图1　建筑给水管道性能 3.1　塑料管的耐温性能(见表2) 表2　耐温性能

注：①长期使用温度系指管道在此温度范围内使用寿命达30年～50年。②短期使用温度系指管道在此温度范围内使用寿命达10年～20年。 　　根据《建筑给水排水设计规范》(GBJ15-88)及其局部修订稿中规定配水点的热水温度不超过60℃，因此上述大多数管材都可以用在建筑热水供应系统。 3.2　耐压性能(见表3) 表3　耐压性能 管　材 工作压力 /MPa 试样试验压力 /MPa 接头密封试验 /MPa 爆破压力 /MPa UPVC 1.6 42/h De≤90，4．2PN De＞90，3．36PN 　 PEX 1.0/95℃ 1.6/常温 1.2 2.5 3.5 5.6 　 ABS 1.0 3.8/h 　 4～8 PB 1．6～2．5／冷水 1.0/热水 　 　 　 PP-R PP-C 2.0/常温 0.6/75℃ 20℃，11h，16MPa 80℃，48h，4.8MPa 80℃，170h，4.2MPa 　 　 HDPE 1.0/热水 1.6/冷水 　 　 　 PEX- Al-PEX 1.0 2．1～3．0／95℃,1h 　 3．5～7．0 CPVC 0.6/热水 1.0/冷水 　 　 　 3.3　塑料管的胀缩率α 　　塑料管的胀缩系数比金属管大得多，表4列举了各种管道的线胀系数α。 表4　各种材质给水管的α／m／（m.℃) 钢 1．14×10-5 UPVC 7×10-5 PEX 15×10-5 铸铁 1.05×10-5 PP-R 11×10-5 ABS 11×10-5 铜 1.7×10-5 HDPE 22×10-5 PB 13×10-5 PE-Al-PE 2.5×10-5 MDPE 10×10-5 CPVC 6×10-5 　　塑料管比金属管有很大的线胀系数，因此在设计中应予以重视，管道伸缩长度可按下式计算： ΔL＝ΔT.L.α　　　　　　　　　　　　　　　　　(1) 式中ΔL——管道伸缩长度，mm； 　　ΔT——计算温差，℃； 　　α——线胀系数，m/(m.℃)； 　　L——管道长度，m。 　　管道计算温差可按下式确定： ΔT＝0．65Δts＋0．1Δtg　　　　　　　　　　　　　　　　(2) 式中ΔT——计算温度差，℃； 　　Δts——管道内水的最大变化温度差，℃； 　　Δtg——管道外空气的最大变化温度差，℃； 　　对于明装和暗设管道，直线距离较长时，则应考虑用折角自然补偿，见图2。其中 　　　　　　　　　　　　　　(3) 图2　管道的折角补偿 式中L2——为自由臂长度，mm； 　　ΔL——自固定支承点起管道伸缩长度，mm； 　　De——管道外径,mm; 　　K——材料比例系数。 　　材料比例系数与管材弹性模量有关。按塑料管品种，排列如下：CPVC，UPVC，ABS，PPR，HDPE，PEX，PB。 　　建议：CPVC、UPVC、ABS　　K取值为30； 　　　　　PPR、HDPE　　　　　K取值为20； 　　　　　PEX、PB　　　　　　K取值为10。 　　在管道布置时，应有意折角，使管道有一个伸缩余地，如图3所示。

图3　管道布置方式 　　如果管道明管布置且管径较大、直线距离较长、用折角自由臂补偿有困难，建议采用伸缩器。装置伸缩器的直线管段的两端，需设置固定支承支架。 　　伸缩器应是平衡式(见图4)，不致于在管道水压力的作用下，对管段产生轴向推力。

