常用室内给排水、采暖/热水管道管材的对比分析

曹翔

【摘 要】现代的建筑物中设计使用的给排水管道材质多种多样，由于输送介质（如冷、热水、污水）不同，卫生要求、环保要求不同，安装成本不同，使得每一类材质的管道各有其特点及适用的场合。本文结合作者的工作经验，讨论和比较了当下建筑行业中普遍采用的室内给水、排水、采暖及热水管道常用管材的性能分析及市场价位，达到与同行交流一下经验的目的。

【关键词】排水管道；管材；对比

一、生活给水管道

在以往的生活给水管道中，比较常用的为采用热镀锌钢管，但是其容易产生锈蚀，对水资源会造成污染。所以，北京市自2000年就已开始禁止使用镀锌钢管作为生活给水管道，而采用其他管材来代替。近年来，塑料管材的发展日益迅猛，逐渐渗透到了日常生产与施工中，对给排水工程也起着积极的作用，在室内给排水工程中占据着越来越重要的位置。比较常见的有以下几种：

1、UPVC（不增塑聚氯乙烯管）管

这是国外50年代就规模发展的、也是最早得到开发的塑料给水管材，其价格较镀锌管低。开发之始目标仅是为节约金属，但实践中其耐腐蚀、不结垢的特性给人们带来极好的使用效果，所以在许多国家和地区的建筑中得到应用，成为使用量最大的给水管材。其连接方法通常为胶粘连接，同用水器具的连接须用专用过渡接头。国内建筑发展中UPVC管材应用所遇到的最大问题是安装后时有漏水，从而影响发展应用。同时，由于在生产过程中，管材中加入的添加剂含铅，可能会对供水水质产生较大影响，现在在国外也早已禁止使用。在我国，现在也早已不采用该种材料作为供水管道了。但是给水型的UPVC管材因其承压能力较高，还常常应用于雨水排水管。

2、PP-R（三型聚丙烯）管

相比于其他塑料给水管，PPR管在使用中韧性好、耐冲击、耐热、耐压。在通过70℃的水、压力为1Mpa的条件下，能够保证技术规程中50年的使用年限；而且保温性能好、导热系数仅为金属管的1/200，适用于现在家庭热水器具的输水管。PP-R用于热水管道时，其输送热水温度一般不高于70℃。因此它可以用于生活热水及地板辐射采暖管道，但不适宜用于供水温度较高的散热器采暖管道。

3、铝塑管

铝塑管材，是塑料水管中应用较早的一个管材类型。其良好的韧性以及柔软度，使得安装和操作都非常方便。在家庭室内的给水管道敷设中，经常被使用。从过去的安全经验来看，铝塑管在铺设完毕之后，还需要做一些后续的处理。很多家庭室内的水管会有漏水的现象。经过研究发现，造成这种现象的原因，一般都是由于铝塑管与管件之间的接合不够紧密。这是一个难以控制施工问题。这种结合部位接口处铜质管材处理不当的情况若没有引起施工人员的重视，日积月累就会出现松动漏水的状况，因此，现在室内排水管线中，已经很少使用铝塑管。

4、PP-R塑铝稳态管

PP-R塑铝稳态管在产品结构方式上，内层为普通PPR管材，完全符合GB18742.2中管系列S的标准，在其外层包敷铝层及塑料保护层，铝层和塑料层之间通过热熔胶连接，共分五层。能够完全隔绝外部空气，保持管道内水质不被氧渗入，同时兼具塑料管的卫生性、密封性和金属管防紫外线、不渗氧、明装不变形等特性，其输送热水的温度可以达到80-90℃稳定使用，可以满足一般热水或供暖系统的水温要求。同铝塑管比，铝层的焊接质量提高，它的连接方式為热熔连接，热熔连接前，用专用工具将外覆PP-R及铝质层卷削，因此它避免了铝层和水的接触，有利于延长管道的使用寿命。

5、钢衬塑管道

也称内衬塑钢管，它是将镀锌钢管的内壁衬上一层塑料，其塑料衬里层有相当厚度，基本上保持了塑料管原有的全部优点；而作为本体的钢管不再接触输送的水，因此强度高的优点得以发挥而腐蚀结垢得以避免。而作为衬塑的材料，通常有PE、PEX、PP-R等。

这种管道的连接方式通常为螺纹连接，这一点有镀锌钢管的优点，连接方便、快捷。而其缺点则是管道内实际使用管径变小，生产中需要增加复合成型工艺，其价格要比单一管材的价格高。

6、镀锌钢管

镀锌钢管是过去给排水管道中主要应用的管材，由于在给排水系统中应用的时间较长，在管材配置，以及配件组装等方面已经积累了一定的经验，形成了一定的规范。但是，这种管材在实际的应用中，有一个弊病，那就是容易出现水锈，造成了水质的污染和水管的老化。并且由于水锈的不断增多，会造成水管内径的不断缩小，进而造成水管阻塞，不利于水源的输送。

