【摘 要】隨著人口的增長，外來人口的涌入，樓房的高度越來越高，為了滿足高層的燃氣需要，高層室內(nèi)燃氣管道設(shè)計也越來越重要，本文通過對東莞市現(xiàn)對高層建筑的燃氣管道分析，試對高層室內(nèi)燃氣管道設(shè)計做一個探索。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；管道壓力

隨著人口的增長，外來人口的涌入，樓房的高度越來越高，前幾年上20層都屬于鳳毛麟角，現(xiàn)在超過30層的都已數(shù)不勝數(shù)，像城區(qū)的景湖豪庭，長安的地王廣場等等，為了滿足高層的燃氣需要，現(xiàn)對高層室內(nèi)燃氣管道做一個探索，不對之處，歡迎指點

1 高層建筑的附加壓力

1.1 附加壓力的計算

GB50028—2006《城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，天然氣燃具的額定壓力Pn=2000Pa。由于低壓管網(wǎng)沿程阻力和局部阻力的影響，允許燃具前壓力在一定范圍內(nèi)波動。當燃具前壓力在0.75Pn~1.5Pn內(nèi)波動時，仍能達到燃具燃燒的要求。若超出此范圍，燃具的熱效率低，燃燒不穩(wěn)定，燃燒噪聲大，出現(xiàn)脫火和回火等現(xiàn)象。另外由于不完全燃燒，煙氣中的CO含量超標，導(dǎo)致引發(fā)事故。

東莞市高層建筑的燃氣設(shè)計主要采用低壓進戶，在計算低壓高層建筑的壓力損失時，應(yīng)考慮因建筑高度而引起的燃氣附加壓力ΔPadd。計算公式如下：

ΔPadd=9.81（PairPgas）h（1）

ΔPadd——燃氣的附加壓力，Pa；

Pair——空氣的密度，kg/m3；

Pgas——燃氣的密度，kg/m3；

h——燃氣管道終、起點的高程差，m。

以大港油田天然氣為例，Pgas=0.839kg/ m3，Pair-1.293kg/m3，由式（1），得：

ΔPadd=4.45h

下面分析一個特例。由于附加壓力的作用，當超過一定高度時，必然使燃具前壓力超過3000Pa。例如某高層引入管處壓力P1=2000Pa，設(shè)定最不得工況，即只有幾戶用氣，管道沿程阻力接近于0，而局部阻力僅為燃氣表的阻力（約100Pa）。設(shè)用戶燃具前的壓力為P2，則

P2=P1+ΔPadd—100Pa=1900Pa+4.45h

當P2=3000Pa時，h=247m。但為了使用戶燃具前的壓力波動范圍變小，更接近Pn，有必要用取措施，減小附加壓力的影響。

1.2 附加壓力影響的消除

（1）對于較低的高層建筑，因附加壓力小，可以用增加管道阻力的方法，如縮小立管管徑和采用分段閥門來減小附加壓力的影響。

（2）對于較高的高層建筑，可在用戶表前設(shè)置低—低壓調(diào)壓器，使燃具前壓力接近2000Pa。

（3）對于超高的高層建筑，采用中壓進戶表前調(diào)壓的方式，在每個用戶表前設(shè)中—低壓調(diào)壓器，使燃具前壓力接近2000Pa。引入管、中壓進戶的流程從中壓庭支管開始，依次通過引入管、中壓立管、用戶中壓支管、閥門、用戶調(diào)壓器、燃氣表、低壓支管、旋塞，最后到達燃具。中壓進戶的優(yōu)點：①具有穩(wěn)定的燃具前壓力。燃具全部在接近額定壓力條件下工作，保證燃具的最佳燃燒工況。②充分利用燃氣壓力。在相同輸氣量、相同管徑條件下，中壓進戶方案輸送距離最遠。③立管平均管徑較小，降低成本。

