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技术前沿

地暖正流行 从试验看哪种地暖管更阻氧

字体: 放大字体  缩小字体 发布日期:2010-09-25  作者:李玉娥 武志军 华晔 孙佳文  浏览次数:213

    冷热水用塑料管材主要用于生活用水的输送、散热器连接和地板采暖。其结构可分为两类,纯塑料管和塑料复合管。纯塑料管全部由塑料制造,包括聚丙烯(PP-R、PP-B、PP-H)管道系统;交联聚乙烯(PE-Xa、PE-Xb和PE-Xc)管道系统;耐热聚乙烯(PE-RT)管道系统;聚丁烯(PB)管道系统;氯化聚氯乙烯(PVC-C)管道系统和冷水用聚氯乙烯(PVC)管道系统;聚乙烯(PE)管道系统。塑料复合管由塑料和金属复合而成,主要包括铝塑复合管(搭接焊/对接焊)、塑铝稳态管等。

    虽然冷热水用塑料管材具有耐高温、耐高压、耐腐蚀、运输方便、易于安装等优点,但也存在不足。上个世纪80年代初,欧洲技术人员发现:采暖系统中应用塑料管材时,系统中金属部件易氧化、易腐蚀。这是因为普通的塑料管材不能阻隔氧气的渗透,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,造成管材内流体输送不畅,小管径甚至出现堵塞现象;同时氧气的不断渗入还会导致管材和其他相关设备寿命缩短,因此塑料管材阻氧性能好坏直接关系到管材的应用性能。

    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。同时,国内也开始进行塑料管材的透氧率测试工作。

    为使地暖同行更清楚地了解管材的抗氧渗透性能,进而选择合适的阻氧型地暖管,本文除了对透氧率的测试方法进行详细介绍外,还对透氧率影响因素做了分析。在影响管材抗透氧性能的众多因素中,温度是影响塑料管材透氧率高低的重要因素,本文通过对阻氧PE-RT管材、阻氧PB管材、阻氧PE-X管材在不同温度下的透氧率测试,研究温度对透氧率的影响。由于不同厂家生产的管材质量不同,使得透氧率数值有所区别,但透氧率随温度增长的变化趋势是与管材原料和工艺有关的,所以本文希望通过大量透氧试验数据,对不同塑料管材透氧率随温度的变化进行分析,为冷热水管材的使用提供一些建议。

    试验方法

    试验样品的选择:本试验选用不同材料的建筑内冷热水用塑料管材进行透氧率试验。由于目前国内外常用的冷热水管材一般为阻氧交联聚乙烯(PE-X)管材、阻氧聚丁烯(PB)管材、阻氧耐热聚乙烯(PE-RT)管材,所以本文选用这三种不同管材进行透氧率试验。

    试验设备的选择:试验设备主要选择了冷热水循环试验机和透氧率测试仪两种。

    试验步骤的确定:试验步骤主要包括预处理试验、透氧率试验和透氧率的计算几个部分。

    试验结果

    一、设备密封性能测试

    透氧率试验要求试验过程中设备完全密封,不允许氧气渗透,以免影响样品透氧率的测试结果。试验前必须先对试验设备进行预处理,再对试验设备进行透氧性能测试。

测试过程中氧含量的变化结果显示:试验过程中,试验温度监控曲线为一条水平线,试验温度稳定保持在40摄氏度左右;在5小时内,设备内氧含量变化曲线也近似为水平线,试验设备中的氧气含量变化不明显。这说明在试验过程中渗透到系统内的氧气量非常少,对将要进行的样品透氧率试验的影响几乎可以忽略,可以开始正常样品测试工作。

    在试验设备透氧测试过程中,可能会出现如下情况:试验温度稳定保持在40摄氏度左右,氧含量随着试验时间的增长不断增加。这说明在试验过程中,外界氧气不断地渗透到设备系统内。出现这种现象表明试验设备没有完全密封,必须检查设备密封情况,否则会影响样品透氧率测试。

    二、样品测试。

    分别对本文选用的三种管材进行透氧率测试,试验温度分别是40摄氏度、50摄氏度、60摄氏度、70摄氏度、80摄氏度。将得到的样品透氧率数据对温度做图显示:试验温度从40摄氏度增长到80摄氏度的过程中,三个样品的透氧率随着温度的增高而增大;但不同管材的增长趋势不完全相同。三层共挤阻氧PE-RT管材和三层共阻氧PE-X管材透氧率随时间呈线性增长,增长速率是常数。三层共挤阻氧PB管材透氧率随时间呈对数趋势增长,增长速率发生了变化,随着温度升高增长速率变大。

    据此还可以分析出,当试验温度在60摄氏度以上时,温度变化很小都会对三层共挤阻氧PB管材的透氧率产生很大影响,这样的管材适合于在60℃以下使用。当使用温度在70摄氏度以上时,应该选用三层共挤阻氧PE-RT管材、三层共挤阻氧PE-X管材。所以我们在选用冷热水管材时,最好先了解这种管材透氧率变化趋势,再选择合适的使用温度。在同一温度下透氧率相同的管材,应该选用线性关系的管材用于高温,选用指数关系的管材用于低温。

    结论

    一、进行透氧率测试之前必须检查设备的密封性能,在设备完全密封的情况下才能进行透氧率试验。

    二、阻氧交联聚乙烯(PE-X)管材、阻氧聚丁烯(PB)管材、阻氧耐热聚乙烯(PE-RT)管材的透氧率随着温度的升高不断增大。PE-RT和PE-X管材随温度升高呈线性增长,PB管材随温度升高呈对数趋势增长。

    三、在同一温度下透氧率相近的管材,建议高温时选用线性关系的管材,低温时选用指数关系的管材。

 
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