邢月萍

(晉城市煤氣開發(fā)利用中心，山西 晉城 048026)

隨著城市化進程的加快，晉城市區(qū)高層民用建筑由開始的小高層，如鳳鳴高層公寓(12層)，發(fā)展到目前的整個高層住宅小區(qū)，如蘭煜花園(30多層)，聚龍苑(30多層)等。根據(jù)GB 50494-2009城鎮(zhèn)燃氣技術(shù)規(guī)范的規(guī)定:當(dāng)高層建筑內(nèi)使用燃氣作燃料時，應(yīng)采用管道供氣。高層建筑在用氣類型上別無選擇，文中根據(jù)國家及行業(yè)有關(guān)規(guī)范，對高層民用建筑引入管、室內(nèi)燃氣立管兩方面的設(shè)計問題及相應(yīng)的安全防范措施做一簡單論述。

1 高層民用建筑室內(nèi)燃氣管道的設(shè)計

1.1 引入管的設(shè)計

引入管是指室外配氣支管與用戶室內(nèi)燃氣進口管總閥門之間的管道，當(dāng)無總閥門時，指支管至距室內(nèi)地面1 m高處。根據(jù)《城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定:燃氣引入管不得敷設(shè)在臥室、衛(wèi)生間、易燃或易爆品的倉庫、有腐蝕性介質(zhì)的房間、發(fā)電間、配電間、變電室、不使用燃氣的空調(diào)機房、通風(fēng)機房、計算機房、電纜溝、煙道和進風(fēng)道、垃圾道等地方。住宅燃氣引入管宜設(shè)在廚房、外走廊、與廚房相連的陽臺內(nèi)等便于檢修的非居住房間內(nèi)，引入管可埋地穿過建筑外墻或基礎(chǔ)引入室內(nèi)，但進入建筑物后應(yīng)在短距離內(nèi)出室內(nèi)地面，不得在室內(nèi)地面下水平敷設(shè)。高層建筑不得從樓梯間引入，宜沿外墻地面上穿墻引入。燃氣引入管穿墻時應(yīng)設(shè)置在套管中，并應(yīng)考慮沉降的影響。而且，由于高層民用建筑物建成后因自身重量會產(chǎn)生大小不同的沉降，同時建筑物在修建時，樓基礎(chǔ)一般開挖放坡達3 m～6 m，回填土密實度往往達不到0.9以上，故回填區(qū)域在一定時間內(nèi)可能有相當(dāng)程度的沉降，而煤氣引入管大多要穿越該區(qū)域，所以在建筑物或回填區(qū)域沉降時，燃氣引入管要承受因此作用而產(chǎn)生的切向應(yīng)力，當(dāng)切向應(yīng)力超過極限時，管道就會斷裂，造成燃氣泄漏。所以沉降對燃氣引入管的影響所造成的后果非常嚴(yán)重，在高層民用建筑燃氣引入管的設(shè)計時應(yīng)予以考慮。

我市目前采用沿外墻地面上穿墻引入的方式，在穿墻管前的水平管上加設(shè)一個波紋管補償器，利用補償器的補償能力來減小引入管的切應(yīng)力。

1.2 室內(nèi)立管的設(shè)計

1)燃氣附加壓力的分析。由于煤氣和空氣的密度不同，煤氣(液化石油氣除外)一般比空氣輕，因此當(dāng)管道有高程變化時就會產(chǎn)生附加壓力。特別是在高層建筑中燃氣立管較長，附加壓力的作用較大，設(shè)計中是不可忽視的。目前我市高層民用建筑的燃氣設(shè)計主要采用低壓進戶，根據(jù)GB 50028-2006城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范第10.2.13條，燃氣的附加壓力可按下式計算:

其中，ΔH為燃氣的附加壓力，Pa;ρk為空氣的密度，取ρk=1.293 kg/m3;ρm為晉城本地煤層氣的密度，ρm=1.052 kg/m3;h為燃氣管道終起點的高程差，m。

計算可得燃氣每升高1 m，附加壓力將增加2.36 Pa。

根據(jù)GB 50028-2006城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范第6.2.8條:城鎮(zhèn)燃氣低壓管道從調(diào)壓站到最遠燃具管道允許阻力損失，可按下式計算:

其中，ΔPd為從調(diào)壓站到最遠燃具的管道允許阻力損失，Pa;Pn為低壓燃具的額定壓力，Pa。

則調(diào)壓器出口壓力設(shè)定為1 650 Pa，在最不利工況時(用氣低峰時段，例如深夜)，阻力僅為戶內(nèi)管道及燃氣表的阻力(按300 Pa計)，設(shè)用戶燃氣具前的壓力為P，則P=1 650+ΔP－300=1 350+2.36h，當(dāng)P=1 500 Pa時，h=64 m。因此當(dāng)樓層高度大于64 m時，附加壓力的影響會使灶前壓力超過燃燒器的允許波動范圍。

