PE-RT II型預(yù)制直埋保溫管也稱為PE-RTⅡ型供熱管,高密度聚乙烯外護(hù)管聚氨酯發(fā)泡預(yù)制直埋保溫復(fù)合塑料(簡(jiǎn)稱PE-RT II保溫復(fù)合管塑料管),由高密度聚乙烯外護(hù)管、聚氨酯泡沫塑料保溫層和工作管緊密結(jié)合而成。(如下圖)
PE-RT II型預(yù)制直埋保溫管
a、外護(hù)管:PE-RT II型預(yù)制直埋管外層采用HDPE高密度聚乙烯管;
b、保溫層:采用硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料。保溫層材料為密度60kg/m3至80kg/m3的硬質(zhì)聚氨酯泡沫,充分添滿PE-RT II型管與套管之間的間隙,并具有一定的粘接強(qiáng)度,使耐熱聚乙烯(PE-RT II)管材、外套管及保溫層三者之間形成一個(gè)牢固的整體。聚氨酯直埋保溫管泡沫具有良好的機(jī)械性能和絕熱性能,通常情況下可耐溫120℃通過改性或與其它隔熱材料組合可耐溫180℃。
c、工作管:PE-RT II型預(yù)制直埋保溫管采用耐熱聚乙烯(PE-RT II)管。
PE-RT II型預(yù)制直埋保溫管又稱“PE-RT II保溫復(fù)合塑料管”,是由高密度聚乙烯外保護(hù)層、聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑管和耐熱聚乙烯(PE-RT II)管材組成。PE-RT II預(yù)制直埋保溫管具有優(yōu)良的性能被用于城鎮(zhèn)集中供熱二次管網(wǎng)管道系統(tǒng),其外保護(hù)層、保溫層、工作管三部分,外保護(hù)層材料為高密度聚乙烯;保溫層采用硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料;PE-RT II工作管采用II型耐熱聚乙烯(PE-RT II)專用管道原料 耐低、高溫達(dá)-40至110°C,PE-RT II工作管能長(zhǎng)期輸送95°以下熱水且具有耐腐蝕、使用壽命長(zhǎng)達(dá)50年、保溫效果好,分子連接安全客戶、施工方便等特點(diǎn)。自2011年起在我國(guó)北方的天津、山東、河南、吉林、河北、內(nèi)蒙古等幾十個(gè)城市小區(qū)熱力管網(wǎng)改造工程、新建工程的試用,試點(diǎn)案例非常成功的,符合國(guó)家“十.三五”規(guī)劃“新材料、新能源”現(xiàn)已廣泛被推廣 ,于2015年11月23日發(fā)布了CJ/T480-2015《PE-RT II預(yù)制直埋保溫管》標(biāo)準(zhǔn) 。
PE-RT國(guó)標(biāo)制定時(shí)參考了ISO的《冷熱水用耐熱聚乙烯(PE-RT)管道系統(tǒng)》等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和奧地利國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)部分,并考慮了國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)實(shí)際情況和技術(shù)能力,因此具有一定的先進(jìn)性。新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施,對(duì)于行業(yè)的質(zhì)量要求和健康發(fā)展有積極作用。
近年來,我國(guó)PE-RT管道在建筑內(nèi)冷熱水管道領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展很快,原材料也有了進(jìn)一步的發(fā)展。2002年,行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《冷熱水用耐熱聚乙烯(PE-RT)管道系統(tǒng)》發(fā)布,但是由于當(dāng)時(shí)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)參照的是德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)《耐熱聚乙烯(PE-RT)管道——一般質(zhì)量要求》和《耐熱聚乙烯(PE-RT)管道——尺寸》,這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都是基于I型PE-RT材料的性能指標(biāo)編制的。隨著材料的發(fā)展,II型PE-RT材料的性能指標(biāo)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一代材料,國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO22391《冷熱水用耐熱聚乙烯(PE-RT)管道系統(tǒng)》也已經(jīng)完成修訂更新,增加了II型PE-RT管道的要求。
一、保溫復(fù)合塑料管按工作管所用材料可分為:
