生活熱水管材銅管、不銹鋼管、塑料(CPVC)管比較

      為研究管材對熱水水質的影響，本文對銅管、薄壁不銹鋼管、CPVC管三種管材的性能及對水質的影響進行比較，列出每種管材的優缺點及選用時應注意的問題。

     目前在生活熱水管材市場上，各種產品比較豐富。管材是影響室內生活熱水水質的重要因素之一。管材的選擇需要掌握其特性與適用要求，作出合理地選擇。本文中對目前應用比較廣泛的三種熱水管材銅管、不銹鋼管、塑料(CPVC)管進行比較，通過管道的連接工藝，管材自身的物理性質，耐腐蝕性、微生物等多方面特點進行對比。

     各熱水管材的性能特點

     1.1銅管道

     （1）銅管道常規公稱直徑有DN15~DN250，系統工作壓力為1.0MPa、1.6MPa。有承插式釬焊接、卡套式連接、壓接、螺紋連接等多種連接方式。

     （2）銅管道具有經久耐用，可在不同的環境中長期使用，使用壽命約為鍍鋅鋼管的3-4倍，機械性能好，耐壓強度高，同時韌性好，延展性也高，具有優良的抗振、抗沖擊性能等特點。

     1.2 薄壁不銹鋼管

     （1）薄壁不銹鋼管（304、316不銹鋼）公稱直徑有DN15~DN250，系統工作壓力為1.0MPa、1.6MPa。有卡壓式連接、環壓式連接、承插氬弧焊、溝槽式連接等多種連接方式。

     （2）薄壁不銹鋼管具有重量輕、不變形，耐流速腐蝕，自我鈍化等特點。

     1.3氯化聚氯乙烯PVC-C管

     （1）PVC-C管公稱直徑有DN20~DN160，系統工作壓力為1.0MPa，采用膠粘承插接口。

（2）PVC-C管道具有良好的阻燃性，保溫性能佳，熱膨脹小。抗震性好。具有優異的耐老化性和抗紫外線性能。自熄，耐火性      好等特點。

     1.4 聚丙烯（PP-R）給水管

     （1）PP-R公稱外徑：dn20~dn160，系統工作壓力為1.0MPa，采用熱熔連接。

     （2）PP-R管具有耐熱、保溫性能好，安裝方便且是永久性的連接。原料可回收，不會造成環境污染，易燃等特點。

     各熱水管材的腐蝕問題及管材對水質產生的影響

     2.1 銅管道

     2.1.1銅水管腐蝕問題及造成的影響：

     （1）點腐蝕和潰腐蝕問題：資料顯示：1989年，日本銅中心對63個建筑物中的冷水和熱水管做了全面調查，得出的結論是在水流速慢的地方銅水管會發生點腐蝕，在水流大于1.5m/s時，被水流沖刷腐蝕嚴重，在水流速快的地方銅水管會發生潰腐蝕。以上調查還發現，銅水管內的流速、流量、水壓、循環泵的運轉周期、散發的溶解氣體、管路形狀等因素都可以引起銅管腐蝕發生，腐蝕分布率在5.7%--23%之間，水的流速造成腐蝕 。

     下圖是銅管與不銹鋼管水流腐蝕的對比：

     圖2.1-3 流速腐蝕率關系圖

     （2）軟水質腐蝕問題：經調查，中國北方地區賓館用熱水銅管腐蝕嚴重，使用6-7年以后，中國銅水管開始出現嚴重腐蝕現象。據反映，是因為北方的硬水經過離子交換器以后變為軟水，導致銅水管腐蝕更為嚴重。涉及到的北京的高級賓館有：建國飯店、王府飯店、麗都假日飯店、京倫飯店等。《水工業工程設計手冊建筑和小區給水排水》[1]中指出不穩定的水經軟化后，重碳酸鈣變為穩定性較好的重碳酸鈉，此時水中的硬度減少了，但軟水中的穩定指數說明，腐蝕性大大增加。北京某飯店的試驗報告表明，由于水中的重碳酸鹽存在，加熱后失去穩定，使熱水傾向于腐蝕。

