摘　要：分析高層和超高層居住建筑天然氣附加壓力，結合典型案例，對高層和超高層居住建筑天然氣附加壓力解決方案進行對比，提出了推薦方案：使用低—低調(diào)壓器，高區(qū)戶內(nèi)調(diào)壓或全部戶內(nèi)調(diào)壓。

關鍵詞：高層建筑；  超高層建筑；  低—低壓調(diào)壓器；  戶內(nèi)調(diào)壓

Solutions of Natural Gas Additional Pressure for High-rise and Super High-rise Residential Buildings

Abstract：The natural gas additional Dressures for high-rise and super high-rise residential buildings are analyzed．The solutions of natural gas additional pressures for high-rise and super high-rise residential buildings have been compared by a typical case．The recommend solutions including use of low-low pressure regulator and indoor pressure regulation in high areas or a whole indoor pressure regulation are Dut forward．

Keywords：high-rise building；super high-rise building；lowlow pressure regulator；indoor pressure regulation

1　概述

在大中城市甚至是縣級城市，住宅樓宇大多數(shù)是高層建筑，超高層住宅也不斷涌現(xiàn)。管道天然氣的快捷、方便、經(jīng)濟和環(huán)保等優(yōu)勢，已成為居民炊事生活的不二之選。高層和超高層居住建筑人員密集，如何保證天然氣的安全、可靠供應，是燃氣工程設計的首要問題^[1-2]。筆者根據(jù)合肥的工程實踐，就高層和超高層居住建筑天然氣附加壓力解決方案進行對比，并提出推薦方案。

2　高層和超高層民用建筑

現(xiàn)行國家標準GB 50352—2005《民用建筑設計通則》規(guī)定，民用建筑按地上層數(shù)或高度分類，住宅建筑l0層及l0層以上為高層住宅，建筑高度大于100m的民用建筑為超高層建筑。

3　城鎮(zhèn)燃氣設計規(guī)范的相關規(guī)定

3.1　供氣壓力

現(xiàn)行國家標準GB 50028—2006《城鎮(zhèn)燃氣設計規(guī)范》(以下簡稱GB 50028—2006)第10．4．1條規(guī)定：居民生活的各類用氣設備應采用低壓燃氣，用氣設備前(灶前)的燃氣壓力應在0.75～1.5pn的范圍內(nèi)(pn為燃具的額定壓力)；第10．2．2條規(guī)定，除礦井氣以外的天然氣，民用低壓用氣設備燃燒器的額定壓力宜為2.0kPa。

也就是說，當居民使用燃氣灶或熱水器等民用低壓用氣設備時，用氣設備前的天然氣供氣壓力應在1500～3000Pa范圍。當天然氣供氣壓力超出此范圍時，燃具的熱效率降低，燃燒不穩(wěn)定，燃燒噪聲大，出現(xiàn)脫火或者回火等現(xiàn)象，容易引發(fā)安全事故。

3.2　壓力損失

GB 50028—2006第6．2．8條規(guī)定：城鎮(zhèn)燃氣低壓管道從調(diào)壓站到最遠燃具管道允許壓力損失，可按下式計算：

Dpd=0.75pn+150       (1)

式中Dpd——從調(diào)壓站到最遠燃具管道允許壓力損失，Pa

pn——低壓灶具的額定壓力，Pa

即民用中—低壓調(diào)壓設施之后的低壓庭院及戶內(nèi)管道的壓力損失，最大可以按照1650Pa考慮。

3．3　附加壓力

GB 50028—2006第10．2．13條規(guī)定：計算低壓燃氣管道壓力損失時，對地形高差大或高層建筑立管應考慮因高程差而引起的燃氣附加壓力。燃氣的附加壓力可按下式計算：

Dpf=9.8(rk-rr)Dh      (2)

式中Dpf——燃氣的附加壓力，Pa

rk——空氣的密度，kg／m³

rr——燃氣的密度，kg／m³

Dh——燃氣管道終、起點的高程差，m

目前，合肥市主要采用西氣東輸一線的天然氣，rr=0.6982kg／m³，rk=1.293kg／m³，代入式(2)可得：

Dpf=5.83Dh       (3)

