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        燃?xì)飧郊訅毫鉀Q辦法及管道擴(kuò)容新思路

        2021-03-04 09:00:20四川利能燃?xì)夤こ淘O(shè)計(jì)有限公司李茜璐
        上海煤氣 2021年1期
        關(guān)鍵詞:調(diào)壓器供氣立管

        四川利能燃?xì)夤こ淘O(shè)計(jì)有限公司 李茜璐

        隨著城市都市化的發(fā)展,住宅建筑樓層越來(lái)越高,由此帶來(lái)管道附加壓力增加的問(wèn)題越來(lái)越突出。如何保證燃?xì)獍踩?、可靠的供?yīng),是超高層建筑燃?xì)夤こ淘O(shè)計(jì)時(shí)的一個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題。居民生活中的燃?xì)庠O(shè)備的使用量越來(lái)越大,已建管道不能滿足用氣需求,更換管道費(fèi)時(shí)費(fèi)力,簡(jiǎn)便快捷的管道擴(kuò)容方式也成為現(xiàn)階段及未來(lái)擺在燃?xì)夤久媲靶枰芯康膯?wèn)題。本文結(jié)合成都片區(qū)的天然氣供應(yīng)現(xiàn)狀,提出適合成都片區(qū)超高層建筑燃?xì)飧郊訅毫耙呀ü艿罃U(kuò)容的解決辦法:使用戶內(nèi)調(diào)壓器。

        1 超高層建筑附加壓力

        現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 50028—2006(2020年版)《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》第 10.2.13條規(guī)定:計(jì)算低壓燃?xì)夤艿缐毫p失時(shí),對(duì)地形高差大或高層的建筑立管應(yīng)考慮因高程差而引起的燃?xì)飧郊訅毫?。燃?xì)飧郊訅毫砂聪率接?jì)算:

        式中:△H——燃?xì)飧郊訅毫?,Pa;

        ρk——空氣密度,kg/m3;

        ρm——燃?xì)饷芏?,kg/m3;

        h——燃?xì)夤艿澜K、起點(diǎn)高程差,m。

        在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,天然氣的密度為0.717 kg/m3,空氣密度為1.29 kg/m3,住宅層高按照3.0 m計(jì)算,根據(jù)式(1),對(duì)于一定層數(shù)的建筑,使用天然氣時(shí)的附加壓力計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1(頂層用氣點(diǎn)高度按樓板高度加2.2 m計(jì))。

        表1 建筑物天然氣附加壓力

        GB 50028—2006(2020年版)第10.4.1條規(guī)定:用氣設(shè)備前(灶前)的燃?xì)鈮毫?yīng)為0.75~1.5Pn的范圍內(nèi)(pn為燃具的額定壓力)?,F(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CJJ 12—2013《家用燃?xì)馊紵骶甙惭b及驗(yàn)收規(guī)程》附錄B:當(dāng)海拔 500 m時(shí)(成都平原),燃具額定壓力為2 100 Pa。即當(dāng)居民使用低壓燃具時(shí),成都片區(qū)用氣設(shè)備前的天然氣供應(yīng)壓力應(yīng)在 1 575~3 150 Pa范圍,宜為2 100 Pa。對(duì)于住宅小區(qū),調(diào)壓箱(柜)出口壓力一般設(shè)為2 500~3 000 Pa,而在用氣低峰時(shí),靠近調(diào)壓箱(柜)的最近用戶處可能達(dá)到壓力的最大值,但調(diào)壓箱(柜)和此用戶之間仍有約150 Pa的阻力(包括燃?xì)獗碜枇透伞⒅Ч茏枇?,故極端情況下即只有單戶居民用氣時(shí),其燃具前供氣壓力計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

        表2 最不利情況單戶居民用氣時(shí)燃具前供氣壓力

        可見(jiàn)當(dāng)調(diào)壓箱(柜)出口壓力為2 800 Pa時(shí),極端情況下單戶居民用氣時(shí)燃具前壓力將從第 30層開(kāi)始超壓。另通過(guò)計(jì)算可知,當(dāng)調(diào)壓箱(柜)出口壓力為3 000 Pa時(shí),極端情況下單戶居民用氣時(shí)燃具前壓力將從第19層開(kāi)始超壓;當(dāng)調(diào)壓箱(柜)出口壓力設(shè)置在2 500 Pa時(shí),極端情況下單戶居民用氣時(shí)的燃具前計(jì)算壓力不會(huì)超壓。但在未采取控制附加壓力措施時(shí),楊志良[1]一文中測(cè)得各樓層實(shí)際壓力值大于計(jì)算壓力值,而且因?yàn)檎{(diào)壓箱(柜)出口壓力降低,為保證低峰時(shí)較遠(yuǎn)用戶的供氣壓力,管網(wǎng)管徑必然增大,從經(jīng)濟(jì)的角度不應(yīng)是最優(yōu)選擇。在冬季用氣高峰時(shí),燃?xì)夤就ǔ?huì)調(diào)高調(diào)壓箱(柜)的出口壓力以保障高峰用氣需求,從而導(dǎo)致超高層建筑在低峰用氣時(shí)段特定樓層之上的居民戶內(nèi)燃具供氣壓力超壓。

