摘要：对给水管道材料的选定首先应考虑的因素要在规定的使用压力和温度下具有足够的机械强度，并对管内流动的流体有良好的耐腐蚀性能等。本文浅谈给水管网与水质方面的关系，结合其性能推荐作为供水系统的新颖复合保温、安全、卫生、节能型理想管材。
关键词：铜水管 保温 节能
众所周知，水是生命的源泉，人的生存一刻也离不开水，人类社会的发展就会自然而然地重视水资源的合理利用。以往作为居所“血脉”的水管道极少受到关注，随着社会的进步，“健康”与“安全”逐渐成为现代人最为重视的两大主题，饮用水的水质及水管的安全性就成了人们关注的焦点。自从镀锌钢管作为给水管道退出历史舞台后，民用给水管市场便呈现“百花齐放”的格局。
水从处理厂出来经过输水管网到达用户的过程中，因水质受到不同程度的污染，如何保障水质的安全已成为众所关注的问题。直接影响水质的两大重要因素就是水源和输水管道，保障管网水质的安全措施之一是给水管道的选材。众所周知，以往给水管材的选择没有定量的标准，因为这关系到消费者、企业的经济实力，是费用与效益的结合，评价的着重点不一则得出的结论也不同。总的来讲对给水管道材料的选定首先应考虑的因素要在规定的使用压力和温度下具有足够的机械强度，并对管内流动的流体有良好的耐腐蚀性能等。本文浅谈给水管网与水质方面的关系，结合其性能推荐作为供水系统的新颖复合保温、安全、卫生、节能型理想管材。
铜管用作建筑供水管具有其他管道不可比拟的优越性：
传统使用的水管道系统采用的金属镀锌钢管，二次污染问题长期得不到解决，使终端的饮用水质量难以保障，供水管在出口处的水质要低于水厂出厂时的质量，如浊度、铁、锰的含量以及细菌总数都会有所增加。镀锌钢管在输水时极易生锈产生“黄水”，导致管壁锈蚀后粗糙，其原因是镀锌钢管里的铁与空气或水中氧气发生化学反应，使管道里外都会生锈并滋生各种微生物污染水质，这些受污染的水携带的细菌像无形“杀手”时时威胁着人们的健康；管中的水在冷环境中也易结冰，使水管遭到破坏、结垢堵塞、水流量减少、易泄露等，这些都是金属镀锌钢管的致命弱点。
铜管用于冷水或热水的输水管具有显而易见的优点，它比塑料管坚硬，比钢、铁管易弯曲，具有一定的耐高压性能和抗冻胀性能，不会老化，更不会遇火燃烧，内壁光滑、流体阻力小。铜是人体中不可缺少的微量元素，尤其是铜的化学性能稳定，具有耐各种水质的腐蚀性能，不会附着油脂、碳水化合物和细菌、病菌，从不污染水质。铜的防污性能是任何金属无法相比的，而且寿命长，具有与建筑物同期寿命。如上海国际饭店、北京协和医院的给水系统至今以超过80年，仍然性能完好。国内铜管的使用量占整个管道的5％，就上海地区为最高达到30％，而英国达80％、美国达75％，相对而言我国铜管的使用率还是很低的，以上海为例据统计介绍1991年用量为380吨，1998年为3050吨至2001年达到4500吨以上的规模，市场潜力正在被日益看好。近年来就上海市场复合管道的销售量从1997年的1.4万吨到2002年的8.92万吨；2003年又升至9.4万吨以几何积数攀升。从数据预示管材业的市场潜力及商机，管材市场的“百花争艳”局面将继续呈现，从而引发了管材生产商对输水管道技术发展的关注，促进管材行业的技术创新。
铜管用作建筑供水管的不足之处可通过铜塑复合解决：
1、铜管的缺点：
铜是热的良导体，其导热系数高达383.8w/m.k（导热系数指1m距离内，温
