匠心恒运,为居品质 篇五:让日本家庭使用50年的冷热水供水管道系统

2020-01-10 15:48:39 337点赞 3891收藏 190评论

对于中国式装修虽大多数以设计施工材料为诟病,传统的装修水管通常采用埋墙式施工,以地面和墙体为依据进行凿槽处理,再辅以水泥覆盖和包裹。但这不仅将存在的隐患掩盖更是对于后期的维护和改造提高了成本和麻烦。水泥自身由于热涨冷缩的原理,常发生伸缩和龟裂,当水泥中酸/碱性水分提高将具备一定的腐蚀性,这对水管长期的寿命是一种考验。

因此对于水管隐蔽工程更多人认识到重要性,为确保隐患的发生,中国市场对家庭供水管的品质要求也一再提高,发展越发成熟。家用冷热供水管从材料、设计、功能性和施工都是具有一定的需求标准,水管的分类大体有三种,第一类是金属管,如内搪塑料的热镀铸铁管、铜管、不锈钢管等。第二类是塑复金属管,如塑复钢管,铝塑复合管等。第三类是塑料管,如PB、PP-R和PEX。

然而在日本家庭大多采用的是总分歧式设计和一触式快接工艺,在国内也并不普及。其家庭式給水・給湯・及温水暖房所采用管道材质也很广泛,根据所需环境不同,主要分为:交联聚乙烯管、高耐候性交联双层聚乙烯管、铝复合交联聚乙烯管、聚丁烯管等。

让日本家庭使用50年的冷热水供水管道系统

国内的现状是管道的市场质量体系认真已足够好,然而基于PEX管其优质的特性和施工的便捷,日本家庭采用交联聚乙烯(PEX)管的很多,不仅减少了连接点的数量,降低漏水的隐患,而且多处水龙头设备同时使用,整体供水系统内水压和流量波动很小。下面着重介绍日本家庭中供水管道的材质特点和施工设计。


什么是交联聚乙烯(PEX)管

让日本家庭使用50年的冷热水供水管道系统

交联聚乙烯是一种超高分子量聚乙烯,具有通过将链状结构聚乙烯分子作为热塑性塑料结合而形成的三维网络结构。具有优越的耐热性、耐久性和安全性的供水和热水系统管道材料。交联树脂管打破了传统供水和热水管道的常识。施工简单,材料本身轻而柔软。容易操作,因为管道长不需要中间连接,施工极其简单。此外,通常树脂管外部具有隔热保护护套,不用担心像旧钢管和铜管等金属管生锈或腐蚀。

用于家庭冷热水供应的交联聚乙烯(PEX)和聚丁烯(PB)管:

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由于日本装配式建筑普及,PEX管的柔软特性和装配方法极大增加了施工效率,对于多地震的情况,点对点的供水设备不易发生漏水的情况。聚乙烯管具有作为优秀水管的各种特性。


交联聚乙烯(PEX)管的特点

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耐久性:交联聚乙烯管对于作为塑料材料环境应力龟裂(ESC)的普遍缺点具有良好的性能,长期几乎没有恶化。 另外,交联树脂管具有优异的耐寒性(-70℃)、耐热性(95℃)和耐久性,从而避免腐蚀和电解腐蚀引起的漏水问题,可以长时间用于热水供应和供水。故PEX管的使用寿命可超过30年~60年。

耐震性:即使发生地震等灾害,也能实现稳定的供水。在抗震过程中的研究表明,交联PEX树脂管道也不会破裂,具有出色的抗震性。

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PEX树脂管道使用的稳定及内部最高使用压力(K社数值)

耐压性:市政水压标准一般为0.35~0.7MPa,合格的用户管道压力不低于0.16MPa(民用住宅)且居住建筑入户管给水压力不应大于0.35MPa【 《建筑给水排水设计规范(2009年版)》(GB50015-2003)】,PEX管道的水压使用范围为0.05MPa~1.5MPa。

