高层和超高层建筑天然气附加压力解决方案

摘 要

摘　要：分析高层和超高层居住建筑天然气附加压力，结合典型案例，对高层和超高层居住建筑天然气附加压力解决方案进行对比，提出了推荐方案：使用低—低调压器，高区户内调压或全

摘　要：分析高层和超高层居住建筑天然气附加压力，结合典型案例，对高层和超高层居住建筑天然气附加压力解决方案进行对比，提出了推荐方案：使用低—低调压器，高区户内调压或全部户内调压。

关键词：高层建筑；  超高层建筑；  低—低压调压器；  户内调压

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

在大中城市甚至是县级城市，住宅楼宇大多数是高层建筑，超高层住宅也不断涌现。管道天然气的快捷、方便、经济和环保等优势，已成为居民炊事生活的不二之选。高层和超高层居住建筑人员密集，如何保证天然气的安全、可靠供应，是燃气工程设计的首要问题[1-2]。笔者根据合肥的工程实践，就高层和超高层居住建筑天然气附加压力解决方案进行对比，并提出推荐方案。

2　高层和超高层民用建筑

现行国家标准GB 50352—2005《民用建筑设计通则》规定，民用建筑按地上层数或高度分类，住宅建筑l0层及l0层以上为高层住宅，建筑高度大于100m的民用建筑为超高层建筑。

3　城镇燃气设计规范的相关规定

3.1　供气压力

现行国家标准GB 50028—2006《城镇燃气设计规范》(以下简称GB 50028—2006)第10．4．1条规定：居民生活的各类用气设备应采用低压燃气，用气设备前(灶前)的燃气压力应在0.75～1.5pn的范围内(pn为燃具的额定压力)；第10．2．2条规定，除矿井气以外的天然气，民用低压用气设备燃烧器的额定压力宜为2.0kPa。

也就是说，当居民使用燃气灶或热水器等民用低压用气设备时，用气设备前的天然气供气压力应在1500～3000Pa范围。当天然气供气压力超出此范围时，燃具的热效率降低，燃烧不稳定，燃烧噪声大，出现脱火或者回火等现象，容易引发安全事故。

3.2　压力损失

GB 50028—2006第6．2．8条规定：城镇燃气低压管道从调压站到最远燃具管道允许压力损失，可按下式计算：

Dpd=0.75pn+150       (1)

式中Dpd——从调压站到最远燃具管道允许压力损失，Pa

pn——低压灶具的额定压力，Pa

即民用中—低压调压设施之后的低压庭院及户内管道的压力损失，最大可以按照1650Pa考虑。

3．3　附加压力

GB 50028—2006第10．2．13条规定：计算低压燃气管道压力损失时，对地形高差大或高层建筑立管应考虑因高程差而引起的燃气附加压力。燃气的附加压力可按下式计算：

Dpf=9.8(rk-rr)Dh      (2)

式中Dpf——燃气的附加压力，Pa

rk——空气的密度，kg／m3

rr——燃气的密度，kg／m3

Dh——燃气管道终、起点的高程差，m

目前，合肥市主要采用西气东输一线的天然气，rr=0.6982kg／m3，rk=1.293kg／m3，代入式(2)可得：

Dpf=5.83Dh       (3)

根据式(1)，住宅层高按2.9m计算，对高层或超高层住宅，使用天然气时的附加压力计算结果见表1(顶层用气点高度按楼板高度加0.7m计)。

 

4　高层和超高层天然气供应压力

对规模不大的居民小区，中—低压调压柜出口压力一般设为2500Pa；对大型区域性民用调压站，出站压力p2最大会达到3000Pa。这样，在夜间低峰时段，如果仅有某户居民用气，考虑低压庭院及户内管道阻力和燃气表的阻力(总共按150Pa计)，该用户燃具前供气压力为：

p=p2+Dpf-150       (4)

根据式(4)，居民用气中—低压调压设施出口压力p2分别为2500、2800、3000Pa时，在夜间低峰时段，仅有某户居民用气时，其燃具前供气压力计算结果见表2。

 

从表2可以看出，当居民用气调压设施出口压力p2为2500Pa时，在夜间低峰时段，仅有某户居民用气时，其户内燃具供气压力将从第40层开始超标；当居民用气调压设施出口压力p2为2800Pa时，在夜间低峰时段，仅有某户居民用气时，其户内燃具供气压力将从第22层开始超标；当居民用气调压设施出口压力p2为3000Pa时，在夜间低峰时段，仅有某户居民用气时，其户内燃具供气压力将从第10层开始超标。在实际运行中，由于居民用气调压设施的出口压力会根据用气情况进行调整，尤其在冬季用气高峰时，燃气公司一般都会调高调压设施的出口压力以保障高峰用气要求，从而导致高层或超高层居住建筑在低峰用气时段相应楼层之上的用户户内燃具供气压力超标。