度差为1k时，在1h内传过1㎡截面的热量），因此用裸铜管输送热水，热量会迅速传到管道周围的墙体或地板中，使管道末端的水温达不到要求，同时建筑混凝土还会因为受到经常性的热胀冷缩产生应力，造成材料疲乏甚至龟裂。裸铜管还会在外表面产生结露现象，也容易给周围建筑材料带来损失。
2、铜塑复合是弥补裸铜管不足的解决方法：
a、PP-R内衬铜管增强复合管：其特点是在内层铜管的外侧沿周向和纵向均匀挤塑包覆PP-R塑料层的同时包塑料层的同时包覆具有抗铜老化性能的粘结剂中间层，三层为一次性热熔粘结挤出复合成一整体结构。此结构形成的产品能够提高管材的强度、刚度以及高温下的尺寸稳定耐蠕变性能，并适应PP-R热熔焊接技术，建立了“一次焊接、终身连接、滴水不漏、永无隐患”的安全供水新概念，以及整个供水系统为全铜触水设计组合技术，供热水管道系统最高使用温度达95℃，（PP-R塑料管长期使用温度为70℃）质量安全可靠，100％隔氧，彻底消除渗透，耐腐蚀性极佳，可直接埋放于地下，消除管路老化隐患，延长管道使用寿命，且PP-R管导热系数为0.21 w/m.k仅为钢管的1/200，用于热水管道具有一定的保温节能效果，施工方便，比镀锌钢管、铜管安装效率高出了3—5倍，是目前极为理想的适于多种应用场合和环境的卫生用水管道系列产品，产品性能（见表1示）。
众所周知，PP-R塑料管材、管件系中低档产品，生产厂家很多，并在这一领域形成激烈的价格竞争，而在技术含量要求高、特殊应用领域的品种显得有些力不从心。例如：卫生要求高的可供直接饮用的自来水输送管道，长期在高温条件
表1 PP-R内衬铜管增强复合管的性能
试验项目
指标
1、拉伸强度（MPa）
≥25
2、维卡软化点℃
≥130
3、纵向回缩率
≤3
4、液压试验（95℃×1000h）、环应力MPa
≥3.5
5、最大爆破压力MPa
≥8
6、卫生性能
符合GB/T 17219－2001标准
7、剥离强度N/2.5㎜
100
下使用的集中供热管路，要求管材长期耐温不低于80℃，为了提高耐温、耐压能力要加大管材壁厚，不仅增大材料成本，因其内孔减小会影响水流量等。PP-R内衬铜管增强复合管正是PP-R塑料管很好的过渡。
b、发泡塑覆保温铜管产品特点：众所周知，因环境变化，所输送流体的不同以及金属材质的差异，输液用金属管道的防腐、防冻和保温技术一直是世界各国进行研究的主要课题。管道保温是减少热损、节约能源的重要方面，管道的防冻、防腐是保证流体输送正常、延长管道寿命和减少管道损坏的另一重要方面。管道保温、防冻、防腐研究的重点是如何选择最佳保温结构、材料和实现工业化生产以及能符合明设暗铺均为理想要求的新颖管材。
现代装修越来越多的家庭选用铜水管，但光裸铜管和普通的包塑铜管只能作冷水管用，因为光裸铜管导热系数高，热水使用时，大量热量散失在墙体和地板里，用久后对建筑材料和装饰材料造成严重的破坏。普通的包塑铜管使用热水时外表出汗，管内形成水气，用久后也会造成地板和墙瓷砖变形开裂。
发泡塑覆保温铜管是金属管道的防冻保温复合管材三层合理结构，由内层金属管道、中间层塑料发泡体、外层塑料保护层构成。中间层塑料发泡体为闭气孔氮气充填聚烯烃塑料，采用N2充填闭合气泡体保温层，把铜水管导热系数降低了10000多倍，达到了突破性的0.0361w/m.k，具有极佳的隔热、防潮、防结露特性，有效的解决了铜水管的保温、抗冻、结露等问题，可以满足热水管使用。外层塑料保护层为阻燃聚乙烯，具有阻燃特性和很高的的机械性能，保护复合管材不损坏以及防老化。聚乙烯是高韧性材料，经加工制成的聚乙烯管因其柔韧延伸率高而对管道基础变动的适应能力强，适用温度范围广，而聚乙烯泡沫层的压力松弛特性可有效地通过形变消耗应力，可有效地抵抗地下运动和端载荷，对地基不均匀沉降也能适应，因此是抵御地震，地基沉降以及温差伸缩的最为优秀的复合管道层。例如：云南省保山市自来水公司曾安装的聚乙烯给水管道，当该地区连续发生地震，最大震级达5.9级地震时该市其它供水管，如：水泥管、玻璃钢灰砂管、UPVC管及铸铁管都遭到不同程度的破坏，而聚乙烯给水管仍完好无损，保持继续供水。三层材料各尽其能，相互热熔为一体。
