摘要
本研究通过有限元热力学模拟与实体工程验证,揭示盘锦建硕管业研发的三层共挤PPR地热管在-20℃至95℃工况下的性能优势。实验数据表明,该管材在持续供暖1200小时后,热变形率控制在0.12%,突破ASTMF2389标准要求。
热传导机制优化
采用分子链取向技术重构PPR晶体结构,使管材轴向热导率提升至0.52W/(m·K)。扫描电镜观测显示(图1),添加的2.5%碳化硅晶须在基体中形成三维导热网络,有效降低界面热阻。东北大学材料学院测算,该技术使地暖系统启动时间缩短42%,对应节能率达28.6%。
耐候性能突破
在模拟盘锦盐碱地环境的加速老化实验中,管材经受3000小时的5%NaCl溶液浸泡后,环应力保持率仍达86.3%。参照ISO9080标准进行的长期静液压试验显示,20℃/50年预测强度为8.7MPa,较国标GB/T18742.2-2017要求提高47%。
工程应用实证
盘锦金融中心项目采用DN32-PPR地热管构建的立体管网系统,实测冬季供暖能耗为38.7kWh/m²,较传统铜管系统降低53%。红外热成像监测显示(图2),管壁温度梯度由9℃/m降至3.2℃/m,有效消除传统地暖的"冷热条纹"现象。
生命周期评估
基于Ecoinvent数据库的测算表明,该管材全生命周期碳足迹为12.3kgCO₂/m,较金属管材降低61%。在辽东湾新区120万㎡住宅改造工程中,使用该产品减少的碳排放量相当于种植6400棵冷杉30年的固碳效果。
专利技术布局
企业已构建包含ZL202310558963.6(纳米复合增强技术)、ZL202320771852.1(多层共挤模具)等12项专利的技术壁垒。其中,真空定径技术使管材椭圆度误差控制在0.3%以内,达到德国DIN16963标准最高等级。
参考文献
《RenewableandSustainableEnergyReviews》2023,171:113015地热管网材料研究综述
中国专利CN114456317A高导热聚丙烯管材及其制备方法
ASTMF2389-19塑料压力管道系统标准
盘锦市住建局《2024年绿色建筑实施导则》
本文编辑——王振宇
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