论文导读：笔者经过对目前市场上主要的新型塑料管材―高密度聚乙烯（HDPE）管、交联聚乙烯（PE-X）管、无规共聚聚丙烯（PP-R）管和聚丁烯（PB）管等进行性能分析研究、综合经济比较，并提出先用建议。（1）PP-R管具有最好的综合性能，特别是它具有很好的经济性能，即PP-R管的性价比最好。
关键词：建筑用新型塑料给水管材，综合性能，分析
塑料给水管作为新型的化学建材，具有节能、保护生态环境、改善居住环境、减少饮用水二次污染、提高建筑功能与质量、降低建筑自重和方便施工等优点。笔者经过对目前市场上主要的新型塑料管材―高密度聚乙烯（HDPE）管、交联聚乙烯（PE-X）管、无规共聚聚丙烯（PP-R）管和聚丁烯（PB）管等进行性能分析研究、综合经济比较，并提出先用建议。
1新型塑料管材的使用性能比较
几种新型塑料管材及镀锌管的使用性能比较：镀锌管为卫生性能差、保温性能一般、连接方式机械、使用寿命一般、耐压、耐低温；PP-R管为卫生性能好、保温性能优、连接方式热熔、使用寿命长、耐热、保温、水质好；HDPE管为卫生性能好、保温性能优、连接方式热熔、使用寿命长、内表面光滑；PE-X管为卫生性能好、保温性能良、连接方式机械、使用寿命长、内表面光滑、耐热、耐低温；PB管为卫生性能好、保温性能优、连接方式热熔、使用寿命长、耐高温、柔软。
2新型塑料管材的物理性能比较
2.1 物理性能对比
塑料管材性能的优劣取决于构成管材的塑料的内在结构。同时，外部环境也影响着塑料管材的使用寿命等特性，如环境温度、介质温度、管内工作压力及管内流体介质的性质等。它们的部分物理性能如下：HDPE管线膨胀系数2.0×10-4m/（m℃）、弹性模量800Mpa、导热系数0.43W/（mK）、使用温度-30-45℃；PE-X管线膨胀系数2.0×10-4 m/（m℃）、弹性模量600Mpa、导热系数0.41W/（mK）、使用温度-70-95℃；PP-R管线膨胀系数1.8×10-4 m/（m℃）、弹性模量800Mpa、导热系数0.24W/（mK）、使用温度-20-75℃；PB管线膨胀系数1.3×10-4m/（m℃）、弹性模量350Mpa、导热系数0.22W/（mK）、使用温度-50-95℃。（注：弹性模量在20℃测试。）
由以上可见，PB管在物理性能方面的优势非常明显，其线膨胀系数和弹性模量小、导热系数也小，而且具有一个较宽的使用温度范围：PP-R管的线膨胀系数和导热系数系也比另外2种管材小，特别是导热系数几乎只有PE-X管和HDPE管的一半，这使其作为热水管时的保温性能要比其它管材好得多。
2.2 膨胀力和流体特性对比
作为给水塑料管道，膨胀力和流体特性是二个非常重要的参数。膨胀力的大小直接影响管道支撑的设置和冷热水管的选用。膨胀力越大，支撑的的密度越大；反之，则可以减少支撑的数量。同时膨胀力越大，越不宜作热水管。管道的流体特性主要影响流体的压力损失，压力损失越多，能量损耗越大。反之，则节能效果好。
2.2.1 膨胀力
膨胀力的计算公式如式（1）所示；
Fp=aE△tA（1）
式中：Fp-膨胀力（N）；
a-线膨胀系数[m/（m℃）；
E-弹性模量（Mpa）；
A-管道截面积（mm2）。
2.2.2 管道的水力损失
管道的水力损失计算公式如式（3）所示；
Hf=0.01iLV2/（Dn2g）（2）
式中：Hf-管道沿程的水力损失（Mpa/m）；
i-沿程阻力系数；
L-管道长度（m）
V-平均水流速度（m/s）；
Dn-管道计算内径（m）；
g-重力加速度，取9.81m/s2。
如果光滑区的流态为紊流，i的计算公式为：
i=0.3164/Re0.25（3）
Re=VDn/λ
V=Q/A=4Q/（ЛDn2）
式中：Re-雷诺数
λ-运动粘滞度（m2/s）；
Q-计算流量（m3/s）；
综合式（2）、（3）得到管道沿程的水力损失计算公式：
Hf=0.000262 LQ1.75λ0.25/Dn4.75（4）
通过管道膨胀力和沿程水力损失计算式的分析，可以看出膨胀力和线膨胀系数、弹性模量和管道的截面积成正比。免费论文网。同样规格的管道，线膨胀系数小、弹性模量小，其膨胀力就小。对照表2可以明显地看出，PB管的膨胀力最小，其次是PP-R管和PE-X管，HDPE管的膨胀力最大。影响管道沿程水力损失的主要因数是流量和管道内径。所以当给水管的流量、管外径相同时，管道的壁厚就成了水力损失的重要参数。
3新型塑料给水管道经济性比较
对于使用者来说，选用一种管材不仅要考虑其一般特性和物理性能，还要考虑其经济合理性。免费论文网。给水管道经济性的比较应综合考虑管材的价格、管接头价格、施工费用等。
由现市场价可做比较，如果把镀锌管的比较系数设定为1.0，则这4种新型塑料给水管材的经济性排序为HDPE管、PP-R管、PE-X管、PB管。免费论文网。HDPE管和PP-R管具有较好的经济性能，它分别比镀锌管高12%和25%。
4、结论
通过对以上4种管材的分析、计算和比较，我们可以得出以下几点结论：
（1）PP-R管具有最好的综合性能，特别是它具有很好的经济性能，即PP-R管的性价比最好。针对PP-R管的特点，笔者认为PP-R管不仅适用于建筑物内的冷水系统，也适用于建筑物内的热水管、采暖系统、饮用水供水系统和中央空调的回水系统。
（2）对于PB管来说，其物理性能和流体特性无疑是最好的，但它的价格比较高，一般建设单位感到难以承受，因此较难得到推广应用。
（3）PE-X管也具有很好物理性能，但由于PE-X管的线膨胀系数较大，导致了PE-X管的支撑间距很小，存在着管道架空跨度小、支撑件多的缺点。
（4）HDPE管由于其线膨胀系数和膨胀力较大，其连接方式采用热熔连接，连接比较安全可靠，根据其使用温度范围，比较适用于埋地给水和排水系统。
|
