管路系統

管路系統（），或称管道系统、管路，是為不同目的輸送流體的系統。管路系統會使用管道、閥門、、储罐及其它装置来輸送流體。管路系統最常見的用途是输送冷暖气、废水和饮用水等等，但也有其它用途。

在發達國家，管路系統基礎設施對公共卫生和环境卫生至關重要。AAE-42223另外，值得注意的是，雖然和的工作會接觸到管道，但他們並不是（或简称“管工”），儘管如此，他們也會負責一些管工的工作。

 歷史 


管路系統起源於古代文明，如希臘、羅馬、波斯、印度和中國的城市——因為他們發展了公共浴池，并且需要為更多的人口提供饮用水并處理廢水。在公元前2700年，印度河流域文明的城市居住區出現了帶有寬法蘭，並利用柏油防止洩漏的標準化土質管道。另一方面，羅馬人使用防止。早期的管道经常以铅制成，如羅馬屋頂的管道和排水管，某些屋顶亦會以鉛覆蓋，除此之外，和建築浴場也會用到鉛。

管路系統在達到了它的早期巔峰，在該時期，管路系統出現了擴展的系統，和瓦片排水，但是也廣泛地使用鉛管。隨著罗马帝国的衰落，供水设施和衛生設施的發展在其後1000年間停滯不前，甚至出現倒退。直到19世紀初，隨著現代化密集人口城市的增長，才得到显著的发展。在這段時期，當局公共卫生部门開始敦促安裝更好的污水處理系統，以預防或控制流行病的传播。此前，污水處理系統僅僅是收集污水，並將其傾倒在地上或河中。最終，單獨的地下水和污水系統取代了開放的污水溝和污水池。

今天，多數大城市都會將污水輸送到污水處理廠，以便在排入水流或其他水體之前分離废物并部分地淨化水。在飲用水方面，從19世紀末到1960年左右，镀锌鐵管在美國很常見。在此之後，銅管取代了鍍鋅鐵管。起先是帶有喇叭口配件的軟銅，後来是使用焊接配件的剛性銅管。

由於人們逐渐意識到鉛中毒的危害，因此在二战之後，飲用水系統中鉛的使用量急劇下降。此時，作為鉛管更好、更安全的替代品，銅管出現了。

 系統分类 
管路系統或其子系統的主要分類有：
 用于飲用的冷熱自来水供應
 下水道和，不論其是否包括、（使用過的水）回收處理系統
 雨水、地表水及地下水的排水
 燃氣管道
 ：即利用水來傳送熱能的加熱和冷卻系統，可以用於區域供暖系統，例如紐約市地下蒸汽系統。

 水管 

 缩略图 | 265x265像素 | 一个铜制水管系统，用于散热器供暖系统。

水管是一种管子或管，通常是塑料的或金属的，它将带压的、处理过的淡水送往建筑物（作为市政供水系統的一部分 ），并在建筑物中输送。

 历史 

 缩略图 | 旧水管，马尔利机械遗迹，靠近法国凡尔赛

许多世纪以来，铅是水管的常用材料，因为其延展性使它很容易被成所需的形状。铅的摄入会危害健康，但在这件事被充分理解之前，有许多与铅相关的健康问题，包括死产和婴儿死亡率高，而铅制水管是一个重要因素。在20世纪早期，铅水管仍被广泛应用，包括许多家庭。此外，铅锡合金焊料被广泛用于焊接，但在现代实践中则使用锡锑合金焊料来代替，以避免铅的危害。

尽管罗马人使用铅管很普遍，却很少使人中毒。在世界的其它地区，铅管导致中毒的现象很普遍；而罗马的水不同，它含钙很高，会在管壁形成一层水垢，从而避免了水与铅直接接触。当时的铅中毒很广泛，尤其是那些容易获得自来水的人，大量的证据往往令人困惑。铅曾被用于炊具，以及作为加工食品和饮料的添加剂，例如作为葡萄酒的防腐剂，这很不幸。提供了所有者信息，以防止偷水。

16和17世纪的伦敦及其它地方，使用了木制水管。这种管子的制作方法是，将原木掏空，端部为锥形，并有小孔，以便水能流过。管子之间则使用热的动物脂肪来密封。1800年代的蒙特利尔和波士顿经常这样使用，20世纪的美国广泛地使用了木制拼接管道。这些管道代替了瓦楞铁管道或增强混凝土管道，由短木切下的型材制成。由硬木榫锁定的连接环形成了灵活的结构。在二战期间安装了大约100,000英尺这种木制管道，用于公路旁、军队营地、军港、机场和军工厂的排水沟和雨排。

