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1、建筑给排水管材“以塑代钢”技术经济分析随着社会和经济的发展,人们的生活品质日益提高,人们对建筑设备的使用功能提出了更高的要求。其中的给排水管材,在建筑工程中占有越来越重要的地位。建筑给水管材除具有管材的一般性能外,还要符合卫生要求、不产生二次污染; 建筑排水管材除具有坚固的性能外,还要有更高的抗腐蚀性能。随着人们对环境保护意识的增强,要求给排水管材从生产、安装,到使用的全过程都要有环保理念,因此塑料类管材的生产应运而生,并且发展迅猛。塑料类管材具有卫生、环保、经济、美观等特点,优于传统的钢管、铸铁管。因此,建筑给排水管材应“以塑代钢” 。1建筑给排水管材的技术分析 1.1 建筑给水管材(1)P
2、P-R 塑铝稳态管PP-R 塑铝稳态管融 PP-R 管和金属管的优点于一体,同时具备 PP-R 管的卫生性、密封性和金属管的刚性,形成独特的优于一般塑料管的特别属性,具有线性膨胀系数小、不渗氧、抗紫外线、高强度、高耐温性等极佳的物理性能。连接方式为热熔连接。PP-R 塑铝稳态管的用途广泛,为解决实际工程运用的问题,可作为专用管材、化工用管材、建筑用管材等,另一个重要的应用是地表饮用水的输送,水可通过管道系统从一些受到污染的地方通过,如受到过多化肥污染的场所等,铝层可防止污染源的渗透,保护饮用水不受污染。同时,用户也可享受到 PP-R 塑铝稳态管带来的其他好处,如:隔绝任何对健康有影响的有害物质
3、; 直接与水接触的内管卫生无毒、密封性好、不会形成水苔; 具有良好声音绝缘性能,使水流带来的噪音变小。(2)交联聚乙烯 PE-X 管交联聚乙烯管是由聚乙烯、硅烷、过氧化物、抗氧化剂混合反应而成的一种聚合物。交联聚乙烯管具有卫生无毒,耐高温、高压,重量轻等优点,使用温度在-70110。管径为 1463,管道连接采用夹紧式铜接头或 PP 卡套配件连接。工程造价相对较高 ,约为UPVC 的 1.5 倍 ,由于 PE-X 管弯曲半径为 68 倍管外径, 且耐热性能好,经常作为地板辐射采暖管的首选管材。(3)聚丁烯 PB 管聚丁烯管是 1-丁烯单体通过聚合反应而生成,管材性能与交联聚乙烯管相似,但相对强
4、度更高,有更高的耐蠕变性和高温下的性能保持性,导热系数为 0.24W/mK,保温性能好,在长期连续工作压力下,输送水温可达 95。由于世界范围内聚丁烯树脂生产厂家少,供应紧张,PB 管价格昂贵。国内管材规格常见为 2063,压力等级为 1.03.2MPa,热水管系统宜采用不小于 2.0MPa 压力等级管材。PB 管连结方式为热熔连结。(4)PP-R 管三型聚丙烯 PP-R 管为聚丙烯(PP)管改性后的共聚聚丙烯给水管。PP-R管的连接方式采用热熔连接或电熔连接。三型聚丙烯除具有普通塑料管特点外,还具有以下特点: 卫生无毒,其材料完全由碳氢元素组成 ,可用于冷、热水系统、空调冷凝管系统及纯净水系
5、统;质量轻;耐压、耐腐蚀;管材内壁光滑,阻力小; 耐热保温性能好,PP-R 管最高使用温度 95,瞬间温度可达 110,长期使用温度为 70,可作热水供应系统管材;其导热系数为 0.21W/m,仅为钢管的 1/200,具有良好的保温性能 ;连接方便可靠,且为永久性连接,整体性好,不易渗漏;废料可回收利用 ,PP-R 管在生产、使用、废弃回收全过程中均不会对环境及人体产生不利的影响,是真正的绿色管材。此外,PP-R 管的软化温度为 140,可以作为热水管,在塑料管中有一定的优势,但对于高温、超压场所需有一定的控制要求。另外,由于塑料类管材的主要缺点是线膨胀系数较大,如 PP-R 管的线膨胀系数为
