談地板輻射采暖的特點及管材選擇

李 鵬

(太原市建筑設計研究院，山西 太原 030002)

0 引言

隨著人類社會的進步與發展，能源問題已經日益成為人們關注的焦點性的問題，然而在傳統能源日益枯竭，新型能源還沒有很好的普及的今天，節約能源的問題已經日益凸顯其中，據最新數據統計得出城鎮采暖用能就已占全國商品能耗的近10%，所以有效的提高熱源和室內供熱系統的供熱效率可以有效的節約能源。地板輻射采暖以其節能、環保、舒適的采暖方式得到了社會的認可，也將會成為今后主要的采暖形式之一。

地板輻射采暖是以溫度不高于60℃的熱水作為熱源，在埋置于地板下的盤管系統內循環流動，加熱整個地板，通過地面均勻地向室內輻射散熱的一種供暖方式。較之于傳統的散熱器采暖方式其有以下優點:

1)地板輻射采暖顧名思義就是以輻射為主的采暖方式，這樣室內物體表面溫度要比對流散熱時高，人體的輻射散熱也會相應的減少，其舒適度也會相應的提高。

2)由于地板輻射采暖所需要的水溫低，這樣就可以利用一些低品質的低溫熱源供熱，既實現了能源的重復利用又可以提高其熱效率。按照規范選取在相同的舒適度條件下，地暖可以相應的降低2℃計算，這樣可以節約20%～30%的能耗。

3)地板采暖的房間垂直溫度梯度小，這樣可以減少熱損失。傳統的取暖方式，房間的頂部大約有30℃，而人體所處的位置尤其是腳部僅有15℃甚至更低，就會感覺到不舒適，中醫認為“熱從頭生，寒從足入”。地板采暖的溫度梯度是由下至上溫度逐步下降的，這樣溫度曲線也符合人體的生理需要。

4)房間無需專門位置安放散熱器，這樣相應的可以節約出用戶的使用面積，不會由于散熱器的原因而產生墻面熏黑的問題。同時對于家具的擺放和日后房間的分隔提供了便利的前提。

5)地板采暖便于實現我市正在大力推行的熱量分戶計量的政策。

6)地板輻射既可以采暖又可以供冷，只要日后提供了冷源地板輻射采暖方式，無疑是最經濟又環保的方式。

正是由于地板輻射采暖的種種優點導致各大小開發商以此為賣點推銷自己的房源，進而導致地暖市場魚龍混雜，亟待規范。眾所周知，地暖在施工過程中需要一次安裝到位，其隱蔽性導致在日后業主使用過程中無法維修，所以對施工所需的管材，施工過程中的現場環境，施工人員的操作有著嚴格的要求。由于行業競爭激烈，以及地板采暖管材選擇的多種多樣，導致很多地暖廠家采用的管材以次充好來欺騙業主，就此問題筆者對地暖管材的選擇與種類進行了如下分析，目前常見的地暖管材主要有以下幾種:

1)鋁塑復合管 XPAP。2)交聯聚乙烯PE－X。3)聚丙烯 PPR。4)聚丁烯PB。5)耐熱聚乙烯PE－RTⅠ，Ⅱ型。

1 原材料介紹

1)鋁塑復合管(XPAP)。管道生產工藝復雜，成本較高，且不能二次熔融，所以不能用于熱熔連接，已經很少應用;

2)交聯聚乙烯(PE－X)。優點是材料成本低，也是由于不能二次熔融所以不能用于熱熔連接;

3)無規共聚聚丙烯(PP－R)。可熱熔連接。在低溫情況下以及較短使用年限條件下的耐壓能力較高，但是高溫條件下強度衰減較快。另外，由于PP－R對銅離子很敏感，遇到銅離子會成倍地降低承溫承壓能力，而閉式的地暖系統中，銅離子的大量存在是不可避免的。因此PP－R在地暖條件下的長期使用受到了相當的限制，實際應用也比較少;

4)聚丁烯(PB)。相比同是烯烴類材料的聚乙烯和聚丙烯，材料性能更加穩定，具有更高的耐熱強度，更高的抗蠕變性能，更好的化學穩定性和抗低溫脆性的特點，適用于高標準要求的建筑熱水及采暖系統，是適用于地板輻射采暖的最優良的材料;

5)耐熱聚乙烯(PE－RT)。具有卓越的抗裂性能、耐高溫性能和抗靜液壓強度，而且生產過程無需交聯。材料能回收利用，屬綠色材料。管道連接也可以采用夾緊、熱熔焊和電熔焊三種方式。

所以在條件允許的情況下應當優先使用PB管材，因為其耐溫耐壓能力突出，使用壽命長，柔韌性好，易彎曲，施工便利快捷，系統連接安全可靠，其次應該選用PE－RT材料，盡量少選用PP－R及XPAP等材料。

2 原材料性能比較

原材料的強度是決定管材強度和耐溫耐壓能力的前提，常用靜液壓強度來表征，而靜液壓強度直接決定了管材在使用條件級別下的設計應力和承壓能力。

通過圖1的比較可以看到，在各個使用級別下，聚丁烯(PB)的設計應力遠遠高于其他塑料管材，也就是說在地板輻射采暖系統中，承壓能力最好的是聚丁烯(PB)管道，其次是交聯聚乙烯(PE－X)和 PE－RTⅡ型，最后才是無規聚丙烯(PP－R) 和 PE－RTⅠ型。從這個意義上講，PB管是目前應用于地板輻射采暖系統的最優良的塑料管材。