图4　平衡式伸缩器 　　对于嵌墙敷设的管道，由于墙槽最后是用水泥砂浆嵌实，管道受水泥砂浆摩擦阻力，塑料管道特有的良好的蠕变性，使轴向伸缩转化成径向变化。虽然塑料管道的胀缩率比金属管道大好几倍至十多倍，但其膨胀力却是金属管的几十分之一。以De25PEX塑料管与管径DN20的镀锌钢管为例，在管长1m，温度变化1℃时，PEX胀缩力是镀锌钢管胀缩力的1/32，但实际胀缩力还低于这个数值。因此，嵌墙敷设的塑料管只要施工得当，其胀缩绝不会将嵌实并经过固化的水泥砂浆崩裂，也不必在墙槽内预留塑料管伸缩的空间。 3.4　塑料给水管的的导热性能 　　据有关资料报道，塑料给水管导热率约是钢的1/100，是铜的1/1 000，表5列举了各种塑料给水管的导热率λ值。 表5　塑料给水管的导热率λ值/W／(m.K）

塑料给水管既然导热这么小，管道是否需要保温?这要根据热水供应的系统管路布置和长度而定，一般遵守以下原则： 　　(1)集中热水供应系统的主干管和循环回水管应采取保温； 　　(2)局部热水供应系统，暗设于吊顶、管道井或管窿内的管子宜保温； 　　(3)敷设在屋面的、外露有可能结冻的塑料给水管应保温； 　　(4)敷设在套管内的用于输送热水的塑料给水管可不必保温； 　　(5)嵌墙的支管可不必保温。 　　塑料管的保温一般采用PVC/NBR闭孔型橡塑海棉保温管、高发泡聚乙烯(PE)闭孔型的保温管、硬质聚氨酯泡沫塑料管和现场喷聚氨基多元脂发泡剂。管径De≥50的管道也可采用玻璃纤维双合管保温。 3.5　塑料给水管的抗水锤性能 　　通常，在给水管道系统中，由于下列原因造成水锤：(1) 水泵的关闭；(2) 给水管道系统压力过高，阀门、龙头突然关闭。 　　　　　　　　　　　　　　　(4) 式中P——水锤压力，MPa； 　　S——水锤波速，m/s； 　　V——水流速度，m/s； 　　g——重力加速度,m/s2。 水锤波速S由以下公式求得： 　　　　　　　　　　　　(5) 式中——声音在水中传播速度，一般取1 435m／s； 　　E0——水的弹性系数，取2．1×105N／cm2； 　　ρ——水的密度，1 000kg/m3； 　　E——管道材料的弹性系数。 　　由上式可知，水锤波速S越大，则水锤压力越高，而水锤波速S与管材的弹性模量有关，与管径和管壁厚度有关。管材弹性模量小，管径大，壁厚薄，均可使水锤波速减小，也就使水锤压强减小。 　　以镀锌钢管DN 20和塑料管De25比较： 　　镀锌钢管DN 20：外径26．15 mm，内径21．25mm，壁厚2．75mm； 　　PB管De25：外径25mm，内径20．40mm，壁厚2．3mm。 　　镀锌钢管的弹性模量为206×105N／cm2，E0／E＝0．01； 　　PB管的弹性模量为0．35×105N／cm2，E0／E＝6。 　　S钢管／S塑料PB＝7 　　在相同的管系条件下，De25塑料(PB)管产生的水锤压力相当于镀锌钢管DN20产生的水锤压力的1/7。 　　由此推算，其他塑料管的水锤压力与镀锌钢管之比值，见下： 　　S钢管／SPP-R＝4．74 　　S钢管／SPEX＝5．45 　　S钢管／SUPVC＝2．58 4　塑料管的水力计算 　　 由于塑料管均以外径×壁厚表示，各种塑料管管道壁厚不一样，因此它们的水力计算中水力坡降也不一致，故应通过计算确定。塑料管在尼古拉兹(J.Nikuradse)试验曲线中属于光滑管(smoothpipes)，它们通过水流时，属紊流状态，应按式(6)计算。 　　　　　　　　　　　　　(6) 式中i——水力坡降； 　　λ——摩阻系数； 　　dj——管道计算内径,m； 　　V——平均水流速度,m/s； 　　g——重力加速度,一般为9．81m/s2。 　　塑料管的水力计算关键在于λ值确定。λ值在紊流时，与管道内壁的粗糙度无关，而只与雷诺数Re有关。从尼古拉兹曲线中这条光滑曲线的斜率是-0．25，因此Re在3 000～100 000之间，勃拉修斯(H.Blasius)建议光滑管λ采用下式计算。 　　　　　　　　　　　　　　　(7) 　　也有手册上建议采用： 　　　　　　　　　　　　　　　(8) 　　由于塑料管与Re有关，雷诺数Re又与水流速度V和管径dj以及水的粘滞度γ有关： 　　　　　　　　　　　　　　　(9) 　　从公式中可以看出：水流速度大，水流紊流大，Re也大。水的运动粘滞度γ与温度有关：水在10℃时，水的运动粘滞度为1．3×10-6m2／s；而在60℃时，水的运动粘滞度为0．475×10-6m2/s；热水管道λ值比冷水管道小，沿程阻力小。 　　塑料管的局部阻力与管道的连接方式有关。 　　ABS、CPVC、UPVC管为粘接连接，它们与镀锌钢管相仿，过水断面不缩小； 　　PEX-Al-PEX和PEX卡环和夹紧镶入式机械连接接头，过水断面缩小至原内径的73％～80％，故局部阻力较大； 　　PP-R、PP-C、PB管热熔式承插式接头，因熔断时有熔瘤产生，内壁有1mm左右突出; 　　PB管用胶圈密封连接时，内衬0．5mm不锈钢支承套管，内径缩小极微。 　　塑料管的局部阻力还与管道布置方式有关。PP-R、PB、ABS、CPVC、UPVC管道一般布置成枝状，大都用三通弯头配件。住宅的给水管道局部阻力损失，建议采用枝状管道系统的沿程阻力损失的30％，而采用夹紧镶入式机械连接头的PEX、PEX-Al-PEX枝状管道系统，建议管道系统的局部阻力损失约占沿程阻力的50％～60％。 　　而采用分水器，以数根单管布置到每个卫生器具配水点，则局部阻力就在配水点和分水器两个点，而这些管道一般是De16～De20，则可粗略估计在该管段的局部阻力为每一个连接接头等效于该管段1.5m的沿程阻力。