     （3） 氯離子含量高的水質會造成銅管腐蝕。

     （4） 被腐蝕后的銅則會產生藍水現象，對水質造成影響。

     （5） 對于銅管路，如果已經發生銹蝕，點蝕的情況會隨著氧含量的增加而加重。

     2.1.2銅水管可以有效抑制包括軍團菌在內的多種細菌。

     通過實驗裝置（見圖2.1-1）測試：在250天內，銅管上的軍團菌濃度要比不銹鋼管及PEX管上小的多（見圖2.1-2），然而，銅管中的微生物膜與不銹鋼管中的很相似，因此可以認為對銅耐受力高的微生物群落組成對于軍團菌的增殖是不利的。然而在長達兩年的運行后，銅管中的軍團菌的量與其他兩種管材達到了相同的水平。甚至，在第857天，測得的銅管中的軍團菌的量還比其他的高, 這個現象說明銅管對于軍團菌的抑制作用隨著銅表面的腐蝕的積累逐漸消失。

     圖2.1-1 試驗裝置系統示意圖

     圖2.1-2 各管材軍團菌濃度對比圖

     同時通過生活熱水模擬實驗裝置（由水箱、加熱器、溫度計、循環水泵、閥門、溫控裝置、以及補水管道構成）進行的測試中說明在熱水管道中，銅管的細菌含量也小于PPR管及熱鍍鋅鋼管等。細菌總數測試結果如下：

不同溫度、不同管材下，試驗裝置中細菌總數的測試結果（CFU/ml)

     2.2薄壁不銹鋼管

     （1） 不銹鋼材料中含有鉻、鎳等元素，當鉻、鎳浸蝕在氧氣中時，會在材料表面形成一層很薄的鉻、鎳氧化物保護層，隔絕了材料與空氣、水的接觸。氧化物層在受到損害時能自我修復。具有極強的耐均勻腐蝕性能。

     （2） 通過實驗發現熱水中氯化物對不銹鋼管道會產生點腐蝕：經試驗316L和316薄壁不銹鋼在熱水中的氯化物濃度宜≤ 200mg/L ，304L和304薄壁不銹鋼在熱水中的氯化物濃度宜≤ 75mg/L。

     （3） 抗流速沖擊腐蝕，詳見上一節中與銅管道比較。

     （4） 水中細菌及軍團菌問題詳見上一節中與銅管道比較。

     （5） 溶解氧對不銹鋼管道內壁形成保護層非常重要，能提高耐腐蝕性能，溶解氧濃度在3 mg / liter以上時，對不銹鋼管道內壁形成保護層是有利的；含量6 - 8 mg / liter時，對不銹鋼形成保護層是最有利的。

2.3塑料管（PP-R管、CPVC管）

     （1） 例如PEX等塑料水管在長期使用過程中，水管內壁會凝聚一層粘稠的雜質。在幾個小時停止使用水以后，這種內壁的雜質會使水管中的水變質、發臭、滋生細菌。相較不銹鋼管及銅管，PEx管也更易滋生軍團菌，而與PEX管比較，CPVC管不易滋生細菌。

     （2） 在Dick van der Kooij[2]等人所設試驗模型其中回水的管道采用CPVC管，在第700天的測試中，CPVC管材上并沒有發現軍團菌， 《氯化聚氯乙烯（CPVC）冷熱水管系統》[5]中介紹CPVC 管內細菌不易孳生，其實驗水樣中軍團菌數測試量為PEX管的1/13，PP-R管的1/17，下圖為中細菌在各水管中120天的生長情況。

     圖2.1-4 各管材細菌增長率對比圖

     （3）資料顯示在非合金鋼管道中，在pH 值 6-8，水溫1-20 ° C的冷水條件下，溶解氧是電化學腐蝕的主要元兇，過高的溶解氧會促進細菌的滋生，尤其在塑料類有機材料管道中。

     4 結論

     4.1 熱水管道應選用耐腐蝕、安裝連接方便可靠、符合飲用水衛生要求及相關規范的的管材。

     4.2 熱水管道從安全衛生角度考慮，宜優先選用不銹鋼管、銅管、CPVC管等不易滋生細菌的管材。

     4.2 選用銅管的管道系統，應嚴格控制管道流速，管道系統不宜過大，應盡量減少熱水循環安裝結構方式。

     4.3 酒店等水質進行軟化處理后熱水系統不宜采用銅管。水質偏軟，可溶固體總量小于300mg/l的水容易造成銅管腐蝕。

     4.4 選用銅管管道熱水系統，工作溫度宜為50度，不宜過高。控制管道中氯濃度。

     4.5 選用不銹鋼管道系統，應控制氯化物熱水中含量：316不銹鋼宜小于200mg/l ，304不銹鋼宜小于75mg/l。

     4.6 定時供熱水的系統因其水溫周期性變化大，不宜采用對溫度變化較敏感及易滋生細菌的塑料熱水管。

     4.7 CPVC管相較其他塑料排水管，不易滋生細菌。