5　附加压力解决方案

5.1　改变管径

对高层居住建筑(不超过100m)，根据管道水力计算，燃气立管由下向上依次缩小管径，通过增加管道阻力来抵消附加压力的影响。此种情况下，小区中—低压燃气调压柜出口压力一般设为2500Pa。这是各燃气公司最常用的方案。

优点：简单，不额外增加费用。

缺点：在用气高峰季节尤其是冬季时，当通过提高调压柜出口压力来保障高峰用气需求时，在夜间低峰用气时段，可能会造成较高层数以上用户燃具前供气压力超标，形成安全隐患。

5.2　立管调压

对100m以上的超高层居住建筑，在立管适当位置设置低—低压调压器，使燃具前压力保持在1500～3000Pa范围内。

案例：合肥芜湖路某高档小区，为47层商住楼，建筑总高度为157.05m，1、2层为商业或物业用房，3～47层为居民住宅，最高用气点高度为147.6m。每户配有燃气双眼灶和燃气热水器各1台。户内立管及燃气表经与用户协商没于其设备阳台上。设计小区中—低压调压柜出口压力为2500Pa，各户内立管在26层(高度为81m处)设置立管低—低压调压器(出口压力为2200Pa)。

优点：一根立管仅设2台低—低压调压器(1开1备)。

缺点：由于立管低—低压调压器体积较大(本案为2路调压，1开1备)，安装位置难选定；运行维护不方便；安装有调压器的用户意见大。

5.3　高区户内调压

对同时具有高层和超高层建筑的住宅小区，采用区域中—低压调压柜(出口压力为2500Pa)，并针对选定高度以上的用户每户加装户内低—低压调压器，以保证用户燃具前供气压力符合要求。

案例：合肥习友路某小区，建设多栋30层、34层和41层住宅楼。最高用气点高度为116.6m设计小区中—低压调压柜出口压力为2500Pa，对超过30层的用户在表前加装户内低—低压调压器(出口压力为2160Pa)。

优点：额外费用增加较少，仅30层以上每户增加户内低—低压调压器。

缺点：一个小区内用户室内设备不同，安装有户内低—低压调压器的用户有时会提出意见。

5.4　全部户内调压

对配有较大用气设备的高层或超高层的住宅小区，为减小低压庭院管道和户内立管管径，可适当提高区域中—低压调压柜的出口压力(出口压力为7000Pa)，用户每户加装户内低—低压调压器，以保证用户燃具前供气压力符合要求。

案例：合肥习友路某高档小区，建有多栋40层、42层住宅楼。每户配有燃气双眼灶和燃气壁挂炉各一台。最高用气点高度为122.6m。设计小区中—低压调压柜出口压力为7000Pa，每户表前加装户内低—低压调压器(出口压力为2160Pa)。

优点：用户工况稳定，可保证燃具在额定压力下工作。

缺点：每户加装户内低—低压调压器，总体增加费用较多。

6　户内低—低压调压器简介

户内表前低—低压调压器多选用进口产品。目前，合肥采用的主要有两种：

①J42型低—低压调压器，为角式调压器，带有全流量限定功能，可内置欠压切断装置。进口压力为2.6～7.5kPa，出口压力为1.9～2.45kPa(可在出厂时设定，合肥设定为2.16kPa)，最大通过流量为6m3／h，进出口公称直径为20mm；设备尺寸：高度为120mm，最大外直径为98mm，进气口中心距出气口底部距离为44.5mm。

②SGF-15型低—低压调压器，进口压力为4～10kPa，出口压力为2.16kPa，最大通过流量为5.5m3／h，进出口公称直径为15mm。设备尺寸：高度为62.1mm，最大外直径为77.6mm，进、出气口同轴。

目前，上述进口户内低—低压调压器价格不超过150元/只。

7　推荐方案

就合肥目前高层或超高层居住建筑天然气运行状况，采用高区户内调压或全部户内调压两种方案，是消除附加压力影响最可行和稳妥的措施。其优点如下：

①费用低，无论是用户或还是燃气公司均可以承受；

②体积小，安装、维护容易；

③用户燃具前供气压力较稳定，尤其是全部户内调压时，用户的燃具前供气压力可以保证在额定压力，大大提高了燃具的燃烧效率和能源利用率，保证了供气的安全可靠性，减少了大气污染。

 

参考文献：

[1]陈冬梅，王铁．高层建筑燃气管道设计的探讨[J]．煤气与热力，2007，27(10)：28-30．

[2]黄红祥．高层建筑室内燃气管道设计的探讨[J]．煤气与热力，2004，24(11)：623-625．

 

本文作者：胡祖宏  魏征文  蒋伟  骆华云

作者单位：合肥燃气集团有限公司