[分享]高层住宅燃气安装设计的一些体会

张猛 陈国勇 刘岩 济宁弘昌燃气规划设计有限公司

摘要：探讨了高层住宅燃气安装设计中遇到的附加压力、燃气采暖、燃气立管的自重与热伸缩，引入管处建筑物沉降，紧急状况下燃气系统的快速切断以及安全管理等问题。 

关键词：附加压力；燃气采暖；自重与热伸缩；建筑物沉降；快速切断 

  高层住宅安装燃气，其厨房应具有良好的自然通风和排烟设施，宜设置燃气泄漏集中报警装置。高层住宅由于层数多，自动化程度高，需要布置的管线较为密集，管道井、电梯空间与地下室空间多为连接空间，燃气管道应避免布置在共用管道井内。燃气立管应明设在厨房或后阳台合适的位置，便于施工和维修管理。高层住宅的设计标准高，是城市现代化建设的标志。 

  济宁市现有大部分民用住宅为6层或6层以下，燃气安装中遇到的各种问题，在设计施工中已有比较成熟可靠的经验。随着房地产业的迅速发展，许多高层住宅相继建设起来，为济宁城市增添了亮丽色彩。而对高层住宅燃气安装设计中遇到的问题，如燃气附加压力大，燃气采暖，立管自重与热伸缩、入户管处建筑沉降、紧急状况下燃气系统的快速切断以及安全管理等问题，需要借鉴先进城市的成功经验，并结合自身实际，在安装设计工作中认真学习实践。 

  附加压力是由于燃气和空气之间存在密度差而产生的，管道终始端高程差越大，附加压力越大。天然气与空气密度差为0.543（1.293-0.75）kg/m3,人工（焦炉）燃气与空气密度差为0.833（1.293-0.46）kg/m3。对于同一多层住宅，天然气供应产生的附加压力比人工燃气的小。燃具额定工作压力为Pn,灶前燃气压力在0.75Pn～1.5Pn内燃具是能够正常工作的。如果附加压力过大，灶前燃气压力超过1.5Pn，将会出现燃具的热效率低、燃烧不稳定、燃烧噪声大，甚至脱火现象；由此产生不完全燃烧，烟气中CO含量超标，厨房卫生状况恶化，严重时可能引发事故。所以必须采取有效的措施使燃具工作压力稳定，克服附加压力造成的影响。济宁市高层住宅大都建在管网已铺就的城区中心，与区域调压站供气的低压主管线连接。克服附加压力主要有两个措施：一是通过计算使立管逐步变径，即在高层采用较细的立管管径；二是增加表后管损失的方法克服附加压力。由于天然气燃具的额定工作压力Pn＝2000Pa,灶前压力允许波动范围ΔP=0.75Pn=1500Pa,对于供应天然气的高层住宅来说，较小的附加压力影响及天然气燃具自身较宽的压力适应性，采取上述两个措施是可以达到供气灶前压力要求的。 

以山东省电力建设二分公司建设的25层高层住宅为例，经过计算⑴，1～8层立管管径DN40，9～16层立管管径DN32，17～21层立管管径DN25，22～25层立管管径DN20。表后管径DN15，软管与灶具连接。

  高层住宅的集中热水采暖系统的压差大，需敷设高、中、低多级供回系统，并需建设专用换热站，加大了工程投资和运营费用。家用燃气采暖炉可以根据用户的生活习惯和作息时间方便地对室温进行调节，品牌产品质量可靠，所以高层住宅安装家用燃气采暖炉具有很多优势，受到房地产开发商和用户的欢迎。高层住宅用户使用燃气采暖炉，采暖季用气量显著增加，这就需要在高层住宅燃气安装设计中考虑燃气采暖的负荷，经过计算（2），选择合适燃气管管径。应该注意的是，家用采暖锅炉产生的烟气较多，采暖季高层住宅北立面风力影响较大，不利于排烟及产生的烟气强排直通室外可能影响周围环境，必须设置专用排烟道。 

  由于高层住宅立管较长，仍以上述工程为例，25层，层高3米，立管长度约75米，且底层采用较粗的管径，管道自身重量较大，一般与管材的许用应力相比很小，但应考虑立管自重可能造成的局部应力过大。还应该考虑环境温度的变化对管道产生的热应力，安装时环境温度与室内极值温度按温差Δt=10℃，普通钢管管材线性膨胀系数α＝1.2×10-5K-1，立管长度L＝75米,则伸缩量为ΔL=103×α×L×Δt=9.0mm。，如果管道完全受到约束，产生的热一定应力δt=α×Δt×E=25.2MPa(其中E为管材的弹性模量，普通钢在20℃时取2.1×105 MPa)。可见，立管的伸缩量和热应力是不可忽视的，应采取有效的热补偿措施。立管为低压流体输送用焊接钢管丝接，每隔2层有一活接，可以起到一定热补偿作用。但活接热补偿作用有限，并考虑到立管的自重较大，我们在特定层数中立管做一“Π”型结构，从顶层算起，每6层做一个，起到支撑立管和补偿热伸缩的作用，见图： 

 

图1  “Π”型结构图 

  由于高层住宅自重大，建成后的几年内可能出现明显沉降，对燃气管入户穿墙墙处应采取有效保护措施，可在室外燃气入户水平管处加装波纹补偿器或加长水平横管的长度，并采用较大的穿墙孔眼，加强对埋地管部分的施工管理，确保钢塑转换焊接部位焊接防腐的质量。 

  对于高层住宅，考虑到燃气泄露等紧急情况时，人员疏散比较困难，燃气管道自身必须具有快速切断的功能，在室外燃气管道引入管处应设置紧急切断阀。 与小区低压管线连接的高层住宅，应在小区调压站低压出口处设置超压自动切断装置，防止调压器故障时对高层住宅造成事故。对于安装楼栋调压箱及专供调压站的高层住宅，应在调压装置后设置自动切断阀。位于济宁新区或毗邻中压管线的高层住宅，应采用专供调压箱的方式对高层住宅供气，可采取减小管道(室外+室内)计算压力降的办法，即减小调压装置低压最大出口压力Pmax，Pmax=1.5Pn+150-10(ρ空-ρ燃)h,(h为调压站出口至顶层用户的高差)，保证在用气量最小时顶层用户的灶前压力也不会超过1.5Pn。这样供气无论是底层住户还是高层住户，灶前压力更接近Pn，

  对于高层住宅应加强管理，定期对用户进行到户检查、检修，宣传安全用气知识。要求安装燃气采暖炉的用户，应到天然气公司备案，天然气公司派专业技术人员到户勘察设计，严禁私自拆改燃气设施。

  高层住宅是城市现代化建设的新标志，高层住宅对室内燃气管道设计提出了许多新的要求，应树立和谐社会，以人为本的设计理念。在燃气设计中周密考虑，减少对厨房其它功能的影响。积极借鉴先进城市燃气安装设计的新技术、新材料，结合自身实际，把高层住宅燃气安装设计工作做好。       

注：（1），（2）中所选用的户内管道水力计算方法见(ISBN 7-111-13506-7)室内燃气设施及安全设计.全国勘察设计注册公用设备工程师动力专业考试复习教材.机械工业出版社.P781-P803 

［1］(CN12-1101/TU)黄红祥.高层建筑室内燃气管道设计的探讨.煤气与热力.2004年11月.第24卷.第11期.P623-P625 

［2］(ISBN 7-111-13506-7)室内燃气设施及安全设计.全国勘察设计注册公用设备工程师动力专业考试复习教材.机械工业出版社.P781-P803