耐氯性:对自来水中所含的氯具有出色的耐腐蚀性。

耐蚀性:表现出优异的耐腐蚀性,例如耐酸,耐碱,耐化学腐蚀等,并且不必担心生锈。不会产生红水和蓝水,因为它们不会生锈。另外,附着在管道中的水垢也很少。(* 与金属管相比,无需担心打开和关闭水龙头时水锤 的声音,因为不会生锈所以不需要担心水渍浑浊的情况,从而很卫生。)

安全性:管道内部非常光滑,摩擦阻力 低,难以附着水垢。另外,由于化学稳定,因此它是不影响水质的安全管道,这一点很重要,内壁的光滑才能确保水体的健康。(* 不使用日本环境署列出的67种环境激素物质,所以不用担心安全问题。另外,交联PEX树脂管道是不产生二恶英的环保材质。)

保温性:PEX管不仅具有优异的耐寒性和耐热性,而且具有优异的保温性。其导热系数是钢管的1/250,铜管的1/1700,导热系数小,而且还设置了保温材料,保温性能很好。缩短了热水等待时间。

易安装:材料本身轻巧,柔软。它易于处理且管道很长,因此无需中间连接,从而使安装极为简便,容易进行切割和连接。

维护成本低:即便60年的使用期希望更换管道,只需要更换PEX管件,不会破坏墙壁和天花板,更换工作大约在一天内完成。

日本家庭管道主要使用两种类型的树脂管:交联聚乙烯管和聚丁烯管。由于两者均由合成树脂制成,因此它们在耐腐蚀性和耐化学性方面相似,但是它们的实际特性有很大不同。聚丁烯(PB)管 由相对较软的材料制成,更易于处理和弯曲,但耐久性低。于是日本家庭管道材料使用趋势以交联聚乙烯管接受度更高。


日本家庭管道系统施工介绍

在日本的家庭一般采用冷热水分歧集中管理的系统,即总分歧工法(ヘッダーシステム),从集管设备中分支到每个用水设备,而不是直接从一支水管分支。如下图,蓝色树脂管为供水管,红色树脂管为热水管。交联聚乙烯(PEX)管拥有不错的柔软性,所以拥有良好的施工效率无需像不锈钢管那样需要多种分支接头。

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日本家庭施工案例,图片来源 http://sweden.style-space.com/10house/01kyusui.html

厨房的管道和厕所的管道在每个水位都独立铺设。冷热水管直接由分歧器接到各个房间,根据用水设备数量来决定管道的数量。

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除了交联聚乙烯管本身具备的特性,水管外部还覆盖有蓝色和红色的隔热材料,并且内部用保护管保护得很好。隔热层的厚度也分别为5mm和10mm。做到了保温的效果,并且杜绝了水管表面发生冷凝现象的可能。


总分歧工法 (ヘッダーシステム)

并联式总分歧法供水系统(也称章鱼系统,其主管道由分支器多管线控制)。多支分路器点对点到各个供水设备,对水路设备集中管理,犹如章鱼腿般,每一个分支都是独立存在,在普通的房屋种,通常一根管子像树枝一样分别提供给盥洗台、卫生间、厨房、浴室;但是在此施工方法不仅可以长期保证管道的完好,而且位置也容易识别,即便发生漏水的情况,也便于新旧管道的替换操作和维护。并且连接部位不会有生锈和腐蚀的危险。

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PEX管道摩擦损失水压为0.075m/m,这套系统不仅为家庭提供稳定的家庭水压,有效的解决家庭用水,因为同时用水,而产生的温差问题(忽冷忽热)。


先分岐配管(システム)


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先分歧配管系统,为传统的配管方法,使用EF接头施工性便利的配管工法。


两种配管方法的比较


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以往的施工方法:

  • 因为在地板下面的隐蔽部分的连接处很多,若发生漏水情况,早期难以发现和检查;