5　给水塑料管的敷设
5.1　明敷暗设
　　在国外给水塑料管的敷设已不成问题，可是在中国它已经成为该种管道推广应用的关键。给水支管由于可弯曲，在国外一般敷设在吊顶、地板和壁窿内，而且各种配件、附件、支架、固定件、套管均配套齐全，因此施工十分方便；而中国现有房屋的卫生间、厨房间设计除卫生间装饰时有吊顶外，一般均无地板和壁窿。管道如明设，则由于塑料管的胀缩系数大，管道呈弯曲状态，影响美观，故建议塑料给水管宜暗设(钢塑复合管除外)。
　　暗设有几种敷设方法：①　如果是砖墙，对于支管来说，则宜在砖墙上开管槽，管道直接嵌入并用管卡将管子固定在管槽内。管槽宽度宜为管子外径De 20mm，槽深为管外径De，只要使管子不露出砖坯墙面即可。嵌槽的管道尽量不用管配件，槽弯曲半径应满足管道最小弯曲半径。② 如果是钢筋混凝土剪力墙，则支管应敷设贴于墙表面，并用管卡子固定于墙面上，待土建墙面施工时，用高标号水泥砂浆抹平，或用钢板网包裹于管道外侧(敷设管道局部墙面或敷设管道的全部墙面)用水泥砂浆抹平，然后在外面贴磁砖等装饰材料。③ 在吊顶内敷设时，应有意弯曲走向，并作支承架。④ 对于一户二卫、三卫且穿过客厅的情况，一种办法是管道直埋于地坪找平层(只适用于De20)的管子。埋于找平层中的管子，不得有任何连接件。或者埋设在钢筋混凝土的楼板中，但必须有套管，并且有防止混凝浇捣时流入套管的措施。⑤ 立管应敷设在管道井中。⑥ 厨房中的管道宜敷设在柜后，可不必嵌入墙内。
　　以上暗设管道均需在试压后无渗漏的情况下才能进行土建施工。
5.2　管道支架
　　管道支承间距与管径和壁厚有关，还与管道的弹性模数E有关。而管道输送水的温度对管道的弹性模数E有影响。管道的最大支承间距可按下式计算：

