地暖用管材的发展方向

我国房屋建设规模巨大，在现有的建筑中，95%以上是高能耗建筑，单位面积采暖能耗是发达国家的3倍以上，我国除去两广、海南等少数地区外，绝大多数属于冬冷夏热四季分明气候，有90%以上地区冬季需要采暖。低温地板辐射采暖是最舒适的采暖方式之一，日益被大多数使用者接受，具有舒适性强、节能、便于管理、不占用室内面积、日常维护少、热源灵活等优点，适应建筑商品化的需要，能够提升建筑物的品质和档次。在我国建筑中使用面积正在逐年递增着。 

    随着塑料工业的发展，经过特殊处理和加工的新型塑料管已能满足地板采暖对管材耐高温、承压高和耐老化的要求，而且管道长度可以按设计要求截取，进管部分无接头，杜绝了埋地管道的渗漏；易变曲，易施工。因此塑料管在地板采暖中的应用，使地板采暖产业逐渐兴起。目前，地板采暖比较常用的塑料管有交联聚乙烯（PEX）管材、耐热聚乙烯（PE-RT）管材、聚丁烯（PB）管材。作为地暖系统的核心之一，管材的选择是关键。主管道及地暖盘管材料的选择直接关系到系统的稳定性、经济性以及节能性等指标。 

    我国目前市场上地暖系统所用的管材主要为普通塑料管材，它们都存在一定程度的透氧性，也称氧呼吸，所以系统中便会有氧气，同时随着温度的升高，这种透氧性也会变得加剧。 

    早在上世纪80年代初，欧洲技术人员就发现：在应用塑料管道的热水循环系统中，金属部件易产生异常快速的腐蚀，设备快速损坏。这是因为普通的塑料管材不能阻隔氧气的渗透，热水管路中如果含有较多的氧，容易对系统中的金属管件等装置产生腐蚀，对于联接金属暖气片的高温采暖系统就更为不利。而氧气又有利于某些细菌和微生物的生长，使管材内部细菌和微生物大量繁殖，逐渐形成生物粘泥，在这层粘泥完全覆盖管内壁后，管壁会很快缩颈，水流阻力大，水流量锐减；天长日久，还会堵塞管道。管道的清洁很困难，只能用机械法清洗，其他方法如化学方法等都很难见效。

    因此，因此塑料管材阻氧性能好坏直接关系到管材的应用性能。故必须采用阻氧技术，抑制微生物的繁殖，从而有效保证管道的使用安全。在欧洲，热水系统（采暖、空调、地暖等）大量采用的是阻氧型的塑料管材。在采暖管道领域里，美国、欧洲和澳大利亚的均强制要求在地板采暖工程中采用防渗氧的加热塑料管道。地暖阻氧管能阻隔氧气渗入管道系统，从而防止供暖系统内的金属部分腐蚀生锈，大大延长整个供暖系统中金属阀门、开关、锅炉、分集水器等金属件的使用寿命。同时靠氧生存的细菌也无法滋生。保护管材的同时，增加了壁挂炉采暖系统的寿命。可见管材的阻氧性在地暖系统管道中将是发展的必然趋势。 

    近几年，随着地暖管材的用量不断增长，人们越来越重视地暖用管的阻氧性能。为了提高塑料管材的抗氧渗透性能，国内外管材生产厂家推出了含有EVOH阻氧层的冷热水用塑料管材，其中包括阻氧PE-RT管材、阻氧PB管材、阻氧PE-X管材。 

    目前市场上有两种型式的阻氧管材，一种是三层阻氧管，一种是五层阻氧管；两种类型的阻氧管均采用乙烯-乙烯醇共聚物（EVOH）作为阻氧层。有数据证明PB管材上只要增加十几个微米厚度的EVOH，就可以把PB单层管的透氧量降低到原来的1/1000以下。 