  • 多处同时使用,流量波动很大,水压不稳定现象;

  • 一条水管路上管件上至少5个连接头,从而水流被分压出去。

总分歧供水系统(并联接法):

  • 管道的中间没有使用接头,不使用转弯头和三通,减少(传统分叉式,一根管路上至少5个连接头)漏水概率,同时连接处的数量减少(几乎不用),从而降低管件部位摩擦损失,损失水压变低,降低了供水阻力;

  • 通往各个用水器具的管道独立铺设而成,受其他水龙头影响较少,即使各个水设备同时使用,压力变化也小,提供稳定流量的冷热水;

  • 供水阻力变小,意味着加快水流速度,出热水的时间变短。

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交联聚乙烯(PEX)管的连接方法

高性能的快接头

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SEKISUI エスロカチットの構造

和不锈钢水管螺纹接头和PPR管热熔施工方法不同,PEX普遍采用施工水管接头快捷的单向入式接头,不需要借助任何辅助工具,即可完成水管连接。由于内为倒勾式构造,一次性施工永不脱落。

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不同的使用场景的水管接头(本人摄·KVK管配件)


分歧器,水路控制的中心

在国内通常将多个水管的控制器称为分水器 ,分水器是日本家庭供水总分歧工法的中心,通常分为冷热水两处,可固定于地面(地板下)、天花板和墙壁,用来集中管理水路设备。

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国内多分歧PEX管道案例

分水器的使用有效的避免了自来水管理方面的漏洞,集中安装、管理水表,并且配合单管多路使用降低了管材采购成本,而且极大的降低了施工时间,提高了效率。

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其衔接时也采用便利的卡扣快接法,来确保连接紧密与施工便捷性。

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由一个主供水管和若干个分支口组成,单侧通常为2~6P数量不等,可根据数量来决定分水器的规格。单侧分歧器和多分歧器在管道设计上也完全不同,单侧分歧比较浪费,管道长度,配管路径也会过于紧凑。多分歧器两侧都有分歧口所以需管道长度很短而且连接紧凑不占地方。

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最適・最短経路の配管設計が可能に。

多分歧器将水管分向不同的方向和房间,从而设计出最适合和最短的管路方案,但是一般市政水入户多从一个方向,水表和控制阀也通常位于房屋一侧,所以日本的PEX水管多以单侧分歧为主。

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供水分路器的设定标准

当家用水数量过多时,还要考虑分歧器的数量及位置,比如别墅或多层的建筑建议同层设定分歧,来保证该楼层内供水稳定及效率。


根据组合从而多元化的施工

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不需要工具,通过多样功能连接头从而增设分歧器两侧数量,并可进行方向反转,来达到两侧供水的预设方案。


交联聚乙烯(PEX)管接头的标准施工方法

首先,用准备好的圆珠笔标记要切割的点。外面保温层大概离前端30mm程度。PEX管道插入接头内大约为20~28mm。PEX供水管道通常尺寸为13和16两个规格,图片为直径13尺寸。


让日本家庭使用50年的冷热水供水管道系统

接下来,用切管机沿着标记切开。必须保证切口边缘整平,没有斜切口,否则有发生漏水的可能。并清洁管口,避免毛口和污渍。

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用切管器切割的管道,横截面是平整的。如果使用普通切割机或PVC管道切割机,切割时横截面会被压碎并变成椭圆形,从而导致漏水。

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接下来只需将树脂管插入接头即可进行连接。现如今更多的接头要么是透明的树脂确认外壳,或者基于可观察的红色基准线来确保管子插到底部。

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当然,插入管道一般会明显感觉“喀哒”声,从而来确认是否接触到底。转动连接配件,确认管道完全固定。