在耐用塑料材料出现之前，和曾因成本低而长期替代铜。但在过渡到其它金属管时，必须使用特制的绝缘接头，除非是终端配件。这是为了避免不同金属之间的电化学作用导致的腐蚀（参见伽凡尼电池）。

通常使用青铜管接头和短管来连接各种材料。

 尺寸与材料 

 缩略图 | 247x247像素 | 正在安装的塑料水管。请注意，内管是实际输送水的，而外管只是一个保护套。
应用于管路的PVC管和镀锌钢管，是以IPS（）来度量的。而铜管、、和其它管都使用名义度量，基本上就是平均直径。这些尺寸方案使过渡配件能够普遍适应。例如，1/2"的PeX管与1/2"的铜管尺寸相同。但是，1/2"的PVC管与1/2"的其它管尺寸并不相同，因此需要使用带外螺纹或内螺纹的配件来连接它们。

管道可以使用刚性“接头”，根据材料的不同，“接头”有各种长度。管材，特别是铜管，是由刚性硬回火“接头”或软回火（退火）的卷制成。PeX和CPVC管材也是由刚性“接头”或柔性卷制成。铜的回火，无论是刚性“接头”的还是柔性卷的，都不会影响其尺寸。

水管厚度和管壁可能有所不同。管壁厚度按不同比例来表示，英国的大口径聚乙烯管用（SDR）来表示，即管径与其壁厚之比。管壁厚度随着管径的增大按比例增加，管径可以是壁厚的20、40、80倍，特殊情况下还可以更高。该比例很大程度上取决于系统的工作压力，压力越高则要求管壁越厚。铜管有四种壁厚：DWV型（壁最薄；仅允许作为UPC排水管）、M型（薄；通常只允许作为IPC排水管）、L型（较厚，用于水管和供水服务的标准壁厚）和K型（最厚，通常在地下用于主管和水表之间）。由于管道是商品，因此管壁越厚意味着初始成本越高，通常也更具耐用性，并适应更大的压力公差。

管壁的厚度并不影响管的尺寸。1/2"的L型铜管与1/2"的K型或M型铜管具有相同的外径。其它的管道度量系统也一样。因此，当壁厚增加时，由于内径减小了，压力损失会略有增加。换句话说，1英尺的1/2"L型铜管的流量略小于1英尺的1/2"M型铜管。
 材料 

古代的供水系统依靠重力来供水，使用的管道或水渠通常由黏土、铅、竹子、木头或石头制成。供水管道，尤其是水管，会使用箍以钢带的空心原木。在接近500年以前，英国就使用原木来分配水了。美国的城市从18世纪后期到19世纪，开始使用空心原木。今天，大多数供水管道由钢、铜和塑料制成; 而大多数排水管则由钢、铜、塑料和铸铁制成。

管路系统中直的部分被称为“管”。管通常由铸造或焊接而成，也可以通过挤型而成。通常，厚壁管可以使用螺纹连接或焊接，而薄壁管则需要特殊的连接技术，例如钎焊，、，或用于塑料的。在中，更加详细地讨论了这些连接技术。

 钢 

用于饮用水供应和分配的镀锌钢管，其通常为至。今天的新建住宅已经很少使用这种管道了。根据美国国家标准管螺纹（National Pipe Thread，NPT）的标准，钢管使用锥形外螺纹，与弯头、三通、接头、阀门和其它配件上的锥形内螺纹相连接。镀锌钢管（通常在管道行业中简称为“镀锌管”或“铁管”）相对较贵，并且由于重量较大且需要套扣设备而难以使用。它仍然被保留下来的普遍用途包括，修复现有的镀锌管系统，以及在酒店、公寓和其它商业建筑中满足通常建筑规范的阻燃性要求。它也非常耐用，且能够抵抗一定的机械损伤。黑漆钢管是用于自动喷淋和天然气的最广泛使用的管材。