二、采暖/热水管道

埋地安装的采暖/热水管道常采用的材料有PB管、PE-RT管以及PEX管等。在进行地暖管材的选择时，应根据系统的使用年限、热水温度和工作压力、系统水质、施工技术和投资费用等因素综合考虑，从而选择适合的管材。

1、比较PB、PE-RT和PEX在地板采暖中的应用：

①、长期耐温耐压能力

长期耐温耐压能力是衡量地暖管材优劣的最重要标准。

对于ISO10508：1995《用于冷热水系统的热塑性塑料管材和管件》中的使用级别4即地板采暖，各种材料设计应力的顺序是PB>PEX>PE-RT。从产品的设计生产角度讲，壁厚达到2.0mm的上述材质管材均能满足或超过实际应用要求。但如果从系统的高可靠性和应对供水系统异常温度压力变化能力的角度讲，PEX和PB管应为首选。

②、从弯曲模量的数据来比较管材的柔软性

管材的柔软性能也是衡量管材优劣的重要指标

PE-X-a：550Mpa；PE-RT：550Mpa；PB：350Mpa。可以看出，PEX、PE-RT的柔软性强于PB，柔软性好的管材弯曲部位产生的内应力比较低，对管材的使用寿命影响小，且易于安装并可有效地控制填充层的厚度和平整度。在以往的工程实际中，PB管确实不易弯曲，其弯曲半径在8倍以上。

③、各种管材热传导系数

PE-RT管为0.41W/m.k，PEX为0.35W/m.k，PB管为0.22W/m.k。和热水输送用的管材需要材料好的保温性不同，对于地板采暖的管材而言，要求其具有良好的导热性能，从而加快加热速度，同时降低采暖运行的费用。所以，从导热性能方面来看，比较适合采暖地板的是PE-RT和PEX。而一些项目中采用散热器采暖，希望在地面垫层的热量损耗降低，那么埋地部分的管道加热速度变慢的话就更有利于散热器的散热效果，因此，适合选用PB管。

④、管材生产过程的可控性比较

PE-RT、PB管，生产工艺简单，生产过程中影响管材质量的因素少，管材性能由原材料自身来提供，在加工过程中，只要原料合格并有合适的设备，产品质量的可靠性比较高。PEX管材生产时需要交联，生产工艺相对复杂，对厂家工艺控制水平要求较高，质量受工艺的影响比较大，因此PEX管应选择有实力、管理好并有一定生产经验和生产历史的厂家。

⑤、管材抗慢速裂纹增长的能力

管材在施工过程中可能因刮痕而被破坏，或受到局部集中的应力破坏，因此管材抗慢速裂纹增长的性能很重要。从开槽实验的数据比较，PB管抗刮痕的能力很弱，而PEX管则非常强。

⑥、管材价格比较

管材的价格情况是，目前市场上的PE-RT管材价格略高于PEX。PB管的价格较贵于PEX和PE-RT。

⑦、各种管材的环保性能

随着民众环保意识的觉醒和国家环保力度的加大，各种材料的环保性能越来越受到人们的重视。PE-RT管材的问世和使用在很大程度上是受环保意识的影响。PE-RT和PB管材在生产或使用过程中可以回收，不污染环境，比PEX具有较高的环保性。PEX管的不可回收性是PEX管最大的缺点。

2、市场上的其他新型管材

①、RPAP5对接焊铝塑复合管

以铝层为主承压层，内外均覆PE-RT层，铝层采用对接焊技术，铝管完全封闭，强度高（工作压力可达1.25MPa），不渗漏，耐高温能力强，可以在95℃的高温下长期稳定运行。它的耐高温能力是目前生活采暖/热水管道中最好的管材之一，连接方式为热熔连接。

②、PSP钢塑复合管

这种管材是国内金牛管业自主研发的产品，可用于生活冷热水的输送，它是由塑料与耐冲击、高强度钢带通过氩弧焊接和高性能粘接剂复合而成的一种新型复合压力管。中间的钢层，相对塑料管具有承压高、抗冲击力强的特点；内外层的塑料起到了防腐蚀作用。其输送介质温度可达90℃，但由于其强度较高，故认为其不适宜用于地板采暖管道系统。

三、排水管道

常用的室内建筑排水管道主要有铸铁排水管、UPVC排水管、HDPE排水管等。

1、机制铸铁排水管

铸铁管按材和离心铸造铸铁管质分为灰铸铁管和球墨铸铁管，按铸造工艺分为连续铸造铸铁管，材质和铸造工艺决定了铸铁管的性能。

相比于连续铸造灰铸铁管，离心铸造球墨铸铁管性能比较优良，相对而言其突破性更高。离心铸造球墨铸铁管性能不仅具有良好的抗腐蚀性能以及综合力学性能，而且其综合经济费用相对来说比钢管更低，寿命也相对较长。并且与灰铸铁管进行比较，灰铸铁管相比的管壁比较薄，重量也比较轻。在离心铸造球墨铸铁管生产工艺中，有三种方法，包括热模树脂砂法、水冷金属型法、以及热模涂料法。