        2 附加壓力影響

        2.1 對(duì)用氣安全的影響

        呂攀[2]一文中提到用氣設(shè)備前的天然氣供應(yīng)壓力小于1 000 Pa的情況下,出現(xiàn)離焰及回火等情況的可能性較大。在大于3 000 Pa的情況下,將發(fā)生漏氣、燃燒不充分以及晃眼等現(xiàn)象。

        2.2 對(duì)經(jīng)濟(jì)效益的影響

        在民用供氣狀態(tài)下,氣體體積損失率為3.8%~4.7%,通常民用氣供氣壓力為2 500~3 000 Pa,若氣體體積不變,則供氣溫度需要達(dá)到20 ℃左右[3],文獻(xiàn)[4]進(jìn)一步指出溫度需要達(dá)到27.23~28.10 ℃。成都年平均氣溫約為16.2 ℃,此時(shí)溫度、壓力對(duì)燃?xì)怏w積的影響會(huì)使計(jì)量值偏低,從而造成經(jīng)濟(jì)損失。

        皮膜表是容積式流量計(jì),其測(cè)量到的容積受壓力影響,要較準(zhǔn)確消除皮膜表計(jì)量理論誤差,應(yīng)確定進(jìn)戶表壓力的平均值[5]。但日常供氣高層與低層用戶的壓力不一致,很難準(zhǔn)確確定。例如當(dāng)燃?xì)夤竟?yīng)1 m3天然氣以底層用戶使用壓力2.5 kPa為基準(zhǔn)時(shí),高層用戶由于附加壓力作用導(dǎo)致使用壓力大于 2.5 kPa,實(shí)際燃?xì)庀牧繒?huì)大于皮膜表測(cè)量值,然而收費(fèi)基準(zhǔn)為皮膜表的測(cè)量值,便會(huì)造成燃?xì)夤镜膶?shí)質(zhì)損失。

        3 附加壓力解決辦法

        以下為6種超高層建筑中燃?xì)飧郊訅毫Φ慕鉀Q方法,各有優(yōu)缺點(diǎn)。

        3.1 降低調(diào)壓裝置出口壓力

        通過(guò)降低調(diào)壓箱(柜)出口壓力來(lái)抵消附加壓力的影響。其優(yōu)點(diǎn)在于無(wú)須增加設(shè)備;缺點(diǎn)是適用范圍有限,超高層建筑頂層用戶用氣設(shè)備壓力可能不足[6]。

        3.2 改變立管管徑

        在一定高度時(shí)通過(guò)減小立管直徑增加立管阻力來(lái)抵消附加壓力的影響。其優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,無(wú)需額外費(fèi)用;缺點(diǎn)是需要設(shè)計(jì)人員對(duì)管道的精確設(shè)計(jì)、受氣體壓力及流量影響很大、易造成用戶無(wú)法正常使用并形成安全隱患、不利于擴(kuò)容,制約后期用氣需求。

        3.3 立管增加調(diào)壓器

        在立管適當(dāng)位置設(shè)置調(diào)壓器來(lái)抵消附加壓力的影響。其優(yōu)點(diǎn)在于1根立管只需設(shè)置1臺(tái)或2臺(tái)調(diào)壓器,工程量較小;缺點(diǎn)是立管調(diào)壓器體積較大,設(shè)計(jì)要求高,安裝位置難選定;運(yùn)行維護(hù)不方便;安裝有調(diào)壓器的樓層用戶感官體驗(yàn)差[7]。

        3.4 立管增加節(jié)流閥

        每隔一定層數(shù)設(shè)置一個(gè)節(jié)流閥來(lái)抵消附加壓力的影響。其優(yōu)點(diǎn)在于額外費(fèi)用增加較少;缺點(diǎn)是當(dāng)只有頂層的極少數(shù)用戶用氣時(shí),附加壓力減少不明顯,管內(nèi)流量隨用戶數(shù)的多少而變化,流量的變化致使立管的阻力也隨之變化,造成用戶燃具前壓力波動(dòng)。

        3.5 特定高度戶內(nèi)增加調(diào)壓器

        采用調(diào)壓箱(柜)調(diào)壓后,對(duì)特定高度以上的用戶每戶加裝戶內(nèi)調(diào)壓器來(lái)抵消附加壓力的影響。其優(yōu)點(diǎn)在于額外費(fèi)用增加較少,僅部分樓層增加戶內(nèi)調(diào)壓器;缺點(diǎn)是同一小區(qū)用戶的室內(nèi)設(shè)備不同,用戶意見(jiàn)難以統(tǒng)一。