圖1 幾種管材在地暖中的環應力對比

3 原材料市場比較

目前國內很多聲稱生產管道級無規聚丙烯(PP－R)原材料的廠家形形色色，導致了市場上PP－R原材料的質量良莠不齊，甚至還有的廠家將聚丙烯和聚乙烯進行簡簡單單的共混就貫上“管道級無規聚丙烯PP－R”的名稱低價出售;其他諸如以次充好、工藝不精的廠家比比皆是。

而交聯聚乙烯同樣面臨著這種問題。因為交聯聚乙烯的生產一般都是下線后交聯，交聯度的測試只能在實驗室里進行，交聯過程無法得到在線的連續而有效的控制。

比PE－X和PP－R面臨的更多的問題是，鋁塑復合管的問題還集中出現在加工工藝上。鋁塑復合管的中間鋁層AL的焊接工藝及其和交聯聚乙烯PE－X層之間的膠粘劑的質量和粘結工藝是很重要的工序，要求相當嚴格，成本很高，絕不是引進幾條“生產線”就可以生產的。而在國內，蜂擁而上的眾多鋁塑復合管廠家之間的無序競爭(目前全國已注冊的鋁塑復合管廠家就超過600家)，以及眾多房地產開發公司的好利行為，使得鋁塑復合管價格持續下降，產品質量得不到保證。

而聚丁烯(PB)材料的來源較為單一，全世界目前只有Basell公司能生產，原料質量比較有保證。

4 施工的難易程度

管道材料柔韌性能的好壞是決定采暖施工難易度的主要因素，而彈性模量是衡量柔韌性能好壞的重要指標。彈性模量越小，材料彈性就越大，易于彎曲，施工越容易。反之，彈性模量越大，材料彈性就越小，材質較硬，不易彎曲，施工就越困難。

根據相關的國際標準:XPAP材料的彈性模量為1 200 N/mm2，PP－R材料的彈性模量為900 N/mm2左右，PE－X管的彈性模量為600 N/mm2，PB 材料的彈性模量為 350 N/mm2，PE－RTⅡ型彈性模量約為650 N/mm2。

可見，聚丁烯(PB)管材的一個突出優點是柔韌性好，易于彎曲盤管。其他管材相對而言較硬，不易彎曲，特別在較低環境溫度的情況下，這不僅需要增加額外的施工過程及人工費用，也會增大不合理施工存在的風險。

5 防滲氧性能

由于塑料管道都有滲氧性，在系統的長期運行中，氧一方面對系統中的鋼制部件有極大的損害，另一方面系統中的腐蝕沉積物增多會導致系統負荷增加，有效性降低。根據歐洲的長期應用經驗，應采用外層帶防滲氧層的管材。目前，市場上都有通過國際權威機構滲氧率測試的各種材質的防滲氧管材。

6 修補技術

埋地的隱蔽工程不可避免地時常會受到人為破壞(如二次裝修和日后使用過程中，管道常有被外力打破或打斷而造成漏水的情況)，這時快捷、安全、可靠的檢修是極為重要的。

PE－X和XPAP由于只能采用銅件有夾緊式連接方式，為保證管路系統的嚴密性，國家標準規定，管材及銅管件連接的系統必須通過耐壓、彎曲、耐拉拔、熱循環、循環壓力沖擊、真空試驗六項系統適用性檢測。而國內廠家一般都不具備這種檢測報告及日常檢測手段。這是由于絕大多數廠家都采用外購管件的方式，而這些銅制管件基本上都是由江浙一帶的小廠生產，銅材的價格起伏太大，原料來源復雜，加工精度不一，檢測標準不一，所用銅材質量不一。而銅件的檢測較為繁瑣，不少廠家為節約成本，往往省掉部分甚至全部檢測環節。在采暖系統的高溫高壓工況下，冷熱交替變化多次后，由于銅材熱脹冷縮不均，就經常導致實際應用中接頭部位時常發生跑、冒、滴、漏的事件。這種事件常發生于地板輻射采暖最早應用的地區，引發業主與開發商的糾紛，給開發商帶來不良的影響。也正是由于上述市場因素的影響，目前還沒有可靠的機械密封技術來解決，因此，國家地板輻射采暖標準嚴禁地板下埋設機械連接接頭。可靠的辦法只能是將管道從墊層中取出換掉，代價是巨大的。

而PB，PE－RT能熱熔連接，修補相對可靠，但這種技術必須破壞周圍的大面積地面，而且在一些管道密集部位或狹小空間內，由于沒有足夠的操作空間，采用常規的熱熔機是無法進行有效焊接的，這時必須采用電熔焊技術，一方面可最大限度地降低維修對周圍環境的破壞，另一方面可在極小的操作空間、極短的時間內進行可靠的焊接，徹底解決管路系統的泄漏。

7 結語

與鋁塑復合管XPAP、交聯聚乙烯PE－X、聚丙烯PP－R和耐熱聚乙烯PE－RTⅠ，Ⅱ型相比，聚丁烯PB在地面輻射供暖系統中具有相對較大的優勢，主要體現在以下幾個方面:

1)原材料值得信賴，質量有保障。2)管材耐溫耐壓能力突出，使用壽命長。3)柔韌性好，易彎曲，施工方便。4)施工便利快捷，系統連接安全可靠，電熔技術能使修復時破壞小、修補快捷、可靠。