根據(jù)式(1)，住宅層高按2.9m計算，對高層或超高層住宅，使用天然氣時的附加壓力計算結果見表1(頂層用氣點高度按樓板高度加0.7m計)。

4　高層和超高層天然氣供應壓力

對規(guī)模不大的居民小區(qū)，中—低壓調(diào)壓柜出口壓力一般設為2500Pa；對大型區(qū)域性民用調(diào)壓站，出站壓力p2最大會達到3000Pa。這樣，在夜間低峰時段，如果僅有某戶居民用氣，考慮低壓庭院及戶內(nèi)管道阻力和燃氣表的阻力(總共按150Pa計)，該用戶燃具前供氣壓力為：

p=p2+Dpf-150       (4)

根據(jù)式(4)，居民用氣中—低壓調(diào)壓設施出口壓力p2分別為2500、2800、3000Pa時，在夜間低峰時段，僅有某戶居民用氣時，其燃具前供氣壓力計算結果見表2。

從表2可以看出，當居民用氣調(diào)壓設施出口壓力p2為2500Pa時，在夜間低峰時段，僅有某戶居民用氣時，其戶內(nèi)燃具供氣壓力將從第40層開始超標；當居民用氣調(diào)壓設施出口壓力p2為2800Pa時，在夜間低峰時段，僅有某戶居民用氣時，其戶內(nèi)燃具供氣壓力將從第22層開始超標；當居民用氣調(diào)壓設施出口壓力p2為3000Pa時，在夜間低峰時段，僅有某戶居民用氣時，其戶內(nèi)燃具供氣壓力將從第10層開始超標。在實際運行中，由于居民用氣調(diào)壓設施的出口壓力會根據(jù)用氣情況進行調(diào)整，尤其在冬季用氣高峰時，燃氣公司一般都會調(diào)高調(diào)壓設施的出口壓力以保障高峰用氣要求，從而導致高層或超高層居住建筑在低峰用氣時段相應樓層之上的用戶戶內(nèi)燃具供氣壓力超標。

5　附加壓力解決方案

5.1　改變管徑

對高層居住建筑(不超過100m)，根據(jù)管道水力計算，燃氣立管由下向上依次縮小管徑，通過增加管道阻力來抵消附加壓力的影響。此種情況下，小區(qū)中—低壓燃氣調(diào)壓柜出口壓力一般設為2500Pa。這是各燃氣公司最常用的方案。

優(yōu)點：簡單，不額外增加費用。

缺點：在用氣高峰季節(jié)尤其是冬季時，當通過提高調(diào)壓柜出口壓力來保障高峰用氣需求時，在夜間低峰用氣時段，可能會造成較高層數(shù)以上用戶燃具前供氣壓力超標，形成安全隱患。

5.2　立管調(diào)壓

對100m以上的超高層居住建筑，在立管適當位置設置低—低壓調(diào)壓器，使燃具前壓力保持在1500～3000Pa范圍內(nèi)。

案例：合肥蕪湖路某高檔小區(qū)，為47層商住樓，建筑總高度為157.05m，1、2層為商業(yè)或物業(yè)用房，3～47層為居民住宅，最高用氣點高度為147.6m。每戶配有燃氣雙眼灶和燃氣熱水器各1臺。戶內(nèi)立管及燃氣表經(jīng)與用戶協(xié)商沒于其設備陽臺上。設計小區(qū)中—低壓調(diào)壓柜出口壓力為2500Pa，各戶內(nèi)立管在26層(高度為81m處)設置立管低—低壓調(diào)壓器(出口壓力為2200Pa)。

優(yōu)點：一根立管僅設2臺低—低壓調(diào)壓器(1開1備)。

缺點：由于立管低—低壓調(diào)壓器體積較大(本案為2路調(diào)壓，1開1備)，安裝位置難選定；運行維護不方便；安裝有調(diào)壓器的用戶意見大。

5.3　高區(qū)戶內(nèi)調(diào)壓

對同時具有高層和超高層建筑的住宅小區(qū)，采用區(qū)域中—低壓調(diào)壓柜(出口壓力為2500Pa)，并針對選定高度以上的用戶每戶加裝戶內(nèi)低—低壓調(diào)壓器，以保證用戶燃具前供氣壓力符合要求。