发泡塑覆保温铜管有极低的热传导系数，保温节能、防露、防冻，并有显著的隔音效果，解决了水管长期不能解决的难题，也解决了铜水管隐蔽工程的后患之忧，是目前较为理想的适合于多种应用场合和环境的卫生用复合型水管道产品。产品性能（见表2示）。
表2 覆塑保温铜管的产品性能
试 验 项 目
指 标
外 观
表面光滑平整、清洁、无黑点气泡、色泽均匀
水压试验
4MPa，3min无渗漏
扩口试验
45°，扩口30％无开裂
铜管化学成分 总杂质％
≤0.1
铜管抗拉强度MPa
≥274
导热系数w/m.k
≤0.04
保温层耐寒性能
－70℃，1h对折180°无断裂
保温层软化点℃
≥100
保温层纵向回缩率％
≤3
保护层阻燃性（氧指数）OI值
≥28.0
塑覆发泡A型保温铜管、B型塑覆铜管及裸铜管在加热功率为50w相同条件下，其热损失、表面温度及导热系数比较结果：（见表3示）
表3 测试结果
综上述结果说明：塑覆发泡A型保温铜管与B型塑覆铜管比较，其热损失降低20％，表面温度降低21％，导热系数降低73％，与裸铜管比较，热损失降低50％左右，因而保温性能得到了较大的提高。
管内定功率50加热至85℃时管外温度随时间变化见表4及t-τ曲线图二示。
电加热功率为50w时塑覆发泡保温A型铜管内外表面温度随时间变化见表5及t-τ曲线图三示。
无论是防止热量从管内散失到管外，还是希望在低温环境下防止管道内结冰都称之为保温，其效果和所用保温材料的导热系数有着直接的关系。通常根据材料的导热系数大小，将其分为四级（见表6示）。
表6 按导热系数大小对保温材料分级
导热系数（w/m.k）
保温材料等级
＜0.030
一级
0.081－0.120
二级
0.121－0.170
三级
0.171－0.210
四级
塑覆铜水管是给水管中的后起之秀，是各种给水管材中的“贵族”，铜水管以其耐压能力是塑料或铝塑的几倍乃至几十倍，它可以承受当今建筑中最高水压，在热水环境下，随着使用年限的延长，塑料类管材的承压能力显著下降，而铜管的机械性能在所有的热水温度范围内保持不变，故其耐压能力不会降低，也不会出现老化的现象。铜材本身坚固密实，且其表面会形成一层密实坚硬的保护层，有害物质均不能穿过它，无法污染水质，即便是寄生物也不能栖息于铜表面使其软化等特殊的优越性能和应用悠久特性进入市场。创新无止境，新颖铜塑复合管系列产品正朝着规模化、多样化、质量标准化方向良性发展。
聚乙烯发泡塑覆保温铜管及PP-R内衬铜增强复合管都是性能好、寿命长的新型供水管材，系定位在中高档次，特别是高层建筑中具有广阔的用武之地。目前北京市已建和在建高层建筑如高级写字楼、高级酒店、高级公寓等生活给水管道均采用铜管，埋地、嵌墙敷设、垫层内敷设等均采用聚乙烯发泡塑覆保温铜管。塑覆保温铜水管在北京的市场潜力也日益被看好。
综上所述，塑覆保温铜水管的技术推广应用具有广阔的前景，为各类材质和尺寸的金属管道提供与防冻、保温、防腐处理的科学方法及生产方式，具明显的经济、社会效益。