樓宇地下式分布能源站遠程散熱設備布置結構設計探析

蒙雪俏

摘 要：天然氣分布式能源系統，是國家鼓勵優先發展的新能源項目，以天然氣為原料，并建在用戶端的冷、熱、電三聯供綜合能源系統，它能實現對能源的梯級利用，達到很高的能源綜合利用效率。該文結合華電產業園分布式能源工程實例，總結樓宇地下式布置的燃氣分布式能源站遠程散熱設備布置結構設計的一些體會，以及設計中應注意的一些經驗，為同類工程在電力行業的應用提高作參考。

關鍵詞：地下分布式能源站 遠程散熱設備 結構設計

中圖分類號：TU194 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）12（c）-0059-01

天然氣分布式能源系統，是國家鼓勵優先發展的新能源項目，以天然氣為原料，并建在用戶端的冷、熱、電三聯供綜合能源系統，它能實現對能源的梯級利用，達到很高的能源綜合利用效率。本著節約集約用地原則，華電產業園分布式能源站采用地下式布置形式，燃氣內燃機等主設備的散熱設備遠程布置、冷卻水管管架及散熱設備基礎等結構設計，須結合工程實際需要采用相應的設計方案，該文從工程實踐總結此方案優點與存在的不足。

華電產業園位于北京市豐臺區花鄉四合莊，分布式能源站是華電產業園的供能中心，可滿足園區25萬m2的辦公、酒店、商業建筑綜合體的全部空調冷熱、生活熱水及部分電力需求。能源站于2013年11月15日建成投產，是目前國內已投產的規模最大的樓宇式分布式能源項目。該項目將成為建設綠色北京的重點示范項目。

1 設計總方案

能源站廠址選擇在華電產業園內部，東側綠化帶地下。能源站地下布置，防爆泄壓口、吊裝口設置在綠地地帶。煙囪沿臨近建筑物豎井引至C、D座屋頂，通過屋面小間對煙囪做好外觀美化處理。遠程散熱設備布置在產業園東側的C、D座屋頂上，冷卻水管通過臨近建筑物豎井輸送到屋面管架。

2 結構設計心得分析

遠程散熱設備布置結構的設計主要包含兩部分：管架及屋面設備基礎結構設計。以下將從這兩方面進行分析。

2.1 管架

（1）能源站的主要熱力設備是內燃機、溴化鋰余熱機、直燃機。通過散熱設備完成冷卻系統的循環。散熱設備需要布置于室外，而室外地坪主要用于綠化，因此散熱設備只能放置于相鄰的樓宇C、D座屋面。C、D座高約50米，冷卻水管從地下負三層側墻穿出，通過C、D座豎井直通屋面小間，管路出小間后分配到各個散熱設備。管道豎井為框架結構，管道支撐點通過H型鋼梁簡支在豎井框架梁上，豎井總高約65 m，管道支撐點分別設在0、5、9.2、13.2、17.2、21.2、25.2、29.2、33.2、37.2、41.2、45.2m等地方，單根鋼梁最大總荷載為36t。通過計算H型鋼梁的強度和穩定，截面定為HM550X300。

（2）冷卻水管出了屋面小間，通過屋面管架輸送到各個散熱設備。管架之間的距離是由管道的最小支撐點距離所決定的。管架選用門型支架，管道支撐點直接設在支架梁上。門架兩柱基礎相連做成一個整體性、剛度較好的整體條形基礎，在柱頂用通長鋼梁連接，加強了管架上部結構的整體剛度。型鋼選用軋制H型鋼，因為軋制H型鋼質量向翼緣分布，在同等用鋼量的情況下，比工字鋼具有更大的抗彎模量。

（3）管架宜采用1-2層的低層支架，主要原因為：

①散熱設備回水靠重力自流，管路標高直接決定散熱設備的基礎設計高度，過高的管架會造成散熱設備的基礎加高，不僅增加基礎土建工程量，且加大了屋面荷載，勢必造成結構設計的浪費。

②相同數量、相同管徑的管路，低層管架相對高層管架，受風荷載與地震荷載的影響小，按2層布置管架，與按5層布置管架傳到屋面板最大荷載對比如表1所示。

2.2 屋面設備基礎

屋面散熱設備及管道總荷載達到約650 t，屋面梁采用井字梁結構，梁間距3 m，屋面板厚為200 mm?？紤]冷塔等散熱設備屬于帶轉動振動設備，為提高樓頂住戶的舒適度，設計時增加了散熱設備基礎的剛度和配重，采用條形基礎，若設備設計安裝標高大于條基高度，采用鋼筋混凝土短柱支撐設備地腳。

3 結語

從本工程建設實踐總結出來的認識和經驗有以下幾點。

（1）由于熱機系統設計往往稍晚于結構設計，結構工程師大都按常規經驗值進行荷載預留，因此屋面設備、管道及煙道豎井荷載提資應在相應的建筑物結構設計前提出，避免出現結構局部大荷載超標。

（2）屋面散熱設備條基可以優化條基高度，以減輕屋面荷載，條基布置形式應采用單向布置，不讓基礎形成封閉的凹槽，防止屋面積水。

（3）屋面管架可以采用全鋼結構形式，降低屋面荷載。

（4）屋面散熱設備的廢水應采用屋面管道有組織排水，而不是利用屋面自身的散水方式排水。

參考文獻

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