大多数典型的单户住宅系统并不需要超过的供水管道，成本是原因之一。另一个原因是，随着时间的推移，钢管内部镀锌涂层的锌会发生脱落，从而造成内部生锈和形成矿物沉积而阻塞管道。用于饮用水配送的镀锌钢管，其使用寿命约为30至50年，在具有腐蚀性水污染的地区其寿命更短，而且这种情况并不少见。

 铜 

二十世纪下半叶，铜管被广泛用于生活用水系统。由于铜价大幅上涨，对铜产品的需求下降，导致对替代产品的需求有所增加，包括和不锈钢。

 塑料 

 右 | 缩略图 | 220x220像素 | 为水槽供水的塑料冷热水管
塑料管广泛用于生活供水和（Drain-Waste-Vent，DWV）管道。作为主要材料的聚氯乙烯（PVC）是在19世纪开始实验性生产的，但直到1926年才开始实用性生产。当时BF古德里奇公司（BF Goodrich Co.）的开发了一种塑化PVC的方法，使其更易加工。PVC管于1940年代开始制造，并在二战后德国和日本的重建期间被广泛用于排水管道。在1950年代，西欧和日本的塑料制造商开始生产ABS树脂管。生产（PEX）的方法也是在1950年代开发的。塑料供水管，以及各种材料和配件，变得越来越普遍。

 聚氯乙烯（PVC）/（CPVC）——硬质塑料管类似于PVC排水管，但管壁更厚，以承受市政水压，于1970年左右推出。PVC代表聚氯乙烯，它已成为金属管道的常见替代品。PVC应当仅用于冷水或通风。CPVC可用于冷热饮用水供应。根据规范要求，应使用清洁剂和胶水进行连接。
 聚丙烯（PP）——该材料主要用于家庭用品、食品包装和临床设备。但自1970年代初以来，全世界越来越多地将其用于家用冷热水。PP管是的，不适合使用胶水、溶剂或机械配件。PP管通常用于绿色建筑项目。
 聚对苯二甲酸丁二酯（PBT）——柔性（通常为灰色或黑色）塑料管，连接着带倒钩的配件，并用铜压接环固定到位。PBT最早的制造商管材与配件（tubing and fittings）因该系统故障导致的集体诉讼而陷入破产。不过，PB和PBT管已经重返市场，并且有了新的规范，通常首先用于“暴露位置”，如立管。
 （PEX）——交联聚乙烯系统，采用带倒钩的机械连接配件，以及压接的钢环或铜环。
 聚乙烯储罐——塑料聚乙烯蓄水池、地下水箱、地上水箱，通常由线性聚乙烯制成，适合作为饮用水储水箱，可以是白色、黑色或绿色。
 铝塑管——即PEX-Al-PEX，在PEX层之间夹有一层铝管，并以改良的黄铜压缩配件连接。2005年，有大量这种配件被召回。
如今的供水系统使用高压泵网络，建筑物中的管道则由铜、黄铜、塑料（尤其是被称为PEX的，估计在单户住宅中的使用率达60％）或其它无毒材料制成。由于其毒性，美国大多数城市在1920年代已逐渐淘汰铅供水管道，尽管铅管在1980年代还被美国管道规范所批准。而铅被用于饮用水的管道焊接，直到1986年才被禁止。排水管线由塑料、钢、铸铁或铅制成。《统一管道规范》（Uniform Plumbing Code），《国际管道规范》（International Plumbing Code），ICC

 图集 

 配件 


除了长管以外，管路系統中也會使用管道配件，如閥門、彎头、三通和接頭。管道和配件會使用和来固定。

是使用水的可更換設備，可以連接到建築物的管路系統。它們被認為是「固定裝置」，因為它們是建築物的半永久性部件，通常不是單獨拥有或個別維護的。終端用戶可以看得見取水设备，而取水设备也是為他們設計的。取水设备的例子有：抽水馬桶、小便斗、坐浴桶、蓮蓬頭、浴缸、公共设施和廚房盥洗盆、、制冰机、增濕器、空氣清洗器（air washer）、噴泉和洗眼裝置。

 密封 
螺紋管道的接合處會使用生料带或密封，許多管道设备則會使用封在其安裝的表面上。

 设备和工具 

 缩略图 | 管工正在紧固供气管道上的装置。

管路设备通常藏在墙里，或者位于公共设施空间，而不为公众所见。它包括水表、泵、膨胀水箱、、、灯、硬水软化器、水加热器、换热器、仪器仪表和控制系统。

管工要做好工作，需要很多工具。虽然许多简单的管工工作可以只靠几种常用的手持工具来完成，但那些更复杂的工作则需要专门的工具，这些工具是专门设计的，它们能使这些工作变得更加容易。

