解析民用建筑室內燃氣管道的設計

尹麗娟

摘要：在室天然氣管道的設計中需考慮的問題較多，如附加壓力大，高層建筑沉降量大，立管較長且熱伸縮量大，以及如何保證計量的先進性和用氣安全。高層住宅樓的燃氣管道設計中，由高層民用建筑物沉降、煤氣附加壓力、管道熱脹冷縮等因素引起的對引入管、室內立管造成的影響進行了分析，并提出相應的防范措施，以指導實踐。

關鍵詞：高層民用建筑;引入管設計;立管設計;防范措施

一、高層民用建筑室內燃氣管道的設計

1.引入管的設計

引入管是指室外配氣支管與用戶室內燃氣進口管總閥門之間的管道，當無總閥門時，指支管至距室內地面1 m 高處。根據《城鎮燃氣設計規范》的規定： 燃氣引入管不得敷設在臥室、衛生間、易燃或易爆品的倉庫、有腐蝕性介質的房間、發電間、配電間、變電室、不使用燃氣的空調機房、通風機房、計算機房、電纜溝、煙道和進風道、垃圾道等地方。住宅燃氣引入管宜設在廚房、外走廊、與廚房相連的陽臺內等便于檢修的非居住房間內，引入管可埋地穿過建筑外墻或基礎引入室內，但進入建筑物后應在短距離內出室內地面，不得在室內地面下水平敷設。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設置在套管中，并應考慮沉降的影響。而且，由于高層民用建筑物建成后因自身重量會產生大小不同的沉降，同時建筑物在修建時，樓基礎一般開挖放坡達3 m ～ 6 m，回填土密實度往往達不到0.9 以上，故回填區域在一定時間內可能有相當程度的沉降，而煤氣引入管大多要穿越該區域，所以在建筑物或回填區域沉降時，燃氣引入管要承受因此作用而產生的切向應力，當切向應力超過極限時，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重，在高層民用建筑燃氣引入管的設計時應予以考慮。

2.室內立管的設計

2.1 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，因此當管道有高程變化時就會產生附加壓力。特別是在高層建筑中燃氣立管較長，附加壓力的作用較大，設計中是不可忽視的。

2.2 減小附加壓力采取的防范措施。GB 50028-2006 城鎮燃氣設計規范的規定，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正常工作，可采取下列措施以減小附加壓力的影響。

2.3 通過水力計算選擇適當的立管管徑或在立管上每隔一定層數設節流閥來增加管道阻力，這種方法簡便、經濟、易操作，故在實際應用中較多采用，我中心目前就采用了該節流方式。

2.4 對于高層建筑可設置低—低壓調壓器，由于一個城市的燃氣用戶數量很多，投資很大; 調壓器需要定期維修，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。

二、高層建筑的附加壓力

1.附加壓力的計算

《城鎮燃氣設計規范》GB500285—9（2002 年版）規定，天然氣灶具的額定壓力Pn=2000Pa 。由于低壓管網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波動。當燃具前壓力在0.75Pn～1.5Pn 內波動時，仍能達到燃具燃燒的要求。若超出此范圍，燃具的熱效率低，燃燒不穩定，燃燒噪聲大，出現脫火和回火等現象。另外由于不完全燃燒，煙氣中的CO含量超標導致引發事故。

2.附加壓力影響的消除

2.1 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。

2.2 對于較高的高層建筑，可在用戶表前設臵低—低壓調壓器，使燃具前壓力接近2000Pa。

2.3 對于超高的高層建筑，采用中壓進戶表前調壓的方式，在每個用戶表前設中-低壓調壓器，使燃具前壓力接近2000Pa。

三、高層建筑沉降的影響

建筑物建成后，都會有不同程度的沉降，高層建筑由于自重大，其沉降量在建成后的幾年內尤為明顯。建筑物沉降時，燃氣引入管是相對靜止的，當建筑物沉降量比較大時，燃氣引入管就會受到損壞，甚至斷裂漏氣。而建筑基礎處回填土的沉降也會導致引入管局部懸空，易引發事故。因此在燃氣設計時，必須考慮采取有效保護措施。

1.引入管穿墻前水平或垂直彎曲2 次以上（最好用煨彎）。

2.引入管穿墻前設置金屬通用型波紋補償器。

3.加大引入管穿墻處預留洞尺寸并加設鋼套管。

4.引入管穿墻前在水平管上設置金屬軟管。

方法一用彎頭的自然補償來減少沉降量的影響，雖然其簡單易行，但是易受到位置限制。方法二是將通用波紋補償器垂直安裝在引入管上，利用其伸縮能力進行沉降量的補償。通用波紋補償器可通過計算來滿足沉降量的補償，但對其他方向的補償能力有限，且波紋補償器的安裝要求也高。方法三對于高層建筑等沉降量較大的地方來說采取的措施是不夠的。方法四利用金屬軟管的可擾性進行補償，是進行燃氣引入管沉降量補償的最佳方式。方法一、二、三對于地震頻發地區也不合適。因此采用何種方法需根據本地的具體情況而定。

四、高層建筑的燃氣計量和安全措施

1.燃氣計量

近年來出現的和IC 卡燃氣表和無線智能型燃氣抄表系統，集成了傳感計量、無線數據傳輸技術和單片機控制技術，具有以下優點。

1.1 無需入戶收費，保證了住宅的私密性。

1.2 由于僅用數據采用集用戶用氣量，提高收費效率并減輕勞動強度，尤其適用于高層建筑。借助計算機收費管理系統，通過銀行自動扣除相應氣費，提高整體管理水平。

1.3 傳輸信號穩定，接受信號快捷，實用可靠。

1.4 實現了計量數據遠傳、測控及抄讀，并具備數據動態分析的功能。

2.安全措施

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

五、結束語

總之，高層民用建筑的室內燃氣管道設計應綜合考慮，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計方案外，還要考慮管道的走向及連接方式等。

參考文獻：

[1]劉松林.高層建筑燃氣系統設計指南[M].北京： 機械工業出版社，2010.

[2]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.