高层民用建筑室内燃气管道的设计简析

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摘要：高层住宅楼的燃气管道设计中，由高层民用建筑物沉降、煤气附加压力、管道热胀冷缩等因素引起的对引入管、室内立管造成的影响进行了分析，并提出相应的防范措施，以指导实践。

关键词：高层民用建筑，引入管设计，立管设计，防范措施

中图分类号：[TU208.3] 文献标识码：A 文章编号：

引言：

近年来市政建设迅速，兴建了许多高层建筑。其中既有功能单一的居民住宅楼􀊝又有集商贸、办公、居住等功能于一体的综合性建筑。高层建筑的设计标准高，燃气管道设计也备受人们重视。在室天然气管道的设计中需考虑的问题较多，如附加压力大，高层建筑沉降量大，立管较长且热伸缩量大，以及如何保证计量的先进性和用气安全。

高层民用建筑室内燃气管道的设计

1. 引入管的设计

引入管是指室外配气支管与用户室内燃气进口管总阀门之间的管道，当无总阀门时，指支管至距室内地面1 m 高处。根据《城镇燃气设计规范》的规定: 燃气引入管不得敷设在卧室、卫生间、易燃或易爆品的仓库、有腐蚀性介质的房间、发电间、配电间、变电室、不使用燃气的空调机房、通风机房、计算机房、电缆沟、烟道和进风道、垃圾道等地方。住宅燃气引入管宜设在厨房、外走廊、与厨房相连的阳台内等便于检修的非居住房间内，引入管可埋地穿过建筑外墙或基础引入室内，但进入建筑物后应在短距离内出室内地面，不得在室内地面下水平敷设。高层建筑不得从楼梯间引入，宜沿外墙地面上穿墙引入。燃气引入管穿墙时应设置在套管中，并应考虑沉降的影响。而且，由于高层民用建筑物建成后因自身重量会产生大小不同的沉降，同时建筑物在修建时，楼基础一般开挖放坡达3 m ～ 6 m，回填土密实度往往达不到0． 9 以上，故回填区域在一定时间内可能有相当程度的沉降，而煤气引入管大多要穿越该区域，所以在建筑物或回填区域沉降时，燃气引入管要承受因此作用而产生的切向应力，当切向应力超过极限时，管道就会断裂，造成燃气泄漏。所以沉降对燃气引入管的影响所造成的后果非常严重，在高层民用建筑燃气引入管的设计时应予以考虑。

2. 室内立管的设计

1) 燃气附加压力的分析。由于煤气和空气的密度不同，煤气( 液化石油气除外) 一般比空气轻，因此当管道有高程变化时就会产生附加压力。特别是在高层建筑中燃气立管较长，附加压力的作用较大，设计中是不可忽视的。目前我市高层民用建筑的燃气设计主要采用低压进户，根据GB 50028-2006 城镇燃气设计规范第10． 2． 13 条，燃气的附加压力可按下式计算:

ΔH = 9． 8 × ( ρk － ρm) × h。

其中，ΔH 为燃气的附加压力，Pa; ρk为空气的密度，取ρk =1． 293 kg /m3 ;ρm = 1． 052 kg /m3 ; h为燃气管道终起点的高程差，m。

ΔH = 9． 8 × ( 1． 293 － 1． 052) × h = 2． 36h

计算可得燃气每升高1 m，附加压力将增加2． 36 Pa。

根据GB 50028-2006 城镇燃气设计规范第6． 2． 8 条: 城镇燃气低压管道从调压站到最远燃具管道允许阻力损失，可按下式计算:

ΔPd = 0． 75Pn + 150。

其中，ΔPd为从调压站到最远燃具的管道允许阻力损失，Pa;Pn为低压燃具的额定压力，Pa。

则调压器出口压力设定为1 650 Pa，在最不利工况时( 用气低峰时段，例如深夜) ，阻力仅为户内管道及燃气表的阻力( 按300 Pa计) ，设用户燃气具前的压力为P，则P = 1 650 + ΔP － 300 = 1 350 +2． 36h，当P = 1 500 Pa 时，h = 64 m。因此当楼层高度大于64 m时，附加压力的影响会使灶前压力超过燃烧器的允许波动范围。

2) 减小附加压力采取的防范措施。GB 50028-2006 城镇燃气设计规范的规定，矿井气燃具的额定压力Pn = 1 kPa。低压民用燃气具前的燃气压力范围为0． 75Pn ～ 1． 5Pn。当燃气压力超出该范围，供气的不安全性必然会增大。