专用的管工工具包括、、管钳、弯管机、截管器、板牙，以及连接工具，如焊枪和压接工具。并且人们也在不断开发新的工具，来帮助管工更高效地处理问题。例如，管工用摄像机来检查隐蔽的泄露或其它问题，他们将水射流和连着钢缆的高压泵用于非开挖下水管线更换。

过多雨水造成的洪水或下水道堵塞，可能需要专门的设备，例如设计用真空来抽取原始污水的重型泵车。

 問題 
房屋的管路系統中已經證實存在細菌。幾個世紀以來，人們已經知道社區供水系統可以傳播像傷寒和霍亂這樣的，但是最近才認識到「伺機性房屋管路系統病原體」；1976年發現的嗜肺军团菌、和綠膿桿菌是最常發現的細菌，免疫力低下的人吸入或攝入這些病菌就有可能受感染。這些伺機性病原體可以生長在水龍頭、淋浴頭、熱水器和管壁等处。这些地方有利於细菌生長的原因包括「高表面積與體積比、間歇性停滯、低消毒劑殘留和升温循環」。高表面積與體積比（例如比較大的表面積）使得細菌可以形成生物薄膜，保護細菌免受消毒影響。

 规范 

 缩略图 | 321x321像素 | 用于把持和旋动管子的

在人口密集地区的大部分管道工作是由政府或准政府机构来规范的，因为这直接影响到公众的健康、安全和福利。住宅和其它建筑的管道安装和修复工作，通常必须按照管道和建筑法规来进行，以保护建筑中的居民，以及为未来的买家确保安全、高质量的结构。如果工作需要许可证，管道承包商通常需要从代表住户或业主的当局获得资质。
 澳大利亚 

在澳大利亚，负责管路监管的国家管理机构是澳大利亚建筑法规委员会（Australian Building Codes Board）。他们负责制定国家建筑法规（National Construction Code，简称NCC）的第3卷管路条例2008和澳大利亚管路法规。

每个州级政府都有他们自己的管理局和法规来给管工颁发执照。他们还负责对NCC上列出的法规进行解释、管理和执法。通常，建立这些管理局唯一的目的就是在各个州/领地来规范管路相关活动。然而，一些州级监管法案已经很过时了，其中一些法案仍然基于十多年前实施的地方政策。这导致当前政策未涵盖到的管路监管问题越来越多，因此，许多政策目前正在进行更新以涵盖这些新问题。这些更新包括，更改颁发执照所需的最低经验和培训要求，新的和更具体的管道类型的附加工作标准，以及将澳大利亚管道规范（Plumbing Code of Australia）纳入州法规，以使全国的管道法规标准化。

 英国 

英国的专业机构是（教育公益组织），但是实际上该行业仍然是几乎不受控制的；并没有一个系统来监控无资质的管工，或那些选择自己进行安装和维护工作的业主的活动，尽管他们操作不当时会产生健康和安全问题；参见世界卫生组织（WHO）和（WPC）共同发布的《管路系统与健康》（Health Aspects of Plumbing，简称HAP）。WPC随后向世界卫生组织派出了一名代表，来推进和管路系统与健康相关的各种项目。
 美国 

在美国，管路系统规范和许可一般都是由州和地方政府控制的。在国家层面，由美国国家环境保护局来指导如何让管材和配件构成无铅管路系统，以遵循《》（SDWA）。

一些在美国广泛使用的标准是：

 ASME A112.6.3 - 楼层与沟渠排水
 ASME A112.6.4 – 屋顶、地板和阳台排水
 ASME A112.18.1/CSA B125.1 – 管道供应配件
 ASME A112.19.1/CSA B45.2 – 铸铁搪瓷和钢搪瓷管道装置
 ASME A112.19.2/CSA B45.1 – 陶瓷水管装置

 參見 

 自来水
 消防水龙
 法兰 (机械)
 熱導管
 被动消防
 管子 (流體輸送)
 管输工艺
 管 (工具)
 供水系統

 參考來源 

 注释 

 延伸閱讀 



 外部連結