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為什么熱水管可以輸送冷水,而冷水管不建議輸送熱水?



PPR管路系統
WATER SUPPLY SYSTEM
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熱水管可以用于輸送冷水,但是冷水管不建議輸送熱水,這是很多人都知道的一個常識。但是,為什么這樣去操作,不是所有人都知其原因,甚至有人認為是因為他們的材質不一樣而造成的,這就大錯特錯了!

實際上,所謂的“冷水管”、“熱水管”,只要是正規廠家生產的,它們在原材料上完全是相同的,都是PPR原料,即無規共聚聚丙烯,這點毋庸置疑。那么,它們的區別是什么?

  壁厚不同  

然而,輸送的是冷水還是熱水跟壁厚有什么關系呢?這要先從水管的設計說起。

水管在設計時,需要同時滿足水管流量和承壓的需求。為了滿足不同的流量需求,工程師設計了不同的水管公稱外徑,于是就有了20mm、25mm、32mm等外徑的水管。為了滿足不同的承壓需求,在相同的公稱外徑下,就有了不同系列的水管。

在國家標準GB/T 18742.2-2017《冷熱水用聚丙烯管道系統.第二部分:管材》中,規定了水管的系列和規格尺寸(以公稱外徑16mm-32mm為例)

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表中,S5、S4、S3.2、S2.5等就是在相同管徑下,不同系列的水管,他們的區別就在于公稱壁厚不一樣。在相同公稱外徑下,管系列值越小,水管壁厚越大。輸送熱水時,我們往往要求使用壁厚更厚的管系列,以保證其承壓性能。那么問題又來了!

  為啥輸送熱水壁厚要更厚? 

首先,我們需要清楚一點,PPR是一種無毒無味的塑料,它并不會隨著輸送水溫的升高而釋放出有毒害的物質。但是,作為塑料材質,隨著溫度升高越來越接近它的軟化點時,由它制成的管道系統的承壓能力是會減弱的。這可以從國家標準GB/T 18742.1-2017《冷熱水用聚丙烯管道系統.第一部分:總則》中的PPR原料預測強度參照曲線看出(預測強度參照曲線是科學家通過實驗數據繪制,可以理解為PPR原材料的固有的物理性能)

ppr預測強度曲線
說明:
橫坐標為時間,X1單位是小時,X2單位是年;
縱坐標為環應力,單位是Mpa;

圖中交點,分別是PPR原料在20℃和60℃水溫環境下,當破壞時間為50年(約43.8萬小時),環應力的數值應不超過10Mpa和5Mpa。這說明了PPR的環應力和水溫之間的關系,即水溫越高,環應力越小。那么, 水管實際承壓能力跟原料環應力之間有什么關系?

我們可以通過下面這個公式來看:

ppr水管最大運行壓力
MOP:最大運行壓力;
MRS:環應力;
SF:設計安全系數;
SDR:標準尺寸比;

由公式可以看出,水管的最大運行壓力和環應力成正比,在運行一定年限的情況下,當水溫變高時,環應力小,最大運行壓力也就小。那么,怎樣才能,彌補這個不足,提高管道的最大運行壓力呢?

我們還是通過上面的公式來找答案。由于公式中SF是設計安全系數,一般是一個固定值,那么,要使最大運行壓力提高,那我們無非是通過減小SDR的數值,最關鍵的問題來了!SDR是個什么東西?下面開始劃重點了!

ppr管標準尺寸比

上面圖解及公式顯示了SDR、管系數S、外徑D、壁厚e之間的關系,SDR實際上就是水管外徑和壁厚的標準尺寸比值,也就是說在外徑一定的情況下,減小SDR值實際上就是增加水管的壁厚。所以,在輸送水溫升高,PPR原材料環應力減小時,只有增加水管的壁厚,才能增加水管的承壓能力。

由此可以看出,可用于熱水的PPR水管相比于只能用于冷水的PPR管,實際上它的設計標準是更高的,所以用于冷水肯定是沒有問題。但是適用于冷水的PPR管如果用于熱水,那么它的承壓能力一定不足,不能說絕對不可以用,但是適用壽命會大大減小,安全性能也會大打折扣,所以我們強烈不推薦。

值得一提的是,在嚴謹的國家標準中,其實并沒有用“冷水管”和“熱水管”這樣的字眼去區分水管的使用場合,而是用了“冷熱水用PPR管”這樣的稱呼,從而避免造成“熱水管”只能用于輸送熱水的誤解。

這也是為什么在現在的家裝中,業主們大多選用可輸送熱水的PPR管去替代傳統意義上的冷水管。為的就是獲得更好的安全性能和更長久是使用壽命。

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