2)減小附加壓力采取的防范措施。GB 50028-2006城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范的規(guī)定，礦井氣燃具的額定壓力Pn=1 kPa。低壓民用燃氣具前的燃氣壓力范圍為0.75Pn～1.5Pn。當(dāng)燃氣壓力超出該范圍，供氣的不安全性必然會增大。

為了使高層建筑用戶燃具都能在允許的壓力波動范圍內(nèi)正常工作，可采取下列措施以減小附加壓力的影響:

a.通過水力計算選擇適當(dāng)?shù)牧⒐芄軓交蛟诹⒐苌厦扛粢欢▽訑?shù)設(shè)節(jié)流閥來增加管道阻力，這種方法簡便、經(jīng)濟、易操作，故在實際應(yīng)用中較多采用，我中心目前就采用了該節(jié)流方式。

b.對于高層建筑可設(shè)置低—低壓調(diào)壓器，由于一個城市的燃氣用戶數(shù)量很多，投資很大;調(diào)壓器需要定期維修，就要花費大量人力、物力、財力，所以我國大部分城市的燃氣用戶均未采用。

3)燃氣立管熱脹冷縮的影響及防范措施。燃氣管道在安裝時往往環(huán)境溫度與工作溫度不同，而管道工作溫度又是變化的，這樣會產(chǎn)生熱脹冷縮。熱膨脹冷縮量可按下式計算:

其中，ΔL為管道的熱膨脹冷縮量，mm;α1為管材的線膨脹系數(shù)，K－1，對普通鋼管在 20 ℃時，取 1.2 ×10－5m/(℃·m);L 為管道的長度，m;Δt為管道安裝時與運行中的最大溫差，℃。

由上式可以看出，隨著Δt增大，ΔL增大;隨著管長增大，ΔL也增大。

根據(jù)GB 50028-2006城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范第10.2.29條:補償量計算溫差的選取條件:a.有空氣調(diào)節(jié)的建筑物內(nèi)取20℃;b.無空氣調(diào)節(jié)的建筑物內(nèi)取40℃;c.沿外墻和屋面敷設(shè)時可取70℃。

例如對100 m的高層(見表1)，通常采用的措施為在立管中間安裝補償裝置來吸收變形。

表1 100 m長立管的伸縮量與溫差對照表

為了解決高層民用建筑內(nèi)燃氣立管的重量及因熱膨脹而產(chǎn)生的推力，必須在燃氣立管的底部設(shè)置承重支承，如圖1所示。并在每隔幾層設(shè)置中間支架，防止因管道下沉而引起引入管受力折斷或變形引起倒坡。為了補償由于溫差產(chǎn)生的膨脹變形，需將管道兩端固定，并在中間安裝吸收變形的撓性管道或波紋管補償器。

圖1 燃氣立管底部設(shè)置承重支承示意圖

用波紋補償器進行補償?shù)墓芏蚊總€補償器兩端必須固定。通過計算，在立管上設(shè)計若干個波紋補償器并設(shè)定相應(yīng)固定支架。

2 其他防范措施

1)在室外燃氣引入管上宜設(shè)緊急自動切斷閥，一般我們選用球閥或旋塞閥，閥門高度距室外地坪為1.2 m左右。

2)廚房內(nèi)應(yīng)設(shè)置燃氣泄漏報警裝置。

3)高層民用建筑的燃氣管道、燃氣設(shè)備應(yīng)定期檢修。

4)燃氣立管應(yīng)采用無縫鋼管，并采用焊接連接方式。

5)為確保供氣系統(tǒng)的安全可靠，超高層建筑的管道安裝，在采用焊接方式連接的地方應(yīng)進行超聲波探傷或x射線照相檢驗，檢查結(jié)果應(yīng)達到Ⅱ級片的要求。

總之，高層民用建筑的室內(nèi)燃氣管道設(shè)計應(yīng)綜合考慮，尤其是對于高度逐漸增加的高層建筑，除確定切實可行的設(shè)計方案外，還要考慮管道的走向及連接方式等。

[1] 劉松林.高層建筑燃氣系統(tǒng)設(shè)計指南[M].北京:機械工業(yè)出版社，2010.

[2] 段常貴.燃氣輸配[M].第3版.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2009.

[3] 朱艷紅.高層建筑對燃氣管道影響及解決措施[J].上海煤氣，2010(1):39-40.

[4] GB 50028-2006，城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范[S].

[5] GB 50494-2009，城鎮(zhèn)燃氣技術(shù)規(guī)范[S].