a) PP-R保溫復(fù)合塑料管,代號(hào)為PUPPR;
b) PVC-C 保溫復(fù)合塑料管,代號(hào)為PUPVC;
c) PE-RT II保溫復(fù)合塑料管,代號(hào)為PUPE;
d) PB保溫復(fù)合塑料管,代號(hào)為PUPB。
1、保溫性能好,熱損失僅為傳統(tǒng)保溫管材的25%,長(zhǎng)期運(yùn)行可節(jié)約大量能源,顯著降低能源成本。
2、具有很強(qiáng)的防水和耐腐蝕能力,無需敷設(shè)管溝,可直接埋入地下或水中,施工簡(jiǎn)便快捷,綜合造價(jià)低。
3、在低溫條件下也具有良好的耐腐蝕和耐沖擊性能,可直接埋入凍土層。 4、使用壽命可達(dá)50年以上,正確的安裝和使用管網(wǎng)維修費(fèi)用極低。
外護(hù)管材料應(yīng)符合GB/T29047的規(guī)定。 保溫層材料應(yīng)采用聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料,其性能應(yīng)符合GB/T29047的規(guī)定。
二、工作管:
PP-R工作管原材料應(yīng)符合GB/T18742.1的規(guī)定。
PVC-C工作管原材料應(yīng)符合GB/T18993.1的規(guī)定。
PE-RT II型工作管原材料應(yīng)符合GB/T28799.1的規(guī)定。
PB工作管原材料應(yīng)符合GB/T19473.1的規(guī)定。
1)衛(wèi)生性能
生活熱水輸送用管材的衛(wèi)生性能應(yīng)符合GB/T17219的規(guī)定。
2)保溫復(fù)合塑料管
a.外觀:保溫復(fù)合管外觀應(yīng)清潔,可視面不應(yīng)有影響其性能的構(gòu)槽、裂紋、凹陷、雜質(zhì)、顏色不均等缺陷。
b.管端垂直度:保溫復(fù)合塑料管管端的外護(hù)管宜與聚氨酯泡沫塑料保溫層齊平,且應(yīng)與工作管的軸線垂直,角度誤差應(yīng)小平2.5°。
c.擠壓變形及劃痕:保溫層受擠壓變形時(shí),徑向變形量不應(yīng)大于設(shè)計(jì)保溫層厚度的15%。外護(hù)管劃痕深度不應(yīng)大于外護(hù)管較小壁厚的10%,且應(yīng)不大于1mm。
d.管端預(yù)留段長(zhǎng)度及偏差:工作管兩端留出的無保溫預(yù)留段長(zhǎng)度應(yīng)滿足保溫復(fù)合塑料管連接的要求,兩端預(yù)留長(zhǎng)度之差應(yīng)不大于20mm。
e.管端泡沫脫層:保溫層應(yīng)與工作管及外護(hù)管緊密粘接,管段泡沫脫層徑向尺寸應(yīng)不大于2mm,沿軸向的深度不應(yīng)超過70mm,環(huán)向累計(jì)長(zhǎng)度不應(yīng)大于圓周長(zhǎng)的1/3。
3)外護(hù)管表面溫度
在運(yùn)行工況下外護(hù)管表面的溫度應(yīng)小于50℃。
4)外護(hù)管外徑增大率
保溫復(fù)合塑料管發(fā)泡前后,外護(hù)管任一位置同一截面的外徑增大率應(yīng)不大于2%。
5)較大軸線偏心距
當(dāng)外護(hù)管外徑不大于160mm時(shí),軸線偏心距應(yīng)不大于3.0mm;當(dāng)外護(hù)管外徑大于160mm時(shí),軸線偏心距應(yīng)不大于4.5mm。
6)軸向剪切強(qiáng)度
在23℃條件下,保溫復(fù)合塑料管的軸向剪切強(qiáng)度應(yīng)不于0.09MPa。
7)環(huán)剛度
保溫復(fù)合塑料在環(huán)剛度應(yīng)不小于4KN/㎡。
8)抗沖擊性
在-20°條件下,用3.0kg的落錘從2m高處落下對(duì)外護(hù)管進(jìn)行沖擊,外護(hù)管不應(yīng)有可見裂紋。
9)柔韌性
適用于外護(hù)管公稱外徑不大于50mm的PUPE、PUPB保溫復(fù)合塑料管。當(dāng)外護(hù)管較小彎曲半徑不大于外護(hù)管公稱外徑的30倍時(shí),保溫層與外護(hù)管不應(yīng)破裂,外護(hù)管的不圓度應(yīng)不大于30%,與外護(hù)管連接部位的保溫層裂紋寬度應(yīng)不大于5mm。
10)蠕變性能 蠕變比率應(yīng)不于5。
三、聚氨酯保溫直埋管的優(yōu)點(diǎn):
1.降低工程造價(jià)。據(jù)有關(guān)部門測(cè)算,雙管制供熱管道,一般情況下可以降低工程造價(jià)的25%(采用玻璃鋼做保護(hù)層)和10%(采用高密度聚乙烯做保護(hù)層)左右。
2.熱損耗低,節(jié)約能源。由于直埋管采用聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料進(jìn)行保溫,其導(dǎo)熱系數(shù)為:λ=0.013—0.03kcal/m?h?oC,比其他過去常用的管道保溫材料低得多,保溫效果提高4~9倍。再有其吸水率很低,約為0.2kg/m2。吸水率低的原因是由于聚氨酯泡沫的閉孔率高達(dá)92%左右。低導(dǎo)熱系數(shù)和低吸水率,加上保溫層和外面防水性能好的高密度聚乙烯或玻璃鋼保護(hù)殼,改變了傳統(tǒng)地溝敷設(shè)供熱管道“穿濕棉襖”的狀況,大大減少了供熱管道的整體熱損耗,熱網(wǎng)熱損失為2%,小于國(guó)際10%的標(biāo)準(zhǔn)要求。