    三层结构阻氧管，即在管道外均匀涂覆一层热熔胶和EVOH树脂层，从外向内的结构是：阻氧层/热熔胶/树脂，由于EVOH是水溶性树脂，具有亲水性和吸湿性，当吸附湿气后，对气体的阻隔性能会大大降低；同时三层共挤管材不能够直接热熔，在在热熔连接前需要特殊的削层工具去掉连接处的阻氧层和胶层，热熔连接工艺复杂，施工难度大、施工效率很低。在削层过程中需要非常专业的施工人员，因为在削层过程中非常容易破坏塑料层；造成后期使用安装过程中的透漏；另外在施工过程中管材表面易有划伤，造成EVOH层被破坏导致阻氧作用降低：因此三层结构阻氧管不是完整意义上的阻氧管。 

    五层共挤阻氧管，其结构是：树脂/热熔胶/阻氧层/热熔胶/树脂，不难看出，由于阻氧层位于管材中间，防渗透性能好，阻氧不会受到破坏，保证了阻氧效果。能够有效阻氧气进入热循环系统，减少设备的腐蚀。五层阻氧PB管材可以使其阻氧率达到≤0.007g/m3.d.完全满足德国标准DIN4726对采暖用塑料管道氧气阻隔性（0.02g/m3.d）的要求。这种管道较为理想，但是加工难度大。 

    三层结构的可以用一次共挤工艺，也可以用二次共挤涂覆工艺。后一种方法控制比较容易，模具的设计和制造也比较简单，最主要的优点是废品率比较低，由于带阻氧层的塑料管道废品无法回收再利用，而原料价位有很高，因此许多企业选择了二次共挤涂覆工艺。当然它也有缺点，相对一次共挤出工艺，二次共挤涂覆工艺管材的涂覆层要厚一些；由于EVOH的价位比PB还要高出几乎一倍，涂覆层越厚，管材的生产成本也越高。而生产五层结构带阻氧层的塑料管道，目前只有一次共挤工艺在应用。五层结构的阻氧管挤出加工技术在国内已比较成熟，只是选择什么样的材料作为地暖行业用管材一直是最近几年行业内热议问题。

    近年来，国内针对几种常用地暖管材，尤其是PE-RT和PEX管材孰优孰劣的争论始终未止，各有说辞，又似乎都有一定道理；其实每种管材都有自己的优缺点。根据使用环境条件，施工要求选择恰当的管材才是对地暖用管材的正解。下面简单分析下目前地暖用各类塑料管材的性能（使用寿命、卫生性能等下相同项不做对比）。 

    前文已经提到不论选择什么种类材料的地暖用管材，阻氧性已成为必然的发展趋势。而目前阻氧管中作为阻氧层材料的都是用乙烯-乙烯醇共聚物（EVOH），这种材料需要依赖进口、价格贵、且带有EVOH阻氧层的管材不能回收利用，势必造成管材制造企业成本上升。 

    PB管所用的聚丁烯是一种高惰性的聚合物材料，具有很高的化学稳定性，而且微生物不易寄生滋长，是目前世界上最符合卫生标准的饮用水给水管材。在暖通空调领域，PB管道具备其它塑料所无法比拟的优越特性。PB管材在我国冷热水供应系统及地面采暖系统应用已有10余年历史，取得了良好的社会效益。但是由于管材料需要进口，价格昂贵，目前只能定位于中高档住宅和公共建筑的冷热水供应和采暖系统。 

    针对上述现状，真心希望我国材料相关机构和技术人员应投入更多精力来开发出新型阻氧材料来代替EVOH；开发自主品牌的PB管材料，PE-RT管材料用以取代进口。相较于国际地暖行业发展整体格局，我国地暖管材价格和质量方面很不规范。随着相关产品标准和工程设计、施工规程，建设示范工程的不断完善，相信国内地暖行业也必将走向正规化、品牌化，信誉好、有实力的企业将成为市场主导。好的地暖管材产品才能卖出好的价钱，而那些靠低价竞争等不正当手段进行竞争的企业将会被市场所淘汰。