球墨铸铁管多用于给水管道，普通民用住宅室内排水管一般采用连续铸造灰铸铁管，它的特点是承压能力强、强度大、脆性高、重量大、耐腐蚀性差、施工困难，生产水平较差的铸铁管往往壁厚不均匀，管壁多砂眼。它的连接方式分刚性连接和柔性连接，刚性连接是指承插捻口连接的方式，柔性连接又分为A型、B型及W型连接，而最常用的又是A型及W型。通常在设计了铸铁排水管的新建建筑中多为柔性连接的管道，但在一些部位，如基础底板内的埋地排水管、出建筑外墙至排水检查井的埋地排水管，则不宜使用柔性连接的铸铁管。柔性连接的铸铁管较水泥捻口的铸铁管价格要高。

2、UPVC排水管

其材质为聚氯乙烯。由于其具有耐腐蚀、重量轻、易安装、造价低等特点，现已逐渐取代了铸铁管用于建筑室内排水或雨水管道，但其强度较低，耐压能力较差，所以在超高层建筑中不适于应用。

UPVC排水管的连接通常为胶粘连接或胶圈连接的方式。这种管道目前的应用很广，相关的配件产品也很丰富；在普通UPVC管道的基础上现在也出现了一种螺旋UPVC消音管，它是在管道内壁增加肋条使污废水在排水立管中螺旋下落，避免了水流在管内的撞击及直线下落产生的噪音；更有一種双壁螺旋消音管，双层外壁、中空，其消音效果更好。当UPVC管作为雨水管使用时需要选用承压能力达到1.0MPa的给水型UPVC管材，特别是当在建筑外墙上安装时，必须每层或隔层安装伸缩节以防止季节转换带来的管道伸缩胀裂。

3、HDPE排水管道

即高密度聚乙烯管道。也用于室内排水系统或虹吸式雨水排水，热熔连接。作为一种较新的应用于排水的材料，它的主要特性有：

①、抗寒性：充满水的HDPE被冻结后，管道会随结冰情况发生弹性伸缩，一旦冰融化，管道可自行恢复到原来状态，不会发生损坏。

②、磨损性：HDPE管具有很高的抗磨损性，它的厚管壁可提供额外的保护。

③、热膨胀系数大：温度变化将使HDPE管本身物理尺寸改变，其热胀冷缩比其他材料管材明显，因此在设计中必须充分考虑可能的热胀冷缩问题。

④、抗热水性：温度达80℃（无机械外力）时，HDPE管仍可安全使用。

⑤、抗压能力：在常温下，HDPE管的抗压性能很好，即使温度波动在较大范围内仍有一定的抗压能力。

⑥、导热性：它是弱的热导体，短时间冷却过程，管道不会产生结露现象。

⑦、其他：HDPE还具有在火种燃烧不会放出有毒气体，噪音较低等特点。

4.塑料缠绕管

塑料缠绕管作为一种新型管材，主要是经过特殊的挤出缠绕成型工艺加工而成，主要由三种特殊结构构造：EP层为内层、经涂塑处理过的金属钢带层为管材的中间层、外部层也为EP层。这种结构构造大大增强了管道的强度，使其环刚度最低可达到SKN/m2。这种管材与其他塑料管材相比具有重量轻、耐腐蚀、安装简便等优势。

5.夹砂玻璃钢管

夹砂玻璃钢管主要是以玻璃纤维作为增强材料，将树脂作为基体，这种管材是代替钢筋混凝土管材最适合的产品。其特点主要有：强度大、环刚度大、耐腐蚀、使用寿命长等。与其他塑料管材相比，属于热固性产品，其抗老化性远远高于其他管材。

四、总结

对于民用建筑中给排水管道的选择，应根据项目的使用功能、使用条件及品质定位来确定。一般而言，使用金属材质的给排水管道，造价要高，如室内给水支管选用铜管或不锈钢管造价要远远高于PP-R管道，排水铸铁管道的成本要高于UPVC或HDPE管道，虽然可以提升了建筑物的品质，但是金属管道存在着锈蚀的问题，其耐腐蚀性能远不及塑料管道，在普通民用居住建筑中采用塑料管材足以满足卫生及使用要求。在室内采暖管道中，常常采取暗埋敷设，可选择的管材同样很多，对于低温地板辐射采暖系统，可以选用PE-RT这样相对散热较好的管材，对于采暖传统散热器采暖的系统，可以选用PB这样传热系数较低，强度较大的管材。总之，对于给排水管道的选择并非越贵越好，要根据建筑物自身的特点有针对性地进行选择。

参考文献：

[1]王宏伟.基于与采暖系统耦合的寒冷地区新型热水供应系统理论与实验研究[D].天津大学，2011.

[2]刘晓勤.低温热水地面辐射采暖经济性分析研究[D].西安建筑科技大学，2006.

[3]杨士杰.建筑室内排水系统的优化研究[D].重庆大学，2007.

[4]张铭蕾.管道式换热器在太阳能热水系统中的应用[D].河北工程大学，2013.

[5]王清树.低温热水地面辐射采暖管材技术经济分析[D].哈尔滨工业大学，2007.