3.防腐,絕緣性能好,使用壽命長(zhǎng)。直埋保溫管由于聚氨酯硬質(zhì)泡沫保溫層緊密地粘結(jié)工作管,隔絕了空氣和水的滲入,能起到良好的防腐作用。同時(shí)它的發(fā)泡孔都是閉合的,吸水性很小。高密度聚乙烯外殼、玻璃鋼外殼均具有良好的防腐、絕緣和機(jī)械性能。因此,工作管很難受到外界空氣和水的侵蝕。只要管道內(nèi)部水質(zhì)處理好,據(jù)國(guó)外資料介紹,聚氨酯保溫管道的使用壽命可達(dá)50年以上,比傳統(tǒng)的地溝敷設(shè)、架空敷設(shè)使用壽命高3~4倍。
4.占地少,施工快,有利環(huán)境保護(hù)。直埋供熱管道不需要砌筑龐大的地溝,只需將保溫管埋人地下,因此大大減少了工程占地,減少土方開挖量約50%以上,減少土建砌筑和混凝土量90%。同時(shí),保溫管加工和現(xiàn)場(chǎng)挖溝平行進(jìn)行,只需現(xiàn)場(chǎng)接頭,可以縮短工期約50%以上。
5.國(guó)外生產(chǎn)聚氨酯保溫預(yù)制管,均設(shè)有滲漏報(bào)警線,一旦管道某處發(fā)生滲漏,通過報(bào)警線的傳導(dǎo),便可在專用檢測(cè)儀表上顯示出保溫管道滲水、漏水的準(zhǔn)確位置及滲漏程度的大小,以便通知檢滲人員迅速處理漏水的管段,保證供熱管網(wǎng)的安全運(yùn)行。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的保溫管目前末設(shè)滲漏報(bào)警線,有待補(bǔ)上這一空白。
總之,聚氨酯保溫直埋管不僅具有傳統(tǒng)地溝和架空敷設(shè)管道難以比擬的先進(jìn)技術(shù)、實(shí)用性能,而且還具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益,也是供熱節(jié)能的有力措施。采用直埋供熱管道技術(shù),標(biāo)志著我國(guó)供熱管道技術(shù)發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入了新的起點(diǎn)。隨著這項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)的進(jìn)一步完善和發(fā)展,供熱管道直埋取代地溝和架空勢(shì)在必行。
PE-RT II型預(yù)制直埋保溫管現(xiàn)場(chǎng)施工圖
四、施工注意事項(xiàng)
由于直埋供熱技術(shù)在我國(guó)起步較晚,以上3個(gè)條件尚需不斷完善。從工程實(shí)踐中出現(xiàn)的質(zhì)量問題來看,應(yīng)在設(shè)計(jì)和施工中特別注意以下幾個(gè)問題:
在設(shè)計(jì)和施工中,一定要真正理解供熱管道直埋敷設(shè)方式分為有補(bǔ)償直埋敷設(shè)及無補(bǔ)償直埋敷設(shè)兩種方式,確實(shí)掌握兩種方式各自的工作原理,特點(diǎn)及其應(yīng)用場(chǎng)合,以便在設(shè)計(jì)上合理選用,施工上安全、可靠、經(jīng)濟(jì)。
1.首先要掌握概念:有補(bǔ)償直埋敷設(shè)方式,是通過管線自然補(bǔ)償和補(bǔ)償器(如方形和波紋管補(bǔ)償器)來解決管道熱伸長(zhǎng)量的,從而使熱應(yīng)力為較?。粺o補(bǔ)償直埋敷設(shè),簡(jiǎn)單地說就是管道在受熱時(shí)沒有任何補(bǔ)償措施,而是靠管材本身強(qiáng)度來吸收熱應(yīng)力。
2.無補(bǔ)償敷設(shè)方式的基本原理:在安裝管道時(shí),首先給管道加熱到一定溫度,然后將管道焊接固定,當(dāng)管道恢復(fù)到安裝溫度時(shí)(溫度降低),管道預(yù)先承受了一定的拉應(yīng)力。當(dāng)管道通熱工作時(shí),隨著溫度的升高,管道應(yīng)力為零,當(dāng)繼續(xù)升溫時(shí),管道的壓應(yīng)力增加,當(dāng)溫度升到工作溫度時(shí),管道的壓應(yīng)力(熱應(yīng)力)仍小于許用應(yīng)力。這樣,管道可以不用補(bǔ)償裝置而正常工作了。這種無補(bǔ)償方式應(yīng)用第四強(qiáng)度理論,施工時(shí)需要對(duì)管道預(yù)熱,施工比較麻煩,但國(guó)內(nèi)外已有大量工程實(shí)踐,理論計(jì)算可靠,能確保安全。另一種無補(bǔ)償方式是近幾年由我國(guó)北京煤氣熱力設(shè)計(jì)院提出的計(jì)算方法和應(yīng)力分類采用安定性分析,應(yīng)用第三強(qiáng)度理論。這種方式充分發(fā)揮
五、PE-RT II預(yù)制直埋保溫管應(yīng)用領(lǐng)域:
1. 冷熱水管道
2. 空氣能熱泵熱水工程、太陽能管道
3. 城市集中供熱二次官網(wǎng)、溫泉水保溫管道
4. 工業(yè)建筑管道