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管道水压检查

水管施工完均必须做水压测试检查,首先将水管内空气排空,将压力升至2.5MPa,保持1分钟左右后水压降至1.75MPa开始检查,确认水管内3分钟之内水压的浮动状况,若水压下降在0.1MPa以上,则检查管道和接头漏水状况。水压稳定则等候15分钟确认水压下降情况,若保持在1.6MPa以上视为合格,否则确认漏水情况。

等用水设备(大部分的家用水器具水压要求范围:0.05~0.75MPa。)安装完毕后进行0.75MPa水压测试15分钟,以保持0.5MPa以上水压为判定合格标准。

水压检查:不仅限于PEX树脂管,在所有的管材中施工完毕后,作为检查是否存在施工不良或者产品不良进行水压检查。通常认为压力下降会导致管道某处漏水,这是常识。


关于流量计算

给水压力必须在用水设备的必要流量之上,才能维持基本的水压环境和供(热)水稳定。

参考,用水设备必要流量:

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损失水压

管路中的管件(如三通、弯头、阀门、变径等)都查表查出等效管长度,最后由沿程阻力系数与管路总长(包括等效管长度)计算出总管路压力损失。(例如,一般管件的的等效管长为2.5~3.8m)

计算方式:<条件>12l/min 、四分PEX管道30m

器具        损失水压

  • 热水器: 3.5m

  • PEX管15m:0.075m/m (某品牌流量线图)*30 = 2.25 m

  • 管件零配件10个:0.075m/m (某品牌流量线图)*2.5(等效管长)*6 = 1.875

  • 厨房水龙头1个:2.5 m

  • 淋浴花洒1个:3 m

  • 洗衣机龙头1个:2.5 m

  • 合计  损失水压 15.625 m

* 假使供水压力0.2MPa(损失水压20m)>15.625m,则满足必有流量条件。

流量线图流量线图


最后总结:



让日本家庭使用50年的冷热水供水管道系统

  1. 同时使用流量变化减少,避免忽冷忽热现象


  2. 因为使用交联聚乙烯(PEX)管,所以具有耐久性、耐热性、耐腐蚀性。不会生锈,从而不必担心腐蚀和卫生问题;

  3. 交联聚乙烯(PEX)管容易弯曲,有柔软性,施工性好,除了集管和水龙头外没有其他连接,并且在管道的中间没有使用接头,因此漏水的发生率比常规(不锈钢)分支管道小;

  4. 不需要特殊的管道空间,管道通过地板下面的架空层来铺设;

  5. 施工连接确认方便快捷,单向插入式接头,无需辅助工具 。和传统的连接管道方式比较,大幅度减少了连接配件;

  6. 施工时间大大减少,不会出现漏水可能,检查方便

  7. 保养性强,即使头部和树脂管恶化,也能很容易地取下进行交换(一触式接头),不需要破坏墙壁和天花板,管道的更新很容易,维护成本更低;

  8. 交联聚乙烯(PEX)管壁光滑,不易吸附结垢,让饮用水更安全 ;

  9. 因为外保护层和管内的空气层提高绝热效果,供水配管难结露;

  10. 同时使用多个水龙头器具时的水量变化很少,因为树脂管是独立的,所以在淋浴时一边洗澡一边在浴池里储存热水等使用方法上水量变化也很少,供水和热水供应稳定;

  11. 多分歧器最适合最短的路径配管,大大降低了管件的成本。

让日本家庭使用50年的冷热水供水管道系统

2007~2008年日本管道协会交联聚乙烯管耐候性数据


当然,这么好的管件设施也有它的缺点,比如,其对阳光敏感,不适合用作室外水管,若要用需适当做遮光处理。另外由于其即插式连接方式,是无法再拆卸下来的,属于一次性插入端口(有些工厂有专业的取卸工具)。

当然最重要的一点,它的价格比较昂贵,与其他水管零配件相比,PEX管的金属快接头是PVC接头价格的好几倍。如果日本进口的PEX管件配件的成本价格降低,相信也能迅速普及。


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