2 高層建筑沉降的影響

隨著市政建設(shè)的發(fā)展，在原來的許多低洼地、魚池興建了高層建筑。由于地基松軟，高層建筑在竣工后的5年內(nèi)沉降速度最大，以后沉降速度逐漸降低。高層建筑自重大，所以沉降量也比較大，可能導(dǎo)致引入管的切向應(yīng)力大。而建筑基礎(chǔ)處回填土地沉降也會導(dǎo)致引入管局部懸空，易引發(fā)事故。應(yīng)在引入管上設(shè)置補償器，利用自身隨外力發(fā)生撓變的特點，減少燃氣引入管處承受的應(yīng)力，達到補償沉降的目的。

3 燃氣立管的應(yīng)力計算與熱補償

3.1 管道應(yīng)力計算

高層建筑立管長，自重和環(huán)境溫度的變化導(dǎo)致管道受到重力產(chǎn)生的應(yīng)力和熱應(yīng)力的作用。當應(yīng)力達到一定程度時，造成管道扭曲、斷裂、引發(fā)事故。

（1）管道自重產(chǎn)生的壓縮應(yīng)力

K——比值，按經(jīng)驗取1；

L1——補償器開口長度，mm；

當設(shè)計溫差取20°C時，經(jīng)計算，Ls=906mm。可選擇一個補償器伸出長度為906mm的Π形補償器。

（2）波紋管補償器的計算公式

n=ΔL/Lcom（6）

式中：n——波節(jié)數(shù)；

Lcom——個波節(jié)的補償能力，mm，一般取20mm。

當設(shè)計溫差取20°C時，100m的高層建筑需在15層處設(shè)1個雙波節(jié)的補償器，即可消除立管伸縮的影響。若更大限度地消除熱應(yīng)力，需適當增加補償器的數(shù)量。

（3）補償措施

在實際工程中，每隔5~7層設(shè)穩(wěn)定的固定管座，以承受立管自重，同時避免底部壓縮應(yīng)力過大。并設(shè)1個波紋管補償器和1個分段閥門，克服管道因溫差而引起的應(yīng)力和形變，便于維修。

4 高層建筑的燃氣計量和安全措施

4.1 計量

東莞市過去采用人工逐戶抄表收費的方式，這種方式勞動強度大、效率低、擾民、不便于管理。近年來出現(xiàn)的無線智能型燃氣抄表系統(tǒng)，集成了傳感計量、無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)和單片機控制技術(shù)，具有以下優(yōu)點。

①無需入戶收費，保證了住宅的私密性。

②由于僅用數(shù)據(jù)采用集用戶用氣量，提高收費效率并減輕勞動強度，尤其適用于高層建筑。

③借助計算機收費管理系統(tǒng)，通過銀行自動扣除相應(yīng)氣費，提高整體管理水平。

④傳輸信號穩(wěn)定，接受信號快捷，實用可靠。

⑤實現(xiàn)了計量數(shù)據(jù)遠傳、測控及抄讀，并具備數(shù)據(jù)動態(tài)分析的功能。

4.2 安全措施

由于高層建筑的特殊性，因此需采用相應(yīng)的安全措施。引入管宜設(shè)快速切斷閥，管道上宜設(shè)自動世斷閥、燃氣泄漏報警器和送排風(fēng)系統(tǒng)等自動切斷聯(lián)鎖裝置。尤其是25層以上的高層建筑，宜設(shè)燃氣泄漏集中監(jiān)視裝置和壓力控制裝置。

5 結(jié)語

高層建筑的天然氣管道設(shè)計應(yīng)綜合考慮，尤其是對于高度逐步增加的高層建筑，更應(yīng)根據(jù)當?shù)氐臍庠?、壓力、建筑、安全、地理、環(huán)境等特點綜合考慮，選擇最佳的設(shè)計方案。

參考文獻

[1]李公番燃氣工程便攜手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004

[2]燃氣設(shè)計手冊編寫組燃氣設(shè)計手冊[M].北京：中國建筑出版社，1993