6、 0.15mm/(mk),是钢管线膨胀系数 0.012mm/(mk)的 12 倍。因此 PP-R 管材适合于暗装,不必考虑线膨胀的问题。如明装,则需采取温度补偿措施,特别是使用于热水管道更应该注意。(5)PP-C 管PP-C 管是一种共聚聚丙烯塑料管,一般采用单螺杆挤出机挤成管材,连接方式为热熔连接。PP-C 管的特点与 PP-R 管特点基本相同。(6)PVC-U 管PVC-U 管给水管,其连接方式常采用承插粘接或螺纹连接。PVC-U 管的特点是,化学稳定性好、耐腐蚀性强、使用卫生、对水质无污染。还具有导热系数小,不易结露; 管材内壁光滑,水流阻力小; 材质较轻 ,加工、运输、安装及维修方便。
7、(7)衬 PVC 镀锌钢管 衬 PVC 镀锌钢管兼有金属管材强度大、刚性好和塑料管材耐腐蚀的优点,同时也克服了连接用两种材料的缺点。衬 PVC 镀锌钢管采用螺纹连接的方式,其优点是管件配套多,规格齐全。但是这种复合材料也存在自身的缺点,例如材料用量多,管道内实际使用管径变小,在生产中需要增加复合成型工艺,且现在生产厂家较少,价格要比单一管材的价格稍高。此外,如 PVC 粘接不牢固或环境温度和介质温度变化大时,容易产生离层而导致管材质量下降。另外,由于管内衬 PVC,如使用砂轮锯切割将破坏 PVC 层,因此需使用专业机械切割,且管件也必须是衬 PVC 管件,安装工效降低。(8)铝塑复合管铝塑复合
8、管由内层和外层为聚乙烯或乙烯共聚物,中间层为增强铝管,层间用热熔胶紧密粘合为一体的管材。用作输送热水时,内外胶应为交联聚乙烯,称为交联铝塑复合管。铝塑复合管,其特点既具有钢管的部分机械性能,如耐高压,又具有塑料类管材耐腐蚀性好的优点。但铝塑复合管的连接方式为机械连接,即必须与铜或不锈钢管件连接,由于铜或不锈钢与聚乙烯的线膨胀系数不一致,时间长了管件会出现渗漏问题,因此不能暗装。并且现在铝塑管生产的最大管径为 5063,使用范围受到限制。(9)热镀锌钢管 热镀锌钢管是给水工程使用的传统材料,其连接方式为机械连接。热镀锌钢管具有强度大,刚性好,连接配件齐全等优点,是过去人们惯用的管材。但热镀锌钢管
9、有易锈蚀,易结垢,导热系数大,吊顶内需保温,生产过程不环保,安装不方便的缺点,已不适应人们对饮用水安全性的要求。1999 年 12 月,建设部等联合出台的关于在住宅建设中淘汰落后产品的通知指出,2000 年 6 月 1 日起室内给水管道限时禁止使用热镀锌钢管。1.2建筑排水管材近年来,在市场上流行的排水管材主要有机制排水铸铁管与 PVC-U 排水塑料管。(1)机制排水铸铁管机制排水铸铁管是原传统的普通排水铸铁管的替代产品,它优于普通翻砂的铸铁管,工艺有所发展。其管径、壁厚均较手工翻砂管规矩、均匀。有很好的机械性能,刚度大,有很好的降噪能力。但其内壁仍较粗糙,耐腐蚀性比塑料类管材差。导热系数大,
10、吊顶内水平管需做防结露保温。其连接方式主要是石棉水泥捻口,工效低,渗漏或堵塞不易维修。铸铁管厂是污染大户,生产受季节的影响,对环境不利。(2)PVC-U 排水塑料管PVC-U 排水塑料管现在广泛用于民用建筑中,以其节能、美观、耐腐蚀、不易结露、物理机械性能可靠、质轻、易于安装、便于维修及全过程环保等优点,深受广大用户的喜爱。PVC-U 排水塑料管也存在一定的问题让用户担忧,一是噪音问题; 二是其线膨胀问题;三是防污水温度过高的问题。解决以上问题,已有对策。首先,解决噪音问题,现螺旋消音管已面世,既起导流作用,又起消音作用,有的厂家已生产出降噪器。另外稍高级的住宅及公共建筑,可将管道布置在管道井
11、中。线膨胀问题,是塑料类管材的共性问题,只能加伸缩节来解决。通过工程实践,按规范安装伸缩节后,将很好的解决线膨胀问题,并且渗漏的频率不是很高。已有的厂家生产出各口均为柔性接口的可作为伸缩节的管件。污水温度过高问题,现公共厨房使用蒸汽的较少,民用建筑的污水只有瞬时温度过高,不会长时间温度过高,通过工程实践,还没有发现因过热导致PVC-U 排水塑料管软化变形的实例。2建筑给排水管材的经济分析 2.1建筑给水管材的经济比较根据华东某大城市,六层多层住宅及 18 层高层住宅的六种给水管材,分别用于两个工程上给水管总造价占建筑总造价的百分比(%),见表 1。表 1多层住宅(六层)与高层住宅(18 层)
