高層建筑燃?xì)夤�氣系統(tǒng)的選擇

    近年來(lái)，隨著我國(guó)城市建設(shè)的飛速發(fā)展，高層建筑如雨后春筍般地出現(xiàn)。由于高層建筑本身的特點(diǎn)，決定了為其配套的燃?xì)庀到y(tǒng)也與普通住宅有所不同。本文主要針對(duì)高層建筑的特殊要求，并結(jié)合現(xiàn)行國(guó)家規(guī)范和珠海的地方規(guī)定，對(duì)目前常見(jiàn)的幾種高層建筑供氣系統(tǒng)進(jìn)行分析。

    《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》GB50028-2006第10.2.1條規(guī)定：居民用戶中壓進(jìn)戶室內(nèi)管道最高壓力不大于0.2MPa；低壓進(jìn)戶室內(nèi)管道最高壓力小于0.01MPaflOkPa)。珠海市目前執(zhí)行的《珠海市庭院及室內(nèi)燃?xì)夤艿拦こ碳夹g(shù)指引》中第2.3條規(guī)定：居民用戶應(yīng)采用低壓進(jìn)戶，室內(nèi)燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)壓力lOkPa；第4.2.2條規(guī)定：每個(gè)控制閥門(mén)所控制的燃?xì)庥脩魯?shù)量不應(yīng)超過(guò)25戶。這就限定了現(xiàn)階段珠海的燃?xì)庠O(shè)計(jì)都應(yīng)采用低壓進(jìn)戶的人戶方式．即按低壓管道的設(shè)計(jì)壓力為lOkPa．并且要控制單根燃?xì)饬⒐芄��?yīng)戶數(shù)不能超過(guò)25戶。因此以下供氣方式的討論都是基于這兩個(gè)前提下進(jìn)行。

    現(xiàn)階段珠海市政管道的氣源是管輸液化石油氣，遠(yuǎn)期轉(zhuǎn)換為天然氣。這兩種氣源密度各不相同，液化石油氣(氣態(tài))密度：2.49kg／Nm3，天然氣(氣態(tài))密度：0.802k~Nm3。在高層建筑室內(nèi)燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)中。兩種燃?xì)獾拿芏扰c空氣密度(1.29kg／Nm31不同，隨著樓層的增加便會(huì)產(chǎn)生附加壓力．若附加壓力過(guò)大會(huì)使用戶灶前壓力波動(dòng)超出允許波動(dòng)范圍．因此在燃?xì)庠O(shè)計(jì)階段必須兼顧這兩種氣源的不同特性考慮。

    上環(huán)下行供氣方式是指中壓管道沿建筑物外墻敷設(shè)至樓頂,經(jīng)樓頂中一低壓調(diào)壓箱后，分出若干條低壓立管并沿建筑外墻或陽(yáng)臺(tái)向下引至各戶使用,且每條低壓立管起點(diǎn)都安裝控制閥門(mén),供應(yīng)戶數(shù)不超過(guò)25戶。這種供氣方式的調(diào)壓設(shè)備及分段閥門(mén)都設(shè)置在屋頂層,建筑外立面燃?xì)庠O(shè)備較少,且屋頂管道都為明設(shè)，方便檢修維護(hù)。比較適合對(duì)建筑外墻美觀要求較高,屋頂為可上人的，且具有公共屋面的建筑。這種供氣方式當(dāng)用液化石油氣作氣源時(shí),由于密度比空氣大，自上而下供氣時(shí)高程差產(chǎn)生的附加壓力可以抵消掉部分管道摩擦阻力損失，具有一定的優(yōu)越性。不足之處是當(dāng)轉(zhuǎn)換天然氣后，由于天然氣密度比空氣小，由上向下輸氣阻力增大。而且當(dāng)建筑的屋頂為斜屋頂或天面層為住戶私用時(shí)，就不適合采用這種方式。

    根據(jù)《城鎮(zhèn)燃?xì)庖?guī)范》GB50028-2006第10.4.1條規(guī)定：燃?xì)庠罹叩脑试S波動(dòng)范圍為0.75Pn-1.5Pn。 Pn表示燃?xì)忸~定壓力，天然氣為2 000Pa，液化石油氣為2 800 Pa。爐具的****工況壓力為：Pn+500Pa．為了能使灶具在良好的工況下運(yùn)行，我們統(tǒng)一選用允許的壓力降[△P]=500 Pa。以下我們建立計(jì)算模型，分別計(jì)算天然氣和液化石油氣在這種供氣方式下總的壓力降，看是否在允許范圍內(nèi)。

    設(shè)層高為25層的居民住戶，層高為3m，每層一戶，以每戶安裝一個(gè)雙眼燃?xì)庠詈统鏊�量�?0L／min燃?xì)鉄崴�器�?jì)算，天然氣每戶計(jì)算流量為：2.03Nm‰，液化石油氣每戶計(jì)算流量為：0.64 Nm3／h．選用管徑為D57ⅹ3.5無(wú)縫鋼管作為低壓立管。按照《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》GB50028-2006第6.2.5式分段進(jìn)行水力計(jì)算，得出以下結(jié)果，見(jiàn)表1。

表1

 

