法,將春線形的大分子通過交聯(lián)的方法,形成三維網(wǎng)狀的大分子結構,簡稱為PEX。
主要由聚丙烯樹脂,添加適量助劑,再通過擠壓成型的方法制成則熱塑料管材,簡稱為PB管管材。
此種塑料管材為典型的Ⅱ型聚丙烯管,在不同國家,有不同的稱呼,如:在德國被稱之為PP-B,在韓國被稱之為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。在我國此種塑料管材主要應用在北方暖通工程施工中,即使室外溫度達到0℃,也不會發(fā)生脆裂問題【1】。
無論是金屬管材,還是塑料管材,受到內壓時,管壁上的每個點,都會同時受到三個方面的應力,包括:軸向應力、徑向應力和環(huán)向應力。此種環(huán)向形成應力最大。在選擇塑料管材時,需要對環(huán)向應力的耐壓強度進行全面系統(tǒng)的分析,以保證其能滿足暖通工程的設計標準和規(guī)范要求,環(huán)向應力的計算公式如下:
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性質上,塑料管材的使用溫度對允許設計應力的影響比較大,并且在冷態(tài)基礎上,承壓能力不能用做判斷長期使用的耐久性,其使用壽命更多的取決于溫度對管材的累計破壞作用。
塑料管材強度計算公式如下:
表1 塑料管材常用范圍的尺寸系列
塑料管材在選擇之前,需要對相應工作壓力條件下的S系列和壁厚進行系統(tǒng)分析。通常情況下,PB管材的許用設計應力,會隨著時間的不斷推移而發(fā)生下降的趨勢。尤其是會隨著溫度的升高,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,無法始終作用在相同溫度條件下,比如:供暖工程管道的溫度,在非不需要供暖時間中,其溫度和室溫基本相同。而在供暖期間中,會因為質調節(jié)而受到不同溫度的作用。因此,PB管所對應的不同溫度其蠕變特性呈現(xiàn)曲線狀,因此,無法直接作為確定許用設計應力的主要依據(jù),需要先對不同使用條件下溫度作用頻率進行系統(tǒng)化分析,最后才能確定使用等級。
綜上所述,本文結合理論實踐,研究了暖通工程中塑料管材的應用,研究結果表明,塑料管材具有質量更加輕盈、保溫隔熱效果更好、生產(chǎn)制造工藝更加簡單等優(yōu)勢,逐步取代了鋼制管材。將其應用到暖通工程中,需要高度重視強度驗算、塑料管材的選擇、塑料管材許用設計應力等方面內容,才能滿足暖通工程設計要求。