12、六种给水管材经济性对比给水管名称给水管总造价占建筑总造价的百分比(%)多层住宅(六层)高层住宅(18 层)PP-R 管 2.791.34PP-C 管 2.511.21PVC-U 管 1.010.51 衬 PVC 镀锌钢管 2.321.17 铝塑复合管3.071.47 热镀锌钢管 1.740.88从表 1 可以看出,在多层住宅和高层住宅中,各种给水管总造价占建筑总造价的百分比排序均相同。其造价由低到高的次序为:PVC-U 管,热镀锌钢管,衬 PVC 镀锌钢管,PP-C 管,PP-R管,铝塑复合管。以上排序不含钢管需做防结露保温费用。同时还可看出,给水管材总造价占建筑总造价并不高;多层住宅和高层住
13、宅比较 ,由于高层住宅总造价高,住房的得益率较低,其给水管总造价占建筑总造价的百分比比多层建筑低。以上比较的是住宅工程,对于公共建筑也有类似的结论。虽然以上比较的是华东某大城市的项目,由于全国各地的管材价格与安装定额各有不同,但给水管材总造价之比不会有太大的差异。2.2建筑排水管材的经济比较机制排水铸铁管与 PVC-U 排水塑料管,其价格按 DN150mm 为例,管和件综合价格分别为 139元/m 和 76 元/m(北京地区市场中等价 )。铸铁管未含需做防结露保温的费用,也未含安装费用,塑料管安装费用远小于铸铁管安装费用。所以,经济上塑料管占绝对优势。3建筑给排水管材的综合比较 3.1建筑给水
14、管材通过对建筑给水管材技术经济比较,还需对管材安全卫生、耐热性、安装、规格、品种、连接方式、使用寿命、环保等问题进行综合比较,见表2。表 2九种给水管材技术经济综合比较比较项目 PP-R 塑铝稳态管交联聚乙烯 PE-X 管聚丁烯 PB 管 PP-R 管 PP-C 管 PVC-U 管衬PVC 管铝塑复合管热镀锌钢管安全卫生好好好好好一般一般好差总造价高较高高中中低较低高低热水系统可以可以可以可以可以不可以不可以可以可以连接安装热熔方便卡箍、一般热熔方便热熔方便热熔方便粘接方便机械、难卡箍、一般机械、难安装可靠好好好好好较好一般好一般使用年限长长长长长较长中长中保温性能好好好好好好差好差产品规格均
15、有均有均有均有均有均有均有 1016-5063 均有环保绿色产品绿色产品绿色产品绿色产品绿色产品卫生一般卫生差适用场合中等标准中等标准中等标准中等标准中等标准一般标准一般标准中等标准淘汰从综合分析比较结果可以看出,设计时给水管材的选用应为塑料类管材,衬 PVC 管和铝塑复合管应为过渡产品,热镀锌管材应在饮用水工程中淘汰。3.2建筑排水管材 PVC-U 排水塑料管与机制排水铸铁管通过技术经济比较,PVC-U 排水塑料管具有一定的优势。加上 PVC-U 排水塑料管在生产、安装、使用过程中的全过程环保,故 PVC-U排水塑料管注定是机制排水铸铁管的替代品。4结论(1) 新型建筑给排水管材在选用时应注
16、意以下几点:考虑管材耐压能力 ,要注意温度的变化对管道的承压能力的影响; 塑料管的线性膨胀系数大于金属管,安装时要注意设置支架、伸缩节,明装管道应注意设置温度补偿装置;塑料管适用于多层建筑给水水平干管、立管、支管; 高层建筑的给水水平干管、支管。管道在给水系统中所处的部位不同,在施工中则有不同的要求,应根据管材的性能选择使用。(2)在民用建筑中,建筑给水管材宜选用 PP-R 塑铝稳态管、交联聚乙烯 PE-X 管、聚丁烯 PB 管、PP-R 管、PP-C 管、PVC-U 管;建筑排水管选用 PVC-U 排水塑料管,特别适用于多层建筑。(3) 选择给排水管材需要综合技术和经济因素决定。标准较高的建筑 ,给水管材宜选用 PP-R 管,排水管选用螺旋消音塑料管; 而对于标准一般的建筑,给水管材宜选用 PVC-U 管,排水管选用普通的 PVC-U 排水塑料管。(4)随着人们对环保意识的提高,通过对建筑给排水管材“以塑代钢”的技术经济分析,认为“以塑代钢”财务评价基本