注：

    1．其中附加壓力△P₃根據(jù)《城鎮(zhèn)燃?xì)庖?guī)范》GB50028—2006第10.2.13式計(jì)算得出

  2．燃?xì)獗淼膲毫�降一般取值A(chǔ)P4=150Pa。

  3．運(yùn)動(dòng)粘度系數(shù)取值：2.8x10-⁶m²／s(LPG)，15ⅹ10-⁶m²／s(NG)

    由此可見(jiàn)在低壓進(jìn)戶的前提下，當(dāng)建筑物層數(shù)不大于25層，一戶一層時(shí)，考慮兩種氣源，采用上行下給的供氣方式及選擇合理的管徑，整條低壓管道壓力降都在允許范圍內(nèi)，離調(diào)壓器出口最近及最遠(yuǎn)端用戶的燃具都能正常使用。

    下環(huán)上行的供氣方式剛好和上行下給的供氣方式相反，是把樓棟調(diào)壓箱放置在地面或建筑物一層外墻上，燃?xì)饨?jīng)過(guò)調(diào)壓后，經(jīng)過(guò)埋地或架空管的方式引至各引上低壓立管閥門(mén)箱，然后再沿建筑外墻引上的供氣方式。這種供氣方式一般是屋頂沒(méi)有布管條件時(shí)可優(yōu)先考慮采用，且遠(yuǎn)期轉(zhuǎn)換天然氣后．由于密度比空氣小，由下向上供的方式更為優(yōu)越。計(jì)算模型與3．1條相同，兩種氣源在不高于25層時(shí)的立管壓力降也在允許范圍內(nèi)。在具體設(shè)計(jì)時(shí)，可根據(jù)燃?xì)夤��?yīng)樓層數(shù)的不同，通過(guò)計(jì)算選用最經(jīng)濟(jì)的管徑。調(diào)壓箱應(yīng)盡量選擇在與各條立管的距離差相差不多的位置安裝，若相鄰立管距離較遠(yuǎn)，可考慮增設(shè)調(diào)壓箱。

    這種供氣方式就是結(jié)合以上兩種方式．高層住宅的上下若干層各采用一套系統(tǒng)，由室外調(diào)壓箱分別進(jìn)行調(diào)壓供氣的方式。例如一個(gè)30層的建筑,就用下環(huán)上行的方式供1-12層，再用上環(huán)下行的方式供13-30層。這種做法主要是為了解決當(dāng)出現(xiàn)單根立管超過(guò)25戶時(shí)的情況。

    (1)由于現(xiàn)代高層建筑地面用地資源都極其有限，地下管道密布，且一般都建有地下室。這就造成埋地庭院管道埋深不夠，與其他管道及建筑物間距不夠等諸多問(wèn)題，會(huì)給施工帶來(lái)很多困難。上環(huán)下行的供氣方式一般來(lái)說(shuō)一棟樓只有一條中壓管出地面引上，這就減少埋地庭院管道數(shù)量，從而有效的減少了此類(lèi)問(wèn)題的發(fā)生。并且每棟樓都只在出地面處設(shè)置一個(gè)閥門(mén)箱，減少了對(duì)建筑立面的影響。因此對(duì)于樓層數(shù)小于25層，且屋頂有布管條件的建筑．提倡使用這種供氣方式。

    (2)如果建筑屋頂沒(méi)有敷設(shè)管道和安裝調(diào)壓裝置的條件，就適合采用下環(huán)上行的供氣方式。但這種方式會(huì)造成庭院管較密。立管閥門(mén)箱和調(diào)壓箱與其他設(shè)備爭(zhēng)位的現(xiàn)象。因此在設(shè)計(jì)階段要做好與主體設(shè)計(jì)院的管線綜合和外立面協(xié)調(diào)工作，盡量減少與其他管線設(shè)備的沖突。對(duì)于樓層較少、戶數(shù)不多的建筑．尤其是別墅區(qū)，采用下環(huán)上行的供氣方式更為經(jīng)濟(jì)�？稍谕ピ汗芷瘘c(diǎn)位置設(shè)置調(diào)壓箱(或)柜，庭院管道全部采用低壓管道(最好布成環(huán)狀)，這樣可以節(jié)約管材和調(diào)壓設(shè)備,并且低壓管道與其他管道和建筑物的間距要求較小，容易布管。

    (3)目前看來(lái)對(duì)于樓層超過(guò)25層的建筑，采用兩種方式結(jié)合的供氣方式也是有效的辦法。這種做法雖然會(huì)造成管道，閥門(mén)、調(diào)壓器等數(shù)量的增多，投資加大,但保證了在有事故發(fā)生或檢修時(shí)盡量減少對(duì)用戶造成影響的原則。

    (4)燃?xì)忸~定壓力是燃燒器設(shè)計(jì)的重要參數(shù)，超出燃具壓力范圍大了,會(huì)造成回火或脫火。為了保證燃具的壓力更加穩(wěn)定，還有一種做法就是將樓棟調(diào)壓箱出口壓力設(shè)為7.5 kPa左右，同時(shí)在每戶燃?xì)獗砬霸黾右粋�(gè)低一低壓調(diào)壓器，使得離調(diào)壓箱最近與最遠(yuǎn)端的用戶燃具壓力都能保證滿足要求。這種做法雖然每戶增加投資約100多元，但確保了每戶燃具都能在接近額定壓力條件下工作，并且充分利用了燃?xì)鈮毫Γ�立管平均管徑較小，降低了成本，也是值得推廣的做法。