案例：合肥習友路某小區(qū)，建設多棟30層、34層和41層住宅樓。最高用氣點高度為116.6m設計小區(qū)中—低壓調(diào)壓柜出口壓力為2500Pa，對超過30層的用戶在表前加裝戶內(nèi)低—低壓調(diào)壓器(出口壓力為2160Pa)。

優(yōu)點：額外費用增加較少，僅30層以上每戶增加戶內(nèi)低—低壓調(diào)壓器。

缺點：一個小區(qū)內(nèi)用戶室內(nèi)設備不同，安裝有戶內(nèi)低—低壓調(diào)壓器的用戶有時會提出意見。

5.4　全部戶內(nèi)調(diào)壓

對配有較大用氣設備的高層或超高層的住宅小區(qū)，為減小低壓庭院管道和戶內(nèi)立管管徑，可適當提高區(qū)域中—低壓調(diào)壓柜的出口壓力(出口壓力為7000Pa)，用戶每戶加裝戶內(nèi)低—低壓調(diào)壓器，以保證用戶燃具前供氣壓力符合要求。

案例：合肥習友路某高檔小區(qū)，建有多棟40層、42層住宅樓。每戶配有燃氣雙眼灶和燃氣壁掛爐各一臺。最高用氣點高度為122.6m。設計小區(qū)中—低壓調(diào)壓柜出口壓力為7000Pa，每戶表前加裝戶內(nèi)低—低壓調(diào)壓器(出口壓力為2160Pa)。

優(yōu)點：用戶工況穩(wěn)定，可保證燃具在額定壓力下工作。

缺點：每戶加裝戶內(nèi)低—低壓調(diào)壓器，總體增加費用較多。

6　戶內(nèi)低—低壓調(diào)壓器簡介

戶內(nèi)表前低—低壓調(diào)壓器多選用進口產(chǎn)品。目前，合肥采用的主要有兩種：

①J42型低—低壓調(diào)壓器，為角式調(diào)壓器，帶有全流量限定功能，可內(nèi)置欠壓切斷裝置。進口壓力為2.6～7.5kPa，出口壓力為1.9～2.45kPa(可在出廠時設定，合肥設定為2.16kPa)，最大通過流量為6m³／h，進出口公稱直徑為20mm；設備尺寸：高度為120mm，最大外直徑為98mm，進氣口中心距出氣口底部距離為44.5mm。

②SGF-15型低—低壓調(diào)壓器，進口壓力為4～10kPa，出口壓力為2.16kPa，最大通過流量為5.5m³／h，進出口公稱直徑為15mm。設備尺寸：高度為62.1mm，最大外直徑為77.6mm，進、出氣口同軸。

目前，上述進口戶內(nèi)低—低壓調(diào)壓器價格不超過150元/只。

7　推薦方案

就合肥目前高層或超高層居住建筑天然氣運行狀況，采用高區(qū)戶內(nèi)調(diào)壓或全部戶內(nèi)調(diào)壓兩種方案，是消除附加壓力影響最可行和穩(wěn)妥的措施。其優(yōu)點如下：

①費用低，無論是用戶或還是燃氣公司均可以承受；

②體積小，安裝、維護容易；

③用戶燃具前供氣壓力較穩(wěn)定，尤其是全部戶內(nèi)調(diào)壓時，用戶的燃具前供氣壓力可以保證在額定壓力，大大提高了燃具的燃燒效率和能源利用率，保證了供氣的安全可靠性，減少了大氣污染。

參考文獻：

[1]陳冬梅，王鐵．高層建筑燃氣管道設計的探討[J]．煤氣與熱力，2007，27(10)：28-30．

[2]黃紅祥．高層建筑室內(nèi)燃氣管道設計的探討[J]．煤氣與熱力，2004，24(11)：623-625．

本文作者：胡祖宏  魏征文  蔣偉  駱華云

作者單位：合肥燃氣集團有限公司