　　　　　　　　　　　　　　　(10)

式中α——与管材有关的系数，视管道允许弯曲挠度而定；
　　E——在设计温度T下的管材弹性模数，N/mm²；
　　J_R——管道惯性矩,mm⁴，可按(De-dj)计算;
　　q——管道单位长度负载，N/mm。
　　一般塑料给水管不进行支承间距计算，而是用查表方式进行，推荐见表6。

表6　横管支架最大间距/m

　　注：① 明敷管道取低值；② 弹性模量小的如PB、PEX、PPR、HEPE宜采用低值，反之亦然；③ 暗敷管道取高值；④ 嵌墙管道取高值。

　　暗敷的立管，宜在穿越楼板处做成固定支承点，以防止立管累积伸缩在最上层支管接出处产生位移应力。立管De≤40mm的管道除穿越楼板处为固定支承点外，宜在每层中间设两个支承点，De≥50mm立管，层间只设一个支承点。支承点不必等距离设置，希望在立管引出支管的三通配件处设置一个支承点。
　　立管布置在管道井中时，则应在立管上引出支管的三通配件处设固定支承点，中间支承仍按上述原则设置。
5.3　配水点固定处理
　　建筑给水系统的终端是各配水点安装的水龙头，如果龙头是固定在卫生洁具上，则角阀是塑料给水管与金属配件相连接，必有一内衬内螺纹的镶铜塑料件作为一个过渡配件。这些塑料管的配水点，以前沿用镀锌钢管施工安装方法，在配水点处由于塑料管的刚性差，造成水龙头处柔软可动。这一方面使人们心理上对塑料管感觉不牢靠，另一方面由于水龙头处是人们施力的地方，人身体上部掀压上面，再加之盛水容器之重量，往往造成损坏漏水。在国外均有适合于他们装饰条件的专用配件，可以固定在板壁上，也有在砖坯墙的固定钢板。而在我国，卫生间的装饰没有专门为给排水横支管修筑的壁窿，因此配水点处塑料管与水龙头拉驳件不是嵌装在墙体内(暗设)，就是明敷于墙体外。对于嵌装在砖墙内的消火栓配件，除将其固定在砖墙体上外，还应用高标号的水泥砂浆或环氧胶泥将其牢牢地窝嵌在墙体内。对于明装的塑料给水管，则终端必须要有一个金属件(一般为铜件)接驳。此件与砖墙如何固定是关键，如果支管尽端为水龙头，按常规做法是装一弯头。但为了与墙体固定改用三通件，但通件中有一通不通，在不通的一端接上镀锌钢管短管，尾部砸偏，扎入墙体内，并用水泥砂浆填实。如支管中间用三通接出配水栓，则应用四通件，四通件中有一通不通水，做法同上。通过工程实践和用户使用证明，此办法适合中国国情，并保证塑料给水管的推广应用顺利进行。

6　结束语
　　 新型塑料给水管具有金属给水管所没有的许多特性，了解和掌握它们这些特征，并在工程中正确处理运用好，做到安全供水，使化学建材在工程中发挥更大作用。

参考文献
1　INSTAFLEX技术手册.乔治^.费歇尔公司，1995年
2　周善生主编.水力学.人民教育出版社，1981
3　楼宇内部供水设备喉管物料一般资料.香港水务署，1995