        3.6 戶內(nèi)加設(shè)調(diào)壓器

        適當(dāng)提高調(diào)壓箱(柜)出口壓力,并在每戶加設(shè)戶內(nèi)調(diào)壓器來(lái)抵消附加壓力的影響。其優(yōu)點(diǎn)在于用戶用氣工況穩(wěn)定、便于擴(kuò)容、可適當(dāng)減少低壓庭院管道和立管管徑;缺點(diǎn)是每戶都需單獨(dú)安裝調(diào)壓器,較為繁瑣。

        4 加設(shè)戶內(nèi)調(diào)壓器

        4.1 縮小立管管徑

        目前成都片區(qū)常用的調(diào)壓方式為一級(jí)調(diào)壓。根據(jù)新建樓盤的燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)律,調(diào)壓箱(柜)出口壓力通常設(shè)置為2.8 kPa,結(jié)合管道壓損將灶前壓力降至所需壓力。使用一級(jí)調(diào)壓方式的超高層建筑在不同用氣參數(shù)下的立管管徑見(jiàn)表3。

        表3 超高層建筑在不同條件下的立管管徑 mm

        將調(diào)壓箱(柜)出口設(shè)置為6~8 kPa,再配合戶內(nèi)調(diào)壓器使用的調(diào)壓方式為二級(jí)調(diào)壓。這種方式當(dāng)前在溫哥華、香港、悉尼、合肥、廈門和東京等地得到了比較廣泛的應(yīng)用[1,7]。使用二級(jí)調(diào)壓方式的超高層建筑在不同用氣參數(shù)下的立管管徑見(jiàn)表4。

        表4 超高層建筑在不同條件下的立管管徑 mm

        對(duì)比表3、表4可以看出,每戶安裝戶內(nèi)調(diào)壓器能夠直接降低立管直徑,且用氣參數(shù)越大效果越明顯。

        4.2 管道擴(kuò)容新思路

        目前已建小區(qū)管道擴(kuò)容只能通過(guò)更換管道來(lái)進(jìn)行,時(shí)間與金錢投資都太大。如表3、表4所示,同樣使用DN50管道,加設(shè)戶內(nèi)調(diào)壓器后,每戶的可供氣量由3.6 m3/h增加為4.0 m3/h,不需要整改管徑也達(dá)到管道擴(kuò)容的目的,為已建管道擴(kuò)容提供了新的思路,但采用這種方式之前需要復(fù)核管徑。

        4.3 經(jīng)濟(jì)性

        目前,國(guó)產(chǎn)戶內(nèi)調(diào)壓器價(jià)格為 17~85 元/只,進(jìn)口的戶內(nèi)調(diào)壓器費(fèi)用相對(duì)較貴。每戶加設(shè)戶內(nèi)調(diào)壓器,毫無(wú)疑問(wèn)會(huì)大幅增加調(diào)壓設(shè)備的一次投資,但應(yīng)結(jié)合網(wǎng)管費(fèi)用總體核算。小區(qū)工程的管網(wǎng)費(fèi)用主要包括庭院管、戶內(nèi)管兩部分工程費(fèi)用。當(dāng)采用二級(jí)調(diào)壓方式供氣時(shí),出口壓力提高可縮小低壓埋地管與立管管徑,理論管徑比一級(jí)調(diào)壓減少。陳建清[8]將廈門市東北部多個(gè)小區(qū)進(jìn)行對(duì)比,結(jié)論是采用分戶調(diào)壓后庭院管投資費(fèi)用大為下降,管材節(jié)省的費(fèi)用超過(guò)了采用樓棟調(diào)壓時(shí)調(diào)壓設(shè)備節(jié)省的費(fèi)用。

        5 結(jié)語(yǔ)

        就目前成都片區(qū)超高層建筑燃?xì)飧郊訅毫Χ?,采用戶?nèi)調(diào)壓方式在技術(shù)上是一種非常理想且較為可行的供氣方式。它體積小,安裝容易;在穩(wěn)定灶前壓力、保證供氣安全可靠以及提高灶具使用熱效率的同時(shí),還能實(shí)現(xiàn)用戶的獨(dú)立控制;并且還能解決供銷差的問(wèn)題。

        戶內(nèi)調(diào)壓方式為已建管道擴(kuò)容提供了新的思路,可以實(shí)現(xiàn)在不進(jìn)行管道更換等復(fù)雜操作下滿足管道擴(kuò)容需要。若在初次安裝中使用戶內(nèi)調(diào)壓器,可以減少低壓庭院管道和立管直徑,減低施工強(qiáng)度及材料、安裝等費(fèi)用。隨著其產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高和生產(chǎn)成本的不斷降低,將成為城市燃?xì)庑^(qū)調(diào)壓方式的主流發(fā)展方向。

        目前戶內(nèi)調(diào)壓方式還未在成都片區(qū)開(kāi)展應(yīng)用,建議終端燃?xì)夤具x取部分小區(qū)進(jìn)行試點(diǎn)安裝,以驗(yàn)證其有效性與可靠性。

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