为了使高层建筑用户燃具都能在允许的压力波动范围内正常工作，可采取下列措施以减小附加压力的影响:

a． 通过水力计算选择适当的立管管径或在立管上每隔一定层数设节流阀来增加管道阻力，这种方法简便、经济、易操作，故在实际应用中较多采用，我中心目前就采用了该节流方式。

b． 对于高层建筑可设置低—低压调压器，由于一个城市的燃气用户数量很多，投资很大; 调压器需要定期维修，就要花费大量人力、物力、财力，所以我国大部分城市的燃气用户均未采用。

高层建筑的附加压力

1. 附加压力的计算

《城镇燃气设计规范》GB500285—9（2002 年版）规定，天然气灶具的额定压力Pn=2000Pa 。由于低压管网沿程阻力和局部阻力的影响，允许燃具前压力在一定范围内波动。当燃具前压力在0.75Pn~1.5Pn 内波动时，仍能达到燃具燃烧的要求。若超出此范围，燃具的热效率低，燃烧不稳定，燃烧噪声大，出现脱火和回火等现象。另外由于不完全燃烧，烟气中的CO含量超标􀊝导致引发事故。

2. 附加压力影响的消除

(1)对于较低的高层建筑，因附加压力小，可以用增加管道阻力的方法，如缩小立管管径和采用分段阀门来减小附加压力的影响。

(2) 对于较高的高层建筑，可在用户表前设臵低—低压调压器，使燃具前压力接近2000Pa。

(3) 对于超高的高层建筑，采用中压进户表前调压的方式，在每个用户表前设中-低压调压器，使燃具前压力接近2000Pa。

高层建筑沉降的影响

建筑物建成后，都会有不同程度的沉降，高层建筑由于自重大，其沉降量在建成后的几年内尤为明显。建筑物沉降时，燃气引入管是相对静止的，当建筑物沉降量比较大时，燃气引入管就会受到损坏，甚至断裂漏气。而建筑基础处回填土的沉降也会导致引入管局部悬空，易引发事故。因此在燃气设计时，必须考虑采取有效保护措施。

方法一：引入管穿墙前水平或垂直弯曲2 次以上(最好用煨弯);

方法二：引入管穿墙前设置金属通用型波纹补偿器;

方法三：加大引入管穿墙处预留洞尺寸并加设钢套管;

方法四：引入管穿墙前在水平管上设置金属软管。

方法一用弯头的自然补偿来减少沉降量的影响，虽然其简单易行，但是易受到位置限制。方法二是将通用波纹补偿器垂直安装在引入管上，利用其伸缩能力进行沉降量的补偿。通用波纹补偿器可通过计算来满足沉降量的补偿，但对其他方向的补偿能力有限，且波纹补偿器的安装要求也高。方法三对于高层建筑等沉降量较大的地方来说采取的措施是不够的。方法四利用金属软管的可扰性进行补偿，是进行燃气引入管沉降量补偿的最佳方式。方法一、二、三对于地震频发地区也不合适。因此采用何种方法需根据本地的具体情况而定。

高层建筑的燃气计量和安全措施

1. 燃气计量

近年来出现的和IC 卡燃气表和无线智能型燃气抄表系统，集成了传感计量、无线数据传输技术和单片机控制技术，具有以下优点。

①无需入户收费，保证了住宅的私密性。

②由于仅用数据采用集用户用气量，提高收费效率并减轻劳动强度，尤其适用于高层建筑。借助计算机收费管理系统，通过银行自动扣除相应气费，提高整体管理水平。

④传输信号稳定，接受信号快捷，实用可靠。

⑤实现了计量数据远传、测控及抄读，并具备数据动态分析的功能。

2. 安全措施

由于高层建筑的特殊性，因此需采用相应的安全措施。引入管宜设快速切断阀，管道上宜设自动世断阀、燃气泄漏报警器和送排风系统等自动切断联锁装臵。尤其是25 层以上的高层建筑，宜设燃气泄漏集中监视装置和压力控制装置。

结束语：

总之，高层民用建筑的室内燃气管道设计应综合考虑，尤其是对于高度逐渐增加的高层建筑，除确定切实可行的设计方案外，还要考虑管道的走向及连接方式等。

参考文献

[1] 刘松林． 高层建筑燃气系统设计指南［M］． 北京: 机械工业出版社，2010．

[2] 朱艳红． 高层建筑对燃气管道影响及解决措施［J］． 上海煤气，2010( 1) : 39-40．